[发明专利]一种肿瘤射频消融技术中精确定位三球覆盖肿瘤的方法

说明书

技术领域

本发明是关于肿瘤射频消融技术，特别涉及一种肿瘤射频消融技术中精确定位三球覆盖肿瘤的方法。

背景技术

肿瘤射频消融术是近年来兴起的实体肿瘤的微创治疗新技术。与传统治疗相比具有疗效高、创伤小、痛苦小、恢复快、风险小、适应症广等优点，被国内外专家称为绿色治疗技术。肿瘤细胞对热的耐受能力比正常细胞差，局部加温至39-40℃便可使其停止分裂，达到41-42℃时可致癌细胞死亡或引起其DNA损伤，49℃以上发生不可逆的细胞损伤。

集束射频电极发射高频率射频波，激发组织细胞进行等离子震荡，所产生的热量可使局部温度达到90℃以上，从而快速有效地杀死肿瘤细胞。该技术的原理是在CT、彩色B超的引导下，将多极子母针消融电极准确刺入肿瘤部位，射频消融仪在电子计算机控制下将射频脉冲能量通过多极针传导到肿瘤组织中，使肿瘤组织产生局部70-95℃高温，从而达到使肿瘤组织及其邻近的可能被扩散的组织凝固坏死的目的，坏死组织在原位被机化或吸收。射频消融治疗肿瘤的手术过程中，医生要求在完全烧死肿瘤细胞的前提下尽可能少的破坏周围健康的组织。

目前，射频消融治疗恶性肿瘤影响效果最显著的因素是肿瘤消融不全，其与肿瘤大小及射频消融穿刺路径密切相关，多项研究证实了射频后原位复发率较高是由于无法精确定位及精确消融所致。因此，生产出可以辅助精确定位射频消融的图形处理系统，建立射频消融的优化路径，提高射频消融的效率，为医生制定相应的精确消融手术方案提供技术支持，具有广阔的应用前景和积极意义。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的不足，提供一种能够在射频消融治疗肿瘤过程中，辅助射频消融针精确定位的三球覆盖肿瘤的方法。为解决上述技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种肿瘤射频消融技术中精确定位三球覆盖肿瘤的方法，包括以下步骤：

（1）对肿瘤图像进行预处理；

（2）确定肿瘤图像中的三个初始点；

（3）用K-means算法聚类出三个球；

（4）调整三个球的半径和球心位置；

所述步骤（1）的具体过程是：

所述肿瘤图像是指三维体素图像，将肿瘤图像放大3～5个像素点；

所述步骤（2）的具体过程是：

对步骤（1）中预处理后的肿瘤图像进行如下处理：

A、计算肿瘤图像中任意两点间的距离，选出距离最大的两点作为两个初始点，记为x₁和x₂；

B、计算肿瘤图像中余下的任意一点到x₁和x₂的距离，得到两个距离，选出两个距离中较短的距离记为d_x，选取d_x最小的点作为第三个初始点，记为x₃；

所述步骤（3）的具体过程是：

A、将步骤（2）中选取的三个初始点x₁、x₂和x₃作为初始聚类中心；

B、计算肿瘤图像中的每个点到这三个初始点的距离，并根据最小距离对点进行划分聚类；

C、计算出三个聚类的外接圆圆心作为新的中心，并以这三个新确定的中心为聚类中心循环上述步骤（3）的过程，直到三个聚类中心不再变化，得到三个球；

所述步骤（4）根据不同的需求，按两种方式处理，具体过程分别是：

肿瘤射频消融中消融针的烧融半径连续，采用方式一：步骤（3）中得到的三个球，根据球的半径大小，如果有相同半径的球出现，假定任意其中一个为大球、中球或小球，先利用迭代算法缩小半径最大的球的半径，然后按半径从大到小，依次缩小剩余两个球的半径，即得到调整后覆盖肿瘤的三个球；

肿瘤射频消融中消融针的烧融半径离散，采用方式二：

A、根据消融针的烧融半径和步骤（3）中得到的三个球的半径，分别将不小于球的半径，且最接近球半径的消融针的烧融半径，分别作为三个球的半径上界，枚举所有可能的优化方案，即所有以消融针的烧融半径作为三个球的半径的可能组合方案；

B、将步骤（4）的步骤A中得到的优化方案分别进行验证：将步骤（3）中得到的三个球根据位置关系，依次分为左球、中球和右球（也可以按上下关系分为上球、中球、下球），并设定球心移动的迭代步长和半径变化的步长都是K，且K是指5个像素，根据所需优化的球的排列位置不同，分别进行如下处理：