[发明专利]基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的方法及装置

说明书

基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的方法及装置，方法包括：(1)对于术前静态三维CTA数据，采用基于卷积神经网络的方法对图像进行分割；(2)对于术中动态XRA数据，采用基于RPCA的前景背景分离方法对序列图像进行分割；(3)分别构建3D和2D血管拓扑模型，并使用血管3D/2D配准方法对血管数据进行配准；对于术中实时动态血管数据，采用基于距离变换的方法快速补偿2D血管的形变；(4)根据3D血管到XRA成像空间的变换，将3D血管模型投影至XRA成像平面，采用增强深度感知可视化方法实现3D血管和2D图像的融合。

技术领域

本发明涉及医学图像处理的技术领域，尤其涉及一种基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的方法，以及基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的装置。

背景技术

利用术前或术中3D图像和实时XRA图像的融合进行手术引导是目前主流的基于多模图像融合的血管介入导航方式，如GE的Vessel Assist系统和Philips的VesselNavigator系统。

然而这些系统需手动配准多模图像，且缺少快速的弹性配准，因此制约了手术导航系统的广泛应用。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的方法，其能够自动配准多模图像，且实现快速的弹性配准，推进了手术导航系统的广泛应用。

本发明的技术方案是：这种基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的方法，其包括以下步骤：

(1)对于术前静态三维CTA数据，采用基于卷积神经网络的方法对图像进行分割；

(2)对于术中动态XRA数据，采用基于RPCA的前景背景分离方法对序列图像进行分割；

(3)分别构建3D和2D血管拓扑模型，并使用血管3D/2D配准方法对血管数据进行配准；对于术中实时动态血管数据，采用基于距离变换的方法快速补偿2D血管的形变；

(4)根据3D血管到XRA成像空间的变换，将3D血管模型投影至XRA成像平面，采用增强深度感知可视化方法实现3D血管和2D图像的融合。

本发明将血管3D/2D配准方法应用于血管介入手术导航，基于CTA和XRA血管分割提取技术对3D和2D血管进行分割和建模，应用3D/2D配准方法获得实时动态的血管配准结果，并采用增强深度感知可视化方法融合显示3D血管和2D造影图像，从而能够自动配准多模图像，且实现快速的弹性配准，推进了手术导航系统的广泛应用。

还提供了基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的装置，其包括：

CTA血管结构提取模块，其对于术前静态三维CTA数据，采用基于卷积神经网络的方法对图像进行分割；

XRA血管结构提取模块，其对于术中动态XRA数据，采用基于RPCA的前景背景分离方法对序列图像进行分割；

配准模块，其分别构建3D和2D血管拓扑模型，并使用血管3D/2D配准方法对血管数据进行配准；对于术中实时动态血管数据，采用基于距离变换的方法快速补偿2D血管的形变；

3D/2D虚实融合显示模块，其根据3D血管到XRA成像空间的变换，将3D血管模型投影至XRA成像平面，采用增强深度感知可视化方法实现3D血管和2D图像的融合。

附图说明

图1示出了基于3D U-Net的CTA血管分割深度网络架构。

图2示出了基于生成对抗网络的主动脉XRA分割方法架构。

图3示出了血管3D/2D+t配准示意图。

图4示出了根据本发明的基于3D/2D配准应用于血管介入手术导航的方法的流程图。