[发明专利]多模态融合靶向活检期间的自动路径校正

说明书

本公开描述了超声成像系统和方法，其被配置为描绘目标区域内的身体组织的子区域并且确定用于对组织进行采样的活检路径。系统可以包括被配置为对目标区域内的活检平面成像的超声换能器。与所述换能器通信的处理器可以获得与换能器采集的回波信号相关联的顺序数据帧的时间序列，并且将神经网络应用于所述数据帧。所述神经网络可以确定所述数据帧中各种组织类型的空间位置和标识。还可以生成并在用户接口上显示标记在目标区域内识别的组织类型的坐标的空间分布图。所述处理器还可以经由用户接口接收指示要收集的靶向活检样本的用户输入，所述用户活检样本可以用于确定经校正的活检路径。

技术领域

本公开涉及用于使用神经网络来识别癌症组织的不同区域并确定用于对组织进行采样的定制的活检路径的超声系统和方法。具体实施方式还涉及被配置为生成组织分布图的系统，所述组织分布图标记在组织的超声扫描期间沿着活检路径存在的癌症组织的不同类型和空间位置。

背景技术

前列腺癌是男性中最常见的癌症，并且是美国第三大与癌症相关的主要死因。每年有超过23万美国男性被诊断出患有前列腺癌，并且有近30000人死于该疾病。泌尿科医师已使用经直肠超声成像(TRUS)对前列腺成像，引导活检甚至处置癌症组织。前列腺具有不同质的回声性，但是在超声图像中癌症组织与健康组织没有区别。结果，现有技术将TRUS数据与通过多参数磁共振成像(mpMRI)收集的术前数据融合在一起，其可以识别癌症组织，从而基于癌症组织的存在来改善活检引导。为了将通过mpMRI识别的可能癌症位置转换为TRUS导出的特定坐标以进行活检，可以使用图像配准技术。

mpMRI-TRUS融合技术面临的挑战之一是活检二维实时TRUS图像上的活检位置未对齐，这导致了次优的活检靶向。这是由于以下事实：在最初的TRUS前列腺扫掠之后，mpMRI与TRUS数据之间的对齐可能只执行了一次。在图像配准和活检之间的时间中，通常在几十分钟的量级中，前列腺可以从采集3D TRUS扫描的初始状态开始移动和/或变形。因此，在进行活检时，由mpMRI-TRUS数据的配准得到的变换可能不准确。因此，可能期望能够在活检期间识别并在空间上描绘癌症组织的离散区域的新的系统。

发明内容

本公开描述了超声成像系统和方法，用于识别沿活检平面存在的不同类型的身体组织，包括所识别的每种组织类型的空间位置。由公开的系统描绘的组织类型可以包括器官内的各种等级的癌症组织，例如前列腺、乳腺、肝等。可以在活检流程(例如前列腺的经直肠活检)期间实施示例系统，其可以涉及从针对活检靶向的区域采集顺序超声数据帧的时间序列。示例系统可以应用经训练的神经网络以确定癌症组织的标识(identity)和空间坐标。该信息可用于生成活检平面的组织分布图，沿着所述活检平面，超声数据被采集。基于组织分布图，可以确定校正的活检路径。考虑到临床指南、个人偏好、可行性约束和/或患者特定的诊断和处置计划，仅列举几个示例，经校正的活检路径可以结合关于特定组织类型的优先级进行活检的用户输入。在一些实施例中，可以生成并且任选地显示用于以到达校正的活检路径的必要的方式来调整超声换能器或活检针的指令。

根据一些示例，超声成像系统可以包括超声换能器，所述超声换能器被配置为响应于沿着目标区域内的活检平面发射的超声脉冲而采集回波信号。还可以包括与所述超声换能器通信的至少一个处理器。所述处理器可以被配置为获得与回波信号相关联的顺序数据帧的时间序列，并将神经网络应用于顺序数据帧的所述时间序列。神经网络可以确定所述顺序数据帧中多种组织类型的空间位置和标识。应用神经网络的处理器可以还生成要在与处理器通信的用户接口上显示的空间分布图，所述空间分布图标记在所述目标区域内识别的多种组织类型的坐标。所述处理器还可以经由用户接口来接收指示靶向活检样本的用户输入，并且基于所述靶向活检样本来生成经校正的活检路径。