一种肿瘤射频消融技术中精确定位三球覆盖肿瘤的方法

摘要

本发明涉及肿瘤射频消融技术，旨在提供一种肿瘤射频消融技术中精确定位三球覆盖肿瘤的方法。该种肿瘤射频消融技术中精确定位三球覆盖肿瘤的方法包括以下步骤：1、对肿瘤图像进行预处理；2、确定肿瘤图像中的三个初始点；3、用K-means算法聚类出三个球；4、调整三个球的半径和球心位置。本发明可以实现缩小覆盖肿瘤的三个球半径的要求，能够帮助医生更加精确有效地实施手术，并且尽可能地减少手术对正常组织的伤害，从而使射频消融手术更加安全有效。

主权项

一种肿瘤射频消融技术中精确定位三球覆盖肿瘤的方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）对肿瘤图像进行预处理；（2）确定肿瘤图像中的三个初始点；（3）用K‑means算法聚类出三个球；（4）调整三个球的半径和球心位置；所述步骤（1）的具体过程是：所述肿瘤图像是指三维体素图像，将肿瘤图像放大3～5个像素点；所述步骤（2）的具体过程是：对步骤（1）中预处理后的肿瘤图像进行如下处理：A、计算肿瘤图像中任意两点间的距离，选出距离最大的两点作为两个初始点，记为x₁和x₂；B、计算肿瘤图像中余下的任意一点到x₁和x₂的距离，得到两个距离，选出两个距离中较短的距离记为d_x，选取d_x最小的点作为第三个初始点，记为x₃；所述步骤（3）的具体过程是：A、将步骤（2）中选取的三个初始点x₁、x₂和x₃作为初始聚类中心；B、计算肿瘤图像中的每个点到这三个初始点的距离，并根据最小距离对点进行划分聚类；C、计算出三个聚类的外接圆圆心作为新的中心，并以这三个新确定的中心为聚类中心循环上述步骤（3）的过程，直到三个聚类中心不再变化，得到三个球；所述步骤（4）根据不同的需求，按两种方式处理，具体过程分别是：肿瘤射频消融中消融针的烧融半径连续，采用方式一：步骤（3）中得到的三个球，根据球的半径大小，如果有相同半径的球出现，假定任意其中一个为大球、中球或小球，先利用迭代算法缩小半径最大的球的半径，然后按半径从大到小，依次缩小剩余两个球的半径，即得到调整后覆盖肿瘤的三个球；肿瘤射频消融中消融针的烧融半径离散，采用方式二：A、根据消融针的烧融半径和步骤（3）中得到的三个球的半径，分别将不小于球的半径，且最接近球半径的消融针的烧融半径，分别作为三个球的半径上界，枚举所有可能的优化方案，即所有以消融针的烧融半径作为三个球的半径的可能组合方案；B、将步骤（4）的步骤A中得到的优化方案分别进行验证：将步骤（3）中得到的三个球根据位置关系，依次分为左球、中球和右球，并设定球心移动的迭代步长和半径变化的步长都是K，且K是指5个像素，根据所需优化的球的排列位置不同，分别进行如下处理：a、所需优化的球为右球：首先让左球球心向中球球心移动K，左球半径增加K；再利用迭代算法，求出中球去掉半径增大后的左球所包含的肿瘤区域的外接球；然后让中球球心向右球球心移动K，中球半径增加K；再利用迭代算法，求出右球去掉半径增大后的中球所包含的肿瘤区域的外接球；最后反复循环上述四步，并且对比枚举的所有优化方案进行验证：如果左球或中球的半径已超过对应的半径上界，而右球未达到优化方案中的右球半径，则停止循环，该优化方案不可行；如果左球和中球的半径未超过对应的半径上界，而右球达到优化方案中的右球半径，则停止循环，该优化方案可行；b、所需优化的球为中球：首先让左球球心向中球球心移动K，左球半径增加K；再利用迭代算法，求出中球去掉半径增大后的左球所包含的肿瘤区域的外接球；然后让右球球心向中球球心移动K，右球半径增加K；再利用迭代算法，求出中球去掉半径增大后的右球所包含的肿瘤区域的外接球；最后反复循环上述四步，并且对比枚举的所有优化方案进行验证：如果左球或右球的半径已超过对应的半径上界，而中球未达到优化方案中的中球半径，则停止循环，该优化方案不可行；如果左球或右球的半径未超过对应的半径上界，而中球达到优化方案中的中球半径，则停止循环，该优化方案可行；c、所需优化的有两个球：采取步骤a或b首先对其中一个球进行优化，若所需优化的球半径达到枚举方案中两个球优化的方案时停止迭代，然后同样采取步骤b或a对另一个球进行优化；如果无需优化的球半径超过它所对应的半径上界，而所需优化的两个球的半径未达到优化方案中的球半径，则停止循环，该优化方案不可行；如果所需优化的两个球达到优化方案中的两球的半径，而无需优化的球半径未超过优化方案中的球半径，则停止循环，该优化方案可行；所述迭代算法是指：先设定像素点L、M、S分别为大、中、小三个迭代步长，其中L为5个像素，M为3个像素，S为1个像素，然后迭代步长采用大迭代步长L，执行以下步骤：步骤d：让球的球心向上下前后左右6个方向运动迭代步长，然后计算肿瘤区域到运动后的球心的最长距离，因此每个方向都对应得到一个最长距离，选出这6个距离中最短的那个所对应的方向作为球心运动的方向，该方向所对应的最长距离就是迭代后得到的球的新半径；步骤e：重复执行步骤d，直至球的半径不能再缩小；依次减小迭代步长，即分别采用中迭代步长M和小迭代步长S，再执行步骤d和步骤e，即得到肿瘤区域所对应的外接球。