CN116019531A - 基于图像处理的穿刺引导方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，具体是一种基于图像处理的穿刺引导方法、装置、设备及存储介质，所述方法包括：实时获取包括目标组织区域的二维透视图像，所述目标组织区域包括门静脉区域和膈肌区域；识别所述二维透视图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息；获取所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，所述三维图像信息和所述第二边缘位置信息均基于包括所述目标组织区域的三维重建图像确定；将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加至所述二维透视图像中，得到叠加图像；显示所述叠加图像，以进行穿刺引导。本发明的方法能够提供TIPS的术中影像引导，以提升穿刺精准性、缩短穿刺时间。

Description

基于图像处理的穿刺引导方法、装置、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别涉及一种基于图像处理的穿刺引导方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

经颈静脉肝内门体分流术(Transjugular Intrahepatic Portosystemic Shunt，TIPS)通过在肝静脉与门静脉之间的肝实质内建立分流道，以微创的方式从结构上显著降低门静脉阻力，相比于药物治疗和内镜治疗，TIPS手术能从本质上降低门静脉压力，是治疗食管胃静脉曲张破裂出血和顽固性腹腔积液等一系列门静脉高压并发症的有效方法。

从肝静脉穿刺门静脉分支的过程是TIPS手术过程中的技术难点之一。目前常规的操作是基于血管机的透视引导，根据医生经验进行肝内盲穿。由于无法看到实时血管位置及形态，若操作不当，可能会引起肝动脉和胆道的损伤，甚至肝包膜错位，导致严重的并发症。其次，从肝静脉穿刺门静脉分支的过程通常也是最耗时的步骤，因而使得医生和患者都需要暴露在高剂量的X射线下。另外，肝静脉与门静脉之间空间关系复杂，而解剖变异和肝硬变的病理改变又可使其空间关系发生改变，再加上TIPS手术过程中患者的呼吸运动会产生身体位移而造成位置偏差，导致门静脉穿刺定位困难。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种基于图像处理的穿刺引导方法、装置、设备及存储介质，能够提供TIPS的术中影像引导，以提升穿刺精准性、缩短穿刺时间。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于图像处理的穿刺引导方法，包括：

实时获取包括目标组织区域的二维透视图像，所述目标组织区域包括门静脉区域和膈肌区域；

识别所述二维透视图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息；

获取所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，所述三维图像信息和所述第二边缘位置信息均基于包括所述目标组织区域的三维重建图像确定；

将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加至所述二维透视图像中，得到叠加图像；

显示所述叠加图像，以进行穿刺引导。

进一步地，所述方法还包括：

对所述叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息分别进行标记。

进一步地，所述对所述叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息分别进行标记包括：

当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息重合时，对所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息进行第一标记；

当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息不重合时，对所述第一边缘位置信息进行第二标记，对所述第二边缘位置信息进行第三标记。

进一步地，所述方法还包括：

获取包括所述目标组织区域的三维重建图像；

基于第一预设图像分割算法对所述三维重建图像进行分割处理，得到所述门静脉区域的三维图像信息；

基于第二预设图像分割算法识别所述三维重建图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

进一步地，所述获取包括所述目标组织区域的三维重建图像包括：

获取包括所述目标组织区域的锥形束计算机断层扫描图像数据；

基于所述锥形束计算机断层扫描图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

进一步地，所述获取包括所述目标组织区域的三维重建图像包括：

获取包括所述目标组织区域的计算机断层血管造影图像数据或者磁共振血管造影图像数据；

基于所述计算机断层血管造影图像数据或者所述磁共振血管造影图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

进一步地，所述方法还包括：

将所述三维重建图像配准到锥形束计算机断层扫描成像空间，得到锥形束计算机断层扫描成像空间的三维重建图像。

本发明另一方面提供一种基于图像处理的穿刺引导装置，包括：

图像采集模块，用于实时获取包括目标组织区域的二维透视图像，所述目标组织区域包括门静脉区域和膈肌区域；

膈肌区域识别模块，用于识别所述二维透视图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息；

信息获取模块，用于获取所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，所述三维图像信息和所述第二边缘位置信息均基于包括所述目标组织区域的三维重建图像确定；

图像叠加模块，用于将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加至所述二维透视图像中，得到叠加图像；

图像显示模块，用于显示所述叠加图像，以进行穿刺引导。

本发明另一方面提供一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如上述的方法。

本发明另一方面提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由处理器加载并执行以实现如上述的方法。

由于上述技术方案，本发明具有以下有益效果：

根据本发明实施例的穿刺引导方法，通过将门静脉区域的三维图像信息和膈肌区域顶部的边缘位置信息，与实时采集的二维透视图像进行融合叠加展示，可以在二维透视图像中增加血管立体结构的展现，从而提供TIPS的术中影像引导，使得在手术中可以根据患者的实时呼吸状态来判断穿刺时机，在一定程度上减少对医生经验的依赖，减少手术过程中由于患者的呼吸运动导致的位置偏差，从而提升穿刺精准性、减少穿刺尝试、缩短穿刺时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明一个实施例提供的实施环境示意图；

图2是本发明一个实施例提供的基于图像处理的穿刺引导方法的流程图；

图3是本发明一个实施例提供的门静脉区域的自动分割过程的流程图；

图4是本发明一个实施例提供的门静脉区域的分割结果示意图；

图5是本发明一个实施例提供的叠加图像的示意图；

图6是本发明一个实施例提供的基于图像处理的穿刺引导装置的结构示意图；

图7是本发明另一个实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。

参考说明书附图1，其示出了本发明一个实施例提供的实施环境示意图。如图1所示，该实施环境可以包括至少一个医学扫描系统110和图像处理系统120，所述图像处理系统120和各个所述医学扫描系统110可以通过有线或无线通信方式进行直接或间接地连接，本发明实施例对此不做限制。

其中，所述医学扫描系统110可以包括但不限于X射线血管造影系统。所述图像处理系统120可以包括但不限于各种服务器、个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，所述服务器可以是独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群或者分布式系统，还可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)、以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器。

在实际应用中，所述医学扫描系统110可以采用锥形束计算机断层扫描(ConeBeam Computed Tomography，CBCT)技术采集得到包括目标组织区域的CBCT图像数据，以及采用X射线血管造影技术实时采集得到包括所述目标组织区域的二维透视图像。

所述图像处理系统120可以获取由所述医学扫描系统110采集得到的CBCT图像数据和二维透视图像，并通过本发明实施例提供的基于图像处理的穿刺引导方法，确定在二维透视图像上叠加门静脉区域的三维图像信息和膈肌区域顶部的边缘位置信息后的叠加图像并显示，以供医生进行查阅，从而指导TIPS手术过程中医生进行肝静脉向门静脉的穿刺及支架放置。

在一个可能的实施例中，所述医学扫描系统110还可以包括计算机断层血管造影(Computed Tomographic Angiography，CTA)系统或者磁共振血管造影(MagneticResonance Angiography，MRA)系统。

所述医学扫描系统110可以采用增强CTA技术采集得到包括所述目标组织区域的CTA图像数据，或者可以采用增强MRA技术采集得到包括所述目标组织区域的MRA图像数据，以及采用X射线血管造影技术实时采集得到包括所述目标组织区域的二维透视图像。

所述图像处理系统120可以获取由所述医学扫描系统110采集得到的CTA图像数据(或者MRA图像数据)和二维透视图像，并通过本发明实施例提供的基于图像处理的穿刺引导方法，确定在二维透视图像上叠加门静脉区域的三维图像信息和膈肌区域顶部的边缘位置信息后的叠加图像并显示，以供医生进行查阅，从而指导TIPS手术过程中医生进行肝静脉向门静脉的穿刺及支架放置。

需要说明的是，图1仅仅是一种示例。本领域技术人员可以理解，虽然图1中只示出了1个医学扫描系统110，但并不构成对本发明实施例的限定，在实际应用中可以包括比图示更多的医学扫描系统110。

参考说明书附图2，其示出了本发明一个实施例提供的基于图像处理的穿刺引导方法的流程，该方法可以应用于图1中的图像处理系统120中，具体的如图2所示，所述方法可以包括以下步骤：

S210：实时获取包括目标组织区域的二维透视图像，所述目标组织区域包括门静脉区域和膈肌区域。

本发明实施例中，在TIPS手术过程中，可以实时获取门静脉高压患者的包括门静脉区域和膈肌区域在内的目标组织区域的二维透视图像，以在TIPS手术过程中供医生查阅，指导医生进行肝静脉向门静脉的穿刺及支架放置。其中，所述目标组织区域可以为门静脉高压患者的门静脉系统区域。

其中，所述二维透视图像的来源既可以是从医学扫描系统直接导入的相关数据，也可以是从其他资源库实时配置连接获取，本发明实施例对此不作具体限制。示例性地，可以通过血管造影机等X射线血管造影设备实时采集包括所述目标组织区域的二维透视图像，并导入所述图像处理系统中。

S220：识别所述二维透视图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息。

本发明实施例中，可以基于预先设置的图像分割算法，识别所述二维透视图像中包括膈肌顶部在内的区域边界，最终输出分割后的膈肌区域顶部的第一边缘位置信息。

其中，所述预先设置的图像分割算法可以为现有技术中的各类图像分割算法，例如分水岭算法等传统图像分割算法或者基于人工智能(Artificial Intelligence，AI)技术的图像分割算法等，本发明实施例对此不作具体限制。

需要说明的是，根据预先设置的图像分割算法确定所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息的具体过程可以参考现有技术，本发明实施例在此不再赘述。

S230：获取所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，所述三维图像信息和所述第二边缘位置信息均基于包括所述目标组织区域的三维重建图像确定。

由于在常规透视下，肝静脉与门静脉的相对位置并不可见，因此可以在二维透视图像中叠加显示门静脉的三维结构，以增加医生对穿刺位置判断的信心。而在此过程中，三维结构的叠加不可避免会受到患者呼吸的影响而上下浮动，因此可以将膈肌顶部位置作为间接的呼吸门控，用于跟踪患者的正常呼吸周期，医生即可以根据膈肌顶部位置将穿刺及支架放置操作与患者呼吸同步。

因此，本发明实施例中，可以预先获取门静脉高压患者的包括门静脉区域和膈肌区域在内的目标组织区域的三维重建图像，并根据所述三维重建图像分割得到所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，以在TIPS手术过程中叠加至实时获取的二维透视图像中供医生查阅，指导医生进行肝静脉向门静脉的穿刺及支架放置。

具体地，在执行步骤S230之前，所述方法还可以包括以下步骤：

获取包括所述目标组织区域的三维重建图像；

基于第一预设图像分割算法对所述三维重建图像进行分割处理，得到所述门静脉区域的三维图像信息；

基于第二预设图像分割算法识别所述三维重建图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

在一个可选的实施例中，所述获取包括所述目标组织区域的三维重建图像可以包括：

获取包括所述目标组织区域的锥形束计算机断层扫描图像数据；

基于所述锥形束计算机断层扫描图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

具体地，在进行TIPS手术时，可以预先通过具有CBCT功能的血管造影机等设备，基于增强CBCT技术采集门静脉高压患者的包括所述目标组织区域的CBCT图像数据，并基于所述CBCT图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像，并导入所述图像处理系统。其中，所述目标组织区域可以为门静脉高压患者的门静脉系统区域。

可选择地，在进行TIPS手术时，也可以预先通过具有CBCT功能的血管造影机等设备，采集门静脉高压患者的包括所述目标组织区域的CBCT图像数据，并导入所述图像处理系统，由所述图像处理系统基于接收到的CBCT图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

可以理解，通过现有的具有CBCT功能的血管造影机即可实现三维重建图像和二维透视图像的采集，使得可以在无需额外购置外置设备的情况下实现术中穿刺引导，为医院节约成本，为患者减轻医疗负担。

在另一个可选的实施例中，所述包括获取所述目标组织区域的三维重建图像可以包括：

获取包括所述目标组织区域的计算机断层血管造影图像数据或者磁共振血管造影图像数据；

基于所述计算机断层血管造影图像数据或者所述磁共振血管造影图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

可选择地，在进行TIPS手术之前，可以预先通过CTA设备，基于增强CTA技术采集门静脉高压患者的包括所述目标组织区域的CTA图像数据，并基于所述CTA图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像，并导入所述图像处理系统。其中，所述目标组织区域可以为门静脉高压患者的门静脉系统区域。

可选择地，在进行TIPS手术之前，也可以预先通过CTA设备，采集门静脉高压患者的包括所述目标组织区域的CTA图像数据，并导入所述图像处理系统，由所述图像处理系统基于接收到的CTA图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

可选择地，在进行TIPS手术之前，也可以预先通过MRA设备，基于增强MRA技术采集门静脉高压患者的包括所述目标组织区域的MRA图像数据，并基于所述MRA图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像，并导入所述图像处理系统。

可选择地，在进行TIPS手术之前，也可以预先通过MRA设备，采集门静脉高压患者的包括所述目标组织区域的MRA图像数据，并导入所述图像处理系统，由所述图像处理系统基于接收到的MRA图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

需要说明的是，基于CBCT图像数据、CTA图像数据或者MRA图像数据重建得到三维重建图像的具体方法可以参考现有技术，本发明实施例在此不再赘述。

需要说明的是，上述获取CBCT图像数据、CTA图像数据或者MRA图像数据，并基于所述CBCT图像数据、所述CTA图像数据或者所述MRA图像数据重建得到三维重建图像的步骤可以由实现本发明实施例提供的方法的图像处理系统来执行，也可以由其他设备来执行，并将得到的三维重建图像发送至所述图像处理系统，本发明实施例对此不作限制。

本发明实施例中，在获取到所述三维重建图像后，可以分别基于预先设置的第一预设图像分割算法进行门静脉区域的自动分割，以及基于预先设置的第二预设图像分割算法进行膈肌区域顶部的自动识别，得到所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

其中，所述第一预设图像分割算法和所述第二预设图像分割算法可以为现有技术中的各类图像分割算法，例如阈值分割算法、分水岭算法等传统图像分割算法或者基于AI技术的图像分割算法等，所述第一预设图像分割算法和所述第二预设图像分割算法可以为相同的算法，也可以为不同的算法，本发明实施例对此不作具体限制。

下面以利用经典的阈值分割算法进行门静脉区域的自动分割为例进行示例性说明，参考说明书附图3，基于阈值分割算法对所述三维重建图像进行分割处理，得到所述门静脉区域的三维图像信息可以包括以下步骤：

S310：对所述三维重建图像进行预处理，得到对应的灰度图。

具体地，可以首先采用频域方法，对所述三维重建图像中低频部分的有用信息进行处理来消除噪音，然后可以遍历消除噪音后的图像的像素，将像素属于各个灰度级的个数进行汇总，得到所述三维重建图像对应的灰度图。

S320：根据所述灰度图确定对应的灰度直方图。

具体地，可以根据所述灰度图，利用计算函数绘制对应的灰度直方图。

S330：根据所述灰度直方图确定目标阈值，并根据所述目标阈值对所述灰度图进行分割处理，得到分割后的灰度图。

具体地，可以根据所述灰度直方图选取最佳阈值进行图像分割，得到分割后的灰度图。

S340：在所述分割后的灰度图中添加标识点。

S350：提取所述三维重建图像中所述标识点对应的三维图像，得到所述门静脉区域的三维图像信息。

需要说明的是，利用阈值分割算法进行门静脉区域的自动分割过程的其他相关内容可以参考相关现有技术，本发明实施例在此不再赘述。

示例性地，参考说明书附图4，其示出了本发明一个实施例提供的门静脉区域的分割结果示意图。如图4所示，利用阈值分割算法对A图所示的三维重建图像进行分割处理，可以得到如B图所示的包括门静脉及其主要分支的门静脉区域的三维图像信息。

在一个具体的实施例中，可以基于所述三维重建图像，利用分水岭算法识别包括膈肌区域顶部在内的区域边界，得到所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

需要说明的是，利用分水岭算法进行膈肌区域顶部的自动识别过程的其他相关内容可以参考相关现有技术，本发明实施例在此不再赘述。

在实际应用中，可以最终输出分割后的所述门静脉区域的三维图像信息，以及分割后且标记所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息的膈肌区域顶部分割图像；也可以将识别得到的所述第二边缘位置信息标记在分割后的所述门静脉区域的三维图像信息中，得到一个包括所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息的分割图像。

需要说明的是，上述利用阈值分割算法进行门静脉区域的自动分割和利用分水岭算法进行膈肌区域顶部的自动识别的实施方式仅是示例，在实际应用中也可以采用其他图像分割算法，具体的分割和识别过程可以参考现有技术，本发明实施例在此不再赘述。

可以理解，通过图像分割算法自动分割门静脉区域和自动识别膈肌区域顶部位置，无需人工操作，还能够提高分割/识别的准确性，从而能够进一步提升穿刺精准性，减少成功穿刺所需的穿刺次数。

在一些可能的实施例中，在获取到所述三维重建图像后，还可以手动进行门静脉区域的自动分割和膈肌区域顶部的自动识别，得到所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

需要说明的是，上述基于三维重建图像进行门静脉区域的自动分割和膈肌区域顶部的自动识别的步骤可以由实现本发明实施例提供的方法的图像处理系统来执行，也可以由其他设备来执行，并将得到的所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息发送至所述图像处理系统，本发明实施例对此不作限制。

在实际应用中，当采用基于进行TIPS手术前采集的CTA图像数据或者MRA图像数据重建得到三维重建图像的实施方式的情况下，在进行TIPS手术时，可以将基于CTA图像数据或者MRA图像数据重建得到的三维重建图像，与进行TIPS手术时基于CBCT图像数据重建得到的三维重建图像进行配准，以将基于CTA图像数据或者MRA图像数据重建得到的三维重建图像配准到锥形束计算机断层扫描成像空间，得到锥形束计算机断层扫描成像空间的三维重建图像，以便于后续将基于所述CTA图像数据或者基于所述MRA图像数据重建得到三维重建图像分割得到的门静脉区域的三维图像信息，以及膈肌区域顶部的第二边缘位置信息叠加至二维透视图像中。

也就是说，当采用其他设备来执行上述基于三维重建图像进行门静脉区域的自动分割和膈肌区域顶部的自动识别的步骤，并且采用的是基于进行TIPS手术前采集的CTA图像数据或者MRA图像数据重建得到三维重建图像的实施方式的情况下，还需要将基于CTA图像数据或者MRA图像数据重建得到的三维重建图像也一起发送至所述图像处理系统，以完成后续的配准和图像叠加步骤。

本发明实施例中，图像处理系统可以采用上述方法，基于包括所述目标组织区域的三维重建图像确定所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，也可以从其他设备导入所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，本发明实施例对此不作限制。

S240：将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加至所述二维透视图像中，得到叠加图像。

本发明实施例中，可以将分割得到的门静脉区域的三维图像信息，以及识别得到的膈肌顶部区域的第二边缘位置信息与实时获取到的二维透视图像进行叠加，以在所述二维透视图像中的对应位置处显示门静脉区域的三维结构以及膈肌顶部区域的第二边缘位置的情况。在TIPS手术过程中，所述门静脉区域的三维结构可以用于提示穿刺位置，所述膈肌顶部区域的第一边缘位置信息和第二边缘位置信息可以用于提示呼吸时相，从而引导肝静脉向门静脉的穿刺及支架放置。

需要说明的是，进行图像叠加的具体过程可以参考相关现有技术，本发明实施例在此不再赘述。示例性地，可以先将包括所述目标组织区域的三维重建图像与所述二维透视图像进行配准，以确定所述门静脉区域和所述膈肌顶部区域的位置，再将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加在对应的位置处。

在一个可能的实施例中，所述方法还可以包括以下步骤：

对所述叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息分别进行标记。

本发明实施例中，可以分别对叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息进行标记，以便于确定二维透视图像中的膈肌区域顶部位置和三维重建图像中的膈肌区域顶部位置。

具体地，所述对所述叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息分别进行标记可以包括：

当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息重合时，对所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息进行第一标记；

当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息不重合时，对所述第一边缘位置信息进行第二标记，对所述第二边缘位置信息进行第三标记。

本发明实施例中，当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息不重合时，可以采用不同的标记方式对所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息进行标记，以对二维透视图像中的膈肌区域顶部位置和三维重建图像中的膈肌区域顶部位置进行区分。也就是说，所述第二标记和所述第三标记为不同的标记。

示例性地，参考说明书附图5，其示出了本发明一个实施例提供的叠加图像的示意图，如图5所示，该叠加图像中可以包括所述目标组织区域的二维透视结果，以及门静脉区域的三维结构，如A图和B图中(a)部分所示。当所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息与第二边缘位置信息不重合时，可以采用不同颜色的线条标记所述第一位置信息和所述第二位置信息，标记效果如图5中的A图所示。其中，位于上方的线条(b)可以为蓝色，用于标记二维透视图像中膈肌区域顶部的第一边缘位置信息；位于下方的线条(c)可以为黄色，用于标记三维重建图像中膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

本发明实施例中，当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息重合时，可以采用与第二标记和第三标记均不相同的标记方式对所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息进行标记，以提示当前二维透视图像中的膈肌区域顶部位置和三维重建图像中的膈肌区域顶部位置一致。也就是说，所述第一标记与所述第二标记和所述第三标记均不相同。

示例性地，当所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息与第二边缘位置信息重合时，可以采用与不重合时的标记颜色不同的颜色来标记，标记效果如图5中的B图所示，其中，标记第一边缘位置信息与第二边缘位置信息的线条(d)可以为绿色。

需要说明的是，上述采用不同颜色线条的标记方式仅是示例，在实际应用中，第一标记、第二标记和第三标记可以根据实际需要进行选择，并且所述第一标记、第二标记和第三标记可以相同，可以部分相同，也可以各不相同，优选为使得第一标记、第二标记和第三标记各不相同，本发明实施例对此不作限制。

可以理解，通过在当前二维透视图像中的膈肌区域顶部位置和三维重建图像中的膈肌区域顶部位置一致时，采用不同的标记方式进行标记，能够为术者提供更直观的显示和引导，从而进一步减少成功穿刺所需的穿刺次数，提升穿刺精准性。

S250：显示所述叠加图像，以进行穿刺引导。

本发明实施例中，可以实时获取二维透视图像，并叠加门静脉区域的三维图像信息，以及膈肌顶部区域的第二边缘位置信息后进行实时显示，此时叠加图像中门静脉区域的三维图像可以为医生提供导丝走形引导，导丝导管到位后，再通过标记的不同模态(包括二维透视图像和三维重建图像)上膈肌区域顶部位置作为呼吸门控参考，当确定患者当前实际的门静脉位置与所述叠加图像中的门静脉区域的三维图像位置一致时，可作为穿刺及支架放置的参考，即医生可以在此状态下进行肝静脉向门静脉的穿刺及支架放置。并且，在确认门-腔静脉梯度恢复后，所述叠加图像中的门静脉区域的三维图像能够提供直观的支架与门静脉位置关系的显示，指导实时进行支架位置的调整、确认及释放。

示例性地，呼吸门控参考的参考方式如下：当患者当前实际的膈肌区域顶部位置(即二维透视图像中的第一位置信息)与参考膈肌区域顶部位置(即三维重建图像中的第二位置信息)重合时，可以确定患者当前实际的门静脉位置与所述叠加图像中的门静脉区域的三维图像位置一致，膈肌区域顶部位置的标记会变为如图5中的B图所示的绿色，提示三维图像引导下穿刺时机良好，否则会包括如图5中的A图所示的蓝色和黄色两个膈肌区域顶部位置的标记。

综上所述，根据本发明实施例的穿刺引导方法，通过将门静脉区域的三维图像信息和膈肌区域顶部的边缘位置信息，与实时采集的二维透视图像进行融合叠加展示，可以在二维透视图像中增加血管立体结构的展现，从而提供TIPS的术中影像引导，使得在手术中可以根据患者的实时呼吸状态来判断穿刺时机，在一定程度上减少对医生经验的依赖，减少手术过程中由于患者的呼吸运动导致的位置偏差，从而提升穿刺精准性、减少穿刺尝试、缩短穿刺时间，减少造影剂量和射线剂量，降低对患者和术者的健康影响。

另外，根据本发明实施例的穿刺引导方法，通过对门静脉系统和呼吸运动的可视化，能够为术者提供更直观的显示，多重信息的辅助为术者的决策增加信心，避免了对经验的单一依赖，从而简化了手术过程，增加了手术安全性。

参考说明书附图6，其示出了本发明一个实施例提供的一种基于图像处理的穿刺引导装置600的结构。如图6所示，所述装置600可以包括：

图像采集模块610，用于实时获取包括目标组织区域的二维透视图像，所述目标组织区域包括门静脉区域和膈肌区域；

膈肌区域识别模块620，用于识别所述二维透视图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息；

信息获取模块630，用于获取所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，所述三维图像信息和所述第二边缘位置信息均基于所述目标组织区域的三维重建图像确定；

图像叠加模块640，用于将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加至所述二维透视图像中，得到叠加图像；

图像显示模块650，用于显示所述叠加图像，以进行穿刺引导。

可选择地，所述图像采集模块610可以为血管造影机；可以将所述膈肌区域识别模块620、所述信息获取模块630、所述图像叠加模块640和所述图像显示模块650集成为图像处理设备，由图像处理设备来实现上述各模块的功能。也就是说，所述装置600可以包括血管造影机和图像处理设备，由此实现上述各功能。

可选择地，还可以将所述图像采集模块610、所述膈肌区域识别模块620、所述信息获取模块630、所述图像叠加模块640和所述图像显示模块650集成在血管造影机中，由血管造影机来实现上述各模块的功能。

在一个可能的实施例中，所述装置600还可以包括：

标记模块，用于对所述叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息分别进行标记。

在一个可能的实施例中，所述装置600还可以包括：

图像获取模块，用于获取所述目标组织区域的三维重建图像；

第一图像分割模块，用于基于第一预设图像分割算法对所述三维重建图像进行分割处理，得到所述门静脉区域的三维图像信息；

第二图像分割模块，用于基于第二预设图像分割算法识别所述三维重建图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

可选择地，还可以将所述图像获取模块、所述第一图像分割模块和所述第二图像分割模块也集成在血管造影机中，由血管造影机来实现上述各模块的功能。也就是说，所述装置600可以包括血管造影机和图像处理设备(或者仅包括血管造影机)，由此实现上述各功能。

可选择地，可以将所述图像获取模块、所述第一图像分割模块和所述第二图像分割模块集成为CTA设备或者MRA设备，由CTA设备或者MRA设备来实现上述各模块的功能。也就是说，所述装置600可以包括血管造影机、图像处理设备和CTA设备/MRA设备(或者仅包括血管造影机和CTA设备/MRA设备)，由此实现上述各功能。

需要说明的是，上述实施例提供的装置，在实现其功能时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的装置与相应方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见对应方法实施例，这里不再赘述。

本发明一个实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器和存储器，该存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或该至少一段程序由该处理器加载并执行以实现如上述方法实施例所提供的基于图像处理的穿刺引导方法。

存储器可用于存储软件程序以及模块，处理器通过运行存储在存储器的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据所述设备的使用所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器还可以包括存储器控制器，以提供处理器对存储器的访问。

在一个具体的实施例中，图7示出了一种用于实现本发明实施例所提供的基于图像处理的穿刺引导方法的电子设备的硬件结构示意图，所述电子设备可以为计算机终端、移动终端或其他设备，所述电子设备还可以参与构成或包含本发明实施例所提供的基于图像处理的穿刺引导装置。如图7所示，所述电子设备700可以包括一个或一个以上计算机可读存储介质的存储器710、一个或者一个以上处理核心的处理器720、输入单元730、显示单元740、射频(Radio Frequency，RF)电路750、无线保真(wireless fidelity，WiFi)模块760以及电源770等部件。本领域技术人员可以理解，图7中示出的电子设备结构并不构成对电子设备700的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。其中：

所述存储器710可用于存储软件程序以及模块，所述处理器720通过运行或执行存储在所述存储器710的软件程序以及模块，以及调用存储在存储器710内的数据，从而执行各种功能应用以及数据处理。所述存储器710可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等；存储数据区可存储根据所述电子设备的使用所创建的数据等。此外，存储器710可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。相应地，存储器710还可以包括存储器控制器，以提供处理器720对存储器710的访问。

所述处理器720是电子设备700的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电子设备的各个部分，通过运行或执行存储在存储器710内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器710内的数据，执行电子设备700的各种功能和处理数据，从而对电子设备700进行整体监控。所述处理器720可以是中央处理器，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述输入单元730可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。具体地，输入单元730可包括触敏表面731以及其他输入设备732。具体地，触敏表面731可以包括但不限于触感板或者触摸屏，其他输入设备732可以包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。

所述显示单元740可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及电子设备的各种图形用户接口，这些图形用户接口可以由图形、文本、图标、视频和其任意组合来构成。显示单元740可包括显示面板741，可选的，可以采用液晶显示器(Liquid CrystalDisplay，LCD)、有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等形式来配置显示面板741。

所述RF电路750可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，交由一个或者一个以上处理器720处理；另外，将涉及上行的数据发送给基站。通常，RF电路750包括但不限于天线、至少一个放大器、调谐器、一个或多个振荡器、用户身份模块(SIM)卡、收发信机、耦合器、低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)、双工器等。此外，RF电路750还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。所述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(Global System of Mobilecommunication，GSM)、通用分组无线服务(General Packet Radio Service，GPRS)、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、宽带码分多址(Wideband Code DivisionMultiple Access，WCDMA)、长期演进(Long Term Evolution，LTE)、电子邮件、短消息服务(Short Messaging Service，SMS)等。

WiFi属于短距离无线传输技术，电子设备700通过WiFi模块760可以帮助用户收发电子邮件、浏览网页和访问流式媒体等，它为用户提供了无线的宽带互联网访问。虽然图7示出了WiFi模块760，但是可以理解的是，其并不属于电子设备700的必须构成，完全可以根据需要在不改变发明的本质的范围内而省略。

所述电子设备700还包括给各个部件供电的电源770(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器720逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗管理等功能。电源770还可以包括一个或一个以上的直流或交流电源、再充电系统、电源故障检测电路、电源转换器或者逆变器、电源状态指示器等任意组件。

需要说明的是，尽管未示出，所述电子设备700还可以包括蓝牙模块等，在此不再赘述。

本发明一个实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质可设置于电子设备之中以保存用于实现一种基于图像处理的穿刺引导方法相关的至少一条指令或至少一段程序，该至少一条指令或该至少一段程序由该处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的基于图像处理的穿刺引导方法。

可选地，在本发明实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本发明一个实施例还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述各种可选实现例中提供的基于图像处理的穿刺引导方法。

需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。且上述对本说明书特定实施例进行了描述。其他实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于图像处理的穿刺引导方法，其特征在于，包括：

实时获取包括目标组织区域的二维透视图像，所述目标组织区域包括门静脉区域和膈肌区域；

识别所述二维透视图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息；

获取所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，所述三维图像信息和所述第二边缘位置信息均基于包括所述目标组织区域的三维重建图像确定；

将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加至所述二维透视图像中，得到叠加图像；

显示所述叠加图像，以进行穿刺引导。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对所述叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息分别进行标记。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述叠加图像中的所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息分别进行标记包括：

当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息重合时，对所述第一边缘位置信息和所述第二边缘位置信息进行第一标记；

当所述第一边缘位置信息与所述第二边缘位置信息不重合时，对所述第一边缘位置信息进行第二标记，对所述第二边缘位置信息进行第三标记。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取包括所述目标组织区域的三维重建图像；

基于第一预设图像分割算法对所述三维重建图像进行分割处理，得到所述门静脉区域的三维图像信息；

基于第二预设图像分割算法识别所述三维重建图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取包括所述目标组织区域的三维重建图像包括：

获取包括所述目标组织区域的锥形束计算机断层扫描图像数据；

基于所述锥形束计算机断层扫描图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述获取包括所述目标组织区域的三维重建图像包括：

获取包括所述目标组织区域的计算机断层血管造影图像数据或者磁共振血管造影图像数据；

基于所述计算机断层血管造影图像数据或者所述磁共振血管造影图像数据重建得到包括所述目标组织区域的三维重建图像。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述三维重建图像配准到锥形束计算机断层扫描成像空间，得到锥形束计算机断层扫描成像空间的三维重建图像。

8.一种基于图像处理的穿刺引导装置，其特征在于，包括：

图像采集模块，用于实时获取包括目标组织区域的二维透视图像，所述目标组织区域包括门静脉区域和膈肌区域；

膈肌区域识别模块，用于识别所述二维透视图像中的膈肌区域，得到所述膈肌区域顶部的第一边缘位置信息；

信息获取模块，用于获取所述门静脉区域的三维图像信息和所述膈肌区域顶部的第二边缘位置信息，所述三维图像信息和所述第二边缘位置信息均基于包括所述目标组织区域的三维重建图像确定；

图像叠加模块，用于将所述三维图像信息、所述第二边缘位置信息叠加至所述二维透视图像中，得到叠加图像；

图像显示模块，用于显示所述叠加图像，以进行穿刺引导。

9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或所述至少一段程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1-7任意一项所述的基于图像处理的穿刺引导方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有至少一条指令或至少一段程序，所述至少一条指令或至少一段程序由处理器加载并执行以实现如权利要求1-7任意一项所述的基于图像处理的穿刺引导方法。

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