一種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及腫瘤射頻消融技術(shù)，旨在提供一種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法。該種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法包括以下步驟：1、對(duì)腫瘤圖像進(jìn)行預(yù)處理；2、確定腫瘤圖像中的三個(gè)初始點(diǎn)；3、用K-means算法聚類出三個(gè)球；4、調(diào)整三個(gè)球的半徑和球心位置。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)縮小覆蓋腫瘤的三個(gè)球半徑的要求，能夠幫助醫(yī)生更加精確有效地實(shí)施手術(shù)，并且盡可能地減少手術(shù)對(duì)正常組織的傷害，從而使射頻消融手術(shù)更加安全有效。
【專利說明】一種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于腫瘤射頻消融技術(shù)，特別涉及一種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]腫瘤射頻消融術(shù)是近年來(lái)興起的實(shí)體腫瘤的微創(chuàng)治療新技術(shù)。與傳統(tǒng)治療相比具有療效聞、創(chuàng)傷小、痛苦小、恢復(fù)快、風(fēng)險(xiǎn)小、適應(yīng)癥廣等優(yōu)點(diǎn)，被國(guó)內(nèi)外專家稱為綠色治療技術(shù)。腫瘤細(xì)胞對(duì)熱的耐受能力比正常細(xì)胞差，局部加溫至39-40°C便可使其停止分裂，達(dá)到41-42°C時(shí)可致癌細(xì)胞死亡或引起其DNA損傷，49°C以上發(fā)生不可逆的細(xì)胞損傷。
[0003]集束射頻電極發(fā)射高頻率射頻波，激發(fā)組織細(xì)胞進(jìn)行等離子震蕩，所產(chǎn)生的熱量可使局部溫度達(dá)到90°C以上，從而快速有效地殺死腫瘤細(xì)胞。該技術(shù)的原理是在CT、彩色B超的引導(dǎo)下，將多極子母針消融電極準(zhǔn)確刺入腫瘤部位，射頻消融儀在電子計(jì)算機(jī)控制下將射頻脈沖能量通過多極針傳導(dǎo)到腫瘤組織中，使腫瘤組織產(chǎn)生局部70-95°C高溫，從而達(dá)到使腫瘤組織及其鄰近的可能被擴(kuò)散的組織凝固壞死的目的，壞死組織在原位被機(jī)化或吸收。射頻消融治療腫瘤的手術(shù)過程中，醫(yī)生要求在完全燒死腫瘤細(xì)胞的前提下盡可能少的破壞周圍健康的組織。
[0004]目前，射頻消融治療惡性腫瘤影響效果最顯著的因素是腫瘤消融不全，其與腫瘤大小及射頻消融穿刺路徑密切相關(guān)，多項(xiàng)研究證實(shí)了射頻后原位復(fù)發(fā)率較高是由于無(wú)法精確定位及精確消融所致。因此，生產(chǎn)出可以輔助精確定位射頻消融的圖形處理系統(tǒng)，建立射頻消融的優(yōu)化路徑，提高射頻消融的效率，為醫(yī)生制定相應(yīng)的精確消融手術(shù)方案提供技術(shù)支持，具有廣闊的應(yīng)用前景和積極意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種能夠在射頻消融治療腫瘤過程中，輔助射頻消融針精確定位的三球覆蓋腫瘤的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:
[0006]提供一種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法，包括以下步驟:
[0007]( I)對(duì)腫瘤圖像進(jìn)行預(yù)處理；
[0008](2)確定腫瘤圖像中的三個(gè)初始點(diǎn)；
[0009](3)用Κ-means算法聚類出三個(gè)球；
[0010](4)調(diào)整三個(gè)球的半徑和球心位置；
[0011]所述步驟(1)的具體過程是:
[0012]所述腫瘤圖像是指三維體素圖像，將腫瘤圖像放大3~5個(gè)像素點(diǎn)；
[0013]所述步驟(2)的具體過程是:
[0014]對(duì)步驟(1)中預(yù)處理后的腫瘤圖像進(jìn)行如下處理:
[0015]A、計(jì)算腫瘤圖像中任意兩點(diǎn)間的距離，選出距離最大的兩點(diǎn)作為兩個(gè)初始點(diǎn)，記為X1和X2 ；
[0016]B、計(jì)算腫瘤圖像中余下的任意一點(diǎn)到X1和X2的距離，得到兩個(gè)距離，選出兩個(gè)距離中較短的距離記為dx,選取dx最小的點(diǎn)作為第三個(gè)初始點(diǎn),記為X3 ；
[0017]所述步驟(3)的具體過程是:
[0018]A、將步驟(2)中選取的三個(gè)初始點(diǎn)Xl、X2和X3作為初始聚類中心；
[0019]B、計(jì)算腫瘤圖像中的每個(gè)點(diǎn)到這三個(gè)初始點(diǎn)的距離，并根據(jù)最小距離對(duì)點(diǎn)進(jìn)行劃分聚類；
[0020]C、計(jì)算出三個(gè)聚類的外接圓圓心作為新的中心，并以這三個(gè)新確定的中心為聚類中心循環(huán)上述步驟(3)的過程，直到三個(gè)聚類中心不再變化，得到三個(gè)球；
[0021]所述步驟(4)根據(jù)不同的需求，按兩種方式處理，具體過程分別是:
[0022]腫瘤射頻消融中消融針的燒融半徑連續(xù)，采用方式一:步驟(3)中得到的三個(gè)球，根據(jù)球的半徑大小，如果有相同半徑的球出現(xiàn)，假定任意其中一個(gè)為大球、中球或小球，先利用迭代算法縮小半徑最大的球的半徑，然后按半徑從大到小，依次縮小剩余兩個(gè)球的半徑，即得到調(diào)整后覆蓋腫瘤的三個(gè)球；
[0023]腫瘤射頻消融中消融針的燒融半徑離散，采用方式二: [0024]A、根據(jù)消融針的燒融半徑和步驟(3)中得到的三個(gè)球的半徑，分別將不小于球的半徑，且最接近球半徑的消融針的燒融半徑，分別作為三個(gè)球的半徑上界，枚舉所有可能的優(yōu)化方案，即所有以消融針的燒融半徑作為三個(gè)球的半徑的可能組合方案；
[0025]B、將步驟(4)的步驟A中得到的優(yōu)化方案分別進(jìn)行驗(yàn)證:將步驟(3)中得到的三個(gè)球根據(jù)位置關(guān)系，依次分為左球、中球和右球(也可以按上下關(guān)系分為上球、中球、下球)，并設(shè)定球心移動(dòng)的迭代步長(zhǎng)和半徑變化的步長(zhǎng)都是K，且K是指5個(gè)像素，根據(jù)所需優(yōu)化的球的排列位置不同，分別進(jìn)行如下處理:
[0026]a、所需優(yōu)化的球?yàn)橛仪?首先讓左球球心向中球球心移動(dòng)K，左球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的左球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；然后讓中球球心向右球球心移動(dòng)K，中球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出右球去掉半徑增大后的中球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；最后反復(fù)循環(huán)上述四步，并且對(duì)比枚舉的所有優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證:如果左球或中球的半徑已超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而右球未達(dá)到優(yōu)化方案中的右球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果左球和中球的半徑未超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而右球達(dá)到優(yōu)化方案中的右球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行；
[0027]b、所需優(yōu)化的球?yàn)橹星?首先讓左球球心向中球球心移動(dòng)K，左球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的左球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；然后讓右球球心向中球球心移動(dòng)K，右球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的右球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；最后反復(fù)循環(huán)上述四步，并且對(duì)比枚舉的所有優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證:如果左球或右球的半徑已超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而中球未達(dá)到優(yōu)化方案中的中球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果左球或右球的半徑未超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而中球達(dá)到優(yōu)化方案中的中球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行；
[0028]C、所需優(yōu)化的有兩個(gè)球:采取步驟a或b首先對(duì)其中一個(gè)球進(jìn)行優(yōu)化，若所需優(yōu)化的球半徑達(dá)到枚舉方案中兩個(gè)球優(yōu)化的方案時(shí)停止迭代，然后同樣采取步驟b或a對(duì)另一個(gè)球進(jìn)行優(yōu)化；如果無(wú)需優(yōu)化的球半徑超過它所對(duì)應(yīng)的半徑上界，而所需優(yōu)化的兩個(gè)球的半徑未達(dá)到優(yōu)化方案中的球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果所需優(yōu)化的兩個(gè)球達(dá)到優(yōu)化方案中的兩球的半徑，而無(wú)需優(yōu)化的球半徑未超過優(yōu)化方案中的球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行；
[0029]所述迭代算法是指:先設(shè)定像素點(diǎn)L、M、S分別為大、中、小三個(gè)迭代步長(zhǎng)，其中L為5個(gè)像素，M為3個(gè)像素，S為I個(gè)像素，然后迭代步長(zhǎng)采用大迭代步長(zhǎng)L，執(zhí)行以下步驟:
[0030]步驟d:讓球的球心向上下前后左右6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)迭代步長(zhǎng)，然后計(jì)算腫瘤區(qū)域到運(yùn)動(dòng)后的球心的最長(zhǎng)距離，因此每個(gè)方向都對(duì)應(yīng)得到一個(gè)最長(zhǎng)距離，選出這6個(gè)距離中最短的那個(gè)所對(duì)應(yīng)的方向作為球心運(yùn)動(dòng)的方向，該方向所對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)距離就是迭代后得到的球的新半徑；
[0031]步驟e:重復(fù)執(zhí)行步驟d，直至球的半徑不能再縮??；
[0032]依次減小迭代步長(zhǎng)，即分別采用中迭代步長(zhǎng)M和小迭代步長(zhǎng)S，再執(zhí)行步驟d和步驟e，即得到腫瘤區(qū)域所對(duì)應(yīng)的外接球。
[0033]本發(fā)明的原理:在尋找覆蓋腫瘤圖像的三個(gè)球的過程中，我們著眼于尋找三個(gè)球，既能保證完全覆蓋腫瘤，從而達(dá)到完全燒死腫瘤細(xì)胞的目的，又能使這三個(gè)球的半徑盡量小，這樣所得到的三個(gè)球的體積盡量小，從而能夠在治療過程中盡量少地破壞腫瘤細(xì)胞周圍的正常組織，保證臨床治療的安全性。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0035]可以實(shí)現(xiàn)縮小覆蓋腫瘤的三個(gè)球半徑的要求，能夠幫助醫(yī)生更加精確有效地實(shí)施手術(shù)，并且盡可`能地減少手術(shù)對(duì)正常組織的傷害，從而使射頻消融手術(shù)更加安全有效。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明精確定位覆蓋腫瘤的三個(gè)球的過程框圖。
[0037]圖2是一個(gè)簡(jiǎn)易的三球覆蓋肝臟腫瘤的示意圖。
[0038]圖3是實(shí)施例中典型三球分布情況a示意圖。
[0039]圖4是實(shí)施例中典型三球分布情況b示意圖。
[0040]圖5是簡(jiǎn)易模擬三球覆蓋肝臟腫瘤的實(shí)際效果圖。
[0041]圖6是完整模擬三球覆蓋肝臟腫瘤的實(shí)際效果圖。
[0042]圖7是另一個(gè)角度完整模擬三球覆蓋肝臟腫瘤的實(shí)際效果圖。
[0043]圖8是完整模擬半透明化三球覆蓋肝臟腫瘤的實(shí)際效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述:
[0045]如圖1所示，一種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法包括以下步驟:
[0046](I)對(duì)腫瘤圖像進(jìn)行預(yù)處理，對(duì)腫瘤圖像進(jìn)行放大；
[0047](2)確定腫瘤圖像中的三個(gè)初始點(diǎn)；
[0048](3)用Κ-means算法聚類出三個(gè)球；
[0049](4)調(diào)整三個(gè)球的半徑和球心位置。
[0050]所述步驟(1)的具體過程是:[0051]所述腫瘤圖像是基于CT、MRI圖像重建的三維體素圖像，根據(jù)醫(yī)生設(shè)定的需求，將腫瘤圖像進(jìn)行放大3~5個(gè)像素點(diǎn)。放大腫瘤的目的是為了保證球與真實(shí)腫瘤塊之間存在一定的安全間隙，從而保證醫(yī)生手術(shù)時(shí)有一定的誤差允許范圍，達(dá)到腫瘤的充分消融，防止腫瘤的邊緣復(fù)發(fā)。
[0052]所述步驟(2)的具體過程是:
[0053]對(duì)步驟(1)中預(yù)處理后的腫瘤圖像進(jìn)行如下處理:
[0054]A、計(jì)算腫瘤圖像中任意兩點(diǎn)間的距離，選出距離最大的兩點(diǎn)作為兩個(gè)初始點(diǎn)，記為X1和X2 ；
[0055]B、計(jì)算腫瘤圖像中余下的任意一點(diǎn)到X1和X2的距離，得到兩個(gè)距離，選出兩個(gè)距離中較短的距離記為dx,選取dx最小的點(diǎn)作為第三個(gè)初始點(diǎn),記為x3。
[0056]這樣做的目的是選出腫瘤圖像中盡量分散的三個(gè)點(diǎn)作為初始點(diǎn)。
[0057]所述步驟(3)的具體過程是:
[0058]A、將步驟(2)中選取的三個(gè)初始點(diǎn)Xl、X2和X3作為初始聚類中心；
[0059]B、計(jì)算腫瘤圖像中的每個(gè)點(diǎn)到這三個(gè)初始點(diǎn)的距離，并根據(jù)最小距離對(duì)點(diǎn)進(jìn)行劃分聚類；
[0060]C、計(jì)算出三個(gè)聚類的外接圓圓心作為新的中心，并以這三個(gè)新確定的中心為聚類中心循環(huán)上述步驟(3)的過程，直到三個(gè)聚類中心不再變化，得到三個(gè)球。
[0061]因?yàn)椴襟E(3)中，用K-means算法聚類得到的三個(gè)球是對(duì)應(yīng)的三個(gè)腫瘤塊的質(zhì)心，并不是它們的外接球的球心，因此這三個(gè)球的半徑可能比理想覆蓋的球的半徑大，因此我們需要步驟(4)迭代得到外接球的球心，從而縮小半徑。所述步驟(4)根據(jù)不同的需求，按兩種方式處理，具體過程分別是:
[0062]腫瘤射頻消融中消融針的燒融半徑連續(xù)，采用方式一:步驟(3)中得到的三個(gè)球，根據(jù)球的半徑大小，如果有相同半徑的球出現(xiàn)，假定任意其中一個(gè)為大球、中球或小球，先利用迭代算法縮小半徑最大的球的半徑，然后按半徑從大到小，依次縮小剩余兩個(gè)球的半徑，即得到調(diào)整后覆蓋腫瘤的三個(gè)球。
[0063]腫瘤射頻消融中消融針的燒融半徑離散，采用方式二:
[0064]A、根據(jù)消融針的燒融半徑和步驟(3)中得到的三個(gè)球的半徑，分別將不小于球的半徑，且最接近球半徑的消融針的燒融半徑，分別作為三個(gè)球的半徑上界，枚舉所有可能的優(yōu)化方案，即所有以消融針的燒融半徑作為三個(gè)球的半徑的可能組合方案；
[0065]B、將步驟(4)的步驟A中得到的優(yōu)化方案分別進(jìn)行驗(yàn)證:將步驟(3)中得到的三個(gè)球根據(jù)位置關(guān)系，依次分為左球、中球和右球，這里也可以按上下關(guān)系分為上球、中球、下球，然后設(shè)定球心移動(dòng)的迭代步長(zhǎng)和半徑變化的步長(zhǎng)都是K，且K是指5個(gè)像素，根據(jù)所需優(yōu)化的球的排列位置不同，分別進(jìn)行如下處理:
[0066]a、如圖3所示，所需優(yōu)化的球?yàn)橛仪?首先讓左球球心向中球球心移動(dòng)K，左球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的左球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；然后讓中球球心向右球球心移動(dòng)K，中球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出右球去掉半徑增大后的中球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；最后反復(fù)循環(huán)上述四步，并且對(duì)比枚舉的所有優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證:如果左球或中球的半徑已超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而右球未達(dá)到優(yōu)化方案中的右球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果左球和中球的半徑未超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而右球達(dá)到優(yōu)化方案中的右球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行；
[0067]b、如圖4所示,所需優(yōu)化的球?yàn)橹星?首先讓左球球心向中球球心移動(dòng)K,左球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的左球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；然后讓右球球心向中球球心移動(dòng)K，右球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的右球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；最后反復(fù)循環(huán)上述四步，并且對(duì)比枚舉的所有優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證:如果左球或右球的半徑已超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而中球未達(dá)到優(yōu)化方案中的中球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果左球或右球的半徑未超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而中球達(dá)到優(yōu)化方案中的中球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行；
[0068]C、所需優(yōu)化的有兩個(gè)球:采取步驟a或b首先對(duì)其中一個(gè)球進(jìn)行優(yōu)化，若所需優(yōu)化的球半徑達(dá)到枚舉方案中兩個(gè)球優(yōu)化的方案時(shí)停止迭代，然后同樣采取步驟b或a對(duì)另一個(gè)球進(jìn)行優(yōu)化；如果無(wú)需優(yōu)化的球半徑超過它所對(duì)應(yīng)的半徑上界，而所需優(yōu)化的兩個(gè)球的半徑未達(dá)到優(yōu)化方案中的球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果所需優(yōu)化的兩個(gè)球達(dá)到優(yōu)化方案中的兩球的半徑，而無(wú)需優(yōu)化的球半徑未超過優(yōu)化方案中的球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行。
[0069]所述迭代算法是指:先設(shè)定像素點(diǎn)L、M、S分別為大、中、小三個(gè)迭代步長(zhǎng)，其中L為5個(gè)像素，M為3個(gè)像素，S為I個(gè)像素。然后迭代步長(zhǎng)采用大迭代步長(zhǎng)L，執(zhí)行以下步驟；
[0070]步驟d:讓球的球心向上下前后左右6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)迭代步長(zhǎng)，然后計(jì)算腫瘤區(qū)域到運(yùn)動(dòng)后的球心的最長(zhǎng)距離，因此每個(gè)方向都對(duì)應(yīng)得到一個(gè)最長(zhǎng)距離，選出這6個(gè)距離中最短的那個(gè)所對(duì)應(yīng)的方向作為球心運(yùn)動(dòng)的方向，該方向所對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)距離就是迭代后得到的球的新半徑；
[0071]步驟e:重復(fù)執(zhí)行步驟d，直至球的半徑不能再縮?。?br> [0072]依次減小迭代步長(zhǎng)，即分別采用中迭代步長(zhǎng)M和小迭代步長(zhǎng)S，再執(zhí)行步驟d和步驟e，即得到腫瘤區(qū)域所對(duì)應(yīng)的外接球。
[0073]下面列舉具體實(shí)施例來(lái)說明步驟(4)中的方式二處理過程，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0074]假設(shè)消融針的燒融半徑為3Cm、4Cm、5Cm，這種情況我們就可以用離散的角度來(lái)思考。假設(shè)步驟(3)得到的三個(gè)球的半徑分別是3.2cm、3.6cm和4.5cm，則我們分別取的三個(gè)球的半徑上界是4cm、4cm和5cm。因?yàn)橄诎霃绞枪潭ǖ?，因此我們可以采取枚舉所有縮小半徑的可能。例如對(duì)于上述情況我們枚舉其可能的實(shí)施方案，具體如下表1所示。
[0075]表1
[0076]
【權(quán)利要求】
1.一種腫瘤射頻消融技術(shù)中精確定位三球覆蓋腫瘤的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)對(duì)腫瘤圖像進(jìn)行預(yù)處理； (2)確定腫瘤圖像中的三個(gè)初始點(diǎn)； (3)用K-means算法聚類出三個(gè)球； (4)調(diào)整三個(gè)球的半徑和球心位置； 所述步驟(1)的具體過程是: 所述腫瘤圖像是指三維體素圖像，將腫瘤圖像放大3~5個(gè)像素點(diǎn)； 所述步驟(2)的具體過程是: 對(duì)步驟(1)中預(yù)處理后的腫瘤圖像進(jìn)行如下處理: A、計(jì)算腫瘤圖像中任意兩點(diǎn)間的距離，選出距離最大的兩點(diǎn)作為兩個(gè)初始點(diǎn)，記為X1和X2 ； B、計(jì)算腫瘤圖像中余下的任意一點(diǎn)到X1和X2的距離，得到兩個(gè)距離，選出兩個(gè)距離中較短的距離記為dx,選取dx最小的點(diǎn)作為第三個(gè)初始點(diǎn)，記為X3 ； 所述步驟(3)的具體過程是: A、將步驟(2)中選取的三個(gè)初始點(diǎn)Xl、X2和X3作為初始聚類中心； B、計(jì)算腫瘤圖像中的每個(gè)點(diǎn)到這三個(gè)初始點(diǎn)的距離，并根據(jù)最小距離對(duì)點(diǎn)進(jìn)行劃分聚類； C、計(jì)算出三個(gè)聚類的外接圓圓心作為新的中心，并以這三個(gè)新確定的中心為聚類中心循環(huán)上述步驟(3)的過程，直到三個(gè)聚類中心不再變化，得到三個(gè)球； 所述步驟(4)根據(jù)不同的需求，按兩種方式處理，具體過程分別是: 腫瘤射頻消融中消融針的燒融半徑連續(xù)，采用方式一:步驟(3)中得到的三個(gè)球，根據(jù)球的半徑大小，如果有相同半徑的球出現(xiàn)，假定任意其中一個(gè)為大球、中球或小球，先利用迭代算法縮小半徑最大的球的半徑，然后按半徑從大到小，依次縮小剩余兩個(gè)球的半徑，即得到調(diào)整后覆蓋腫瘤的三個(gè)球； 腫瘤射頻消融中消融針的燒融半徑離散，采用方式二: A、根據(jù)消融針的燒融半徑和步驟(3)中得到的三個(gè)球的半徑，分別將不小于球的半徑，且最接近球半徑的消融針的燒融半徑，分別作為三個(gè)球的半徑上界，枚舉所有可能的優(yōu)化方案，即所有以消融針的燒融半徑作為三個(gè)球的半徑的可能組合方案； B、將步驟(4)的步驟A中得到的優(yōu)化方案分別進(jìn)行驗(yàn)證:將步驟(3)中得到的三個(gè)球根據(jù)位置關(guān)系，依次分為左球、中球和右球，并設(shè)定球心移動(dòng)的迭代步長(zhǎng)和半徑變化的步長(zhǎng)都是K，且K是指5個(gè)像素，根據(jù)所需優(yōu)化的球的排列位置不同，分別進(jìn)行如下處理: a、所需優(yōu)化的球?yàn)橛仪?首先讓左球球心向中球球心移動(dòng)K，左球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的左球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；然后讓中球球心向右球球心移動(dòng)K，中球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出右球去掉半徑增大后的中球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；最后反復(fù)循環(huán)上述四步，并且對(duì)比枚舉的所有優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證:如果左球或中球的半徑已超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而右球未達(dá)到優(yōu)化方案中的右球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果左球和中球的半徑未超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而右球達(dá)到優(yōu)化方案中的右球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行；b、所需優(yōu)化的球?yàn)橹星?首先讓左球球心向中球球心移動(dòng)K，左球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的左球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；然后讓右球球心向中球球心移動(dòng)K，右球半徑增加K ;再利用迭代算法，求出中球去掉半徑增大后的右球所包含的腫瘤區(qū)域的外接球；最后反復(fù)循環(huán)上述四步，并且對(duì)比枚舉的所有優(yōu)化方案進(jìn)行驗(yàn)證:如果左球或右球的半徑已超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而中球未達(dá)到優(yōu)化方案中的中球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果左球或右球的半徑未超過對(duì)應(yīng)的半徑上界，而中球達(dá)到優(yōu)化方案中的中球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行； C、所需優(yōu)化的有兩個(gè)球:采取步驟a或b首先對(duì)其中一個(gè)球進(jìn)行優(yōu)化，若所需優(yōu)化的球半徑達(dá)到枚舉方案中兩個(gè)球優(yōu)化的方案時(shí)停止迭代，然后同樣采取步驟b或a對(duì)另一個(gè)球進(jìn)行優(yōu)化；如果無(wú)需優(yōu)化的球半徑超過它所對(duì)應(yīng)的半徑上界，而所需優(yōu)化的兩個(gè)球的半徑未達(dá)到優(yōu)化方案中的球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案不可行；如果所需優(yōu)化的兩個(gè)球達(dá)到優(yōu)化方案中的兩球的半徑，而無(wú)需優(yōu)化的球半徑未超過優(yōu)化方案中的球半徑，則停止循環(huán)，該優(yōu)化方案可行； 所述迭代算法是指:先設(shè)定像素點(diǎn)L、M、S分別為大、中、小三個(gè)迭代步長(zhǎng)，其中L為5個(gè)像素，M為3個(gè)像素，S為I個(gè)像素，然后迭代步長(zhǎng)采用大迭代步長(zhǎng)L，執(zhí)行以下步驟: 步驟d:讓球的球心向 上下前后左右6個(gè)方向運(yùn)動(dòng)迭代步長(zhǎng)，然后計(jì)算腫瘤區(qū)域到運(yùn)動(dòng)后的球心的最長(zhǎng)距離，因此每個(gè)方向都對(duì)應(yīng)得到一個(gè)最長(zhǎng)距離，選出這6個(gè)距離中最短的那個(gè)所對(duì)應(yīng)的方向作為球心運(yùn)動(dòng)的方向，該方向所對(duì)應(yīng)的最長(zhǎng)距離就是迭代后得到的球的新半徑； 步驟e:重復(fù)執(zhí)行步驟d，直至球的半徑不能再縮小； 依次減小迭代步長(zhǎng)，即分別采用中迭代步長(zhǎng)M和小迭代步長(zhǎng)S，再執(zhí)行步驟d和步驟e，即得到腫瘤區(qū)域所對(duì)應(yīng)的外接球。
【文檔編號(hào)】A61B18/18GK103598915SQ201310567760
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】孔德興, 王凱峰, 吳法, 洪源 申請(qǐng)人:浙江德尚韻興圖像科技有限公司, 杭州奧視圖像技術(shù)有限公司