[发明专利]一种前列腺术弹性配准方法及装置

说明书

本发明目的是利用高精度电磁定位仪实时跟踪超声换能器和穿刺针引导前列腺穿刺，并提供一种实时二维超声和术前MRI图像融合引导下的前列腺靶向穿刺，通过多模态医学图像配准和融合技术，结合术前MRI图像的诊断优势与TRUS图像的实时引导优势来提供更高质量的靶向引导穿刺。

技术领域

本发明属于医疗仪器领域，具体的涉及一种用于前列腺穿刺术的二维超声序列和三维磁共振图像的弹性配准方法。

背景技术

前列腺癌是男性人群中最常见的癌症之一，并且其致死率在非皮肤癌中排行第二。目前，最为流行的前列腺癌筛查方法是血清前列腺特异性抗原筛查，其次是在实时2D经直肠超声引导下进行的六次或更多次活检。作为这一程序的部分，通常将前列腺分为6个等体积的区域。以系统的、但本质上无方向性的方式从这六个区域中的每个获取一次或多次活检。这一程序称为六分仪活检。

由于六分仪活检成本低并且相对于检测前列腺癌的其他方法较为简单而被广泛使用。然而，六分仪活检已经表现出具有严重的假阴性率，并且可能关于活检的真实位置不准确。通常使用前列腺的原始标准图报告六分仪活检的结果，在前列腺的原始标准图上，病理医师手动地注解活检结果。这张图本质上是不准确的，因为进行注解的病理医师不知道活检的真实部位。经直肠超声(TRUS)引导的系统性穿刺活检似乎解决了上述的技术难题，因其实时性，成像无辐射，低成本和操作简单等性能已成为检查诊断前列腺癌的重要指标。但是，超声成像速度快，虽然可以在术中实时成像，但由于超声波图像的分辨率有限，图像中软组织间的区分度也不高，虽能实时追踪采样导管的位置，却无法通过图像对病变组织进行精确定位，导致单纯基于超声的采样方法，对癌症检测的灵敏度不高，只有60％至85％。

发明内容

本发明的目的是利用高精度电磁定位仪实时跟踪超声换能器和穿刺针引导前列腺穿刺，并提供一种实时二维超声和术前MRI图像融合引导下的前列腺靶向穿刺，通过多模态医学图像配准和融合技术，结合术前MRI图像的诊断优势与TRUS图像的实时引导优势来提供更高质量的靶向引导穿刺。该方法主要针对现有技术中存在的以下技术问题：

前列腺MRI和超声图像差异大、前列腺受探头挤压产生较大形变以及超声图像中可用于配准的特征较少等原因，前列腺MRI-TRUS图像的配准都需要临床医生花费大量时间对MRI和TRUS数据做手动分割，且分割结果的不稳定对配准效果的影响较大，较具临床实用性的为Xu S，Kruecker J提出的基于电磁定位器的前列腺靶向穿刺系统，该系统先对术前MRI和3D TRUS图像进行手动刚体配准，然后在穿刺过程中利用电磁定位技术进行二维和三维经直肠超声图像配准，最后根据术前刚体配准结果计算术中二维超声图像与术前MRI图像的空间转换关系，然而，该系统中使用的3D TRUS数据是基于附在超声探头上的电磁定位传感器和系列二维图像数据重建得到，此方法计算量大、扫描时间长，且重建扫描过程探头易对前列腺造成不同程度的挤压、影响重建精度。

本发明基于多模态医学图像配准和融合技术，联合术前MRI图像的诊断优势和TRUS图像的实时引导优势，开发出质量更高的前列腺靶向穿刺引导系统，开发出质量更高的前列腺靶向穿刺引导装置，借助于电磁定位仪准确的定位超声探头和穿刺针，通过MRI与3D TRUS手动刚体配准，利用MRI图像对早期前列腺癌的高特异性，准确选择定位穿刺区域作为感性兴趣区，这种选择性的穿刺活检与以往的六分仪活检方法不同，六分仪活检通常分别从前列腺顶部、中部和底部、左右两侧平均分成六部分，进行代表性样品取出，这种随机的活检是在没有准确掌握癌症位置时所进行的预测，无法保证癌症的高检出率，采用本发明的只对感兴趣区域选点穿刺方法，通过术前影像信息完全能提供给医生清晰地、立体的前列腺病变区域，从而提高前列腺癌的检出率，而本发明所提出的一种前列腺术弹性配准方法解决了传统的图像重建方法计算量大、花费时间长以及重建扫描过程中由超声探头挤压前列腺引起的形变差异导致重建精度低等缺点，提高三维数据的精确性。

本发明的技术方案是：