[发明专利]针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法及装置

权利要求书

1.针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：其包括以下步骤：

(1)选择适用于训练的数据，医生对术前术后影像进行标注，获得术前肝脏、术后消融区域以及针道；

(2)将术后影像向术前影像配准，在配准过程中加入刚性限制，使得消融区域与针道区域不发生弹性形变，利用配准得到的形变场将针道信息与消融区域投影到术前图像上；

(3)根据投影后的针道方向和位置信息以及对应的术中采用的功率时间生成理想热场分布图；

(4)建立卷积神经网络，将理想热场分布图与术前图像根据术前肝脏掩模进行裁剪，将裁剪结果合并作为网络输入，以形变后的消融区域作为金标准进行学习，获得回归模型，在测试阶段实现对消融区域的预测。

2.根据权利要求1所述的针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：所述步骤(1)中，医生对术前术后影像进行标注的及后续配准、预测训练的影像均处于静脉期，静脉期内肝脏血管相比其他期与肝脏的对比度更强；对于肝脏与消融区域标注时将它们的轮廓画出；针道的标注则是在术后影像上标记消融针的针尖点以及消融针与消融区域的交点世界坐标，由于消融针近乎于刚体，将其视为术后图像中的穿过两个标记点的射线，其中射线的顶点为针尖点。

3.根据权利要求2所述的针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：所述步骤(1)中，标注完成后，分别获得术前肝脏L与术后消融区域A掩模图像，以及消融针摆放位置、方向参数。

4.根据权利要求3所述的针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：所述步骤(2)包括以下分步骤：

(2.1)术后影像向术前影像进行刚性配准，通过刚性配准消除由病人位姿产生的平移、旋转的差异，刚性配准后获得形变矩阵；

(2.2)采用非刚性配准算法求解肝脏区域内形变场进一步减少术前术后影像间的差异。

5.根据权利要求4所述的针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中，为了避免消融区域与针道变形，在配准过程中保持消融区域与针道为刚体；对于消融区域，在配准过程中通过刚性限制项保持其刚体；对于消融针，由于标记点均在消融区域内，因此消融区域的刚性限制也使得消融针在配准过程中保持为刚体。

6.根据权利要求5所述的针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：所述步骤(3)中，理想SAR模型产生的热场为以消融针为轴对称的分布，根据形变后消融针信息与理想SAR分布模型，获得热场图像。

7.根据权利要求6所述的针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：所述步骤(4)中，采用U-Net网络实现消融区域的预测，输入的数据为术前MR图像与热场图像的合并图像，形变后的消融区域掩模图像将作为金标准，术前静脉期影像提供重要的血管、肝脏肿瘤特性信息，而热场图像则提供重要的消融针特性信息。

8.根据权利要求7所述的针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟方法，其特征在于：所述步骤(4)中，利用标注好的肝脏掩膜对术前图像与热场图像进行剪裁，并且以预测的消融区域与真实消融区域之间的重叠率作为损失函数loss。

9.针对肿瘤热消融的术前消融区域模拟装置，其特征在于：其包括：标注模块，其配置来选择适用于训练的数据，医生对术前术后影像进行标注，获得术前肝脏、术后消融区域以及针道；

配准模块，其配置来将术后影像向术前影像配准，在配准过程中加入刚性限制，使得消融区域与针道区域不发生弹性形变，利用配准得到的形变场将针道信息与消融区域投影到术前图像上；

热场图生成模块，其配置来根据投影后的针道方向和位置信息以及对应的术中采用的功率时间生成理想热场分布图；

深度学习模块，其配置来建立卷积神经网络，将理想热场分布图与术前图像根据术前肝脏掩模进行裁剪，将裁剪结果合并作为网络输入，以形变后的消融区域作为金标准进行学习，获得回归模型，在测试阶段实现对消融区域的预测。