專利名稱：消融處置規(guī)劃及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及消融處置規(guī)劃方法以及消融處置規(guī)劃和針引導(dǎo)方法。此外，本發(fā)明涉及用于執(zhí)行此類方法的設(shè)備、適于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)控制此類方法的計(jì)算機(jī)程序以及在其上存儲(chǔ)有此類計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
為了處置癌癥，可能必須去除或破壞患者身體內(nèi)的腫瘤組織。由于成像技術(shù)的進(jìn)步和高度可控醫(yī)學(xué)設(shè)備的可用性，消融技術(shù)正成為各種非可切除腫瘤的可行處置選項(xiàng)。 當(dāng)前，通常使用三種消融方法-RFA (射頻消融)是最常用的消融方法，其通過將射頻能量轉(zhuǎn)化成熱量來殺死腫瘤組織。RFA設(shè)備通常具有I. 2-1. 6mm的直徑并且也可以產(chǎn)生具有I. 5_7cm的直徑的消融區(qū)。-另一種廣泛可用的消融治療方法是冷凍消融，其中代替加熱組織，冷凍被用于導(dǎo)致組織的壞死。在該方法中，細(xì)胞死亡是由于細(xì)胞間水分的快速冷凍。為了冷凍腫瘤組織，特殊的針可以被經(jīng)皮——即穿過皮膚放置到腫瘤中。氬氣被遞送穿過該針，由此產(chǎn)生具有可預(yù)測的尺寸和形狀的冰冷消融體積。冷凍消融設(shè)備通常具有I. 2-8_的直徑并且可以產(chǎn)生具有4-5cm的直徑的消融區(qū)。-微波消融是即將到來的熱消融技術(shù)，其中可以利用微波來加熱組織。微波消融探頭通常具有I. 2-5. 7mm的直徑并且產(chǎn)生具有I. 7_6cm的直徑的消融區(qū)。特定消融設(shè)備意欲在其中消融/殺死腫瘤組織的預(yù)測消融體積一般由設(shè)備制造商確定和供應(yīng)。例如，對(duì)于冷凍消融設(shè)備，一般如圖I所示在三個(gè)不同溫度下指定等溫線。在此，可以在由冷凍消融針5生成的整體消融體積I內(nèi)定義各個(gè)體積區(qū)域3a、3b、3c，使得每個(gè)體積區(qū)域3a、3b、3c的表面被定義在具有相應(yīng)溫度——例如-40°、-20°和0°的位置處。相應(yīng)地，等溫線內(nèi)部的體積具有低于該等溫線的溫度值的溫度。因此，0°等溫線定義整體消融體積1，在其中組織在冷凍消融期間被冰凍。由于消融針5在冷卻過程中形成對(duì)稱軸，每個(gè)消融區(qū)域3a、3b、3c以及對(duì)應(yīng)于(TC消融區(qū)域3c的整體消融體積I可能具有橢球或橢球體形狀。例如，包圍最高溫度體積區(qū)域3c的橢球可以具有尺度為32_X56_的主軸，而由_40°C等溫線包圍的內(nèi)體積區(qū)域3a可以具有14. 5X 34mm的尺度。冰凍前面可以在針尖前方延伸大約6mm。在消融程序過程中，患者一般被定位在CT或MRI掃描器中，并且一個(gè)或多個(gè)消融針在實(shí)時(shí)CT透視或超聲的引導(dǎo)下被插入腫瘤組織中。該程序經(jīng)常由醫(yī)院的放射科中的介入放射學(xué)家執(zhí)行。在此，實(shí)現(xiàn)成功壞死的一些挑戰(zhàn)通常是-處置具有例如比消融針的消融體積的典型尺度更大的尺度的中等或大型腫瘤；-精確且可復(fù)制的消融針放置，即將消融針朝著腫瘤組織內(nèi)的正確位置插入患者體內(nèi)，使得消融針的位置和取向被選擇為使得在消融過程期間所有的腫瘤組織都被破壞。創(chuàng)建大的和/或復(fù)雜的消融體積的優(yōu)選方法是使用具有多個(gè)交疊消融體積的多個(gè)消融針。常規(guī)地，此類交疊消融體積可能主要在介入放射學(xué)家的頭腦中創(chuàng)建而沒有視覺反饋。由于針對(duì)冷凍消融的示例消融等溫線一般是取決于針插入方向?qū)ΨQ地確定尺寸的一即可能具有橢球形狀，可以由消融針目標(biāo)位置和消融針插入方向/取向兩者確定有效面積。因此，顯然，在沒有例如外科醫(yī)生或放射學(xué)家的用戶的精確可靠的協(xié)助一特別是對(duì)于消融針的傾斜插入角一的情況下有效消融體積的精確控制可能是困難的
發(fā)明內(nèi)容

因此，可能需要消融處置規(guī)劃方法以及消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)方法，其允許可靠地規(guī)劃患者體內(nèi)包含例如腫瘤組織的感興趣區(qū)域內(nèi)的消融體積以及可選地隨后引導(dǎo)消融針以便定位和定向該針，使得在消融程序中該消融體積被消融。特別地，可能期望提供允許以傾斜角度遞送消融針并允許在任意平面取向觀察消融體積覆蓋率的此類消融處置規(guī)劃方法。此外，可能需要適于執(zhí)行或控制此類方法的消融處置規(guī)劃設(shè)備以及消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)設(shè)備、當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)適于控制或執(zhí)行此類方法的計(jì)算機(jī)程序單元以及包含存儲(chǔ)于其上的此類計(jì)算機(jī)程序執(zhí)行的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。這些需求可以通過隨附的各個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來滿足。本發(fā)明的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中給出。諸如射頻消融、冷凍消融或微波消融的經(jīng)皮消融的成功可能主要取決于插入消融針時(shí)所取的位置和取向的精確性，從而使得在破壞整個(gè)腫瘤的同時(shí)避免損傷其他器官且使局部復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)最小化。最近，例如在WO 2007/113703A2中已經(jīng)提出一種新型現(xiàn)場3D針圖像規(guī)劃/引導(dǎo)程序。其中提出的針圖像規(guī)劃/引導(dǎo)系統(tǒng)已經(jīng)被本發(fā)明的申請(qǐng)人發(fā)明并且還被稱為XperGuide0該系統(tǒng)可以允許將經(jīng)皮針介入帶回到血管實(shí)驗(yàn)室。此類導(dǎo)航工具可以創(chuàng)建現(xiàn)場透視成像與3D軟組織成像的覆蓋圖，其可以提供關(guān)于針路徑和目標(biāo)的信息。XperGuide可以用于從活組織檢查和引流到消融的大范圍臨床程序。其中，XperGuide成像可以提供對(duì)針的推進(jìn)的現(xiàn)場3D反饋以便在介入程序過程中進(jìn)行額外引導(dǎo)和控制。這可以允許醫(yī)師更自由地規(guī)劃和執(zhí)行針穿刺，特別是以傾斜的角度。此外，可以提供針對(duì)此類程序的每個(gè)步驟的最佳患者接入。相應(yīng)地，針引導(dǎo)程序可以在血管實(shí)驗(yàn)室中執(zhí)行，在此所有必要的材料可能是在手邊的?；铙w透視可以與3D軟組織成像組合起來以支持醫(yī)師管理患者。在也被XperGuide使用的通常用于軟組織可視化的被稱為多平面重定格式(MPR)的技術(shù)中，可以從描述體積圖像的三維體積數(shù)據(jù)集內(nèi)插具有任意取向和切片厚度的2D橫截均分切片。此類三維體積數(shù)據(jù)集可以例如在計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)中通過計(jì)算位于在預(yù)定z坐標(biāo)處的x-y平面內(nèi)的二維斷層造影序列來采集。可替換地，也可以從借助于用X射線C形臂系統(tǒng)進(jìn)行的3D旋轉(zhuǎn)掃描采集的一組2D圖像重建此類三維體積數(shù)據(jù)。在消融處置規(guī)劃過程中，可能必須確定橢球等溫線在被選成像平面內(nèi)的橢圓橫截面積以便支持消融針的靈活傾斜遞送角，從而導(dǎo)致任意取向的消融體積和任意MPR觀察平面取向。在“Intersections of ellipsoids and planes of arbitrary orientation andposition”，Mathematical Geology, volume 11, no. 3, June 3，1979 中，推導(dǎo)出由均任意取向的三軸橢球和平面的交叉產(chǎn)生的橢圓的軸比和取向的顯式。其中，討論了中心與非中心截面之間的關(guān)系以及與交叉概率相關(guān)的問題。然而，由可能均任意取向的三軸橢球和平面的交叉產(chǎn)生的橢圓的隱式在計(jì)算方面可能不是微不足道的。因此，在此提出使用對(duì)消融面積進(jìn)行標(biāo)記的更多圖形定向建設(shè)性手段，由此允許通過對(duì)用戶的可視化來更容易地規(guī)劃患者體內(nèi)包含感興趣區(qū)域的消融體積，并且隨后允許以一取向弓I導(dǎo)消融針到一位置以使得可以實(shí)現(xiàn)此類消融體積。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種優(yōu)選以所指示的順序包括以下步驟的消融處置規(guī)劃方法Ca)例如通過使用C形臂X射線圖像采集設(shè)備的X射線成像采集感興趣區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)集；(b)將消融體積的3D模型數(shù)據(jù)引入所述3D圖像數(shù)據(jù)集；以及(c)繪畫包括所述感興趣區(qū)域的橫截MPR切片和MPR平面內(nèi)的所述消融體積的至少一個(gè)2D圖像同時(shí)使用所述MPR平面作為裁剪平面。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)方法，其包括以下步驟
(i)使用根據(jù)如本發(fā)明上述第一方面所述的方法繪畫的至少一個(gè)2D圖像來規(guī)劃感興趣區(qū)域內(nèi)的消融體積，其中，通過消融針的所規(guī)劃的位置和取向預(yù)先確定所述消融體積的位置和取向；以及(ii)根據(jù)所規(guī)劃的取向和位置將消融針引導(dǎo)到所述感興趣區(qū)域中。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提出分別適于執(zhí)行或控制如本發(fā)明上述第一和第二方面所述的方法的消融處置規(guī)劃設(shè)備以及消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)設(shè)備、分別適于控制如本發(fā)明上述第一和第二方面所述的方法的計(jì)算機(jī)程序單元以及其上存儲(chǔ)有相應(yīng)計(jì)算機(jī)程序單元的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。本發(fā)明的要旨可以看作基于以下理念使用更基于圖像的方法來可視化要在感興趣區(qū)域的3D圖像內(nèi)規(guī)劃的消融體積，使得消融面積可以在任何期望的觀察平面取向上可視化。在這種基于圖形的方法中，具體圖像處理程序，諸如裁剪成像平面、將消融體積的3D模型數(shù)據(jù)的部分通過期望的MPR平面標(biāo)記到模板緩存中、將這些標(biāo)記的部分混合到顏色緩存、剔除消融體積模型的外部或內(nèi)部、消融體積的融合、用于在預(yù)定方向上標(biāo)度、定位和/或變換消融體積的3D模型數(shù)據(jù)的模型變換等，可以有利地被用于可視化感興趣區(qū)域內(nèi)的消融體積，以使得醫(yī)師可以容易地規(guī)劃隨后的外科手術(shù)介入并且然后根據(jù)此類規(guī)劃引導(dǎo)消融針。換句話說，具有例如之前用X射線成像采集的感興趣區(qū)域的三維圖像的醫(yī)師可以通過將具有可預(yù)測的形狀和尺寸的模擬消融體積以可選的位置和可選的取向?qū)嶒?yàn)性地插入到生理學(xué)3D圖像內(nèi)的可視化的感興趣區(qū)域中來規(guī)劃消融介入。該消融體積應(yīng)該在生理學(xué)3D圖像內(nèi)被可視化為使得醫(yī)師可以容易地確定是否所有腫瘤組織被包圍在所規(guī)劃的消融體積內(nèi)。其中，代替解析地計(jì)算觀察平面與橢球消融體積的交叉面積(如果要可視化任意取向的觀察平面和消融體積取向這可能是困難的任務(wù))，使用圖形方法，其中利用圖形可視化工具在生理學(xué)3D圖像內(nèi)可視化所規(guī)劃的消融體積。在此的基本的理念可能在于，如果在繪畫例如橢球體或橢球形狀的消融體積的同時(shí)使用MPR圖像平面作為裁剪平面，則2D橫截消融面積可以展示為已經(jīng)被切除的且可以示出橢球體/橢球的內(nèi)部的橢球體/橢球的部分。應(yīng)該注意到，已經(jīng)部分參考不同主題描述了本發(fā)明的各方面和實(shí)施例。特別地，一些實(shí)施例已經(jīng)參考方法類型權(quán)利要求進(jìn)行了描述，而其他實(shí)施例已經(jīng)參考裝置類型權(quán)利要求進(jìn)行了描述。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從以上及以下描述中總結(jié)出，除非另外指明，除了屬于一種類型主題的特征的任何組合外，涉及不同主題的特征之間——特別是設(shè)備類型權(quán)利要求的特征與方法類型權(quán)利要求的特征之間的任何組合也被視為已被本申請(qǐng)公開。


本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)將被針對(duì)附圖所示的具體實(shí)施例進(jìn)一步描述，但是本發(fā)明并不局限于此。圖I示出由冷凍消融針創(chuàng)建的消融體積的區(qū)域；圖2、2a、2b、2c示出3D圖像內(nèi)具有未裁剪的消融體積(圖3)和具有在各個(gè)MPR平面處裁剪的橫截面消融面積(圖2a、b、c)的橢球消融體積的表示；圖3a、b示出多個(gè)橢球消融體積的表示，其中以疊加方式可視化交疊的消融面積；圖4a、b示出多個(gè)橢球消融體積的表示，其中以非疊加方式可視化交疊的消融面 積；圖5a_e示出在進(jìn)入點(diǎn)視圖(圖5a)以及在多個(gè)正交視圖(圖5c、d、e)中的由三個(gè)橢球消融體積組成的規(guī)劃的整體消融體積；圖6示出包括常規(guī)C形臂X射線成像設(shè)備的消融處置規(guī)劃設(shè)備。附圖所示的特征僅是示意性的而非按比例繪出。在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記指代相同或類似的特征。
具體實(shí)施例方式下面將關(guān)于圖2、2a、2b、2c和6描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的消融處置規(guī)劃方法。在圖2中，示出體積繪制圖像。此類圖像可以基于用X射線成像設(shè)備從感興趣區(qū)域采集的3D圖像數(shù)據(jù)集。例如，消融處置規(guī)劃系統(tǒng)100可以包括此類X射線成像設(shè)備，例如圖6所示的C形臂系統(tǒng)，其適于在各個(gè)圖像采集角下采集多個(gè)X射線投影圖像，以使得最后可以從多個(gè)2D投影圖像生成3D圖像數(shù)據(jù)集。在此，附接到C形臂109的第一端的X射線源101可以發(fā)射透射穿過躺在可移置臺(tái)105上的患者(未示出)體內(nèi)的感興趣區(qū)域103的X射線。然后用附接到C形臂109的第二端的X射線探測器107來探測X射線。在此，C形臂可以被移動(dòng)和旋轉(zhuǎn)到各個(gè)位置和取向并且各個(gè)2D投影圖像可以被采集和傳輸?shù)桨ㄓ?jì)算機(jī)和存儲(chǔ)器的控制器111。各個(gè)2D投影圖像可以被用于生成3D圖像數(shù)據(jù)集。這種3D圖像數(shù)據(jù)集可以表示感興趣區(qū)域的體積繪制圖像，例如圖2所示的包括患者的脊骨、一些肋骨和腎臟的圖像。在這種3D圖像數(shù)據(jù)集中，消融體積I的3D模型數(shù)據(jù)被引入。如下面將進(jìn)一步詳細(xì)解釋的，消融體積的3D模型數(shù)據(jù)到感興趣區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)中的引入可以使用模板緩存以特定方式執(zhí)行，使得表示像素的3D圖像數(shù)據(jù)可以以特定方式被“標(biāo)記”，從而使得在隨后的處理步驟中這種標(biāo)記的像素可以在最后繪畫要可視化的2D圖像之前被混合到顏色緩存中。圖2a、2b、2c示出在前視圖(圖2a)、側(cè)視圖(圖2b)和軸向視圖(圖2c)中位于患者腎臟中的消融體積I的裁剪橫截消融面積。其中，“裁剪”可能意味著裁剪平面被用于裁剪一S卩“遮擋”所表示的三維空間的一區(qū)域。相應(yīng)地，裁剪平面可能是將所表示的空間分離成兩個(gè)區(qū)域的平面，一個(gè)區(qū)域被包括在觀察體積中，而另一個(gè)區(qū)域被排除在觀察體積外。例如，如果必須繪畫半球，則可以使用對(duì)球體“切片”并僅繪畫其一半的裁剪平面。
圖2、2a、2b、2c中所示的視覺表示對(duì)于醫(yī)師的實(shí)際使用來說可能不是最優(yōu)的。僅橢球消融體積I的內(nèi)部可能是相關(guān)的，而其外部可能是分散注意力的并且甚至可能在交叉MPR平面在消融體積后面的情況下被呈現(xiàn)。此外，陰影繪制可能完全遮擋包括在3D圖像數(shù)據(jù)集中的重要臨床信息。為了改善可視化，提出一種使用例如由OpenGL*或DireetXs提供的模板緩存的三步驟繪畫序列I.在第一步中，通過剔除其外部，僅橢球消融體積的內(nèi)部將通過MPR裁剪平面被 繪畫/標(biāo)記到模板緩存中； 2.在第二步中，通過剔除內(nèi)部，橢球消融體積的外部將通過MPR裁剪平面被繪制到模板緩存，并且作為外部的一部分且在第一步中被標(biāo)記的那些像素被重置；3.現(xiàn)在，在第三步中，已標(biāo)記的像素被混合到顏色緩存。在此，“模板緩存”可能類似于顏色緩存，區(qū)別之處在于模板緩存中的像素不表示顏色而是可能具有應(yīng)用程序?qū)Ｓ煤x。在最后繪畫的圖像中模板緩存可能不像顏色緩存那樣是直接可見的，但是模板平面中的數(shù)位可能形成無符號(hào)整數(shù)標(biāo)記，其通過模板函數(shù)和模板操作影響繪畫命令并且可以被其更新。模板函數(shù)可以控制是否由模板測試丟棄一片斷，并且模板操作可以確定如何根據(jù)該測試的結(jié)果來更新模板平面。當(dāng)繪畫2D圖像時(shí)，可以在最后的光柵化步驟期間對(duì)2D像素操作模板測試。該測試可以由StencilFunc來控制。模板操作是模板緩存中針對(duì)目標(biāo)像素的值與(為此操作指定的)模板參考值之間的比較。如果模板被使能，應(yīng)用程序可以利用glStencilOp控制在三種不同情景下發(fā)生什么(1)模板測試失??；(2)模板測試成功但是深度測試失??；以及(3)模板測試和深度測試均成功。術(shù)語“剔除(culling)”涉及用于通過背面或前面去除來減少填充受限繪畫的操作。如果多邊形法線是遠(yuǎn)離觀察者的，則它是“背面朝向”的。背面剔除是這樣一種過程，即通過該過程將不面向攝像機(jī)的多邊形(通常是三角形)從繪制流水線中去除。例如，如果有人在繪畫球體，在任何給定時(shí)間其多邊形的一半是背面朝向的。通過缺省來使能背面剔除。當(dāng)兩側(cè)陰影被使能以從內(nèi)部觀看或繪畫部分開口的或裁剪的對(duì)象的內(nèi)部時(shí)，繪畫背面朝向的多邊形可能是有用的。如果前面剔除被使能，則僅對(duì)象的背側(cè)/內(nèi)部被繪制。在下面，將更詳細(xì)地描述用于消融體積標(biāo)記的上述三步驟繪畫序列，并且提供包括OpenGLli命令的適當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼以向本領(lǐng)域技術(shù)人員澄清根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出的消融處置規(guī)劃方法的計(jì)算實(shí)施方式。在操作消融繪制的點(diǎn)上，建模和觀察變換被設(shè)置并且橫截體積切片被內(nèi)插和顯示。在這一點(diǎn)上，建模和觀察變換將被設(shè)置以配置球體的規(guī)劃消融取向、位置和標(biāo)度。通過三步驟過程來獲得該橫截橢圓投影。glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);glStenciIFunc(GL_ALWAYS, STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE,，0); glColorMask(GL_FALSE, GL_FALSE, GL_FALSE, GL_FALSE);glEnable(GL_CULL_FACE);glCulIFace(GL_FR0NT);gluSphere (term—length);在該第一步中，通過剔除前面，僅投影球體的內(nèi)部將被繪畫。通過ColOTMask操作，這將不影響顏色緩存而僅影響模板緩存。模板緩存被設(shè)置為使得將要被繪畫的像素被標(biāo)記STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE。注意到，如上所示，通過繪畫內(nèi)部，如果裁剪平面在消融中心的前方，則過多的投影橫截面被繪畫。這將在下一步被校正。glCulIFace(GL_BACK);glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_ZER0);glStenciIFunc(GL_EQUAL, STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE,SLICEMASK_ALL);gluSphere(therm_length); 在該第二步中，通過剔除背面，僅構(gòu)成球體的前面朝向的三角形將被繪畫。模板操作被設(shè)置以使得僅標(biāo)記為INSIDE的模板像素將被涉及且受影響的像素將被設(shè)置為O。注意至IJ，在這一點(diǎn)上，被標(biāo)記為STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE的正確橫截面現(xiàn)在被繪制到模板緩存中。glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, KEEP);glStenciIFunc(GL_EQUAL, STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE);glColor4fv(ablationColor);glColorMask(GL_TRUE, GL_TRUE, GL_TRUE, GL_TRUE);glCulIFace(GL_FR0NT);gluSphere(term_length);最后在第三步中，再次啟動(dòng)顏色緩存(glColorMask)。針對(duì)通過之前的操作被標(biāo)記為STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE的那些像素將外部面繪制到顏色緩存。這些像素被透明地繪制(alpha混合)到體積信息之上。在圖像繪制之后且在消融繪畫之前，設(shè)置正確的模型變換，其在消融針的方向上標(biāo)度、定位和變換消融面積。在標(biāo)度的坐標(biāo)系中橢球被繪畫成球體。此外，模板緩存和裁剪平面將需要被初始化。圖3a中示出了上述三步驟繪畫序列的結(jié)果的一個(gè)示例。其中，三個(gè)交疊的消融體積la、lb、Ic已經(jīng)被引入3D圖像。交疊消融面積是由上述繪制方案繪畫的。在圖3b中，表示為可能針對(duì)各個(gè)冷凍消融針定義的消融區(qū)域3a、3b、3c的多個(gè)等溫線被以三種不同顏色可視化(在圖3b中指示為不同圖案)。如圖3a、3b的圖像所示，部分交疊的消融面積la、lb、Ic被以疊加在彼此之上的方式可視化，其產(chǎn)生具有不同透明度水平的消融面積表示2a、2b、2c。這種不同的透明度水平可能使要由醫(yī)師做出的圖像解釋復(fù)雜化。因此，如圖4a、4b所示，具有已繪畫2D圖像的表示可能是優(yōu)選的可視化，其中對(duì)應(yīng)于多個(gè)消融體積的多個(gè)標(biāo)記部分被混合到顏色緩存以使得表示消融體積的輪廓不交疊。這種非交疊表示可以提供更容易的圖像解釋，特別是在如圖4b所示的多個(gè)等溫線的情況下。為了避免交疊的呈現(xiàn)，必須對(duì)上述繪制方案做出某些修改。I. glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_REPLACE);glStenciIFunc(GL_N0TEQUAL, STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE,STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE);glColorMask(GL_FALSE, GL_FALSE, GL_FALSE, GL_FALSE);、
glEnable(GL_CULL_FACE);glCulIFace(GL_FR0NT);gluSphere(term_length);2. glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, GL_ZERO);glStenciIFunc (GL_EQUAL, STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE,STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE);glCulIFace(GL_BACK); gluSphere(term_length);3. glStencilOp(GL_KEEP, GL_KEEP, KEEP);glStenciIFunc(GL_EQUAL, STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE,STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE);glColor4fv(ablationColor); glColorMask (GL_TRUE, GL_TRUE, GL_TRUE，GL_TRUE);glCulIFace(GL_FR0NT);gluSphere(term_length);現(xiàn)在模板緩存被設(shè)置為使得僅不等于STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE的模板值將被繪畫并且在后續(xù)消融橫截面呈現(xiàn)中被標(biāo)記為STENCILMASK_ELIPSE_INSIDE。此外，為了處理在呈現(xiàn)多個(gè)冷凍-消融等溫線時(shí)內(nèi)部(更冷的)消融面積與外部(較不冷的)面積的交疊，需要以特定順序繪畫消融輪廓。需要從內(nèi)到外繪畫這些輪廓，因此首先是所有較冷的輪廓且然后是所有較不冷的輪廓，以此類推。這可以描述如下針對(duì)所有消融繪畫-40度等溫線繪畫-20度等溫線繪畫0度等溫線針規(guī)劃應(yīng)該清楚的是針的規(guī)劃和引導(dǎo)與消融面積的規(guī)劃是密切相關(guān)的。存在定義針目標(biāo)點(diǎn)和進(jìn)入點(diǎn)/方向的各種方法。例如在WO 2008/139354A2中提出了一種方法。一般由設(shè)備制造商定義消融體積相對(duì)于針目標(biāo)位置的取向。在冷凍消融的情況下(參見圖1)，這一關(guān)系是通過所謂的冰凍前面(在針尖前方)定義的?？梢酝ㄟ^如下所示的程序相對(duì)于針目標(biāo)位置繪畫消融體積。
權(quán)利要求
1.一種消融處置規(guī)劃方法，其包括 (a)采集感興趣區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)集； (b)將消融體積的3D模型數(shù)據(jù)引入所述3D圖像數(shù)據(jù)集； (c)繪畫包括所述感興趣區(qū)域的橫截MPR切片和MPR平面內(nèi)的所述消融體積的2D圖像同時(shí)使用所述MPR平面作為裁剪平面。
2.如權(quán)利要求I所述的消融處置規(guī)劃方法， 其中，在繪畫所述2D投影圖像和所述消融體積時(shí)，所述消融體積的所述3D模型數(shù)據(jù)的部分被通過所述MPR平面標(biāo)記在模板緩存中，并且 其中，所標(biāo)記的部分然后被混合到顏色緩存以用于后續(xù)繪畫所述2D圖像。
3.如權(quán)利要求2所述的消融處置規(guī)劃方法， 其中，在第一步中，所述消融體積的外部被剔除以使得僅所述消融體積的內(nèi)部被通過所述MPR平面標(biāo)記在所述模板緩存中，且在第二步中，所述消融體積的內(nèi)部被剔除以使得所述消融體積的外部被通過所述MPR平面繪制在所述模板緩存中，其中，作為所述消融體積的外部的部分且在所述第一步中被標(biāo)記的那些像素在混合到所述顏色緩存之前被重置。
4.如權(quán)利要求2或3中的一項(xiàng)所述的消融處置規(guī)劃方法，其中，多個(gè)消融體積的3D模型數(shù)據(jù)被引入所述3D圖像數(shù)據(jù)集，并且其中，對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)消融體積的多個(gè)所標(biāo)記的部分被混合到所述顏色緩存中以使得表示所述消融體積的輪廓不交疊。
5.如權(quán)利要求1-4中的一項(xiàng)所述的消融處置規(guī)劃方法，其中，在步驟(c)之前，設(shè)置用于在預(yù)定方向上標(biāo)度、定位和/或變換所述消融體積的所述3D模型數(shù)據(jù)的模型變換。
6.如權(quán)利要求1-5中的一項(xiàng)所述的消融處置規(guī)劃方法，其中，所述3D模型數(shù)據(jù)表示具有對(duì)應(yīng)于消融針的中心軸的主對(duì)稱軸的橢球消融體積。
7.如權(quán)利要求1-6中的一項(xiàng)所述的消融處置規(guī)劃方法，其中，根據(jù)用戶輸入確定消融體積的位置、取向和數(shù)量中的至少一個(gè)。
8.一種消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)方法，其包括 使用根據(jù)如權(quán)利要求1-7中的一項(xiàng)所述的方法繪畫的至少一個(gè)2D圖像來規(guī)劃感興趣區(qū)域內(nèi)的消融體積，其中，通過至少一個(gè)消融針的位置和取向預(yù)先確定所述消融體積的位置和取向； 根據(jù)所規(guī)劃的取向和位置將至少一個(gè)消融針引導(dǎo)到所述感興趣區(qū)域中。
9.如權(quán)利要求8所述的消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)方法，其中，使用X射線成像設(shè)備監(jiān)測引導(dǎo)所述消融針的過程。
10.如權(quán)利要求9所述的消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)方法，其中，在所述X射線成像設(shè)備被沿著所規(guī)劃的取向定向時(shí)，監(jiān)測所述消融針的進(jìn)入點(diǎn)，并且其中，在所述X射線成像設(shè)備垂直于所規(guī)劃的取向定向時(shí)，監(jiān)測所述消融針的最后插入位置。
11.一種消融處置規(guī)劃設(shè)備，其適于控制如權(quán)利要求1-7中的一項(xiàng)所述的方法。
12.—種消融處置規(guī)劃和引導(dǎo)設(shè)備，其適于控制如權(quán)利要求8-10中的一項(xiàng)所述的方法。
13.一種計(jì)算機(jī)程序單元，其適于當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)控制如權(quán)利要求1-10中的一項(xiàng)所述的方法。
14.一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，在其上存儲(chǔ)有如權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)程序單元。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種消融處置規(guī)劃及可選的引導(dǎo)方法，其可用于例如用冷凍消融針進(jìn)行腫瘤組織消融，該冷凍消融針冷卻相鄰的腫瘤組織以由此生成消融體積。為了能夠規(guī)劃消融處置，可以通過例如使用例如C形臂系統(tǒng)的X射線成像來采集感興趣區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)集。然后，消融體積的3D模型數(shù)據(jù)被引入3D圖像數(shù)據(jù)集，例如通過使用模板緩存標(biāo)記圖像像素并且可能通過剔除消融體積的特定內(nèi)部區(qū)域和/或外部區(qū)域來實(shí)現(xiàn)。最后，繪畫要向醫(yī)師可視化且包括消融體積和感興趣區(qū)域的投影的2D圖像，其中，在其中繪畫該2D圖像的MPR(多平面重定格式)平面被用作裁剪平面。通過這種圖形方法，可以通過在任何期望的MPR平面中繪畫2D圖像而在3D圖像空間內(nèi)可視化具有任何任意形狀——例如橢球形狀的消融體積，從而也可以表示消融體積的傾斜取向。在后續(xù)的引導(dǎo)程序中，消融針可以被引導(dǎo)到之前規(guī)劃的位置和取向。
文檔編號(hào)A61B19/00GK102647956SQ201080055751
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2010年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月8日
發(fā)明者P·M·米勒坎普 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司