[发明专利]CT引导肝肿瘤热消融治疗穿刺路径规划方法

摘要

本发明公开了CT引导肝肿瘤热消融治疗穿刺路径规划方法。首先在肝癌患者CT图像上分割提取皮肤、肝肿瘤、肝脏和腹腔关键解剖结构并进行三维体绘制重构，量化腹腔关键解剖结构和肝肿瘤靶点的灰度图，计算备选穿刺路径与肝包膜的夹角；在患者CT图像的三维包围盒表面构建满足穿刺路径规避腹腔关键解剖结构、穿刺路径深度和穿刺路径角度约束条件下的灰度约束图；按照临床强约束条件，在灰度约束图上由阈值筛选出可行进针区域；按照临床弱约束条件，在可行进针区域内，将灰度约束图的灰度值进行归一化，获取加权结果和其对应的灰度约束图空间坐标；联合加权结果和肝肿瘤靶点的空间坐标获得穿刺路径。本发明具有全自动、算法复杂度低、规划精度高的特点。

主权项

1.CT引导肝肿瘤热消融治疗穿刺路径规划方法，其特征在于，包括以下步骤：1.1.基于患者扫描的CT序列图像，利用图像分割算法提取患者皮肤、肝肿瘤、肝脏和腹腔关键解剖结构，腹腔关键解剖结构包括大血管、骨骼、肺、胃、肾、脾、胆囊，并对上述关键解剖结构进行三维重构，得到重构场景图像I_Sence；1.2.依据临床强约束条件，量化穿刺路径规划过程中所需的参数；参数包括肿瘤靶点的空间坐标，备选穿刺路径距腹腔关键解剖结构的距离信息和备选穿刺路径的穿刺深度信息；方法涉及的临床强约束条件包括：(1)穿刺路径应规避腹腔关键解剖结构；(2)穿刺路径应严格小于消融针的长度；(3)穿刺路径应至少介入肝脏5mm；(4)穿刺路径与肝包膜夹角应至少大于20°；1.3.构建包含穿刺路径距腹腔关键解剖结构距离信息的灰度约束图I_Risk‑const；1.4.构建包含穿刺路径穿刺深度信息的灰度约束图I_{Length‑const}；1.5.构建包含备选穿刺路径与肝包膜夹角信息的灰度约束图I_{Angle‑const}；1.6.根据临床强约束条件，在灰度约束图上筛选可行进针区域；1.7.根据临床弱约束条件，在可行进针区域内优选最佳的穿刺路径；方法涉及的临床弱约束条件包括(1)穿刺路径距腹腔关键解剖结构尽可能远；(2)在保证至少介入肝脏实质5mm的前提下，穿刺路径深度尽可能浅；(3)穿刺路径与肝包膜的夹角尽可能垂直。