基于系统模板的前列腺系统穿刺点分布方法、设备及介质与流程

本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于系统模板的前列腺系统穿刺点快速分布方法及系统。

背景技术：

1、前列腺癌是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，近年来其发病率和死亡率都呈明显上升趋势。随着医学影像技术的不断进步，诊断前列腺癌的方法也多种多样，其中前列腺穿刺活检术已成为前列腺癌诊断的金标准。主流的穿刺方式有经直肠穿刺、经会阴穿刺、系统穿刺、饱和穿刺。

2、由于基于影像融合引导的经会阴穿刺具有操作简单，术后并发症少的特点受到越来越多年青医生的关注。根据前列腺穿刺中国专家共识，经会阴穿刺主流的系统穿刺点数为10或12针。

3、因此，如何快速的在核磁上形成高精度的系统穿刺分布点是后续穿刺引导顺利进行的基础问题。

技术实现思路

1、本发明目的是针对上述系统穿刺点分布问题，提供一种操作简单、提高穿刺精度的基于系统模板的前列腺系统穿刺点快速分布方法及系统。本发明采用系统穿刺模板进行真实前列腺核磁下系统穿刺点的快速分布。该技术基于系统模板的基础上，通过局部形变技术反映到真实前列腺核磁下，可以更加快速的进行穿刺点分布，并且操作者可以对分布的穿刺点进行修改，以提高穿刺精度，减少穿刺活检次数。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种基于系统模板的前列腺系统穿刺点分布方法，包括以下步骤：

4、s1、接收人体前列腺mri序列图像，采用分割模型进行处理获取分割的前列腺二值图像序列；

5、s2、设置系统穿刺模板，包括器官轮廓、系统穿刺点的数量以及位置，为系统穿刺模板生成对应的系统模板二值图像；

6、s3、在分割的前列腺二值图像序列中提取前列腺器官覆盖最大帧，采用局部形变匹配法将系统穿刺模板映射到最大帧对应的mri图像上，显示分布有系统穿刺点的前列腺mri图像。

7、进一步地，

8、所述步骤s1中，人体前列腺mri序列图像通过大型核磁共振设备获取；所述分割模型通过神经网络训练获得；

9、所述步骤s2中，系统穿刺模板由操作者自定义设置，用于后续生成实际的系统穿刺点。

10、进一步地，所述步骤s3具体包括以下步骤：

11、s31、分别对系统模板二值图像及前列腺最大帧二值图像进行处理，获取系统模板轮廓点集合sp及前列腺最大帧轮廓点集合rp；对系统模板轮廓点集合sp进行采样，使其与前列腺最大帧轮廓点集合rp中的点数量一样；

12、s32、分别获取前列腺最大帧轮廓点集合rp及系统模板轮廓点集合sp中各轮廓点坐标之间的坐标梯度差；

13、s33、以系统模板轮廓点集合sp作为周期序列，确定新的起始位置及终止位置，使得系统模板轮廓点集合sp与前列腺最大帧轮廓点集合rp的轮廓点一一对应上；

14、s34、根据新的起始位置及终止位置，计算前列腺最大帧轮廓点集合rp中每个轮廓点相对于系统模板轮廓点集合sp的位移向量(u,v)；

15、s35、将位移向量(u,v)作为边界条件，采用欧拉-拉格朗日方程获取前列腺最大帧轮廓点集合rp到系统模板轮廓点集合sp的位移形变场(u,v)″，加载到系统穿刺模板上，将加载位移形变场后的系统穿刺模板映射到前列腺最大帧二值图像对应的mri图像上，显示分布有系统穿刺点的前列腺mri图像。

16、进一步地，所述步骤s31具体包括以下步骤：

17、s311、对系统模板二值图像s1及前列腺最大帧二值图像r1进行下采样处理，得到系统模板下采样图像s2及前列腺最大帧下采样图像r2；

18、s312、利用图形腐蚀处理方法对下采样后的图像进行处理获得系统模板腐蚀图像s3及前列腺最大帧腐蚀图像r3；

19、s313、采用下述公式将下采样图像与腐蚀图像相减得到系统模板轮廓点集合sp及前列腺最大帧轮廓点集合rp；

20、sp=s2-s3

21、rp=r2-r3。

22、进一步地，所述步骤s32具体包括以下步骤：

23、首先，采用下述公式计算前列腺最大帧轮廓点集合rp中各点 rpi（ x， y）在x、y坐标方向的梯度差 rx i， ry i：

24、；

25、其中：i表示集合中点的编号， rp i+1（ x）， rp i+1（ y）为编号i+1的点对应的x、y坐标值， rp i-1（ x）， rp i-1（ y）为编号i-1的点对应的x、y坐标值；

26、同理，求得sp点在x、y方向的梯度差 sx i， sy i。

27、进一步地，所述步骤s33具体包括：采用下述公式获取系统模板轮廓点集合sp与前列腺最大帧轮廓点集合rp中坐标梯度差平方和最小轮廓点的编号，将其作为新的起始位置，按照周期排列，将起始位置之前的轮廓点作为新的终止位置；

28、。

29、进一步地，所述步骤s34中，位移向量(u,v)采用下述公式获取：

30、；

31、其中：j表示更新起始位置后集合中点的编号，u，v为关于坐标(x,y)的位移函数；

32、s35中，欧拉-拉格朗日方程计算公式为：；求解得： u xx+ u yy+ v xx+v yy=0；其中： u x表示u(x,y)对x的一阶导数， u y表示u(x,y)对y的一阶导数， v x表示v(x,y)对x的一阶导数， v y表示v(x,y)对y的一阶导数， u xx表示u(x,y)对x的二阶导数， u yy表示u(x,y)对y的二阶导数, v xx表示v(x,y)对x的二阶导数，v yy表示v(x,y)对y的二阶导数。

33、进一步地，该方法还包括：

34、s4、确定前列腺系统穿刺点分布位置；

35、将前列腺系统穿刺点分布位置显示在mri操作界面，操作者基于对系统穿刺点分布的要求手动修改系统穿刺点分布位置；

36、s5、根据系统穿刺点的空间位置及融合影像进行穿刺引导；

37、将确定后的系统穿刺点投影到mri三维空间，基于mri三维空间与超声影像三维空间的配准关系，在超声影像上进行穿刺引导。

38、一种电子设备，所述电子设备包括：

39、存储器，存储有可执行指令；

40、处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的基于系统模板的前列腺系统穿刺点分布方法。

41、一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的基于系统模板的前列腺系统穿刺点分布方法。

42、本发明的有益效果是：

43、本发明的方法基于自定义系统穿刺模板，通过局部形变匹配方法将系统穿刺模板的轮廓点映射到真实前列腺轮廓点上，从而产生形变位移场，并将位移场加载到系统模板穿刺点上，得到真实前列腺下的系统穿刺点分布。并且可以对真实前列腺下的系统穿刺点分布进行手动修改，进一步提高系统穿刺点在真实前列腺下的分布的准确性。该方法可以辅助医生更快的对系统点进行精确穿刺，有效的减少穿刺用时及并发症发生率。

44、本发明的方法和设备具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。