三維模型的構建方法及裝置、圖像監(jiān)控方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療技術領域，涉及一種三維模型的構建方法及三維模型構建裝置、圖像監(jiān)控方法及圖像監(jiān)控裝置。
【背景技術】
[0002]在MR/CT引導超聲監(jiān)控的HIFU無創(chuàng)治療和針類微創(chuàng)治療過程中，醫(yī)生采用超聲對靶區(qū)位置進行定位和監(jiān)控，然而超聲圖像(二維圖像)的特點是組織邊界明顯，而組織紋理很模糊，MR/CT引導超聲監(jiān)控就是用于對病人的超聲/MR/CT圖像進行三維重建，根據各種配準技術實現三維模型與病人治療時的體位的三維配準，然后得到超聲掃描面對應的MR/CT切割圖像，給醫(yī)生提供清晰的組織紋理信息。然而，進行三維重建的超聲/MR/CT圖像是病人在進行MR/CT檢查時得到的圖像，而病人在進行MR/CT檢查時體內組織器官的體位與病人進行HIFU無創(chuàng)治療或針類微創(chuàng)治療時體內組織器官的體位之間有時會存在較大變化，如果直接采用檢查時的MR/CT圖像作為治療時的監(jiān)控圖像，則由于其與實時超聲圖像上的各個組織無法實現配準，因此無法引導超聲監(jiān)控。
[0003]另外，目前在醫(yī)學圖像三維重構技術上，一般采用對MR/CT圖像中不同的Scalar (標量)范圍值進行顏色和透明度配置，最終實現虛擬可視化效果。對于MR/CT圖像中Scalar值差異較大的不同組織而言，這種方法可以快速實現不同組織的單獨顯示以及邊界區(qū)分，而對于MR/CT圖像中Scalar值差異較小的不同組織(例如腹部子宮、內膜、肌瘤范圍邊界以及前列腺等組織位置)而言，采用該方法重構的三維模型由于無法明顯區(qū)分不同組織的邊界范圍，從而無法對組織進行自動分割。
[0004]在醫(yī)學影像領域，還有一種“數字人體”的醫(yī)學影像數據解剖模型，在數字人體上可調整不同組織的顯示、隱藏、移動和旋轉。有學者提出采用數字人體來對超聲監(jiān)控進行引導，然而數字人體的數據源一般是采用數碼照相機對尸體模型進行切片拍攝，在計算機中進行三維重構就可把整個人體模型建立出來，如果要建立某一特定部位的組織解剖模型，還需要手動或自動地將不同組織勾畫出來，再對不同組織進行配色，三維重構之后就可得到這個組織解剖模型，并且可以分別調整不同組織間位置關系，但該模型一般不具有組織紋理信息。同時數字人體只能作為共性模型，并不能提供病人的特異性特征信息。所以通過數字人體用來引導超聲監(jiān)控HIFU無創(chuàng)治療和針類微創(chuàng)治療，存在不能適應臨床的局限。
[0005]另外，在MR/CT三維引導超聲定位、監(jiān)控的臨床應用中，MR/CT圖像上的組織與治療時超聲監(jiān)控時發(fā)生了不可忽視的位置變化，為了解決這些體內器官發(fā)生的位置變化，需要能夠對各個器官組織進行人為的移動或旋轉操作。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種三維模型的構建方法、三維模型構建裝置以及圖像監(jiān)控方法、圖像監(jiān)控裝置，所構建的三維模型能夠與病患治療時的監(jiān)控影像實現較高的配準，同時顯示清晰的組織邊界和組織紋理信息，以輔助醫(yī)生進行超聲定位和監(jiān)控。
[0007]解決本發(fā)明技術問題采用的技術方案是該三維模型的構建方法，包括如下步驟:
[0008]I)實時獲取病患治療時監(jiān)控區(qū)域內組織的監(jiān)控影像，所述監(jiān)控影像為二維超聲圖像，以及從病患的解剖模型中獲取與所述監(jiān)控影像中組織的特征信息相似的診斷影像，所述診斷影像為二維超聲/MR/CT圖像；
[0009]2)將所述監(jiān)控影像與所述診斷影像進行配準，建立配準關系，以得到二維配準圖像；
[0010]3)根據所述二維配準圖像構建三維模型。
[0011]優(yōu)選的是，步驟I)中，從病患的解剖模型中獲取與所述監(jiān)控影像中組織的特征信息相似的診斷影像的步驟是:
[0012]11)從所述解剖模型中分離出所述監(jiān)控區(qū)域內組織的組織三維模型；
[0013]12)從所述組織三維模型中獲取與所述監(jiān)控影像中組織的特征信息相似的診斷影像。
[0014]進一步優(yōu)選的是，在步驟11)中，從所述解剖模型中分離出所述監(jiān)控區(qū)域內組織的組織三維模型的步驟具體為:
[0015]111)在建立所述解剖模型的圖像中勾畫出所述監(jiān)控區(qū)域內組織的組織邊界；
[0016]112)挖取所述勾畫范圍內的圖像信息，以得到組織的三維表面模型；以及提取所述勾畫范圍內的組織紋理信息，以得到組織的三維紋理模型；
[0017]113)將所述三維表面模型和三維紋理模型組合在一起，即形成所述組織的組織三維模型。
[0018]優(yōu)選的是，在步驟111)中，在建立所述解剖模型的圖像上勾畫出所述監(jiān)控區(qū)域內組織的組織邊界的具體步驟是:通過圖像處理裝置對所述圖像中的組織進行自動分割，以初步勾畫出所述組織的組織邊界，再對所述初步勾畫出的組織邊界中勾畫不準確的位置進行手動調整，經調整后得到的組織邊界即為所述組織的組織邊界。
[0019]其中，建立所述解剖模型的圖像可為MR圖像、CT圖像、超聲圖像、超聲造影圖像、或超聲多普勒圖像。
[0020]優(yōu)選的是，在步驟I)中，獲取病患治療時監(jiān)控區(qū)域內組織的監(jiān)控影像具體是獲取病患治療時監(jiān)控區(qū)域內組織的矢狀位的監(jiān)控影像和橫斷位的監(jiān)控影像，相應地，從病患的解剖模型中獲取與所述監(jiān)控影像中組織的特征信息相似的診斷影像具體是從病患的解剖模型中獲取與所述矢狀位的監(jiān)控影像中組織的特征信息相似的矢狀位的診斷影像和獲取與所述橫斷位的監(jiān)控影像中組織的特征信息相似的橫斷位的診斷影像；
[0021]在步驟2)中，將所述監(jiān)控影像與所述診斷影像進行配準，建立配準關系，以得到二維配準圖像的步驟是:將所述監(jiān)控影像與所述用于三維模型重建的診斷影像的坐標系位置調整為一致，然后根據所述矢狀位的監(jiān)控影像中組織的坐標位置來調整其所對應的矢狀位的診斷影像中組織的坐標位置，使二者的坐標位置重合以進行二者間的配準，并最終得到矢狀位的二維配準圖像；再根據所述橫斷位的監(jiān)控影像中組織的坐標位置來調整其所對應的橫斷位的診斷影像中組織的坐標位置，使二者的坐標位置重合以進行二者間的配準，并最終得到橫斷位的二維配準圖像；
[0022]在步驟3)中，根據所述二維配準圖像構建三維模型的步驟是:根據所得到的矢狀位的二維配準圖像和橫斷位的二維配準圖像構建出所述三維模型。
[0023]進一步優(yōu)選的是，根據所述矢狀位/橫斷位的監(jiān)控影像中組織的坐標位置來調整其所對應的矢狀位/橫斷位的診斷影像中組織的坐標位置，使二者的坐標位置重合以進行二者間的配準的具體步驟是:在所述矢狀位/橫斷位的監(jiān)控影像中選出組織中的一些特定位置點作為第一標志點，然后在所述矢狀位/橫斷位的診斷影像中找到與所述第一標志點對應的點作為第二標志點，將第二標志點的坐標位置調整為與所述第一標志點的坐標位置重合，以進行二者間的配準。
[0024]本發(fā)明還提供一種圖像監(jiān)控方法，包括如下步驟:
[0025]I)獲取或構建上述的三維模型；
[0026]2)根據病患治療時實時獲取的監(jiān)控區(qū)域內組織的監(jiān)控影像在所述三維模型中獲取與所述監(jiān)控影像中組織的特征信息一致的診斷影像，該診斷影像即為二維切割圖像，將該二維切割圖像作為用于指導治療的導航圖像。
[0027]優(yōu)選的是，在步驟2)之后還包括有:
[0028]3)將所述監(jiān)控影像與所述二維切割圖像融合在一起，形成二維融合圖像，將該二維融合圖像作為用于指導治療的導航圖像。
[0029]本發(fā)明還提供一種三維模型構建裝置，包括第一獲取單元、第二獲取單元、配準單元和三維構建單元，其中:
[0030]第一獲取單元，用于實時獲取病患治療時監(jiān)控區(qū)域內組織的監(jiān)控影像，所述監(jiān)控影像為二維超聲圖像，并將所述監(jiān)控影像輸出至配準單元；
[0031]第二獲取單元，用于從病患的解剖模型中獲取與所述監(jiān)控影像中組織的特征信息相似的診斷影像，所述診斷影像為二維超聲/MR/CT圖像，并將所述診斷影像輸出至配準單元;
[0032]配準單元，用于將所述監(jiān)控影像與所述診斷影像進行配準，以得到二維配準圖像，并將所述得到的二維配準圖像輸出至三維構建單元；
[0033]三維構建單元，用于根據所述二維配準圖像構建出三維模型。
[0034]優(yōu)選的是，所述第二獲取單元包括輸入單元、分離單元和處理單元，其中:
[0035]輸入單元，用于接收用戶在建立所述解剖模型的圖像中選取的與病患治療時監(jiān)控區(qū)域內組織對應的組織區(qū)域范圍，并將之輸出至分離單元；
[0036]分離單元，用于根據所述組織區(qū)域范圍從所述解剖模型中分離出與所述組織區(qū)域范圍中的組織對應的組織三維模型，再