[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

说明书

本发明公开了一种肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法及系统，该方法包括：获取患者医学影像图，对医学影像图进行预处理；对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；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；对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；计算术后消融区域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。本发明能够辅助医生进行消融术后的疗效评估，为患者后续治疗方案制定奠定基础。

技术领域

本发明属于消融治疗领域，具体涉及一种肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法及系统。

背景技术

近年来，影像引导下的经皮热消融技术已成为肝、肾、乳腺等实体肿瘤极具前景的微创治疗方法之一。其中微波消融是通过超声、CT等影像引导，将消融针插入肿瘤内，通过释放电磁波使局部区域极性分子震荡摩擦产生高温，最终达到灭活肿瘤的目的。与传统手术相比，具有创伤小、疗效好、恢复快、可重复、费用低且可提高机体免疫功能等优点，可以实现无需开刀而彻底灭活肿瘤的良好疗效。但不同于开腹手术中肿瘤及治疗区域的清晰看见，微创消融是在术中二维影像引导下进行，其治疗区域是否完全覆盖肿瘤并达到足够的安全边界需通过术前和术后影像的对比进行评估。然而由于术前术后患者体位变化及治疗过程导致的软组织形变，包括消融灭活区域的组织收缩和肝脏再生体积膨胀，导致仅通过术前术后二维影像对比或三维刚性配准无法进行精确疗效评估，所以如何通过术前术后影像在三维空间上实现肿瘤消融的精准疗效评估是目前的难点问题。

针对术前术后影像三维空间的评估，点云配准是近年来常用的配准方式。目前，有大量的方法被研究用于图像三维空间配准，其中迭代最近邻法(Iterative ClosestPoint，ICP)是最经典常用的算法。后续算法大多在其基础上改进优化而成。但此类算法仅考虑脏器全局形变，对于局部形变较大且不均匀的消融治疗评估具有一定局限性。因此需要一种整体与局部联合的配准方法，以整体特征为基础，同时顾全局部形变，选取合理特征点，实现最优的变换。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法及系统，其能够辅助医生进行消融术后的疗效评估，为患者后续治疗方案制定奠定基础。

本发明所采用的技术方案为：一种肝脏肿瘤消融术后三维空间疗效评估方法，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，然后对步骤3的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。

作为优选方式，所述医学影像图包括CT图像和MRI图像。

作为优选方式，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。