[发明专利]一种超声图像与CT图像融合实时导航系统及方法

说明书

本发明涉及一种超声图像与CT图像融合实时导航系统及方法，其特征在于包括以下步骤：连接各部件，进行坐标配准得到注册配准矩阵，并获取术前CT图像或其他术前图像；进行CT图像扫描，得到CT图像；根据得到的CT图像或CT图像与其他术前图像融合得到的离线融合图像，确认病变组织位置，辅以超声探头，确认入针平面，设置靶点/靶线；将超声图像融合到CT图像或离线融合图像中，生成实时融合图像，并在图象上动态显示手术器械的位置；阶段性更新CT图像，采用更新后的CT图像更新原有CT图像或离线融合图像，进一步更新实时融合图像，引导经皮微创手术操作。本发明可以广泛应用于经皮微创诊疗领域。

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，特别是涉及一种超声图像与CT图像融合实时导航系统及方法。

背景技术

多模态影像已被广泛应用于经皮微创诊疗领域，其中应用较广的图像包括CT、磁共振、超声、PET和DSA图像。各种图像都有其自身的特点：CT图像的分辨率高；磁共振图像在软组织成像方面具有优势；超声图像具有实时性的优点；PET图像是一种功能成像，可以反映人体组织的代谢信息；DSA扫描具有开放性，可以进行血管成像，可以作为术中影像设备，使用灵活。

目前，CT图像引导的经皮微创手术被广泛应用,但是由于电离辐射问题，术中CT图像存在非实时性的缺点，CT图像引导的经皮微创手术普遍采用步进式穿刺模式，手术中临床大夫根据离线图像，使用激光定位线和体表金属排丝确认入针路径，进行断层图像同层进针，并在手术过程中对病人进行多次扫描，确认手术针针尖位置和路径方向，以及手术针和周边人体组织的位置关系，直到手术器械(手术针)到达目标点。超声图像引导的腹部经皮微创手术是另外一种被广泛使用的技术，其特点在于超声图像具有实时性，设备方便使用，但是超声图像分辨率不足，无法精确描述病变区域位置及其边界，仅适用于腹部浅表的经皮微创诊疗操作。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种超声图像与CT图像融合实时导航系统及方法，该系统可以应用于全身各部位的经皮微创手术，结合了多模态图像的特点，应用于临床，可以有效提高经皮微创手术的精准度、安全性和有效性。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的第一个方面，是提供一种超声图像与CT图像融合实时导航系统，其包括导航定位传感器、导航示踪器、图像处理服务器以及CT设备、手术器械、超声设备和PACS系统；所述导航定位传感器通过所述导航示踪器，对所述CT设备、手术器械和超声设备中超声探头的位置进行定位跟踪，并发送到所述图像处理服务器；所述图像处理服务器与所述CT设备、超声设备和PACS系统相连，所述图像处理服务器将CT图像和超声图像进行融合，同时能够利用所述PACS系统，对包括CT图像、磁共振图像、PET图像和CBCT(锥型束CT)图像在内的其他术前容积图像进行融合，得到能够描绘病变区域位置和边界信息的融合图像；所述图像处理服务器同时动态追踪手术器械的位置和方向信息，并将其显示在融合图像上。

进一步的，所述导航定位传感器采用光学定位传感器，所述导航示踪器采用光学示踪器。

进一步的，所述导航示踪器包括设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器，所述设备示踪器安装在所述CT设备的机架上，所述器械示踪器安装在手术器械上，所述超声探头示踪器安装在所述超声设备的超声探头上，所述导航定位传感器实时跟踪所述设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器，并将获取的CT设备、手术器械和超声探头的位置发送到所述图像处理服务器。

进一步的，所述超声探头示踪器采用多面、分段可组装式探头。

本发明的第二个方面，是提供一种超声图像与CT图像融合实时导航方法，其包括以下步骤：

1)建立各个组成部件间的连接，执行术前配准，实时跟踪和定位CT图像坐标系的位置；

2)进行CT图像扫描，得到CT图像；