[发明专利]一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统

权利要求书

1.一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其包括硬件组成部分和软件组成部分，所述硬件组成部分包括：导航工作站、术中定位装置、图像显示设备；所述软件组成部分包括：影像数据管理模块、三维可视化模块、三维影像自动分割模块、术前手术规划模块、术中导航模块以及术后疗效评估模块；术中定位装置、图像显示设备分别与导航工作站连接；硬件组成部分由软件组成部分驱动；软件组成部分中，影像数据管理模块与三维可视化模块直接连接或通过三维影像自动分割模块后再与三维可视化模块直接连接，三维可视化模块分别与术前手术规划模块、术中导航模块、术后疗效评估模块连接，术前手术规划模块与术中导航模块连接，术中导航模块与术后疗效评估模块连接；

所述影像数据管理模块，用于获取并存储患者CT扫描序列图像，集中管理医学影像可视化、自动分割、手术规划和导航过程中的体数据；

所述三维可视化模块，通过所述影像数据管理模块获取患者CT影像，经过体绘制显示可视化的肝脏与邻近重要解剖结构，对获取的自动分割体数据通过面绘制可视化显示肝脏及肝肿瘤的大小、形状和空间位置，最后将体绘制/面绘制可视化体数据、手术规划数据与手术器械的空间定位信息融合显示；

所述三维影像自动分割模块，用于对肝脏和肝肿瘤进行快速自动的三维分割，利用分割结果进行术前分析规划；

所述术前手术规划模块，用于进行热消融治疗前的手术规划，根据所述三维可视化模块显示的三维重建模型，辅助医师进行热消融针最佳进针路径的规划，并预测治疗的作用效果；

所述术中导航模块，通过手术器械标定及空间坐标系转换，利用所述术中定位装置获取手术器械相对于患者目标组织器官的实时位置，实现对热消融针穿刺的引导；

所述术后疗效评估模块，根据患者术后的CT扫描影像，对肿瘤热消融凝固区进行三维分割，建立热凝固区三维模型，将此模型与术前的肝肿瘤三维模型进行比较，评价三维热凝固区是否“适形”全方位覆盖肝肿瘤，保证肿瘤的完全性热消融坏死。

2.根据权利要求1所述的一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其特征在于，所述影像数据管理模块包括DICOM体数据及手术规划数据的导入、导出和存储。

3.根据权利要求1所述的一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其特征在于，所述三维可视化模块的三维重建可视化使用GPU加速技术进行显示，三维可视化结果用于所述三维影像自动分割模块、术前手术规划模块、以及术后疗效评估模块。

4.根据权利要求1所述的一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其特征在于，所述三维影像自动分割模块使用基于超体素和图割算法的三维自动分割方法对肝脏进行快速三维分割，三维分割结果用于所述三维影像自动分割模块、术前手术规划模块、以及术后疗效评估模块。

5.根据权利要求1所述的一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其特征在于，所述术前手术规划模块根据三维分割结果，使用基于体绘制和柱面投影的穿刺路径约束条件计算方法，进行穿刺路径的辅助规划，输出推荐的穿刺路径参数，包括：经皮进针位置、肿瘤内部靶点位置、进针角度、路径长度。

6.根据权利要求1所述的一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其特征在于，所述术中定位装置为电磁位置跟踪器。

7.根据权利要求1所述的一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其特征在于，所述术中导航模块采用电磁定位技术，通过坐标转换，实现热消融针、三维可视化模型、术中患者之间多个坐标空间的统一，实时获取消融针相对于患者病灶区域组织器官的精确位置。

8.根据权利要求1所述的一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，其特征在于，所述术后疗效评估模块通过所述影像数据管理模块获得患者术前/术后的CT扫描影像。