CN211067007U - 一种超声图像与ct图像融合*** - Google Patents
一种超声图像与ct图像融合*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种超声图像与CT图像融合***,其包括导航定位传感器、导航示踪器、图像处理服务器以及CT设备、手术器械、超声设备和PACS***;导航定位传感器通过导航示踪器,对CT设备、手术器械和超声设备中超声探头的位置进行定位跟踪,并发送到图像处理服务器;图像处理服务器与CT设备、超声设备和PACS***相连,图像处理服务器将CT图像和超声图像进行融合,同时能够利用PACS***,对其他术前容积图像进行融合,得到能够精准描绘病变区域的位置和边界信息的融合图像;图像处理服务器同时动态追踪手术器械的位置和方向,并将其显示在融合图像上。本实用新型可以广泛应用于经皮微创诊疗领域。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声成像技术领域,特别是涉及一种超声图像与CT图像融合实时导航***。
背景技术
多模态影像已被广泛应用于经皮微创诊疗领域,其中应用较广的图像包括CT、磁共振、超声、PET和DSA图像。各种图像都有其自身的特点:CT图像的分辨率高;磁共振图像在软组织成像方面具有优势;超声图像具有实时性的优点;PET图像是一种功能成像,可以反映人体组织的代谢信息;DSA扫描具有开放性,可以进行血管成像,可以作为术中影像设备,使用灵活。
目前,CT图像引导的经皮微创手术被广泛应用,但是由于电离辐射问题,术中CT图像存在非实时性的缺点,CT图像引导的经皮微创手术普遍采用步进式穿刺模式,手术中临床大夫根据离线图像,使用激光定位线和体表金属排丝确认入针路径,进行断层图像同层进针,并在手术过程中对病人进行多次扫描,确认手术针针尖位置和路径方向,以及手术针和周边人体组织的位置关系,直到手术器械(手术针)到达目标点。超声图像引导的腹部经皮微创手术是另外一种被广泛使用的技术,其特点在于超声图像具有实时性,设备方便使用,但是超声图像分辨率不足,无法精确描述病变区域位置及其边界,仅适用于腹部浅表的经皮微创诊疗操作。
发明内容
针对上述问题,本实用新型的目的是提供一种超声图像与CT图像融合***,该***可以应用于全身各部位的经皮微创手术,结合了多模态图像的特点,应用于临床,可以有效提高经皮微创手术的精准度、安全性和有效性。
为实现上述目的,本实用新型采取以下技术方案:一种超声图像与CT图像融合***,其包括导航定位传感器、导航示踪器、图像处理服务器以及CT设备、手术器械、超声设备和PACS***;所述导航定位传感器通过所述导航示踪器,对所述CT设备、手术器械和超声设备中超声探头的位置进行定位跟踪,并发送到所述图像处理服务器;所述图像处理服务器与所述CT设备、超声设备和PACS***相连,所述图像处理服务器将CT图像和超声图像进行融合,同时能够利用所述PACS***,对包括CT图像、磁共振图像、PET图像和CBCT(锥型束CT)图像在内的其他术前容积图像进行融合,得到能够描绘病变区域位置和边界信息的融合图像;所述图像处理服务器同时动态追踪手术器械的位置和方向信息,并将其显示在融合图像上。
进一步的,所述导航定位传感器采用光学定位传感器,所述导航示踪器采用光学示踪器。
进一步的,所述导航示踪器包括设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器,所述设备示踪器安装在所述CT设备的机架上,所述器械示踪器安装在手术器械上,所述超声探头示踪器安装在所述超声设备的超声探头上,所述导航定位传感器实时跟踪所述设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器,并将获取的CT设备、手术器械和超声探头的位置发送到所述图像处理服务器。
进一步的,所述超声探头示踪器采用多面、分段可组装式探头。
本实用新型由于采取以上技术方案,其具有以下优点:1、本实用新型采用光学定位传感器、光学示踪器和图像处理服务器,与CT设备和超声设备共同使用,可应用于全身各部位的经皮微创手术领域,应用更加广泛;2、本实用新型的图像处理服务器具备图像融合功能,可将术前容积图像(包括CT图像、磁共振图像、PET图像和CBCT (锥型束CT)图像)与术中阶段性更新的CT图像融合,更加精准的描绘病变位置和边界信息,以及手术器械的实时位置;3、本实用新型采用术前标定方法,省去术中标定步骤,简化了手术导航流程,可有效增加导航设备的易用性,减少手术时间;4、本实用新型将导航设备与超声设备有机结合,可使用超声探头确认入针平面,操作过程中实时监测人体组织和器官漂移,并实时验证穿刺路径的效果,进一步提高了采用融合图像进行实时导航的精准度。本实用新型可以广泛应用于超声成像技术领域。
附图说明
图1是本实用新型超声图像与CT图像融合实时导航***的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示,本实用新型提供的一种超声图像与CT图像融合实时导航***,其应用于CT图像引导经皮微创手术室,该***包括:导航定位传感器1、导航示踪器2、图像处理服务器3、已有CT设备4、手术器械、超声设备5和PACS***6。其中,导航定位传感器1通过导航示踪器2对CT设备4、手术器械、超声设备5的超声探头进行位置跟踪,并发送到图像处理服务器3;图像处理服务器3与导航定位传感器1、CT 设备4、超声设备5和PACS***6相连,将术前容积图像(包括CT图像、磁共振图像、PET图像和CBCT(锥形束CT)图像)、术中CT图像和超声图像进行融合,得到实时融合图像,精准描绘病变区域的位置和边界信息;图像处理服务器3实时追踪手术器械,并在实时融合图像中动态显示手术器械的位置和方向,帮助术者监控整个经皮微创手术入针过程。
进一步地,导航定位传感器1采用光学定位传感器,导航示踪器2采用光学示踪器。
进一步地,导航示踪器2包括设备示踪器21、器械示踪器22和超声探头示踪器 23,其中,设备示踪器21安装在CT设备4的机架上,器械示踪器22安装在手术器械上,超声探头示踪器23安装在超声设备5的超声探头上,导航定位传感器1利用红外光学视野,对设备示踪器21、器械示踪器22和超声探头示踪器23进行实时追踪,并将相应CT影像设备、手术器械和超声探头的位置发送到图像处理服务器3。
进一步地,超声探头示踪器23采用多面、分段可组装式探头,可以满足手术的应用及消毒要求。
进一步地,导航定位传感器1可以采用其他定位原理进行定位,如电磁定位传感器,相应的,导航示踪器采用电磁示踪器。
进一步地,本实用新型超声图像与CT图像融合实时导航***,还可以应用于除 CT以外其他容积图像(磁共振,PET或CBCT)引导经皮微创手术室。
基于上述超声图像与CT图像融合实时导航***,本实用新型还提供一种超声图像与CT图像融合实时导航方法,包括以下步骤:
1)将CT设备、超声设备、导航定位传感器、PACS***和图像处理服务器相连;
2)使用标定水模、CT设备、器械示踪器以及导航定位传感器,图像处理服务器对CT图像坐标系与相机定位坐标系进行注册配准,得到注册配准矩阵,标定扫描床,得到扫描床方向向量;其中,标定方法为本申请人之前申请专利《一种用于图像导航手术***的标定模及其使用方法》(CN200710121388)的标定方法,在此不在赘述;
3)从PACS***获取术前容积图像,术前容积图像包括但不限于CT图像、磁共振图像、PET图像和CBCT图像;
4)手术开始,进行CT图像扫描;
5)将步骤4)得到的CT图像与从PACS***获取的术前容积图像进行融合,得到离线融合图像;
6)根据步骤4)得到的CT图像或步骤5)得到的离线融合图像确认病变组织位置及入针平面;当没有其他术前图像时,则根据步骤4)得到的CT图像,确认病变组织位置及入针平面;当有其他术前图像时,则根据步骤5)得到的离线融合图像,确认病变组织位置及入针平面;
7)利用超声探头对待操作区域进行扫描,图像处理服务器在超声探头所在切面位置上,在CT图像或离线融合图像中实时切割得到虚拟超声图像,确认入针平面;
8)在步骤6)或步骤7)确认的入针平面上,设置靶点/靶线;当不使用超声图像辅助确认入针平面时,则根据步骤6)确认的入针平面上进行操作;当使用超声图像辅助确认入针平面时,则根据步骤7)确认的入针平面上进行操作;
9)进行超声扫描,并将实时超声图像融合到步骤4)的CT图像或步骤5)的离线融合图像中,生成实时融合图像;
操作过程中,导航定位传感器通过设备示踪器跟踪CT图像坐标系的坐标位置,通过器械示踪器跟踪手术器械(诊疗针)的位置,通过超声探头示踪器跟踪超声探头的位置,并将所有位置信息发送到图像处理服务器;图像处理服务器使用步骤2)获取的注册配准矩阵,将超声图像(超声探头)自动融合到CT图像坐标系中,得到实时融合图像;
10)导航定位传感器通过设备示踪器实时跟踪手术器械的位置和方向,并将手术针显示在实时融合图像中;
11)在导航***实时引导下,根据实时融合图像中病灶的位置、靶点/靶线以及手术器械的实时位置进行入针操作;
12)阶段性更新步骤4)的CT图像,并进一步更新步骤9)的实时融合图像;
13)利用步骤12)更新的图像中手术器械的伪影,确认手术器械的位置和方向,如已到达靶点位置,则操作结束,进行下一步活检操作或者消融治疗;如有偏差,则返回步骤11)。
上述各实施例仅用于说明本实用新型,其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的,凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本实用新型的保护范围之外。
Claims (4)
1.一种超声图像与CT图像融合***,其特征在于:其包括导航定位传感器、导航示踪器、图像处理服务器以及CT设备、手术器械、超声设备和PACS***;
所述导航定位传感器通过所述导航示踪器,对所述CT设备、手术器械和超声设备中超声探头的位置进行定位跟踪,并发送到所述图像处理服务器;
所述图像处理服务器与所述CT设备、超声设备和PACS***相连,所述图像处理服务器将CT图像和超声图像进行融合,同时能够利用所述PACS***,对包括CT图像、磁共振图像、PET图像和CBCT图像在内的其他术前容积图像进行融合,得到能够描绘病变区域的位置和边界信息的融合图像;
所述图像处理服务器同时动态追踪所述手术器械的位置和方向,并将其显示在所述融合图像上。
2.如权利要求1所述的一种超声图像与CT图像融合***,其特征在于:所述导航定位传感器采用光学定位传感器,所述导航示踪器采用光学示踪器。
3.如权利要求1所述的一种超声图像与CT图像融合***,其特征在于:所述导航示踪器包括设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器,所述设备示踪器安装在所述CT设备的机架上,所述器械示踪器安装在所述手术器械上,所述超声探头示踪器安装在所述超声设备的超声探头上,所述导航定位传感器实时跟踪所述设备示踪器、器械示踪器和超声探头示踪器,并将获取的所述CT设备、手术器械和超声探头的位置发送到所述图像处理服务器。
4.如权利要求3所述的一种超声图像与CT图像融合***,其特征在于:所述超声探头示踪器采用多面、分段可组装式探头。
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