[发明专利]基于呼吸弹性校正的X射线图像实时增强显示方法及装置

说明书

基于呼吸弹性校正的X射线图像实时增强显示方法及装置，为医生提供真实的血管变形显示，保证术中实时动态覆盖显示，丰富X射线图像信息以给予医生更好的操作指导，提升医生对于穿刺针当前姿态及位于血管中位置的掌握性，以便精准进行穿刺操作。包括：在进行三维血管与二维穿刺针的配准过程中，通过自适应特征点采样，在三维血管树及二维穿刺针点集中优先提取根节点及高曲率点，提升配准精度；通过人工智能网络由术中序列影像中提取患者呼吸信号，并作为运动先验信息将术前血管动态投影至每一帧X射线图像上；基于流行正则化将血管投影弹性配准至术中穿刺针，为医生提供真实的血管变形显示，并通过快速鲁棒的算法优化保证术中实时动态覆盖显示。

技术领域

本发明涉及医学图像处理的技术领域，尤其涉及一种基于呼吸弹性校正的X射线图像实时增强显示方法，以及基于呼吸弹性校正的X射线图像实时增强显示装置。

背景技术

门静脉高压是肝硬化的主要致死因，经颈静脉肝内门体静脉内支架分流术(TIPS)是临床根治门静脉高压的主要治疗手段。该手术在X射线透视引导下，通过将穿刺针由肝静脉经肝实质进入门静脉建立人工分流通路。然而，肝静脉和门静脉之间解剖关系复杂，尤其是肝硬化患者导致肝脏组织密度改变、血管结构变形，提升了手术难度。因此医生对穿刺针姿态及尖端位置的掌握尤为重要，是决定手术是否成功的关键，但医生在手术中只能通过二维X射线图像对穿刺针进行观测，特别是穿刺针的弯曲角度及对应的穿刺方向，由于术中血管及肝脏不可见，手术是否成功依赖的是术者的主观操作经验，如何通过增强术中X射线图像以给予医师更多信息，是能否提供有效手术指导的关键。

在X射线图像引导下的经颈静脉肝内门体分流术(TIPS)手术中，肝血管的可视化需要注入造影剂，它将会对人体造成伤害。通过将血管路线图实时覆盖X射线图像上可以减少造影剂的使用，并实现增强显示提升手术效率。但在手术期间，受到呼吸运动的影响，肝血管会随着肝脏发生运动及变形，如何估计患者的呼吸运动规律，如何将术中变形信息作用于术前血管，在不使用造影剂的情况下，使医生掌握术中肝血管的运动形变姿态，是手术操作中的重大难点。目前的研究者尝试将术前血管结构通过刚性结构特征(骨骼)配准至术中图像，再基于术中心电图检测患者的呼吸运动规律，得到动态的血管路线图以实时增强X图像显示；也有研究者尝试将术前血管与术中穿刺针完成配准。但以上方法均未考虑血管的形变信息，若医生对血管的形态估计错误，加之患者的位姿给穿刺环境带来了复杂性，容易对患者血管及其他组织器官造成伤害，提升了TIPS手术的操作难度。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明要解决的技术问题是提供了一种基于呼吸弹性校正的X射线图像实时增强显示方法，其能够为医生提供真实的血管变形显示，保证术中实时动态覆盖显示，丰富X射线图像信息以给予医生更好的操作指导，提升医生对于穿刺针当前姿态及位于血管中位置的掌握性，以便精准进行穿刺操作。

本发明的技术方案是：这种基于呼吸弹性校正的X射线图像实时增强显示方法，其包括以下步骤：

(1)在进行三维血管与二维穿刺针的配准过程中，通过自适应特征点采样，在三维血管树及二维穿刺针点集中优先提取根节点及高曲率点，提升配准精度；

(2)通过人工智能网络由术中序列影像中提取患者呼吸信号，并作为运动先验信息将术前血管动态投影至每一帧X射线图像上；

(3)基于流行正则化将血管投影弹性配准至术中穿刺针，为医生提供真实的血管变形显示，并通过快速鲁棒的算法优化保证术中实时动态覆盖显示。