本技术涉及一种us-mri融合成像导航方法、装置、设备及介质，属于医学影像处理。
背景技术：
1、前列腺是男性泌尿生殖系统的一个附属的腺体，在男性的泌尿系统中扮演着关键的性腺角色。它是一个位于盆腔内的腺体，位于膀胱的尖部，具体的位置是在膀胱和尿道之间，前列腺形态像一颗板栗，中间有尿道通过，其前方为耻骨联合，后方为直肠壶腹。如图1所示的前列腺解剖图，正常前列腺横径约4cm，垂直径约3cm，前后径约2cm。前列腺体积随年龄增长而增长，儿童和老年阶段，其体积增长较快，而青年阶段，其增长处于相对稳定。
2、前列腺癌是发生于男性前列腺组织中的恶性肿瘤，是前列腺腺泡细胞异常无序生长的结果。前列腺癌常隐匿发病，早期或无任何预警症状，且症状缺乏特异性，造成早期诊断困难。随着病情恶化和肿瘤生长，患者临床表现逐渐加重，严重影响生活质量。晚期前列腺癌可出现排尿症状改变、消瘦、恶病质、骨转移引起的骨痛及病理性骨折、淋巴结和脏器转移等。目前尚无法完全确定导致前列腺癌的致病因素，但年龄被认为是该疾病最主要的危险因素，对于45岁以下的男性来说，前列腺癌十分少见，但随着年龄增长，患病率也会逐渐增加。前列腺癌需要做好预防，如可经常参与普查、避免危险因素、饮食护理、化学预防等。
3、由于前列腺癌早期和晚期的治疗结果存在显著差异，毫无疑问，前列腺癌的早期诊断尤为重要。由于其独特的生物特性(如缓慢发展、侵犯能力强且具有高死亡率)，因此实施个体化的诊断与治疗变得尤为关键，多参数磁共振超声融合成像导航技术的出现为精确的前列腺癌影像评价提供了更大的可能性。
4、前列腺癌的检查方法主要包括：①直肠指检(dre)；②前列腺特异抗原(psa)测定；③mri检查；④碳-11胆碱pet-ct；⑤镓-68(68ga)-psmapet-ct；⑥mri/经直肠超声融合技术。
5、psa是前列腺上皮细胞分泌的糖蛋白，正常值0～4ng/ml。随着对psa研究的深入，研究人员发现这种跨膜蛋白在前列腺上皮细胞中特异性表达，在前列腺癌组织中高度表达，使psa成为前列腺癌良好的特异性分子成像靶点。正常情况下不出现在血液中，如果在血液检测中发现psa值有所增加，这暗示着患者可能已经罹患了前列腺癌。随着男性年龄的提高，应该对psa数据持续监控。前列腺癌的确切识别依赖于前列腺穿刺取样以获取组织样本并进行病理分析。
6、dre对前列腺癌的早期诊断和分期具有重要作用，前列腺癌典型表现是可触及前列腺坚硬结节，边界欠清，无压痛。若未触及前列腺结节也不能排除前列腺癌，需要结合psa及影像学检查等综合考虑。
7、mri检查是诊断前列腺癌及明确临床分期的最主要方法之一，其主要依靠t2加权像和强化特征，mri可显示前列腺癌外周包膜的完整性、是否侵犯前列腺周围脂肪组织、膀胱及精囊等器官，mri亦可观察到盆腔淋巴结受侵犯情况及骨转移病灶；mpmri主要包括t2加权像、弥散加权成像以及动态对比增强像，mpmri已被纳入磁共振-超声融合靶向活检方案，这种方案实现了用更少的穿刺活检针数诊断出更多高级别癌，同时减少低级别和临床无意义癌的检出。磁共振波谱技术根据前列腺癌组织中枸橼酸盐、胆碱和肌酐的代谢与前列腺增生、正常组织中的差异呈现出不同的光谱线来反映机体内细胞的代谢变化，可弥补常规mri的不足对前列腺癌的早期诊断也具有一定的参考价值。
8、c-11胆碱pet-ct已被用于检测和区分前列腺癌和良性病变，可能有助于检测生化失败再分期患者中的远处转移。
9、ga-68-psmapet-ct显像针对前列腺癌病灶的灵敏度和特异性均较高，其对前列腺癌的诊断准确性远高于mri、ct及前列腺超声，mri引导前列腺穿刺活检可在mri引导下直接对可疑灶进行取材，其精确性最高，同时其操作也更复杂复杂，价格昂贵，临床推广较困难。
10、mri/经直肠超声融合技术结合了mri定位的精准度与经直肠超声引导穿刺的便利，在显著提高穿刺阳性率的同时，能够增加发现有临床意义的前列腺癌的比例并避免发现无临床意义的前列腺癌，与mri下的穿刺相比操作更加便利。
11、有技术使用如图2所示经直肠活检引导在前列腺六点活检中获得了比手指引导活检更高的阳性率。他们提出了系统前列腺穿刺活检的概念，超声可以清晰显示前列腺的大小和内部结构，实现继手指引导穿刺后较为准确的定位，并实时掌握进针的深度和位置，使其成为穿刺引导的首选。
12、为了增强前列腺穿刺活检的阳性率，如图3常见的直肠前列腺穿刺活检模式示意图所示，在传统系统6针法的基础上，通过扩大穿刺点数量和调整穿刺位置创造出多种前列腺系统穿刺方式。然而，并非所有的系统穿刺都能达到最佳效果。增加穿刺点的数量也会增加相应并发症的发生率建议将10-13针作为首选穿刺手段，这种系统穿刺方法在阳性率上较高，并且并发症的发生率并未明显提升。例如，4区12针或5区13针系统穿刺方法。
13、如图4经会阴前列腺活检最早于1970年提出，其作为系统穿刺活检术的一种与经直肠超声引导前列腺穿刺活检术相比，不同之处在于穿刺路径不同，经会阴前列腺活检是将超声探头经直肠插入从而发现可疑病灶，然后经会阴进穿刺针，从而获取可疑区域前列腺组织用于病理诊断。由于其敏感性相对较高、并发症也相对较少，近年来得到越来越多的应用。有学者甚至认为它可以取代经直肠前列腺活检方法。
14、2008年，首次提出多参数磁共振(mpmri)应用于前列腺的概念，如表1所示，多参数磁共振主要包括t1、t2、dwi、动态对比增强序列和磁共振波谱等参数。其具有较高的软组织分辨率，通过多序列扫描，可早期发现前列腺癌病灶，通过评估肿瘤大小、侵犯范围和淋巴结转移情况为前列腺癌的准确分期提供重要的依据，可以应用于前列腺癌的确诊、定标、阶段划分及疗程跟踪等各个环节，可以被用作前列腺癌患者自我监控和多次取样操作，同时也能协助确定局部疗法的位置，例如辐射治疗与冷冻消融。能有效引导前列腺目标穿刺活检，提高治疗效果和患者生存率。经过多年实践，越来越多的专科医师认识到了多参数磁共振对于改良前列腺穿刺活检术的巨大价值。
15、表1不同磁共振技术的前列腺癌信号表现
16、
17、注：t2wi磁共振成像中的一种基于t2加权成像技术生成的图像类型，不同组织类型会呈现出不同的信号强度，t2wi常用于检测软组织病变，水肿，出血等病理状态；dwi也称为弥散加权像，是一种独特的磁共振成像技术，能够用于诊断急性脑梗塞和恶性肿瘤等疾病；adc是根据磁共振扩散加权成像测量的表观系数转换的模拟图像，用来描述组织结构中水分子弥散速度的参数；dce磁共振动态对比增强。
18、传统经直肠超声前列腺穿刺术所需的手术设备要求并不高，只需配备有直肠探头功能的超声即可完成操作。这种方式的手术过程简便易行，时间也较为短暂。但是其缺点也十分明显，由于穿刺针需要经过直肠，这导致直肠出血的可能性增加；同时，因为直肠内部有大量的微生物，因此感染及发热的几率也会相应增大。而一旦进行了直肠穿刺采样之后，可能会引发局部的水肿或粘附现象。所以穿刺术前建议需要让患者静候一段时间，等局部炎症缓解以后再行手术操作以此提升手术成功率，并且能有效地降低并发症发生的可能。此外前列腺癌的超声识别度不高，常常会引发一些遗漏或错过的现象，这可能会影响到疾病早期的发现与处理。尽管十二针系统穿刺活检发展比较成熟但仍存在检测准确率偏低、结果的不确定性以及可能出现的对穿刺样本gleason评分的估计不足等问题。
19、传统的磁共振引导前列腺穿刺技术虽然能有效引导前列腺目标穿刺活检，提高治疗效果和患者生存率但是也存在一定问题，一些良性的病理变化亦可能模仿出癌变的外形，从而影响到确诊的准确度。比如，在前列腺炎症、瘢痕及萎缩等情况下，其在t2wi上的影像也可能是低信号；而在使用dce技术时，前列腺炎症与主要由腺体增长引起的良性前列腺增大也能呈现出早期的迅速强化现象。所以尽管多参数磁共振技术具有高分辨率、解剖和功能成像等优势，在前列腺癌病理分析中所展现出的优越性能，但单纯的多参数磁共振技术对于前列腺癌靶区的诊断存在一定的假阳性率。
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本技术的实施例分别提供了一种us-mri融合成像导航方法、装置、设备及介质，以基于前列腺mri精确定位的优势，结合实时超声成像技术，满足了前列腺病灶定位和跟踪的要求可使穿刺针数量减少，解决了超声检测准确率低和穿刺针数多的缺陷。
2、本技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本技术的实践而习得。
3、根据本技术实施例的一个方面，提供了一种us-mri融合成像导航方法，所述方法包括：
4、获取超声探头的位置信息，并根据所述超声探头的位置信息确定所述超声探头所采集到的超声图像中的目标的位置信息，将所述目标的位置信息标记于所述超声图像中；
5、获取多个mri序列图像，对多个mri序列图像进行融合得到第一融合图像，并确定所述第一融合图像中穿刺靶目标的大小和位置；
6、将所述超声图像与所述第一融合图像融合得到第二融合图像，所述第二融合图像中包括穿刺靶目标的大小和位置以及目标的位置信息。
7、进一步地，所述穿刺靶目标为多个，不同的穿刺靶目标采用不同形状和颜色进行标注。
8、进一步地，所述目标的位置信息包括目标的坐标、穿刺方向、目标与当前平面的角度，根据所述目标的坐标以及所述穿刺靶目标的位置计算所述目标与所述穿刺靶目标之间的距离，将所述距离标记于所述第二融合图像中。
9、根据本技术实施例的一个方面，提供了一种us-mri融合成像导航装置，包括：
10、超声探头，所述超声探头上设置有微传感器组件，所述微传感器组件用于采集所述超声探头的运动方向和倾斜角度；
11、电磁跟踪模块，所述电磁跟踪模块与所述微传感器组件信号连接，用于实时获取超声探头的空间位置、运动方向和倾斜角度，所述电磁跟踪模块与所述超声探头信号连接，用于获取所述超声探头所采集到的超声图像，以及根据所述超声探头的空间位置、运动方向和倾斜角度确定所述超声图像中目标的位置信息，并将所述目标的位置信息标记于所述超声图像中；
12、融合成像模块，所述融合成像模块与所述电磁跟踪模块信号连接，所述所述融合成像模块被配置为获取所述电磁跟踪模块馈送的超声图像以及多个mri序列图像，对多个mri序列图像进行融合得到第一融合图像，并确定所述第一融合图像中穿刺靶目标的大小和位置；将所述超声图像与所述第一融合图像融合得到第二融合图像，所述第二融合图像中包括穿刺靶目标的大小和位置以及目标的位置信息。
13、进一步地，所述穿刺靶目标为多个，所述融合成像模块被进一步配置为采用不同形状和颜色对不同的穿刺靶目标进行标注。
14、进一步地，所述目标的位置信息包括目标的坐标、穿刺方向、目标与当前平面的角度，所述装置还包括虚拟导航模块，所述虚拟导航模块与所述融合成像模块信号连接，所述虚拟导航模块被配置为获取第二融合图像以及根据所述目标的坐标以及所述穿刺靶目标的位置计算所述目标与所述穿刺靶目标之间的距离，并将所述距离标记于所述第二融合图像中。
15、进一步地，所述电磁跟踪模块包括发射机和处理单元，所述发射机用于对所述超声探头进行定位以获取所述超声探头的位置信息，所述发射机与所述处理单元信号连接，所述处理单元被配置为实时获取超声探头的空间位置、运动方向和倾斜角度以及所述超声探头所采集到的超声图像，根据所述超声探头的空间位置、运动方向和倾斜角度确定所述超声图像中目标的位置信息，并将所述目标的位置信息标记于所述超声图像中。
16、进一步地，所述多个mri序列图像通过不同参数的磁共振采集得到，所述参数包括t1、t2、dwi、动态对比增强序列和磁共振波谱。
17、根据本技术实施例的一个方面，提供了一种电子设备，包括：控制器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述控制器执行时，使得所述控制器实现上所述的us-mri融合成像导航方法。
18、根据本技术实施例的一个方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行上述的us-mri融合成像导航方法。
19、根据本技术实施例的一个方面，还提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行上述的us-mri融合成像导航方法。
20、在本技术的实施例所提供的技术方案中，至少具有以下优点：
21、本技术基于3d重建、多模态影像融合、重叠式精准融合、弹性形变场技术、自动配准技术，快速完成患者mri数据与超声实时数据的多模态影像配准，大大缩短了穿刺前的准备时间。定位追踪可用于锁定超声显示不理想的病灶，并对该区域进一步行造影、弹性等检查并用于前列腺穿刺术前靶向定位与规划。可配置专用感应器置于针尖或固定于针尾，在前列腺穿刺术操作中无需使用穿刺架，即可实时追踪针尖位置及模拟行走路径，穿刺更灵活准确。操作迅速、简单，最快30秒即可完成操作，进一步拓展了超声临床应用的精度与深度。us-mri融合成像导航系统的临床应用价值在于能够提升穿刺的准确性以及对于有临床意义的前列腺癌的发现率，能够检查出更为明显的病理学阳性结果，提高前列腺取样效率，这有助于解决之前系统性的随机采样所带来的问题，从而大幅提升前列腺癌的确诊概率。
22、应理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
1.一种us-mri融合成像导航方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的us-mri融合成像导航方法，其特征在于，所述穿刺靶目标为多个，不同的穿刺靶目标采用不同形状和颜色进行标注。
3.根据权利要求1所述的us-mri融合成像导航方法，其特征在于，所述目标的位置信息包括目标的坐标、穿刺方向、目标与当前平面的角度，根据所述目标的坐标以及所述穿刺靶目标的位置计算所述目标与所述穿刺靶目标之间的距离，将所述距离标记于所述第二融合图像中。
4.一种us-mri融合成像导航装置，其特征在于，所述装置包括：
5.根据权利要求4所述的us-mri融合成像导航装置，其特征在于，所述穿刺靶目标为多个，所述融合成像模块被进一步配置为采用不同形状和颜色对不同的穿刺靶目标进行标注。
6.根据权利要求4所述的us-mri融合成像导航装置，其特征在于，所述目标的位置信息包括目标的坐标、穿刺方向、目标与当前平面的角度，所述装置还包括虚拟导航模块，所述虚拟导航模块与所述融合成像模块信号连接，所述虚拟导航模块被配置为获取第二融合图像以及根据所述目标的坐标以及所述穿刺靶目标的位置计算所述目标与所述穿刺靶目标之间的距离，并将所述距离标记于所述第二融合图像中。
7.根据权利要求4所述的us-mri融合成像导航装置，其特征在于，所述电磁跟踪模块包括发射机和处理单元，所述发射机用于对所述超声探头进行定位以获取所述超声探头的位置信息，所述发射机与所述处理单元信号连接，所述处理单元被配置为实时获取超声探头的空间位置、运动方向和倾斜角度以及所述超声探头所采集到的超声图像，根据所述超声探头的空间位置、运动方向和倾斜角度确定所述超声图像中目标的位置信息，并将所述目标的位置信息标记于所述超声图像中。
8.根据权利要求4所述的us-mri融合成像导航装置，其特征在于，所述多个mri序列图像通过不同参数的磁共振采集得到，所述参数包括t1、t2、dwi、动态对比增强序列和磁共振波谱。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：控制器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述控制器执行时，使得所述控制器实现权利要求1至3中任一项所述的us-mri融合成像导航方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被计算机的处理器执行时，使计算机执行权利要求1至3中任一项所述的us-mri融合成像导航方法。
