[发明专利]一种超声-CT多模态图像融合呼吸运动实时监测方法

说明书

本发明公开一种超声‑CT多模态图像融合呼吸运动实时监测方法，其中包括电磁定位系统，电磁定位系统包括磁场发生器、系统控制模块、电磁定位传感器、传感器接口模块、探针和靶标，监测方法包括靶标粘贴、CT成像完全、电磁定位、快速算法和绘制曲线图像等步骤。本发明实现了在超声‑CT多模态图像融合引导下实现更精准的控制，为医学图像引导下的实时、量化、精准的介入操作或控制提供了技术支持。

技术领域

本发明涉及医学影像技术领域，具体涉及一种呼吸运动实时监测方法。

背景技术

影像引导下介入微创手术主要依靠对特定靶区的精准定位，呼吸运动引起术中脏器位移可能会造成定位错误，容易损伤周围健康器官。一般脏器生理学运动在腹部常见，主要包括肝脏、肾脏和脾脏，具有运动幅度较大，速度快的特点。超声引导下的微波消融，原则上要求超声探头位置不变，医生可以根据自身判断调整穿刺路径，微波天线经皮通过腹腔最终进入肝脏内。在穿刺过程中，穿刺角度根据超声引导线方向调整，穿刺深度在超声实时监测下不断增加直至进入肿瘤内部。在此过程中，肿瘤伴随呼吸运动发生近似周期性位移，目前的临床经验穿刺法极大考验病人耐受性，对医生经验提出很高要求。

目前常用的影像融合方式包括超声-CT，超声-MRI以及PET-CT/PET-MRI等方式，超声二维影像空间分辨力低，对气体、骨骼显示不清；而CT影像空间分辨力高，不受气体影响，对骨骼显示敏感，可以通过三维重构显示器官和病灶的三维立体信息，但CT设备因为辐射和成像原理较难实现穿刺过程中的实时扫查。为了纠正呼吸运动引起靶区病灶的位移，目前出现很多方式包括呼吸门控法和导航回声技术，呼吸门控法如图1所示，然而这些方法主要用于在CT/MR等医学图像获取和重建过程中去除伪影和模糊现象，目前国内外关于术中实时监测人体呼吸运动的研究较少。

中国发明专利CN105069785B公开了一种心脏图像序列的回顾性脱机呼吸门控方法，通过求解稀疏矩阵的特征值，对由图像中所有像素的灰度值组成的矩阵进行分析，得到心脏图像序列中的呼吸运动信息。

中国发明专利CN104739418B公开了一种基于立体视觉的呼吸门控系统及控制方法，利用立体视觉测量单元实时跟踪定位靶标，获取三维坐标序列，数据分析单元对坐标序列处理，获得呼吸运动曲线，并在设定的阈值处产生呼吸门控信号。

中国发明专利CN102824175A公开了一种呼吸门控信号获取装置及方法，通过简单的硬件电路来实现呼吸门控信号的获取。

中国发明专利CN101305921B公开了一种实现CT呼吸门控的方法及装置，在CT扫描的同时控制呼吸监控RPM设备采集呼吸信号，在CT完成扫描后从RPM设备导入CT呼吸门控的呼吸信号，利用CT中预先设置重建信息与不同呼吸信号的对应关系，将该呼吸信号转换为重建信息，并利用获得的重建信息对扫描图像进行后期重建。

目前呼吸门控方式大都是针对影像引导下介入治疗进行研究的，尚未出现一种辅助机器人导航穿刺的呼吸门控方式，或者求取方式过于复杂，无法直接有效地获取关键点，在实际操作中很难实时获取结果得到指导，或者得到的参数不稳定或者依赖于多种设备和信号，成本较高。

发明内容

本发明为一种超声-CT多模态图像融合呼吸运动实时监测方法，是一种基于电磁定位的实时监测人体呼吸运动的方法，为医学影像引导下的精准的介入操作提供技术支持。

本发明所采用的技术方案如下：

一种超声-CT多模态图像融合呼吸运动实时监测方法，其中包括电磁定位系统，所述电磁定位系统包括磁场发生器、系统控制模块、电磁定位传感器和靶标，其特征在于：所述实时监测方法的具体步骤包括：

(1)将多个所述靶标粘贴于人体表，至少一个所述靶标粘贴于胸口剑突，至少一个所述靶标粘贴于腹部肚脐附近；