CN103678837A - 一种确定目标区域处理余量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种确定肿瘤消融余量的方法和装置。该方法包括：在进行肿瘤消融时，获取肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像；配准肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像；根据配准后的肿瘤消融前的造影图像中肿瘤区域和肿瘤消融后的造影图像中消融区域的相对位置，确定肿瘤消融余量。利用本发明实施例，能够在肿瘤消融过程中直接确定肿瘤消融余量，提高肿瘤消融的效率和成功率。

Description

一种确定目标区域处理余量的方法和装置
技术领域
本发明涉及目标区域处理技术领域，具体涉及一种确定目标区域处理余量的方法和装置。
背景技术
目前，在针对一些癌症，肿瘤消融是侵入程度最小的可选治疗方案。在进行肿瘤消融时，消融区域应该具有适当的尺寸，从而在破坏了全部肿瘤的同时，尽可能少地影响肿瘤周围的正常组织和结构。所以，肿瘤的边界和消融区域的边界之间具有适当的余量是肿瘤消融成功的关键。
在现有技术中，常用的确定肿瘤消融余量的方式是，在肿瘤消融之后，比较手术前和手术后的计算机断层扫描（CT）图像，从而确认手术前的肿瘤区域和手术后的消融区域之间是否有适当的余量。在上述方式中，必须要用到手术后的CT图像，因此对肿瘤消融余量的确定和评估只能在手术后进行，无法在手术过程中确定肿瘤消融余量。当消融区域的尺寸较小时，还需要在本次肿瘤消融完成后再次进行肿瘤消融，直到获得适当的肿瘤消融余量，从而造成针对同一肿瘤重复进行肿瘤消融手术。
发明内容
本发明实施例提供了一种确定目标区域处理余量的方法和装置，能够在目标区域处理过程中直接确定目标区域处理余量。
本发明提供的一种确定目标区域处理余量的方法，包括：现场获取目标区域处理前和处理后的图像，并且在所述图像中分割出处理前和处理后的边界；配准所述处理前和处理后的图像；根据配准后的所述处理前和处理后的图像的边界，定量确定目标区域处理余量。
本发明进一步提供的一种确定目标区域处理余量的装置，包括：图像获取模块，用于现场获取目标区域处理前和处理后的图像；图像分割模块，用于在所述图像中分割出处理前和处理后的边界；图像配准模块，用于配准所述处理前和处理后的图像；余量确定模块，用于根据配准后的所述处理前和处理后的图像的边界，确定目标区域处理余量。
本发明进一步提供的一种确定目标区域处理余量的装置，包括：存储器，用于存储可执行指令；以及处理器，用于根据所存储的可执行指令，执行权利要求1-5中的任意一个权利要求所包括的步骤。
本发明进一步提供的一种机器可读介质，在其上存储有机器可执行指令，其中，当所述机器可执行指令被执行时，使得机器实施权利要求1-5中的任意一个所包括的步骤。
可以看出，本发明实施例提供的确定目标区域处理余量的方法和装置具有如下优点；
首先，本发明可以在目标区域处理过程中，直接确定量化的目标区域处理余量。相比于通过主观评估方式，即定性地确定目标区域处理余量，本发明能够避免主观因素带来的不确定性，从而明显提高目标区域处理余量确定结果的准确度。同时，本发明可以及时对目标区域处理效果做当场评估，从而可以在目标区域处理过程中直接确定目标区域处理余量，提高目标区域处理的效率和成功率。
附图说明
图1是本发明实施例中确定肿瘤消融余量的方法的流程图。
图2是本发明另一实施例中确定肿瘤消融余量的方法的流程图。
图3a是本发明实施例中在肿瘤消融前的C臂造影图像中分割出的肿瘤区域的示意图。
图3b是本发明实施例中在肿瘤消融后的C臂造影图像中分割出的消融区域的示意图。
图3c是本发明实施例中肿瘤消融余量的示意图。
图4是本发明实施例中获得导管的末端和肿瘤区域的相对位置的流程图。
图5是本发明实施例中导管的末端和肿瘤区域的相对位置的示意图。
图6是本发明实施例中确定肿瘤消融余量的装置的结构的示意图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举例对本发明实施例进行进一步的详细说明。
本发明提供了一种确定目标区域处理余量的方法，包括：现场获取目标区域处理前和处理后的图像，并且在所述图像中分割出处理前和处理后的边界；配准所述处理前和处理后的图像；根据配准后的所述处理前和处理后的图像的边界，定量确定目标区域处理余量。本发明进一步提供的一种确定目标区域处理余量的装置，包括：图像获取模块，用于现场获取目标区域处理前和处理后的图像；图像分割模块，用于在所述图像中分割出处理前和处理后的边界；图像配准模块，用于配准所述处理前和处理后的图像；余量确定模块，用于根据配准后的所述处理前和处理后的图像的边界，确定目标区域处理余量。
下述实施例为确定肿瘤消融余量的实施例。但值得注意的是，本发明并不仅限于此实施例，冠状动脉狭窄时的支架植入等其他介入手术以及其他处理目标区域的领域都可以用到本发明提供的装置和方法。本发明的图像也可以采用本领域技术人员普遍知晓的其他方式获取。
图1是本发明实施例中确定肿瘤消融余量的方法的流程图。如图1所示，本发明实施例提供的确定肿瘤消融余量的方法包括如下步骤。
步骤11，在进行肿瘤消融时，获取肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像。
在本发明实施例中，通过可以在手术室中运行的造影设备，如C臂造影设备，在肿瘤消融过程中获取造影图像，该造影图像可以2D或者3D造影图像。较佳地，采用3D C臂造影图像，如3D Dyna CT图像，可以得到全面的肿瘤区域和消融区域的相对位置，从而确定准确的肿瘤消融余量。
步骤12，配准肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像。
在进行肿瘤消融的过程中，受术者的呼吸或者其他因素都会造成受术者的身体或器官发生位置变化，因此需要将肿瘤消融前和肿瘤消融后的造影图像进行配准，从而保证获得正确的肿瘤区域和消融区域的相对位置。
步骤13，根据配准后的肿瘤消融前的造影图像中肿瘤区域和肿瘤消融后的造影图像中消融区域的相对位置，确定肿瘤消融余量。
在本步骤中，可以利用配准结果，对肿瘤消融前的造影图像或者肿瘤消融后的造影图像进行转换，从而获得准确的肿瘤区域和消融区域的相对位置。根据肿瘤区域和消融区域的相对位置，确定肿瘤消融余量。具体地，通过显示肿瘤区域和消融区域的相对位置，可以定性地确定肿瘤消融余量。根据定性确定的肿瘤消融余量，介入影像科医生可以主观的评估肿瘤消融余量是否适当，是否需要继续进行肿瘤消融。
在本发明实施例中，确定肿瘤消融余量之后，该肿瘤消融余量可以通过多种方式提供给介入影像科医生，如显示肿瘤区域和消融区域的图像，显示肿瘤消融余量的图像，播报肿瘤消融余量的位置范围等。
可见，本发明实施例中确定肿瘤消融余量的方法能够在肿瘤消融过程中直接确定肿瘤消融余量，如果没有获得适当的肿瘤消融余量，可以继续进行本次肿瘤消融，直到获得适当的肿瘤消融余量。无需等待手术后的CT扫描结果，从而有效地避免了肿瘤消融余量不适当造成的重复手术，明显地提高了肿瘤消融手术的效率和成功率。
根据本发明实施例，还可以根据配准后的肿瘤区域和消融区域的相对位置，确定量化的肿瘤消融余量。
具体地，在肿瘤消融前的造影图像中分割出肿瘤区域的边界，在肿瘤消融后的造影图像中分割出消融区域的边界，在配准完成后，根据该肿瘤区域的边界和消融区域的边界，获得肿瘤区域和消融区域的相对位置数据，进而根据肿瘤区域和消融区域的相对位置数据，确定量化的肿瘤消融余量。
较佳地，可以在配准前的原始图像上分割出肿瘤区域和消融区域的边界，避免在配准后的图像上进行边界的分割，从而避免配准后边界分割造成的误差叠加。
可见，根据本发明实施例，还可以在肿瘤消融过程中直接确定量化的肿瘤消融余量。与采用主观评估方式，定性地确定肿瘤消融余量相比，能够避免主观因素带来的不确定性，从而明显提高肿瘤消融余量确定结果的准确度。
下面以C臂造影图像为3D Dyna CT图像为例，对本发明实施例中确定量化的肿瘤消融余量进行详细说明。
图2是本发明另一实施例中确定肿瘤消融余量的方法的流程图。如图2所示，本发明实施例提供的确定肿瘤消融余量的方法包括如下步骤。
步骤21，获取肿瘤消融前的3D Dyna CT图像，并分割出其中的肿瘤区域的边界。
在本步骤中，可以直接从3D C臂造影设备中下载存储的肿瘤消融前的3D Dyna CT图像，并通过半自动分割算法分割出该3D Dyna CT图像中的肿瘤区域，获得该肿瘤区域的边界，便于后续图像处理以及方便介入影像科医生查看该肿瘤区域的位置。值得注意的是，也可以采用其他分割算法分割出边界，甚至可以采用人工标注的方法分割出边界。本发明并不对此做任何限制。
图3a示出了在肿瘤消融前的3D Dyna CT图像中分割出的肿瘤区域，图中用虚线表示肿瘤区域的边界。
步骤22，获取肿瘤消融后的3D Dyna CT图像，并分割处其中的消融区域的边界。
在手术中，当肿瘤消融后，获取当前肿瘤消融后的3D Dyna CT图像，并通过半自动分割算法分割出该3D Dyna CT图像中的消融区域，获得该消融区域的边界，便于后续图像处理以及方便介入影像科医生查看该消融区域的位置。
图3b示出了在肿瘤消融后的3D Dyna CT图像中分割出的消融区域，图中近似圆形阴影区域即为该消融区域，该阴影区域的边界即为消融区域的边界。
步骤23，配准肿瘤消融前的3D Dyna CT图像和肿瘤消融后3D Dyna CT图像。
在本步骤中，可以是用现有的图像配准方法，优选采用非刚性图像配准方法，对两个3D Dyna CT图像，即肿瘤消融前的3D Dyna CT图像和肿瘤消融后3D Dyna CT图像进行配准，得到从肿瘤消融前的3DDyna CT图像到肿瘤消融后的3D Dyna CT图像的变换。本领域的技术人员应当明了，本发明实施例也可以采用其它现有的图像配准算法，本发明对此不作限制。
步骤24，获取肿瘤区域和消融区域的相对位置数据。
在本步骤中，可以利用配准算法得到的坐标变换结果，获取肿瘤区域和消融区域的相对位置数据。
具体地，根据步骤21中获得的肿瘤区域的边界和步骤23中获得的坐标变换结果，得到配准后的肿瘤区域的边界，进而与步骤22中获得的消融区域的边界比较，得到准确的肿瘤区域和消融区域的相对位置数据。
由于，肿瘤区域的边界是在进行配准前的原始图像上进行分割的，配准后的肿瘤区域的边界是通过坐标变换结果和配准前的肿瘤区域的边界计算得到，无需在配准后的图像上进行图像分割，进而分割出肿瘤区域的边界，因此避免了配准的误差和图像分割的误差的叠加，从而使肿瘤区域的位置和消融区域的位置更加准确。
另外，在本步骤中，也可以根据步骤22中获得的消融区域的边界和步骤23中获得的坐标变换结果，得到配准后的消融区域的边界，进而与步骤21中获得的肿瘤区域的边界比较，得到准确的肿瘤区域和消融区域的相对位置数据。
步骤25，根据肿瘤区域和消融区域和的相对位置数据，确定量化的肿瘤消融余量。
在本步骤中，可以首先根据肿瘤区域和消融区域的相对位置数据，获取肿瘤区域和消融区域的表面距离；进而根据肿瘤区域和消融区域的表面距离，确定量化的肿瘤消融余量。
由于在本实施例中，肿瘤区域和消融区域均为3D Dyna CT图像，从而可以全面的获得肿瘤区域和消融区域的相对位置，为介入影像科医生提供准确和充分的判断依据。
步骤26，通过伪彩图显示肿瘤消融余量。
在本步骤中，通过伪彩图显示步骤25中获得的肿瘤消融余量。在本发明实施例中，也可以采用其它方式显示肿瘤消融余量。通过伪彩图显示只是较佳示例，并不用于限制本发明的保护范围。
如图3c所示。在图3c中仅显示了肿瘤区域和消融区域，从而直观地显示了肿瘤消融余量。
在应用本发明实施例时，也可以采用其他方式提供量化的肿瘤消融余量。例如，通过示意图显示肿瘤消融余量的数值分布，或者显示肿瘤消融余量的平均值等。
在本发明实施例中，用户可以从保存的图像中选择所需的C臂造影图像，从而进行半自动的肿瘤消融。具体地，用户可以在所需的C臂造影图像中指定需要的部分区域，例如，通过鼠标或者触摸屏等设备指定在肿瘤附件的区域。在后续的操作中，只对用户指定的部分区域进行上述步骤21到步骤26中描述的处理，从而减轻数据处理的负担。
可以看出，根据本实施例，在肿瘤消融过程中，能够直接确定肿瘤消融余量，如果没有获得适当的肿瘤消融余量，可以继续进行本次肿瘤消融，直到获得适当的肿瘤消融余量。无需等待手术后的CT扫描结果，从而有效地避免了肿瘤消融余量不适当造成的重复手术，明显地提高了肿瘤消融手术的效率和成功率。并且，在实施例中能够确定量化的肿瘤消融余量，从而避免了主观因素带来的不确定性，明显提高了肿瘤消融余量确定结果的准确度。
为了达到更好的肿瘤消融效果，根据本发明实施例，还可以在肿瘤消融手术过程中，实时提供进行肿瘤消融的导管末端和肿瘤区域的相对位置，从而指导肿瘤消融手术的进行。图4是本发明实施例中获得导管末端和肿瘤区域的相对位置的流程图。如图4所示，该流程具体包括如下步骤。
步骤41，在进行肿瘤消融时，获取进行肿瘤消融的介入导管的X光造影图像并在该X光造影图像中显示该导管的末端。
在本实施例中，该X光造影图像为2D X光造影图像。在实际应用中，也可以采用其他类型的能够显示导管的末端的图像。
在本步骤中，可以通过自动图像分割算法获得该2D X光造影图像中的导管的末端位置。值得注意的是，也可以采用半自动图像分割算法等其他分割算法提供X光造影图像中的导管末端位置。本发明并不对此做任何限制。
步骤42，配准该X光造影图像和该肿瘤消融前的3D Dyna CT图像。
在本步骤中，利用自动2D-3D配准算法获得变换矩阵，将肿瘤消融前的3D Dyna CT图像配准到该X光造影图像。
步骤43，显示该导管的末端和该肿瘤区域的相对位置。
在配准后的图像中，显示导管的末端和该肿瘤区域的相对位置。图5是本发明实施例中导管的末端和肿瘤区域的相对位置的示意图。
可以看出，通过将导管的末端与肿瘤消融前的3D Dyna CT图像配准，能够得到正在进行肿瘤消融的介入导管末端与肿瘤区域之间的准确的相对位置，从而为肿瘤消融的进行提供了准确参考，提高了肿瘤消融的精度和效率，有利于在手术过程中进行精确地肿瘤消融，并达到适合的肿瘤消融余量。
基于上述确定肿瘤消融余量的方法，本发明实施例还提供了一种确定肿瘤消融余量的装置。图6示出了本发明实施例中确定肿瘤消融余量的装置的结构的示意图。如图6所示，该装置包括图像获取模块51，图像配准模块52和余量确定模块53。
其中，图像获取模块51用于在进行肿瘤消融时，获取肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像；图像配准模块52用于配准该肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的影图像；余量确定模块53用于根据配准后的该肿瘤消融前的造影图像中肿瘤区域和该肿瘤消融后的造影图像中消融区域的相对位置，确定肿瘤消融余量。
在本发明实施例中，通过可以在手术室中运行的造影设备，如C臂造影设备，在肿瘤消融过程中获取造影图像，该造影图像可以2D或者3D造影图像。较佳地，采用3D C臂造影图像，如3D Dyna CT图像，可以得到全面的肿瘤区域和消融区域的相对位置，从而确定准确的肿瘤消融余量。
另外，根据本发明实施例，获取肿瘤消融余量的装置还包括图像分割模块54，该图像分割模块54用于分割出肿瘤消融前的造影图像中的肿瘤区域的边界；分割出肿瘤消融后的造影图像中的消融区域的边界。相应地，该余量确定模块53进一步用于根据该肿瘤区域的边界，该消融区域的边界和该图像配准模块52输出的坐标变换结果，获取该肿瘤区域和该消融区域的相对位置数据；根据该肿瘤区域和消融区域和的相对位置数据，确定量化的肿瘤消融余量。
在本发明实施例中，确定肿瘤消融余量的装置进一步包括：显示模块55，用于通过伪彩图显示该确定的肿瘤消融余量。在实际应用中，显示模块55还可以用来显示分割出来的消融区域和肿瘤区域，便于用户查看。
进一步地，显示模块55还可以为用户显示肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像，并接收该用户在肿瘤消融前的造影图像中指定的部分，将其作为肿瘤消融前的造影图像；接收该用户在肿瘤消融后的造影图像中指定的部分，将其作为肿瘤消融后的造影图像。在后续确定肿瘤消融余量的操作中，上述模块只对用户选择的部分区域进行处理，从而减轻数据处理的负担。
可见，本发明实施例中确定肿瘤消融余量的装置能够直接在手术室中使用，在肿瘤消融过程中，能够直接确定肿瘤消融余量，如果没有获得适当的肿瘤消融余量，可以继续进行本次肿瘤消融，直到获得适当的肿瘤消融余量。无需等待手术后的CT扫描结果，从而有效地避免了肿瘤消融余量不适当造成的重复手术，明显地提高了肿瘤消融手术的效率和成功率。并且，本发明实施例中确定肿瘤消融余量的装置能够确定量化的肿瘤消融余量，从而避免了主观因素带来的不确定性，明显提高了肿瘤消融余量确定结果的准确度。
在本发明实施例中，图像获取模块51进一步用于在进行肿瘤消融时，获取进行肿瘤消融的介入导管的X光造影图像，图像分割模块进一步用于在该X光造影图像中提供该介入导管的末端；相应地，图像配准模块52进一步用于配准该X光造影图像和该肿瘤消融前的造影图像；显示模块55进一步用于显示该导管的末端和所述肿瘤区域的相对位置。从而在进行肿瘤消融的手术过程中，提供进行肿瘤消融的介入导管的末端和肿瘤区域的相对位置，有利于在手术过程中进行精确地肿瘤消融，并达到适合的肿瘤消融余量。
下面对本发明实施例中肿瘤消融余量的装置的硬件架构组成进行说明。该装置包括处理器，存储器，图像处理芯片。
其中，存储器用于存储肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像，还用于存储指令代码，当该指令代码被执行时完成的操作主要为上述肿瘤消融余量的装置中余量确定模块完成的功能，在此不再赘述。
图像处理芯片用于与存储器通信，读取肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像，并进行图像处理，以完成上述肿瘤消融余量的装置中图像配准模块的功能，在此不再赘述。
处理器用于与存储器通信，将通过接口获得的肿瘤消融前的造影图像和肿瘤消融后的造影图像发生给存储器，完成上述肿瘤消融余量的装置中图像获取模块的功能；还用于读取和执行存储器中存储的指令代码，并与图像处理芯片通信，完成上述肿瘤消融余量的装置中余量确定模块完成的功能，在此不再赘述。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。在具体的实施过程中可对根据本发明的优选实施例进行适当的改进，以适应具体情况的具体需要。因此可以理解，本文所述的本发明的具体实施方式只是起示范作用，并不用以限制本发明的保护范围。

Claims (13)

1.一种确定目标区域处理余量的方法，包括：
现场获取目标区域处理前和处理后的图像，并且在所述图像中分割出处理前和处理后的边界；配准所述处理前和处理后的图像；
根据配准后的所述处理前和处理后的图像的边界，定量确定目标区域处理余量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，进一步包括：在处理目标区域时，提供处理目标区域的导管的末端和目标区域的相对位置，具体包括：
实时获取X光造影图像并提供X光造影图像中的所述目标区域处理导管末端位置；
配准所述X光造影图像和所述目标区域处理前的造影图像；
显示所述目标区域处理导管末端和所述目标区域的相对位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，进一步包括：显示所述目标区域处理余量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：所述目标区域处理前的图像为用户在目标区域处理前的图像中指定的部分；所述目标区域处理后的图像为用户在目标区域处理后的图像中指定的部分。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述图像为3D C型臂造影图像。
6.一种确定目标区域处理余量的装置，包括：
图像获取模块，用于现场获取目标区域处理前和处理后的图像；
图像分割模块，用于在所述图像中分割出处理前和处理后的边界；
图像配准模块，用于配准所述处理前和处理后的图像；
余量确定模块，用于根据配准后的所述处理前和处理后的图像的边界，确定目标区域处理余量。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，进一步包括：显示模块，用于显示所述目标区域处理余量。
8.根据权利要求6所述的装置，其中，
所述图像获取模块进一步用于在进行目标区域处理时，获取处理目标区域的导管的X光造影图像；
所述图像分割模块进一步用于提供所述X光造影图像中的所述处理目标区域的导管的末端位置；
所述图像配准模块进一步用于配准所述X光造影图像和所述目标区域处理前的图像。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，进一步包括：显示模块，用于显示所述处理目标区域的导管的末端和所述目标区域的相对位置。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其中，
所述目标区域处理前的图像为用户在目标区域处理前的图像中指定的部分；
所述目标区域处理后的图像为用户在目标区域处理后的图像中指定的部分。
11.根据权利要求6至9中任一项所述的装置，其中，所述图像为3D C臂造影图像。
12.一种确定目标区域处理余量的装置，包括：
存储器，用于存储可执行指令；以及
处理器，用于根据所存储的可执行指令，执行权利要求1-5中的任意一个权利要求所包括的步骤。
13.一种机器可读介质，在其上存储有机器可执行指令，其中，当所述机器可执行指令被执行时，使得机器实施权利要求1-5中的任意一个所包括的步骤。
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