一种基于导管路径的扩展超声血管成像方法及装置

摘要

本发明属于手术导航技术领域，具体涉及一种基于导管路径的扩展超声血管成像装置和方法。本发明包括一台三维超声仪，一套电磁定位设备，一条介入导管和计算机，三维超声仪通过超声探头扫描血管获取三维图像，电磁定位设备包括一个磁场发生器和两个6自由度定位传感器，磁场发生器定义空间坐标系，一个6自由度定位传感器安装在超声探头上获得超声图像的空间坐标，另一个6自由度定位传感器嵌入在导管前端不可弯曲部分获得导管前端的空间坐标，三位超声仪与电磁定位装置均与计算机相连接，将获得的三维超声图像与导管路径通过计算机重建在同一坐标系下。本发明能够在超声无法成像区域的血管变形后定位血管分支处。

主权项

一种基于导管路径的扩展超声血管成像方法，其特征在于：（1）由成像设备获得所有待测血管的图像，描绘血管图像的中心线，确定参考血管分支点及目标血管分支点，计算从目标血管分支点到参考血管分支点的中心线长度L；（2）三维多普勒超声成像系统扫描可成像段血管，由安装在超声探头上的定位传感器，获取超声图像上像素的空间位置坐标，获得三维容积图像，计算可成像段血管的中心线；（3）将加装微型定位传感器的导管插入血管，在插管过程中记录导管前端位置，得到导管路径，将导管路径数据进行拟合得到的空间平滑曲线作为导管经过的血管骨架；（4）将可成像段血管的中心线与导管路径进行空间配准，使用迭代最近点算法将可成像段血管的中心线注册到导管路径形成初步血管骨架；（5）从完整血管图像中心线获取与可成像段血管中心线CUS对应的部分CCT；（6）将CCT部分配准到CUS部分，使CCT部分上任意一点满足y=Rx+T，其中，x表示CCT部分上的点；y表示该点在电磁定位装置定义坐标系下的坐标；R和T分别表示配准所得空间转换矩阵的旋转和位移部分；（7）在超声图像中心线上定位参考血管分支点在导管路径上定位最终目标血管分支点yv’，使目标血管分支点到参考血管分支点的中心线距离等于L，计算位移yv’‑yv，目标血管最终位置y=Rx+T+yv’‑yv；（8）从完整血管图像中心线上每一点截取血管横断面，并移植到获得的最终目标血管的对应点上，使用膨胀与侵蚀图像处理方法得到表面光滑的血管模型。