[发明专利]一种肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法及系统

权利要求书

1.一种肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，获取患者进行肝脏肿瘤消融手术前后的医学影像图，对消融手术前后的医学影像图进行预处理；

步骤2，对预处理的消融手术前后的医学影像图进行图像分割和三维建模，获得术前肝脏区域、术前肝脏肿瘤区域、术后肝脏区域和术后消融区域；

步骤3，利用CPD点集配准算法对术前肝脏区域和术后肝脏区域进行全局配准，获得变换矩阵，然后根据变换矩阵计算术前肝脏肿瘤区域对应于消融手术后的配准结果肿瘤区域；

步骤4，对术前肝脏肿瘤区域和术后消融区域周边的共有特征进行提取和局部配准，然后对配准结果肿瘤区域进行调整；

步骤5，计算术后消融区域的边界与配准结果肿瘤区域的边界之间的距离，并将该距离在三维空间内可视化显示；

步骤4中，对术前肝脏肿瘤区域和术后消融区域周边的共有特征进行提取和局部配准，然后对配准结果肿瘤区域进行调整具体为：选取术前肝脏肿瘤区域和术后消融区域周边邻近且共有血管作为共有特征，提取共有特征的特征点作为薄板样条函数弹性变换的控制点，对配准结果肿瘤区域的形态及位置进行调整；

提取共有特征的特征点作为薄板样条函数弹性变换的控制点，对配准结果肿瘤区域的形态及位置进行调整包括以下步骤：选取血管的交叉点、端点作为特征点，采用Harris角点检测方法对特征点进行检测；特征点检测完成后，采用尺度不变特征变换算法对特征点进行描述配对；引入相关验证特征点之间的对应关系，滤除明显的错误配对；将正确配对的特征点作为薄板样条函数弹性变换的控制点，对配准结果肿瘤区域的形态及位置进行调整。

2.根据权利要求1所述的肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法，其特征在于，所述医学影像图包括CT图像和MRI图像。

3.根据权利要求1所述的肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法，其特征在于，步骤1中，对消融手术前后的医学影像图进行预处理具体为：读取消融前后的医学影像图，对医学影像图进行高斯去噪、灰度直方图均衡化、增强图像对比度、旋转、翻转和数据标准化处理。

4.根据权利要求1所述的肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法，其特征在于，步骤2中，对预处理的消融手术前后的医学影像图进行图像分割和三维建模，获得术前肝脏区域、术前肝脏肿瘤区域、术后肝脏区域和术后消融区域包括：利用最大流/最小割算法标记出术前肝脏区域、术前肝脏肿瘤区域、术后肝脏区域和术后消融区域，在图像分割过程中引入基于整体和局部区域表征的势能场函数作为约束，建立自适应混合变分模型，利用最大流/最小割算法对能量方程最小化进行求解，在不同图像区域有选择性地根据灰度信息、边界梯度、纹理信息及局部上下文信息确定目标区域。

5.根据权利要求4所述的肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法，其特征在于，步骤3中，利用CPD点集配准算法对术前肝脏区域和术后肝脏区域进行全局配准，获得变换矩阵，然后根据变换矩阵计算术前肝脏肿瘤区域对应于消融手术后的配准结果肿瘤区域具体为：

获取术前肝脏区域和术后肝脏区域的肝脏数据点集，令术前肝脏区域的术前肝脏数据点集为X_i＝(x₁,...,x_N)^T，作为目标点集，令术后肝脏区域图的术后肝脏数据点集为Y_i＝(y₁,...,y_M)^T，作为模板点集；目标点集作为高斯混合模型的数据集，模板点集作为高斯混合模型的内核点集，N和M分别代表目标点集和模板点集的个数，则高斯混合模型的概率密度函数为：

其中，p(x|m)是高斯混合模型的概率密度基函数，ω表示溢出点的权重值，取值范围为0～1，x为平移变量；

计算最小负对数似然函数：

根据梯度下降法，对其进行求导可得：

其中，

采用最大期望算法进行迭代，求解出模型的最佳参数，最后根据选取的点云数据和变换参数，计算术前肝脏肿瘤区域对应于消融手术后的配准结果肿瘤区域。