一種前列腺圖像融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像融合技術(shù)，具體涉及一種前列腺圖像融合方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的活檢系統(tǒng)是由超聲（US)引導(dǎo)，由于US所反映出的組織信息有限，只能夠呈 現(xiàn)出器官的大致輪廓，無法顯示出器官內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)，不能夠反映病灶區(qū)域；傳統(tǒng)活檢系 統(tǒng)采用的是對(duì)前列腺區(qū)域均勻分布扎針方法，從而檢查前列腺組織是否病變，例如：12針 活檢方法，該方法存在較大的誤差以及缺陷，未能夠?qū)⒉≡顓^(qū)域與扎針位置關(guān)聯(lián)起來，也存 在定位精確性的爭議。
[0003] 隨著成像技術(shù)以及圖像融合技術(shù)的發(fā)展，核磁共振圖像能夠清晰反映組織內(nèi)部結(jié) 構(gòu)以及病變區(qū)域，對(duì)于醫(yī)療診斷具有重要的參考意義；本發(fā)明將核磁共振（MRI)圖像作為 參考，利用圖像融合算法將核磁共振圖像與超聲圖像融合，算法的精度以及實(shí)效性影響著 定位扎針的精確性，這是需要解決的困難。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中主要是通過超聲（US)引導(dǎo)，利用均勻扎針方法來檢測(cè)病灶區(qū)域；未能 夠精確定位病灶，存在精確度的爭議性；并且均勻扎針的方法覆蓋了前列腺的整個(gè)區(qū)域，導(dǎo) 致有些未病變的前列腺組織在活檢過程中受到不必要的損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提供一種能夠準(zhǔn)確定位病灶區(qū)域且能有效減少對(duì)前列 腺組織的不必要損傷的前列腺圖像融合方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)該技術(shù)目的，本發(fā)明的方案是：一種前列腺圖像融合方法，
[0007] 所述方法包括圖像采集與分割、圖像標(biāo)志點(diǎn)提取、計(jì)算映射函數(shù)f三個(gè)預(yù)處理步 驟，最后根據(jù)f定位病灶區(qū)域在超聲圖像中的位置，具體步驟如下：
[0008] 第一步，圖像采集與分割，首先通過核磁共振設(shè)備以及超聲設(shè)備，獲取前列腺的 MRI圖像和US圖像；然后對(duì)前列腺M(fèi)RI和US圖像進(jìn)行分割；最后由分割后的圖像形成前列 腺3D圖像，從而得到同一個(gè)病人前列腺在兩種不圖像的3D圖像；
[0009] 第二步，圖像標(biāo)志點(diǎn)提取，通過邊緣檢測(cè)提取所分割圖像表面的像素點(diǎn)，MRI以及 US圖像分別有標(biāo)志點(diǎn)；
[0010] 第三步，圖像標(biāo)志點(diǎn)提取，由于US圖像未能夠提供前列腺內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，所以需 要提取能夠反映出前列腺整體輪廓的三維表面的點(diǎn)集作為標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)志點(diǎn)的提取或者舍去 的要求：
[0011] a、取出單片已分割的前列腺圖像數(shù)據(jù)，通過邊緣檢測(cè)提取出單片前列腺圖像輪 廓；
[0012] b、設(shè)置提出標(biāo)志點(diǎn)的步長（step)，遍歷前列腺輪廓圖像，每隔step提取出該點(diǎn)作 為標(biāo)志點(diǎn)，直至單片標(biāo)志點(diǎn)提取完成；
[0013] c、同樣設(shè)置提取標(biāo)志點(diǎn)片之間的間隔步長（step），執(zhí)行a、b直至所有片都處理完 畢；
[0014] 第四步，假設(shè)提取的標(biāo)志點(diǎn)為X和V，需求解出兩者之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)f(x) = z，構(gòu) 造能量函數(shù)：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種前列腺圖像融合方法，其特征在于： 包括圖像采集與分割、圖像標(biāo)志點(diǎn)提取、計(jì)算映射函數(shù)f三個(gè)預(yù)處理步驟，最后根據(jù)f 定位病灶區(qū)域在超聲圖像中的位置，具體步驟如下： 第一步，圖像采集，通過核磁共振設(shè)備以及超聲設(shè)備，獲取前列腺的MRI圖像和US圖 像，以核磁共振提供MRI圖像作為精標(biāo)準(zhǔn)，然后在扎針過程由超聲設(shè)備提供US圖像，所述US 圖像是由超聲棒在移動(dòng)中成像，其中切片直接的距離以及US圖像應(yīng)能夠反映出前列腺的 輪廓以及三維形態(tài)； 第二步，圖像分割，首先根據(jù)采集前列腺樣本作為前列腺分割的預(yù)判斷，然后分割中 通過學(xué)習(xí)算法預(yù)先選擇一個(gè)最為相近的樣本，最后調(diào)節(jié)圖像使其能夠涵蓋前列腺組織的區(qū) 域，由此構(gòu)造出病人前列腺的實(shí)際三維圖像模型； 第三步，圖像標(biāo)志點(diǎn)提取，由于US圖像未能夠提供前列腺內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，所以需要提 取能夠反映出前列腺整體輪廓的三維表面的點(diǎn)集作為標(biāo)志點(diǎn)，標(biāo)志點(diǎn)的提取或者舍去的要 求： a、 取出單片已分割的前列腺圖像數(shù)據(jù)，通過邊緣檢測(cè)提取出單片前列腺圖像輪廓； b、 設(shè)置提出標(biāo)志點(diǎn)的步長（step)，遍歷前列腺輪廓圖像，每隔step提取出該點(diǎn)作為標(biāo) 志點(diǎn)，直至單片標(biāo)志點(diǎn)提取完成； c、 同樣設(shè)置提取標(biāo)志點(diǎn)片之間的間隔步長（step)，執(zhí)行a、b直至所有片都處理完畢； 第四步，假設(shè)提取的標(biāo)志點(diǎn)為X和V，需求解出兩者之間的關(guān)聯(lián)函數(shù)f(x) = z，構(gòu)造能 量函數(shù)：
?中： (a = 1，2,......，K ;i = 1，2,......，N ;T為退火策略中的溫度參數(shù)）
初始化（1)中的參數(shù)，計(jì)算（2) (3) (4)，更新參數(shù)，直至能量函數(shù)收斂。 在能量函數(shù)中存在T控制參數(shù)，作為模擬退火參數(shù)，再函數(shù)收斂過程中不斷減小，直至 函數(shù)收斂。 第五步，根據(jù)f定位病灶區(qū)域在超聲圖像中的位置，由醫(yī)生在MRI圖像中勾畫出的病變 位置，通過形變函數(shù)f計(jì)算出在US圖像中的位置；并將實(shí)際結(jié)果傳送給定位扎針系統(tǒng)，從而 準(zhǔn)確定位病灶區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前列腺圖像融合方法，其特征在于：所述第三步中，前列腺 MRI和US圖像的分割可以手動(dòng)分割或者自動(dòng)分割，并且由醫(yī)生修改以及確認(rèn)，并且由醫(yī)生 判定病變區(qū)域以及標(biāo)記出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種前列腺圖像融合方法，所述方法包括圖像采集與分割、圖像標(biāo)志點(diǎn)提取、計(jì)算映射函數(shù)f三個(gè)預(yù)處理步驟，最后根據(jù)f定位病灶區(qū)域在超聲圖像中的位置。本發(fā)明通過圖像融合技術(shù)，能夠有效提高活檢系統(tǒng)精確度以及跟蹤病灶區(qū)域的準(zhǔn)確性。通過將核磁共振圖像(MRI)和超聲(US)圖像的融合，將MRI圖像中反映出的可疑病灶位置，在融合之后能夠計(jì)算出在US圖像中的位置，利用US的實(shí)時(shí)性來監(jiān)控扎針位置；由此能夠有效提高扎針的準(zhǔn)確性，同時(shí)減少前列腺不必要的損傷。
【IPC分類】G06T5-50, G06T7-00
【公開號(hào)】CN104835169
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510250372
【發(fā)明人】楊烜, 許勇, 高曉彬, 仲紅艷
【申請(qǐng)人】三愛醫(yī)療科技（深圳）有限公司
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月15日