1.一种基于图像引导的脑肿瘤锁孔手术路径规划方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1、图像获取及预处理:获取患者MRI,dMRI序列图像及功能图谱图像,经过空间重采样、图像配准和图像灰度值阈值化预处理过程,将体素大小相同的各序列图像配准到同一空间坐标系中;
步骤2、确定目标位置:在上述患者配准好的多模态MRI图像序列,采用一种基于3D卷积网络的分割方法,实现脑肿瘤的精确分割,并将肿瘤的质心位置作为手术路径规划的目标位置,即路径的终端;
步骤3、定位高危组织区域:通过医学图像分割算法,进行脑部血管和脑室高危区域的识别;
步骤4、纤维跟踪及标识:采用一种确定型跟踪的方法对全脑纤维进行纤维跟踪,并通过谱聚类的方式实现纤维束的聚类;
步骤5、体素风险值估计:体素风险值衡量的是当肿瘤切除手术使的当前体素所对应的解剖位置遭到破坏时,对人体所造成损伤的严重程度,风险值受当前解剖结构位置本身的重要程度和周围解剖位置重要程度及纤维的数量及功能重要性的约束;
步骤6、候选风险估计与路径生成:候选路径的风险估计受所路径所经过体素的风险值的加权和及路径本身长度的影响;
步骤7、路径优化:通过快速排序算法,对所有候选路径进行空间搜索,找到风险值最小的5条路径作为候选路径,并进风险值最小的一条作为方案本方案规划的手术路径;
步骤8、生成路径风险图谱:为了将所规划路径的合理性直观可可视化的呈现给医生用于辅助决策路径的选择,将各路径风险值归一化到0~255的范围,然后根据路径的风险值进行颜色编码,生成路径的风险图谱。
2.如权利要求1所述的基于图像引导的脑肿瘤锁孔手术路径规划方法,其特征在于,所述步骤5中,体素的风险值受当前解剖结构位置本身功能的重要程度和周围解剖位置重要程度及纤维功能主要性的约束,其风险值定义如下:其中xj为第j体素,mi为当前体素领域体素,μi,j为第j个体素的风险值受领域体素mi的影响程度,依据体素j中纤维的数量和功能重要性确定。kj为当前体素固有的风险值。
3.如权利要求1或2所述基于图像引导的脑肿瘤锁孔手术路径规划方法,其特征在于,所述步骤6中,候选路径的风险估计受所路径所经过体素的风险值的加权和及路径本身长度的影响,路径风险值定义如下:其中Jk为路径所经过的所有体素的风险值,h(k)为路径长度约束项,通常路径越长,其风险值越大,当长度大于一定范围时,风险值突增,因此定义T为路径长度的阈值。
4.如权利要求1或2所述基于图像引导的脑肿瘤锁孔手术路径规划方法,其特征在于,所述步骤8中,为了将所规划路径的合理性直观可可视化的呈现给医生用于辅助决策路径的选择,将各路径风险值归一化到0~255的范围,然后根据路径的风险值进行颜色编码,生成路径的风险图谱。