一种快速低剂量的CT引导穿刺方法与流程

本发明涉及一种医用x射线影像设备的应用领域，具体是一种快速低剂量的ct引导穿刺方法。

背景技术：

1、ct引导的介入手术是意向有效的经皮穿刺非血管的介入技术，包括ct引导的经皮穿刺活检和介入治疗，可用于全身各个部位，包括头、胸、腹和肌肉骨骼等系统。

2、ct引导的介入手术，由于ct图像对病变部位定位准确，并能清晰了解病变周边的软组织及血管情况，因此可以精确的确定进针位置、角度和深度，并且可以在ct扫描监视下随时调整，因此可以实现精确穿刺。

3、ct引导的介入手术还可以与“机器人”结合，通过三维ct图像完成穿刺规划，并引导机械臂沿规划好的线路完成介入手术。

4、常见的ct引导介入手术包括：神经痛介入治疗、肺结节穿刺活检、腹腔或肝脏脓肿引流等。

5、现有的ct引导下的穿刺操作存在扫描速度慢、对病人的辐射剂量高等问题。

6、目前ct引导的介入操作已经形成操作规范，中国医药教育协会介入微创专业委员会和中国医师协会介入分会共同发表了《ct引导介入操作规范2022版》(医学影像学杂志2022年第32卷第3期，中国医药教育协会介入微创专业委员会中国医师协会介入分会)。

7、在常规单源/双源ct中ct引导的介入操作通常采用低剂量ct“透视”(fluoro)引导。fluoro扫描模式主要有两种，一种是间歇曝光模式，即每次曝光完成一个360度全扫描或180度+扇角的半扫描，进针和曝光交替进行；另一种是连续曝光模式，即ct设备持续曝光，并持续重建图像，曝光和进针可以同时进行。但两种模式为了获取针的当前位置都需要至少180度+扇角的曝光，在当前机架转速最快的系统(0.25s/转)需要大约0.16s的曝光，速度相对较慢(不能实现实时显示)，射线剂量也相对较高。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述现有技术中存在的缺陷和不足，提供了一种通过少数扫描和若干次脉冲曝光数据采集即可完成穿刺引导，穿刺过程中对进针情况的反馈速度快、辐射剂量大大降低的快速低剂量的ct引导穿刺方法。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种快速低剂量的ct引导穿刺方法，在三源ct系统中，在完成一周或180度+扇角的扫描后，利用三源三探测器在某预先设定的三个角度(机架旋转或静止)的投影数据来计算穿刺针的位置的变化，并通过三个角度的正投影和实际投影数据的符合程度确认计算结果是否可靠，从而通过少数扫描和若干次脉冲放线即可完成穿刺引导，扫描速度快、放射剂量大大降低。

3、优选地，一种快速低剂量的ct引导穿刺方法，具体实施步骤如下：

4、1)将患者置于恰当的体位及扫描位置进行扫描得到未进针的原始数据和图像(img0)；

5、2)根据预先规划好的进针方向及路径进针；

6、3)开始进针后(针位于患者体内一定深度)，采用旋转方式采集一周或180度+扇角数据并重建图像(img1)；

7、4)通过对图像做减影(img1-img0)可以得到针的图像imgneedle；

8、5)通过直线检测方法得到(直)针的方向，进针方向为沿针的方向向患者体内；

9、6)在图像域将针逐渐沿进针方向移动，并保持在同一条直线上，间隔在各个坐标轴上的间隔不大于1/2像素，形成一系列图像数据imgcn1…imgcnn；

10、7)将机架旋转停止，并使得三个球管停在预先设定的角度；或保持机架旋转，仅在预先设定的角度进行脉冲曝光；

11、8)按需进行脉冲曝光；

12、9)每次脉冲曝光采集三个角度的投影数据proj1n,proj2n,proj3n

13、10)对第6步得到的数据，imgcnx按照系统几何排布和第7步的预设球管角度进行三个方向的正投影，并与第8步和第9步得到的对应角度的真实投影数据做减法；

14、11)计算差值，对差值进行阈值化处理，计算绝对值并求和，或平方和，找到差值绝对值的和或平方和最小的imgcnmin，如果其对应的差值的绝对值和，或平方和小于阈值th，则可以认为进针深度以及进针后的图像与imgcnmin近似，将imgcnmin作为进针后的图像显示；

15、12)若imgcnmin对应的差值的绝对值和，或平方和大于阈值th，则认为进针路径与预期不符，比如进针路径发生了旋转或平移，或患者有移动，此时，提示操作者进行一次360全扫描或半扫描得到imgr；

16、13)通过未进针图像img0与imgr进行刚性配准(旋转+平移)得到新的未进针图像imgr0，并从第4步开始继续计算并显示进针过程。

17、优选地，所述步骤7)中球管1，停在0度；球管2在240度；球管3在120度。但是停止时3个球管的角度对方法的可行性没有影响，可以是任意角度，但球管的间隔角度是系统预先设计决定的。同时，将机架旋转停止也不是必须的，旋转过程中特定角度的脉冲曝光可以实现同样效果，根据刷新频率的需要选择脉冲曝光的间隔。

18、优选地，所述步骤8)中若x射线源硬件不支持脉冲曝光，可以采用较大幅度的毫安调制代替脉冲曝光以大幅降低剂量。

19、优选地，采用数值模拟方法对该方法的算法和处理流程验证，其采用二维数据，但方法本身不限于二维数据。

20、本发明通过少数扫描和若干次脉冲放线即可完成穿刺引导，扫描速度快、可以实时跟踪穿刺进针情况、同时辐射剂量大大降低。

技术特征：

1.一种快速低剂量的ct引导穿刺方法，其特征在于：在三源ct系统中，在完成一周或180度+扇角的扫描后，利用三源三探测器在预先设定的三个角度(机架旋转或静止)的投影数据来计算穿刺针的位置的变化，并通过三个角度的正投影和实际投影数据的符合程度确认计算结果是否可，靠从而通过一次扫描和几次脉冲放线即可完成穿刺引导，扫描速度快、放射剂量大大降低。

2.根据权利要求1所述的一种快速低剂量的ct引导穿刺方法，其特征在于：具体实施步骤如下：

3.根据权利要求2所述的一种快速低剂量的ct引导穿刺方法，其特征在于：所述步骤7)中球管1，球管2，球管3位置已知，且多个球管的排布已知。

4.根据权利要求2所述的一种快速低剂量的ct引导穿刺方法，其特征在于：所述步骤8)中若x射线源硬件不支持脉冲曝光，可以采用较大幅度的毫安调制代替脉冲曝光以大幅降低剂量。

5.根据权利要求2所述的一种快速低剂量的ct引导穿刺方法，其特征在于：采用数值模拟方法对该方法的算法和处理流程验证，其采用二维数据，但方法本身不限于二维数据。

技术总结
本发明公开了一种快速低剂量的CT引导穿刺方法。在三源CT系统中，在完成一周或180度+扇角的扫描后，利用三源三探测器在预先设定的三个角度(机架旋转或静止)的投影数据来计算穿刺针的位置的变化，并通过三个角度的正投影和实际投影数据的符合程度确认计算结果是否可靠，从而通过一次扫描和几次脉冲曝光即可完成穿刺引导，扫描速度快、放射剂量大大降低。

技术研发人员：邢占峰,王鑫,于淼,赵伟强,李万锋,高娜,徐昊
受保护的技术使用者：北京富通康影科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15