[发明专利]利用生物力学模型仿真配准术前和术中图像的系统和方法

权利要求书

1.一种用于将患者的术前图像配准至所述患者的术中图像的方法，包括：

通过利用与术中图像的生物力学注气模型约束配准来估计术前图像中一个或多个分割的解剖结构的变形来生成被初始配准的术前图像；以及

利用微分同胚的非刚性细化对被初始配准的术前图像进行细化。

2.根据权利要求1的方法，还包括：

在所述术前图像中分割所述一个或多个解剖结构。

3.根据权利要求1的方法，其中所述一个或多个分割的解剖结构包括目标器官和一个或多个周围解剖结构。

4.根据权利要求1的方法，其中所述一个或多个分割的解剖结构包括腹壁、肝脏和肝脏周围的组织。

5.根据权利要求1的方法，其中通过利用与术中图像的生物力学注气模型约束配准来估计术前图像中一个或多个分割的解剖结构的变形来生成被初始配准的术前图像包括：

（a）利用生物力学注气模型计算所述一个或多个分割的解剖结构的变形；

（b）基于所述一个或多个分割的解剖结构的变形来生成扭曲的术前图像；

（c）计算术中图像和扭曲的术前图像之间的强度相似度量度；

（d）基于所述强度相似度量度的梯度更新所述生物力学注气模型的参数；以及

（e）重复步骤（a）-（d），直到强度相似度量度或生物力学注气模型的参数收敛。

6.根据权利要求5的方法，其中所述一个或多个分割的解剖结构包括所述一个或多个分割的解剖结构的四面体网格，并且利用生物力学注气模型计算所述一个或多个分割的解剖结构的变形包括：

计算所述四面体网格的多个网格点中的每一网格点处的变形。

7.根据权利要求6的方法，其中所述生物力学注气模型的参数包括所述四面体网格的每个网格点处的杨氏模量、泊松比和气压。

8.根据权利要求5的方法，其中所述强度相似度量度为局部交叉相关强度相似度量度。

9.根据权利要求1的方法，其中利用微分同胚的非刚性细化对被初始配准的术前图像进行细化包括：

利用微分同胚的非刚性细化将被初始配准的术前图像扭曲至术中图像。

10.一种用于将患者的术前图像配准至所述患者的术中图像的装置，包括：

用于通过利用与术中图像的生物力学注气模型约束配准来估计术前图像中一个或多个分割的解剖结构的变形来生成被初始配准的术前图像的装置；以及

用于利用微分同胚的非刚性细化对被初始配准的术前图像进行细化的装置。

11.根据权利要求10的装置，还包括：

用于在所述术前图像中分割所述一个或多个解剖结构的装置。

12.根据权利要求10的装置，其中所述一个或多个分割的解剖结构包括目标器官和一个或多个周围解剖结构。

13.根据权利要求10的装置，其中所述一个或多个分割的解剖结构包括腹壁、肝脏和肝脏周围的组织。

14.根据权利要求10的装置，其中用于通过利用与术中图像的生物力学注气模型约束配准来估计术前图像中一个或多个分割的解剖结构的变形来生成被初始配准的术前图像的装置包括：

用于利用生物力学注气模型计算所述一个或多个分割的解剖结构的变形的装置；

用于基于所述一个或多个分割的解剖结构的变形来生成扭曲的术前图像的装置；

用于计算术中图像和扭曲的术前图像之间的强度相似度量度的装置；以及

用于基于所述强度相似度量度的梯度更新所述生物力学注气模型的参数的装置。