基于乳腺mr圖像和放射性標(biāo)記的乳腺外科手術(shù)引導(dǎo)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，并且更具體地涉及使用MR圖像和放射性標(biāo)記的引導(dǎo)式外科手術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]在基于圖像的對乳腺異常的診斷檢查中使用的最常見的成像模態(tài)是:X射線乳腺攝影、超聲和動態(tài)對比增強(DCE)磁共振成像(MRI)。對DCE MRI的使用之一是規(guī)劃對腫瘤的外科手術(shù)切除(乳房腫瘤切除術(shù))。乳腺MRI對于腫瘤形狀和范圍的估計已經(jīng)被示出優(yōu)于超聲和X射線成像。
[0003]通常對處于俯臥位的患者和被定位在專用乳腺MRI線圈中的乳腺執(zhí)行DCE乳腺MR1相反，在乳腺外科手術(shù)期間，患者處于仰臥位。患者從乳腺在專用MRI線圈中的俯臥位到仰臥位的重新定位導(dǎo)致乳腺的明顯形變。這些形變使得難以利用可獲得的MR信息來引導(dǎo)外科手術(shù)流程。
[0004]通常，為了在腫瘤切除的乳腺外科手術(shù)期間提供引導(dǎo)，引導(dǎo)線在外科手術(shù)之前被放置在乳腺中以定位腫瘤。引導(dǎo)線被放置為一端在腫瘤中并且另一端穿過皮膚延伸到外部。然而，引導(dǎo)線，其通常與X射線同時被放置，不在患者處于仰臥位時被放置，并且在來自位置中的變化的形變之后不總是提供最佳路徑。此外，引導(dǎo)線不提供關(guān)于腫瘤的形狀和范圍的實時信息。
[0005]最近，已經(jīng)提議通過在腫瘤中放置的放射性種子來替換引導(dǎo)線的方法，所述放射性種子能夠使用伽瑪相機或伽瑪探頭來定位。這些方法，盡管指示腫瘤的實時位置，但不給出腫瘤的范圍的任何指示，或不提供在俯臥MR圖像中包含的其他信息，例如內(nèi)部結(jié)構(gòu)的位置和形狀。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]提供了一種使用MR圖像和放射性標(biāo)記來進行外科手術(shù)引導(dǎo)的系統(tǒng)和方法。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于使用MR圖像和放射性標(biāo)記來引導(dǎo)外科手術(shù)的系統(tǒng)。所述方法包括針對伽瑪探頭的一個或多個位置中的每個來重建解剖結(jié)構(gòu)的表面和所述伽瑪探頭，所述伽瑪探頭被取向以優(yōu)化來自被放置在所述解剖結(jié)構(gòu)中的目標(biāo)位置處的放射性種子的放射性讀數(shù)。檢測所述伽瑪探頭在每個經(jīng)重建的表面中的位置和取向以估計所述放射性種子相對于所述經(jīng)重建的表面的位置。
[0008]根據(jù)一個實施例，所述方法還包括使用所述放射性種子和經(jīng)重建的表面的所估計的位置來扭曲所述解剖結(jié)構(gòu)的模型體積的步驟。
[0009]根據(jù)一個實施例，所述方法還包括以下步驟:檢測所述解剖結(jié)構(gòu)在所述解剖結(jié)構(gòu)的所述模型體積中的表面；并且使用所檢測的表面和所述經(jīng)重建的表面來執(zhí)行所述模型體積到所述經(jīng)重建的表面的非剛性配準(zhǔn)。
[0010]根據(jù)一個實施例，所述非剛性配準(zhǔn)還使用所述解剖結(jié)構(gòu)的已知取向和在所述解剖結(jié)構(gòu)上的至少一個標(biāo)志。
[0011]根據(jù)一個實施例，所述解剖結(jié)構(gòu)是通過位置中的變化被形變的，所檢測的表面是使用MR圖像在所述解剖結(jié)構(gòu)的形變之前從所述模型體積被采集的，并且所述經(jīng)重建的表面是使用三維(3D)相機在所述解剖結(jié)構(gòu)的形變之后被采集的。
[0012]根據(jù)一個實施例，所述解剖結(jié)構(gòu)是乳腺，并且感興趣區(qū)域是腫瘤。
[0013]根據(jù)一個實施例，基準(zhǔn)被放置在所述解剖結(jié)構(gòu)的所述表面上并且被用在所述配準(zhǔn)步驟中。
[0014]根據(jù)一個實施例，在3D相機圖像中所述表面未被所述伽瑪探頭遮擋部分被用于補償患者運動。
[0015]根據(jù)一個實施例，提供了一種用于使用MR圖像和放射性標(biāo)記來引導(dǎo)腫瘤外科手術(shù)的方法。將放射性種子放置在目標(biāo)位置處。獲得包含所述目標(biāo)位置的解剖結(jié)構(gòu)的手術(shù)前MR圖像。根據(jù)所述MR圖像來構(gòu)建模型體積。將所述放射性種子和所述解剖結(jié)構(gòu)的表面輪廓定位在所述模型體積中。使用來自3D相機的圖像來重建所述解剖結(jié)構(gòu)的表面。利用非剛性配準(zhǔn)算法來將所述模型體積與經(jīng)重建的表面進行對齊。使用在相對于所述解剖結(jié)構(gòu)的一個或多個位置處的伽瑪探頭來定位所述放射性種子。針對所述伽瑪探頭的每個位置來重建所述解剖結(jié)構(gòu)的所述表面和所述伽瑪探頭。使用所述伽瑪探頭在每個經(jīng)重建的表面中的位置和取向以估計所述放射性種子的位置。使用所述放射性種子的所估計的位置來扭曲所述模型體積。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于使用MR圖像和放射性標(biāo)記來引導(dǎo)外科手術(shù)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:3D相機；伽瑪探頭；至少一個處理器，其能用于與所述3D相機連接；至少一個存儲器，其能用于與所述至少一個處理器連接；以及至少一個程序指令，其被存儲在所述至少一個存儲器中并且能由所述至少一個處理器執(zhí)行。所述程序指令使用來自所述3D相機的圖像針對伽瑪探頭的至少一個位置中的每個來重建解剖結(jié)構(gòu)的表面和所述伽瑪探頭，所述伽瑪探頭被取向以優(yōu)化放射性讀數(shù)；檢測所述伽瑪探頭在每個經(jīng)重建的表面中的位置和取向以估計所述放射性種子相對于所述經(jīng)重建的表面的位置；并且使用所述放射性種子和經(jīng)重建的表面的所估計的位置來扭曲所述解剖結(jié)構(gòu)的模型體積。
[0017]根據(jù)一個實施例，所述處理器被實現(xiàn)在放射科工作站中。
[0018]根據(jù)一個實施例，所述3D相機能用于通過在手術(shù)室中的瘦客戶端計算機被連接到所述工作站。
[0019]根據(jù)一個實施例，所述系統(tǒng)還包括顯示器，并且所述程序指令將所扭曲的模型體積呈現(xiàn)在所述顯示器上。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種計算機程序產(chǎn)品。所述計算機程序產(chǎn)品包括計算機可讀存儲設(shè)備，在計算機可讀存儲設(shè)備上已經(jīng)編碼有計算機可執(zhí)行程序指令。所述程序指令包括:用于針對伽瑪探頭的一個或多個位置中的每個來重建解剖結(jié)構(gòu)的表面和所述伽瑪探頭的程序指令，所述伽瑪探頭被取向以優(yōu)化來自被定位在所述解剖結(jié)構(gòu)中的目標(biāo)位置處的放射性種子的放射性讀數(shù)；用于檢測所述伽瑪探頭在每個經(jīng)重建的表面中的位置和取向以估計所述放射性種子相對于所述經(jīng)重建的表面的位置的程序指令；以及使用所述放射性種子和經(jīng)重建的表面的所估計的位置來扭曲所述解剖結(jié)構(gòu)的模型體積的程序指令。
【附圖說明】
[0021]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，從優(yōu)選實施例的以下詳細描述中將更清楚地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點。在附圖中包括的是以下附圖:
[0022]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于使用MR圖像和放射性標(biāo)記來引導(dǎo)外科手術(shù)的方法的系統(tǒng)的框圖；
[0023]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的使用3D相機來捕獲伽瑪探頭和解剖結(jié)構(gòu)的表面的相機；
[0024]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的怎樣使用伽瑪探頭來對放射性種子的位置進行三角測量；
[0025]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于使用MR圖像和放射性標(biāo)記來引導(dǎo)外科手術(shù)的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明提供了一種使用MR圖像和放射性標(biāo)記來進行外科手術(shù)引導(dǎo)的方法、系統(tǒng)和計算機程序產(chǎn)品。
[0027]根據(jù)一個實施例，提供了一種方法，所述方法包括使用在相對于解剖結(jié)構(gòu)的一個或多個位置處的伽瑪探頭來定位放射性種子，所述放射性種子被放置在解剖結(jié)構(gòu)中的目標(biāo)位置處。針對伽瑪探頭的每個位置來重建解剖結(jié)構(gòu)的表面和伽瑪探頭。確定伽瑪探頭在每個經(jīng)重建的表面中的位置和取向以估計放射性種子相對于所述經(jīng)重建的表面的位置。之后，使用放射性種子和經(jīng)重建的表面的所估計的位置來扭曲解剖結(jié)構(gòu)的模型體積。
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