[发明专利]一种光学影像手术粒籽源植入的导航方法与系统

说明书

本发明公开了一种光学影像手术放射性粒籽源植入导航方法和系统；该方法包括：使用特定波长的红外光照射被分子探针染色的病灶区域，通过近红外CCD和彩色CCD同时采集分子探针被激发所产生的红外光和可见光，两种图像经过融合、配准后，引导切除肿瘤靶区；同时使用红外反射标记球探针装置，在前述过程中准确定位放射性粒籽源植入位置和规划植入路径，将粒籽源植入到无法手术切除或无法手术清除干净的肿瘤区域进行放射性治疗，并减少植入过程中对路径上器官的损伤；该方法和系统克服了传统光学导航系统的缺陷；利用同一红外发射与接受装置，在单次治疗过程中一并实现了手术切除和放射性治疗两大治疗手段的精准引导。

技术领域

本发明涉及近红外光与可见光的图像采集与融合，具体涉及一种光学影像手术粒籽源植入的导航方法和系统。

背景技术

生物体内的细胞或某种大分子标记荧光染料时，应用体外特定波长的光波照射，穿过组织的光线激发荧光材料发射荧光，体外光学影像设备提取这些发射出的荧光，形成光学分子影像，这种光学分子影像反映体内某种基因的表达或大分子的生物学特性；然而近红外光人眼无法识别，需要特殊的光学成像系统和适当的造影剂，当一种波长的红外光照射特定区域时，区域内发出另一种波长的红外光，提取这种红外光，可以精准确定红外荧光团的位置；当这种造影剂被标记到活体细胞、组织和器官时，就可以通过上述方法显示确定组织的结构和病变部位。

在通过手术方法或者粒籽源植入放疗方法治疗癌症的过程中，需要进行手术路径规划和粒籽源植入路径规划；以达到在手术切除/粒籽源植入的同时，最大限度保护周围正常组织和重要器官的目的。基于红外发射-接收装置和手持红外反射体探针的手术导航系统是目前发展的重点方向；通过发射和接收探针上红外反射体反射的信号，可以准确地确定探针所在的具体位置(绝对位置+在患者影像数据中的位置)，结合手术过程，规划手术路径或确定植入路径，在准确植入粒籽源的同时，保护重要器官和正常组织。

本发明最大的创新之处在于，将使用红外发射与接受装置的两种不同定位导航装置进行耦合，既可以实现基于荧光的器官定位，又可以实现基于红外的手术导航/植入路径规划。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于红外发射和接收装置的光学手术导航方法和系统，该方法和系统同时具有激发荧光成像和红外反散射直接成像两种定位功能；激发荧光成像用于手术过程中识别需要切除的区域，反散射成像用于规划粒籽源植入路径和引导植入过程；该方法同时兼顾了癌症治疗的手术和放疗两大手段，一套装置同时实现了两种功能。

为了实现上述目的，本发明提供一种光学影像手术粒籽源植入导航方法，该方法包括：

1)使用特定波长的红外光照射被分子探针染色的病灶区域，通过红外CCD 采集分子探针激发产生的红外光；

2)使用白光光源照射上述区域，通过彩色CCD相机采集区域高清数据；

3)将红外图像和彩色图像进行配准和融合，实现术中荧光和可见光的同时实时成像，在手术过程中精准标识肿瘤靶区，引导手术切除；

4)将患者影像数据三维重建；使用近红外光照射安装若干个红外反射球的红外探针；

5)通过探测确定红外反射球的位置阵列，获得探针针头位置；通过探针深入肿瘤区域，规划放射性粒籽源植入路径，兼顾减小创伤和规避重要功能组织。

优选地，使用600-950nm波长的激光器作为分子探针的激发光源；

优选地，用于采集分子探针激发后所发出的另一波长红外光的CCD相机，既可以采集激发红外光，又可以采集被反射球反射回来的原始红外光；

优选地，红外光激发分子影像引导定位和红外反射球引导定位两种方法，可以分别使用，也可以同时对同一部位使用。