[发明专利]基于增强弹性形变的CARTO电解剖图与CT图像配准方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及手术导航中图像配准技术领域，尤其涉及心房颤动(房颤)射频消融介入手术导航中的CARTO电解剖图(Electro-anatomical Map,EAM)与CT图像的配准方法和装置。

背景技术

CARTO系统指导下的房颤消融是当前治疗房颤最常用也最为有效的手段。手术时，医生将导管插入心房，依X线透视在心腔内壁依次标测近百个点，模拟构建心腔内表面三维解剖模型，即CARTO电解剖图(electro-anatomic map，EAM)；医生在CARTO电解剖图上导航导管，设计并定位消融线；导管头释放电能，逐点消融，把导致房颤的纤维组织烧掉。由于标测点有限，CARTO电解剖图分辨率低，而心房解剖结构复杂，医生很难在CARTO电解剖图上准确定位并有效隔离肺静脉，因而极大影响消融疗效。若术前采集清晰的心房CT图像，从中分割出作为消融靶区的心腔内表面(简称CT曲面)，然后将CARTO系统采集的近百个标测点叠加到CT曲面对应位置上，实现两者在空间位置上最佳叠合，即配准CARTO电解剖图与CT曲面，便可帮助医生从多个角度仔细观察消融靶区的解剖结构，从而增加消融位点的精确性，减少手术并发症，缩短手术和X线曝光时间。

然而，现有的CARTO电解剖图与CT图像配准方法都不能很好地模拟实际CARTO电解剖图与CT曲面之间的形变差异。我们知道，CT图像采集于术前，CARTO电解剖图采集于术中，病人的躺卧姿势、呼吸深浅、心跳状况、心脏状态等，均存在差异，使得最终生成的CARTO电解剖图与CT曲面形态差异很大。同时，消融手术中，导管接触心腔内壁的力度、角度随着医生手术时操作的特点不同而有所不同，心脏的形态也会随之产生不同程度的扭曲。因此，现有方法常用的刚体变换和仿射变换，都不能很好地模拟实际CARTO电解剖图与CT曲面之间的形变差异，即使偶有使用弹性形变模型，其形变量也不足，致使配准精度难以满足临床实际应用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于增强弹性形变的CARTO电解剖图与CT图像配准方法和装置，以更为精确细致地描述CARTO电解剖图与CT图像之间的形变差异，从而提高CARTO电解剖图与CT图像的配准精度。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于增强弹性形变的CARTO电解剖图与CT图像的配准方法，包括：

获取CARTO电解剖图与CT图像，所述CT图像是对CT原始图像进行重建分割之后获得的心房内壁的曲面图像；

采用刚体变换模型，以基于主轴的方法，粗配准CARTO电解剖图与CT图像；粗配准过程中，CT图像为基准图像，CARTO电解剖图为浮动图像；

在粗配准的基础上，以距离平方和为相似性度量函数，采用增强自由形变模型和金字塔分层方法，精配准CARTO电解剖图与CT图像；精配准过程中，CARTO电解剖图为基准图像，CT图像为浮动图像；

将精配准形变后的CT图像叠加在CARTO电解剖图上，得到CARTO电解剖图与CT图像的最终配准图像。

基于上述所述的配准方法，本发明还提供了基于增强弹性形变的CARTO电解剖图与CT图像的配准装置，其包括：

获取单元，用于获取CARTO电解剖图与CT图像，所述CT图像是对CT原始图像进行重建分割之后获得的心房内壁的曲面图像；

粗配准单元，用于采用刚体变换模型，以基于主轴的方法，粗配准CARTO电解剖图与CT图像；粗配准过程中，CT图像为基准图像，CARTO电解剖图为浮动图像；

精配准单元，用于在粗配准的基础上，以距离平方和为相似性度量函数，采用增强自由形变模型和金字塔分层方法，精配准CARTO电解剖图与CT图像；精配准过程中，CARTO电解剖图为基准图像，CT图像为浮动图像；

叠加单元，用于将精配准形变后的CT图像叠加在CARTO电解剖图上，得到CARTO电解剖图与CT图像的最终配准图像。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：