[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

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统

背景技术

原发性肝癌是世界上常见的恶性肿瘤之一，具有很高的发病率和死亡率。目前，射频消融和微波消融已广泛应用于临床肝肿瘤的治疗，特别是对于不适宜接受手术切除的肝肿瘤患者，经皮(微波/射频)热消融肿瘤治疗已成为临床常用的微创治疗方法。计算机断层扫描(ComputedTomography,CT)成像技术由于具有解剖信息精确、分辨率高、扫描时间短、普及率高等优点，被广泛应用于肝癌的诊断与治疗。

目前临床上基于CT引导的肿瘤热消融治疗，在治疗前，医师基于对二维CT影像的理解，凭经验拟定肿瘤消融计划。在治疗中，医师在CT影像的引导下，凭借手眼协调能力及个人经验将热消融针穿刺到肿瘤内部。CT引导肝肿瘤热消融治疗成功的关键是热消融针的精准定位和穿刺。临床治疗中的定位与穿刺受医师的个人经验和能力影响，不同的手术医师制定的消融计划往往是不同的，治疗过程和效果也是有差异的。现有技术中的CT影像引导肝肿瘤热消融针的定位与导航系统还存在如下问题：肝肿瘤空间定位离快速、精确、高鲁棒性的自动分割技术还有一定距离；穿刺路径的自动规划需要发掘更多有效的临床约束条件并提高计算效率。因此有必要建立一种客观、科学、定量的热消融针定位与导航系统，这对于提高肝肿瘤热消融治疗的安全性和有效性、实现肝肿瘤的精准治疗具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统。所述的CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统能对CT引导肝肿瘤热消融进行多方面的计算机辅助治疗，包括：肝肿瘤及相邻结构的三维可视化和空间定位，热消融针最佳进针路径的计算机辅助规划，热消融针的实时空间定位与导航以及术后疗效及时评估功能。所述系统能缩短热消融治疗时间，减少并发症的发生率，提高治疗的有效性和安全性。

本发明提出了一种CT影像引导肝肿瘤热消融针定位与导航系统，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。

优选地，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。

优选地，所述三维可视化模块的三维重建可视化使用GPU加速进行显示。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。

优选地，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。