CT图像中获取所述标记点的位置信息；
[0047]在步骤201、步骤202、步骤203中，在穿刺导航开始之前，根据初始规划路径在病人身上找到入口点，并在此处粘贴标记点，然后对病人做第二次CT扫描，最后从第二 CT图像中手动提取标记点的位置信息。
[0048]步骤204):将所述初始CT图像和所述第二 CT图像进行配准；并根据所述标记点的位置信息，确定所述标记点在配准之后的初始CT图像中的位置；
[0049]步骤205):获得所述标记点到所述初始规划路径的距离向量；
[0050]在步骤204、步骤205中，首先，做初始CT图像和第二 CT图像之间配准，然后，将第二 CT图像中的标记点变换到初始CT图像中。这里CT图像配准是通过使用标志点做刚体配准实现的，即分别在两幅图像中的标记点附近区域选择多组对应的解剖结构标志点做刚体匹配。
[0051]刚体配准或刚体匹配指的是利用刚体变换做两幅图像之间的配准，本发明利用刚体变换将第二 CT图像变换到初始CT图像空间中，变换后的第二 CT图像中各个像素点之间的相对距离在初始CT图像中没有发生改变，即第二 CT图像经过变换后整体拓扑结构没有发生改变。
[0052]之后在初始CT图像中计算标记点到初始规划路径的距离向量，即为消除导航误差的平移向量。如图3所示，为TPE横向分量误差量化说明示意图。该平移向量的大小等于导航误差TPE的横向分量的大小，且对初始路径施加此平移向量后可有效减小TPE的横向分量误差，从而大大提高导航精度。
[0053]步骤206):在配准之后的初始CT图像中，利用所述标记点到所述初始规划路径的距离向量，对所述初始规划路径做平移变换，变换后的路径与穿刺区域表皮的交点定为实际入口点，根据所述实际入口点，按照所述初始规划路径的长度确定靶点，获得纠正后的穿刺规划路径。
[0054]在步骤206中，对导航误差(TPE横向误差)量化后，利用得到的平移向量对初始规划路径做平移变换，根据变换后的路径在穿刺区域表皮上搜索新的入口点，该点为平移后的路径入口点，一旦确定该入口点，即可按照初始规划路径的长度确定新路径的靶点，最终得到纠正后的穿刺规划路径。
[0055]对应地，基于上述工作原理，本发明还提供了一种穿刺规划路径纠正装置，如图4所示。根据图5描述穿刺规划路径纠正装置的各功能模块的功能。该穿刺规划路径纠正装置包括:
[0056]标记点确定单元401，用于根据初始规划路径，在穿刺区域表皮上确定初始入口点，并将所述初始入口点设置为标记点；
[0057]CT扫描单元402，用于对穿刺区域先后进行两次CT扫描，获得初始CT图像和第二CT图像；
[0058]初始化单元403，用于在所述初始CT图像上标出初始规划路径；在所述第二 CT图像中获取所述标记点的位置信息；
[0059]配准单元404，用于将所述初始CT图像和所述第二 CT图像进行配准，并根据所述标记点的位置信息，确定所述标记点在配准之后的初始CT图像中的位置；
[0060]平移向量获取单元405，用于获得所述标记点到所述初始规划路径的距离向量；
[0061]纠正单元406，用于在配准之后的初始CT图像中，利用所述标记点到所述初始规划路径的距离向量，对所述初始规划路径做平移变换，变换后的路径与穿刺区域表皮的交点定为实际入口点，根据所述实际入口点，按照所述初始规划路径的长度确定靶点，获得纠正后的穿刺规划路径。
[0062]其中，如图6所示，为穿刺规划路径纠正装置重配准单元的功能框图。所述配准单元404包括:
[0063]解剖结构标志点确定模块4041，用于分别在两幅CT图像中的标记点附近区域确定多个解剖结构标志点；
[0064]刚体匹配模块4042，用于将所述初始CT图像的解剖结构标志点对应的与所述第二 CT图像的解剖结构标志点做刚体匹配。
[0065]采用上述技术方案，通过体模穿刺实验进行验证。如图7a?图7d所示。在图7a中，深色线条为初始规划路径。图7b展示了按照图7a显示的初始规划路径进行穿刺的结果。在图7b中，黑色小球为肿瘤靶点。在图7c中，深色线条为初始规划路径，浅色线条为纠正后的路径。图7d展示了按照纠正后的路径进行穿刺的结果。实验表明在原有穿刺导航系统基础上，引入本方案做规划路径自动纠正可有效的提高穿刺导航精度。并且，再前期，无需进行穿刺尝试。给病人不会带来额外的创伤。
[0066]以上所述的【具体实施方式】，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种穿刺规划路径纠正方法，其特征在于，包括: 根据初始规划路径，在穿刺区域表皮上确定初始入口点，并将所述初始入口点设置为标记点； 对穿刺区域先后进行两次CT扫描，获得初始CT图像和第二 CT图像； 在所述初始CT图像上标出初始规划路径；在所述第二 CT图像中获取所述标记点的位置信息； 将所述初始CT图像和所述第二CT图像进行配准；并根据所述标记点的位置信息，确定所述标记点在配准之后的初始CT图像中的位置； 获得所述标记点到所述初始规划路径的距离向量； 在配准之后的初始CT图像中，利用所述标记点到所述初始规划路径的距离向量，对所述初始规划路径做平移变换，变换后的路径与穿刺区域表皮的交点定为实际入口点，根据所述实际入口点，按照所述初始规划路径的长度确定靶点，获得纠正后的穿刺规划路径。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述配准的步骤包括: 分别在两幅CT图像中的标记点附近区域确定多个解剖结构标志点； 将所述初始CT图像的解剖结构标志点对应的与所述第二 CT图像的解剖结构标志点做刚体匹配。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述距离向量的大小与导航误差的横向分量的大小相等。4.一种穿刺规划路径纠正装置，其特征在于，包括: 标记点确定单元，用于根据初始规划路径，在穿刺区域表皮上确定初始入口点，并将所述初始入口点设置为标记点； CT扫描单元，用于对穿刺区域先后进行两次CT扫描，获得初始CT图像和第二 CT图像；初始化单元，用于在所述初始CT图像上标出初始规划路径；在所述第二 CT图像中获取所述标记点的位置信息； 配准单元，用于将所述初始CT图像和所述第二 CT图像进行配准，并根据所述标记点的位置信息，确定所述标记点在配准之后的初始CT图像中的位置； 平移向量获取单元，用于获得所述标记点到所述初始规划路径的距离向量； 纠正单元，用于在配准之后的初始CT图像中，利用所述标记点到所述初始规划路径的距离向量，对所述初始规划路径做平移变换，变换后的路径与穿刺区域表皮的交点定为实际入口点，根据所述实际入口点，按照所述初始规划路径的长度确定靶点，获得纠正后的穿刺规划路径。5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述配准单元包括: 解剖结构标志点确定模块，用于分别在两幅CT图像中的标记点附近区域确定多个解剖结构标志点； 刚体匹配模块，用于将所述初始CT图像的解剖结构标志点对应的与所述第二 CT图像的解剖结构标志点做刚体匹配。6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述平移向量获取单元获得的距离向量的大小与导航误差的横向分量的大小相等。
【专利摘要】本发明涉及一种穿刺规划路径纠正方法及装置，其中，方法包括：根据初始规划路径，在穿刺区域表皮上确定初始入口点，并将初始入口点设置为标记点；对穿刺区域先后进行两次CT扫描，获得初始CT图像和第二CT图像；在初始CT图像上标出初始规划路径；在第二CT图像中获取标记点的位置信息；将初始CT图像和第二CT图像进行配准；并根据标记点的位置信息，确定标记点在配准之后的初始CT图像中的位置；获得标记点到初始规划路径的距离向量；利用标记点到初始规划路径的距离向量，对初始规划路径做平移变换，变换后的路径与穿刺区域表皮的交点定为实际入口点，根据实际入口点，按照初始规划路径的长度确定靶点，获得纠正后的穿刺规划路径。
【IPC分类】A61B34/20
【公开号】CN105411679
【申请号】CN201510816046
【发明人】贾富仓, 肖德强, 罗火灵, 胡庆茂, 方驰华, 范应方, 杨剑
【申请人】中国科学院深圳先进技术研究院, 南方医科大学珠江医院
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年11月23日