基于乳腺mr图像和放射性标记的乳腺外科手术引导的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医学成像领域，并且更具体地涉及使用MR图像和放射性标记的引导式外科手术。
【背景技术】
[0002]在基于图像的对乳腺异常的诊断检查中使用的最常见的成像模态是:X射线乳腺摄影、超声和动态对比增强(DCE)磁共振成像(MRI)。对DCE MRI的使用之一是规划对肿瘤的外科手术切除(乳房肿瘤切除术)。乳腺MRI对于肿瘤形状和范围的估计已经被示出优于超声和X射线成像。
[0003]通常对处于俯卧位的患者和被定位在专用乳腺MRI线圈中的乳腺执行DCE乳腺MR1相反，在乳腺外科手术期间，患者处于仰卧位。患者从乳腺在专用MRI线圈中的俯卧位到仰卧位的重新定位导致乳腺的明显形变。这些形变使得难以利用可获得的MR信息来引导外科手术流程。
[0004]通常，为了在肿瘤切除的乳腺外科手术期间提供引导，引导线在外科手术之前被放置在乳腺中以定位肿瘤。引导线被放置为一端在肿瘤中并且另一端穿过皮肤延伸到外部。然而，引导线，其通常与X射线同时被放置，不在患者处于仰卧位时被放置，并且在来自位置中的变化的形变之后不总是提供最佳路径。此外，引导线不提供关于肿瘤的形状和范围的实时信息。
[0005]最近，已经提议通过在肿瘤中放置的放射性种子来替换引导线的方法，所述放射性种子能够使用伽玛相机或伽玛探头来定位。这些方法，尽管指示肿瘤的实时位置，但不给出肿瘤的范围的任何指示，或不提供在俯卧MR图像中包含的其他信息，例如内部结构的位置和形状。
【发明内容】
[0006]提供了一种使用MR图像和放射性标记来进行外科手术引导的系统和方法。
[0007]根据本发明的一个方面，提供了一种用于使用MR图像和放射性标记来引导外科手术的系统。所述方法包括针对伽玛探头的一个或多个位置中的每个来重建解剖结构的表面和所述伽玛探头，所述伽玛探头被取向以优化来自被放置在所述解剖结构中的目标位置处的放射性种子的放射性读数。检测所述伽玛探头在每个经重建的表面中的位置和取向以估计所述放射性种子相对于所述经重建的表面的位置。
[0008]根据一个实施例，所述方法还包括使用所述放射性种子和经重建的表面的所估计的位置来扭曲所述解剖结构的模型体积的步骤。
[0009]根据一个实施例，所述方法还包括以下步骤:检测所述解剖结构在所述解剖结构的所述模型体积中的表面；并且使用所检测的表面和所述经重建的表面来执行所述模型体积到所述经重建的表面的非刚性配准。
[0010]根据一个实施例，所述非刚性配准还使用所述解剖结构的已知取向和在所述解剖结构上的至少一个标志。
[0011]根据一个实施例，所述解剖结构是通过位置中的变化被形变的，所检测的表面是使用MR图像在所述解剖结构的形变之前从所述模型体积被采集的，并且所述经重建的表面是使用三维(3D)相机在所述解剖结构的形变之后被采集的。
[0012]根据一个实施例，所述解剖结构是乳腺，并且感兴趣区域是肿瘤。
[0013]根据一个实施例，基准被放置在所述解剖结构的所述表面上并且被用在所述配准步骤中。
[0014]根据一个实施例，在3D相机图像中所述表面未被所述伽玛探头遮挡部分被用于补偿患者运动。
[0015]根据一个实施例，提供了一种用于使用MR图像和放射性标记来引导肿瘤外科手术的方法。将放射性种子放置在目标位置处。获得包含所述目标位置的解剖结构的手术前MR图像。根据所述MR图像来构建模型体积。将所述放射性种子和所述解剖结构的表面轮廓定位在所述模型体积中。使用来自3D相机的图像来重建所述解剖结构的表面。利用非刚性配准算法来将所述模型体积与经重建的表面进行对齐。使用在相对于所述解剖结构的一个或多个位置处的伽玛探头来定位所述放射性种子。针对所述伽玛探头的每个位置来重建所述解剖结构的所述表面和所述伽玛探头。使用所述伽玛探头在每个经重建的表面中的位置和取向以估计所述放射性种子的位置。使用所述放射性种子的所估计的位置来扭曲所述模型体积。
[0016]根据本发明的另一方面，提供了一种用于使用MR图像和放射性标记来引导外科手术的系统。所述系统包括:3D相机；伽玛探头；至少一个处理器，其能用于与所述3D相机连接；至少一个存储器，其能用于与所述至少一个处理器连接；以及至少一个程序指令，其被存储在所述至少一个存储器中并且能由所述至少一个处理器执行。所述程序指令使用来自所述3D相机的图像针对伽玛探头的至少一个位置中的每个来重建解剖结构的表面和所述伽玛探头，所述伽玛探头被取向以优化放射性读数；检测所述伽玛探头在每个经重建的表面中的位置和取向以估计所述放射性种子相对于所述经重建的表面的位置；并且使用所述放射性种子和经重建的表面的所估计的位置来扭曲所述解剖结构的模型体积。
[0017]根据一个实施例，所述处理器被实现在放射科工作站中。
[0018]根据一个实施例，所述3D相机能用于通过在手术室中的瘦客户端计算机被连接到所述工作站。
[0019]根据一个实施例，所述系统还包括显示器，并且所述程序指令将所扭曲的模型体积呈现在所述显示器上。
[0020]根据本发明的另一方面，提供了一种计算机程序产品。所述计算机程序产品包括计算机可读存储设备，在计算机可读存储设备上已经编码有计算机可执行程序指令。所述程序指令包括:用于针对伽玛探头的一个或多个位置中的每个来重建解剖结构的表面和所述伽玛探头的程序指令，所述伽玛探头被取向以优化来自被定位在所述解剖结构中的目标位置处的放射性种子的放射性读数；用于检测所述伽玛探头在每个经重建的表面中的位置和取向以估计所述放射性种子相对于所述经重建的表面的位置的程序指令；以及使用所述放射性种子和经重建的表面的所估计的位置来扭曲所述解剖结构的模型体积的程序指令。
【附图说明】
[0021]当结合附图阅读时，从优选实施例的以下详细描述中将更清楚地理解本发明的特征和优点。在附图中包括的是以下附图:
[0022]图1是根据本发明的实施例的用于使用MR图像和放射性标记来引导外科手术的方法的系统的框图；
[0023]图2示出根据本发明的实施例的使用3D相机来捕获伽玛探头和解剖结构的表面的相机；
[0024]图3示出根据本发明的实施例的怎样使用伽玛探头来对放射性种子的位置进行三角测量；
[0025]图4是根据本发明的实施例的用于使用MR图像和放射性标记来引导外科手术的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]本发明提供了一种使用MR图像和放射性标记来进行外科手术引导的方法、系统和计算机程序产品。
[0027]根据一个实施例，提供了一种方法，所述方法包括使用在相对于解剖结构的一个或多个位置处的伽玛探头来定位放射性种子，所述放射性种子被放置在解剖结构中的目标位置处。针对伽玛探头的每个位置来重建解剖结构的表面和伽玛探头。确定伽玛探头在每个经重建的表面中的位置和取向以估计放射性种子相对于所述经重建的表面的位置。之后，使用放射性种子和经重建的表面的所估计的位置来扭曲解剖结构的模型体积。
[