用于超声引导过程的区域可视化制造技术

一种用于自动区域可视化的系统采用超声探头(31)和超声成像工作站(32)。操作中，超声探头(31)对解剖部位进行扫描，并且超声成像工作站(32)响应于由超声探头(31)对解剖部位的所述扫描而在患者空间内跟踪解剖结构的超声体积(42)的生成。超声成像工作站(32)还跟踪根据被标记具有过程定义区域的解剖结构的超声体积模型(41)导出的对超声体积(42)内的解剖结构的过程定义区域的标记，从而促进对解剖结构的超声引导可视化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及在超声引导过程(例如，前列腺活检)期间用于可视化引导的解剖结构的具体区域的自动定位。本专利技术具体地涉及在超声引导过程期间对解剖结构的三维(“3D”)模型的区域标记作为用于在区域之中进行可视化引导的基础。
技术介绍
术前解剖图像与术中解剖图像的医学图像配准已经被用于促进图像引导介入/手术/诊断过程。医学图像配准的主要目的是计算在相同或不同成像模态内对齐相同解剖结构的相同或不同视图的几何变换。更具体地，前列腺癌影响西方世界的六分之一的男性，并且它是美国男性癌症死亡的第二主要原因。具有不同方案(例如，六分仪，延迟12核等)的经直肠超声(“TRUS”)-引导系统化活检被认为是临床实践中的护理标准。然而，由于通常使用二维(“2D”)超声成像，视场被限制。另外，由于在超声成像下缺少前列腺内的界标，基于超声的前列腺成像要求大量的训练和经验来精确地导航到活检的期望定位。重要的是，根据关于前列腺活检的泌尿文献，癌症定位未均匀分布在前列腺内。研究示出腺体内存在一些高风险区具有更高可能性检测到癌症。已知系统化活检方案以特定方式被设计为覆盖那些高风险区来利用特定数量的活检实现最大癌症检测率。然而，由于当前超声成像引导的限制，在许多情况下具有一些区域(例如，前列腺的角)趋向于被错过的趋势。其可以导致较高假阴性活检率，并且会错过一些癌症情况。总之，已知由于成像引导技术的限制，在活检期间，前列腺的一些高风险区明显欠采样。尽管这样的限制可以通过医师的经验来补偿，本专利技术提供系统化技术途径来通过用自动区域识别辅助医师一致改善活检结果。更具体地，解剖结构的超声模型被标记为根据被设计用于优化在解剖结构上的超声引导过程的方案导出的两(2)个或更多个过程定义区域。例如，前列腺的超声模型可以通过与腺体的超声引导活检采样的已知方案相关联的过程定义区域来标记，尤其被认为是临床实践中的护理标准的方案(例如，六分仪，延长12核，饱和采样，前采样等)。
技术实现思路
本专利技术的一个形式是采用超声探头和超声成像工作站的自动区域可视化的系统。操作中，超声探头对解剖部位进行扫描，并且超声成像工作站响应于由超声探头对解剖部位的扫描而在患者空间内跟踪解剖结构的超声体积的生成。超声成像工作站还跟踪根据被标记具有过程定义区域的解剖结构的超声体积模型导出的超声体积内的解剖结构的过程定义区域的标记，从而促进对解剖结构的超声引导可视化。附图说明结合附图阅读本专利技术，从本专利技术的各种实施例的以下详细描述中，本专利技术的前述形式和其他形式以及本专利技术的各种特征和优点将变得更加显而易见。详细描述和附图仅仅是图示本专利技术，而不是限制，通过附加权利要求和其等价方案定义本专利技术的范围。图1图示了根据本专利技术的区域标记的超声体积。图2图示了根据本专利技术表示自动可视化方法的范例性实施例的流程图。图3图示了在图2中图示的流程图的范例性实施方案。具体实施方式为了本专利技术的目的，术语“过程定义区域”被广泛地定义为根据用于优化在解剖结构上的超声引导过程的方案导出的解剖结构的区域。例如，前列腺的超声模型可以通过与腺体的超声引导活检采样的已知或提出的方案相关联的过程定义区域来标记，尤其被认为是临床实践中的护理标准的方案(例如，六分仪，延长12核，饱和采样，前采样等)。另外，为了本专利技术的目的，术语“跟踪”、“重建”、“分割”和“配准”以及相关术语将要被广泛地解读为如在本专利技术的领域中已知的。实际上，本专利技术应用到任何解剖部位(例如，头部、胸部、骨盆等)和解剖结构(例如，骨骼、器官、循环系统、消化系统等)。为了便于本专利技术的理解，本文将针对前列腺的超声成像的自动区域可视化提供本专利技术的范例性实施例。然而，本领域技术人员将认识到如何执行针对所有解剖部位及其结构的超声成像的自动区域可视化。参考图1，术前超声系统20采用2D超声探头21和超声成像工作站22以，当由2D超声探头21对对象10进行扫描时，生成对象10的前列腺11的解剖组织的一连串超声图像23。如将结合图2和3进一步描述的，术前超声系统20用于对X个对象10进行扫描以采集根据超声图像重建的前列腺11的X个超声体积，从而如通过其中的点矩阵象征性地示出的建立被标记具有过程定义区域的前列腺11的体积模型41z。备选地，系统20可以采用3D超声探头(未示出)。术中超声系统30采用2D超声探头31和超声成像工作站32以，当由2D超声探头31对患者12进行扫描时，生成患者12的前列腺13的解剖组织的一连串超声图像33。如将结合图2和3进一步描述的，术中超声系统20用于对患者12进行扫描以采集前列腺13的超声体积42z并且跟踪区域标记的体积模型41z与超声体积42z的配准，从而如通过其中的点矩阵象征性示出的利用过程定义区域标记超声体积42z。请注意，模型41和体积42内的区域标记的前列腺的图像并非旨在是解剖上正确的，而是基于区域标记模型41z和体积42z，为了便于本专利技术的自动区域可视化的描述的目的，仅仅充当区域标记前列腺的简化范例，现在将在本文中提供。参考图2和3，流程图50的工作流程(图2)包括三(3)个主要方面(图3)，其包括各个源输入60、跟踪图像配准61和跟踪输出可视化62。一般地，术前源60p包括针对每个对象10的前列腺11的一连串被扫描的超声图像23(图1)(或备选地一个或多个对象10的前列腺11的3D超声图像)。当对患者12进行扫描时，术中源60i包括患者12的前列腺13的一连串被扫描的超声图像33(图1)(或备选地患者12的前列腺13的3D超声图像)和2D超声探头31的跟踪数据TD(图1)。输出可视化62象征性地实时示出了根据用于区分区域的可视化策略(例如，颜色编码、文本标记和/或音频反馈)的关于超声图像33的实时流的区域。在输入60与输出62之间，图像配准61包括用于建立前列腺体积模型41z、跟踪从超声图像流33的体积图像42的重建、将来自体积图像42的分割的前列腺映射到体积模型41z的各个处理。通过完成这些方面，通过使用设备跟踪数据TD，区域能够被映射到实时超声流33z。更具体地，超声系统30(图1)可以通过捕获超声成像工作站32的屏幕显示或者以内部转移模式直接从超声成像工作站32的输出端口形成超声图像流33。2D超声探头31的备选，3D超声探头能够被用于获得前列腺的3D图像，不需要根据2D图像重建体积。超声系统30也采用跟踪系统或与跟踪系统协作以实时获得2D超声探头31的姿势和位置，用于将超声图像流33(或3D图像)映射到3D患者空间。通过使用任何已知设备跟踪技术(例如，电磁跟踪或光传感器跟踪)可以获得超声探头31的姿势和位置。流程图50具有四个主要阶段S51-S54。流程图50的阶段S51包括工作站20(图1)建立具有过程定义区域的前列腺体积模型41。具体地，使用具有从对象10回顾地获得的形状的训练数据集通过工作站20建立前列腺的统计形状模型(图1)。对于每个形状，标记对应的感兴趣区域。所述区域是与腺体的超声引导活检采样的已知或提出的方案相关联的过程定义区域，尤其被认为是临床实践中的护理标准的方案(例如，六分仪，延长12核等)。通过应用统计形状分析(例如，主成分分析)，通过工作站20建立具有标记的过程定义区域的前列腺体积模型41。在一个实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自动区域可视化的系统，所述系统包括：超声探头(31)，其能用于对解剖部位进行扫描；以及超声成像工作站(32)，其被操作性地连接到所述超声探头(31)以响应于由所述超声探头(31)对所述解剖部位的扫描而在患者空间内跟踪解剖结构的超声体积(42)的生成，其中，所述超声成像工作站(32)能用于跟踪从被标记具有过程定义区域的所述解剖结构的超声体积模型(41)导出的所述超声体积(42)内的所述解剖结构的所述过程定义区域的标记，并且其中，所述超声体积(42)内的所述过程定义区域促进对所述解剖结构的超声引导的可视化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.28 US 61/945,8971.一种用于自动区域可视化的系统，所述系统包括：超声探头(31)，其能用于对解剖部位进行扫描；以及超声成像工作站(32)，其被操作性地连接到所述超声探头(31)以响应于由所述超声探头(31)对所述解剖部位的扫描而在患者空间内跟踪解剖结构的超声体积(42)的生成，其中，所述超声成像工作站(32)能用于跟踪从被标记具有过程定义区域的所述解剖结构的超声体积模型(41)导出的所述超声体积(42)内的所述解剖结构的所述过程定义区域的标记，并且其中，所述超声体积(42)内的所述过程定义区域促进对所述解剖结构的超声引导的可视化。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声成像工作站(32)将超声体积模型(41)映射到所述超声体积(42)的跟踪的生成。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声成像工作站(32)将超声体积模型(41)映射到来自所述超声体积(42)的跟踪的生成的所述解剖结构的分割。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声成像工作站(32)生成所述超声体积模型(41)作为所述超声体积(42)内的所述解剖结构的分割的几何子划分模型。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述超声探头(31)还能用于引导所述解剖结构的所述过程定义区域中的至少一个的可视化；其中，所述超声成像工作站(32)被操作性地连接到所述超声探头(31)以响应于所述超声探头(31)引导所述解剖结构的所述过程定义区域中的所述至少一个的可视化而生成超声图像(33)；并且其中，所述超声图像(33)将从区域标记的超声体积(42)导出的所述过程定义区域中的所述至少一个进行可视化。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述超声成像工作站(32)在所述患者空间内跟踪所述超声图像(33)的生成，并且根据所述超声图像(33)和所述超声体积(42)的跟踪交叉来区域标记所述超声图像(33)上的所述过程定义区域中的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫平昆，J·克吕克尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL