[发明专利]一种穿刺规划路径纠正方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物医学图像技术领域，特别涉及一种穿刺规划路径纠正方法及装置。

背景技术

衡量穿刺导航系统精度的一个主要指标是穿刺完成后肿瘤质心到穿刺针尖的距离即tip position error(TPE)，且TPE可分解成两部分，如图1所示。沿着穿刺针体方向的分量为TPE径向分量，垂直于穿刺针体方向的分量为TPE横向分量。其中，TPE横向分量最为重要，若横向分量过大则必须重新穿刺以纠正此偏移，否则只需要调整穿刺针的插入深度来抵消TPE径向分量的误差。导航误差TPE的计算往往需要在穿刺完成后通过扫术后CT并在CT图像中定位肿瘤的位置及针尖位置，计算两者之间的距离确定TPE的大小及其横向、径向分量。若导航误差较大，特别是TPE横向分量较大时，首次穿刺之后才能发现穿刺失败，之后必须再做第二次穿刺以纠正导航偏差。多次穿刺必然会提高并发症发生的几率，且医生靠经验做导航偏差纠正会引入较大的手动误差，不能彻底的消除导航偏差。故而在导航误差较大的情况下，需要一种能够在穿刺前量化导航误差，并可做自动误差纠正的方法，用于提高穿刺导航精度，降低导航误差特别是TPE横向分量误差。

目前，穿刺导航误差纠正仍是一个较为新颖的研究课题，传统误差纠正大多是在穿刺完成后，医生根据术后CT图像，肉眼观察穿刺效果并粗约估计穿刺偏差，然后靠经验做纠正并进行第二次穿刺。最近，Toporek等人将导航误差进行了量化并直观展示给医生做参考，其中包括TPE的横向与径向分量，但是在初次穿刺后根据术后CT图像中肿瘤和针尖位置做导航误差量化，仍未避免初次穿刺，且也未根据导航误差对规划路径做纠正来指导医生做二次穿刺。

综上所述，现对穿刺导航误差纠正的研究大都停留在导航误差量化上，并未对误差纠正提出实质性的解决方案，且主要是在穿刺后发现导航误差较大时，医生根据经验对导航偏差做纠正并做二次穿刺。

发明内容

针对介入手术导航，导航误差在穿刺之前无法预知，只能在首次穿刺后，医生根据术后CT估算误差并靠经验纠正导航偏差，进而做第二次穿刺。为解决这一技术问题，本发明提出一种穿刺规划路径纠正方法及装置，无须穿刺即可对导航误差做预知量化，且根据此导航偏差对规划路径做纠正，最终按照纠正后的规划路径做穿刺可大幅度提高导航精度。

为实现上述目的，本发明提供了一种穿刺规划路径纠正方法，包括：

根据初始规划路径，在穿刺区域表皮上确定初始入口点，并将所述初始入口点设置为标记点；

对穿刺区域先后进行两次CT扫描，获得初始CT图像和第二CT图像；

在所述初始CT图像上标出初始规划路径；在所述第二CT图像中获取所述标记点的位置信息；

将所述初始CT图像和所述第二CT图像进行配准；并根据所述标记点的位置信息，确定所述标记点在配准之后的初始CT图像中的位置；

获得所述标记点到所述初始规划路径的距离向量；

在配准之后的初始CT图像中，利用所述标记点到所述初始规划路径的距离向量，对所述初始规划路径做平移变换，变换后的路径与穿刺区域表皮的交点定为实际入口点，根据所述实际入口点，按照所述初始规划路径的长度确定靶点，获得纠正后的穿刺规划路径。

优选地，所述配准的步骤包括：

分别在两幅CT图像中的标记点附近区域确定多个解剖结构标志点；

将所述初始CT图像的解剖结构标志点对应的与所述第二CT图像的解剖结构标志点做刚体匹配。

优选地，所述距离向量的大小与导航误差的横向分量的大小相等。

为实现上述目的，本发明还提供了一种穿刺规划路径纠正装置，包括：

标记点确定单元，用于根据初始规划路径，在穿刺区域表皮上确定初始入口点，并将所述初始入口点设置为标记点；

CT扫描单元，用于对穿刺区域先后进行两次CT扫描，获得初始CT图像和第二CT图像；

初始化单元，用于在所述初始CT图像上标出初始规划路径；在所述第二CT图像中获取所述标记点的位置信息；

配准单元，用于将所述初始CT图像和所述第二CT图像进行配准，并根据所述标记点的位置信息，确定所述标记点在配准之后的初始CT图像中的位置；

平移向量获取单元，用于获得所述标记点到所述初始规划路径的距离向量；