一种实时虚拟超声联合造影剂染色的肝脏成像技

本发明涉及医学影像，尤其涉及一种实时虚拟超声联合造影剂染色的肝脏成像技术、装置和应用。背景技术：1、原发性肝癌是指发生于肝细胞或肝内胆管细胞的恶性肿瘤，其中绝大多数为肝细胞癌。原发性肝癌的病因和发病机制尚未确定。可能与肝硬化、病毒性肝炎以及黄曲霉素等化学致癌物质和环境因素有关。肝切除术是治疗原发性肝癌的首选治疗手段，肝癌行解剖性肝切除的预后优于非解剖性切除，小的肿瘤行亚段为主的肝切除，可降低术后复发率。2、吲哚菁绿(indocyanine green，icg)是一种二磺化的七甲基氨酸吲哚菁，在生理环境中可迅速与血浆蛋白和脂蛋白结合形成聚集的染料分子，其与蛋白的结合不会改变蛋白质结构，因此icg无毒，且低剂量有效。近年来icg用于染色肝段，用于引导精准解剖性肝切除。目前的现有技术方法为：(1)在术中超声的引导下，穿刺目标肝段的门静脉分支并注射icg，对拟切除肝段进行染色；(2)将拟切除肝段的门静脉及肝动脉分支分离出来，阻断后从外周静脉内注射icg，则拟保留的肝脏获得了染色，而拟切除肝段无染色。该方法在肝脏表面及深部实质内均可清晰持久显示段间乃至亚肝段间界限，对术中准确切除相应肝段有很好的指引作用。但是由于肝脏内门静脉分支变异度极高，分支数目、分叉的位置、走行方向、与肿瘤的相对位置，每个病人各不相同，而目前术中超声为二维图像，对经验不足的医生而言，很难理解超声图像所对应的解剖结构，导致不能准确寻找和穿刺目标门静脉分支，从而致使目前术中超声引导icg荧光染色门静脉流域成功率不高。3、综上所述，肝切除术中如何识精确定位肝段切缘边界和切除微小转移卫星病灶仍然是一项临床难题。技术实现思路1、为解决上述技术问题，本发明一种实时虚拟超声联合造影剂染色的肝脏成像技术、装置和应用，以期实现在肝脏操作过程中，进行精准成像定位，实现精准切除/获取癌组织。2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：3、第一方面，本发明提供一种实时虚拟超声联合造影剂染色的肝脏成像技术，所述成像技术包括以下步骤：4、(1)获取肝脏的ct和/或核磁共振检测图像；5、(2)利用实时虚拟超声将肝脏实际解剖位置与步骤(1)获得图像配准、融合，得到融合影像；6、(3)利用步骤(2)融合影像分析肝脏肿瘤与脉管系统关系，注射造影剂，通过成像仪显影。7、本发明中，建立实时虚拟超声(rea-l time virtual sonography，rvs)技术联合荧光剂(如吲哚菁绿)染色，可结合多影像学图像进行同步观察，将实时超声和相应的ct或mri图像融合，通过融合后的图像结合造影剂显影，实现对肝脏进行精准操作处理，可应用于指导肝脏切除或非疾病诊断/治疗目的的癌组织获取等等。8、优选地，步骤(2)具体包括：将ct或mri图像转换为医学数字成像和通信数据，使用3d模拟软件进行三维重建，同时提取肝实质、下腔静脉、肝静脉、肝动脉、门静脉、肿瘤的数据，将医学数字成像和通信数据输入rvs系统工作站；9、将选取的包括左门静脉脐部的横断面ct图像显示并固定在实时虚拟超声系统(rvs)屏幕左侧，然后，将与左侧图像大致相同位置的实时超声图像显示在rvs屏幕右侧，启动rvs系统，开始同步左右两侧的图像，选择3个肝内解剖点进行图像同步；再选取肝静脉或肿瘤附近门静脉分支和肿瘤中心作为解剖点，按上述方法进行多次图像同步，直到肿瘤附近的肝静脉或门静脉分支精确匹配。10、优选地，步骤(3)所述造影剂包括荧光造影剂。11、优选地，所述荧光造影剂包括吲哚菁绿。12、优选地，所述注射造影剂包括成像前70～74h注射0.3～0.5mg造影剂/kg体重，成像前22～26h注射0.08～0.12mg造影剂/kg体重。13、优选地，所述造影剂的浓度为2.3～2.7mg/ml。14、优选地，步骤(3)中所述成像仪包括荧光成像仪。15、第二方面，本发明提供一种实时虚拟超声联合造影剂染色的肝脏成像装置，所述装置包括图像融合单元和显影单元；16、所述图像融合单元用于执行包括：17、获取肝脏的ct和/或核磁共振检测图像；利用实时虚拟超声将肝脏实际解剖位置与检测图像配准、融合，得到融合影像；18、所述显影单元用于执行包括：19、利用融合影像分析肝脏肿瘤与脉管系统关系，注射造影剂，通过成像仪显影。20、优选地，所述造影剂包括荧光造影剂。21、优选地，所述荧光造影剂包括吲哚菁绿。22、优选地，所述注射造影剂包括成像前70～74h注射0.3～0.5mg造影剂/kg体重，成像前22～26h注射0.08～0.12mg造影剂/kg体重。23、优选地，所述造影剂的浓度为2.3～2.7mg/ml。24、优选地，所述成像仪包括荧光成像仪。25、第三方面，本发明提供一种实时虚拟超声联合造影剂染色指导肝脏切除的装置，所述装置包括图像融合单元、显影单元和指导切除单元；26、所述图像融合单元用于执行包括：27、对肝脏叶、段及其亚段的体积进行评估，对肝脏内微小转移灶进行评估，获取肝脏的ct和/或核磁共振检测图像；利用实时虚拟超声将肝脏实际解剖位置与检测图像配准、融合，得到融合影像；28、所述显影单元用于执行包括：29、利用融合影像分析肝脏肿瘤与脉管系统关系，注射造影剂，通过成像仪显影；30、所述指导切除单元用于执行包括：31、通过显影指示引导切除肿瘤组织。32、本发明中，吲哚菁绿(icg)染色可以对原发性肝癌病灶进行精准染色定位，并能发现新的染色病灶，从而提高了定位检出率；rvs可以对肝脏结构进行实时导航，确保肝脏离断边界的精确定位。在以肝段为主的肝切除中，rvs实时监控肿瘤病灶与脉管系统的关系，对肝癌病灶进行精准定位和实时导航，弥补了icg染色随着时间推移其弥散和深度检测受限的缺点，同时联合icg染色，实现全程荧光加rvs实时导航，精确引导肝实质离断，完整切除肝癌病灶以及肝内微小转移灶，切除病灶的同时最大限度地保留功能肝体积，实现了以肝段为主的精准解剖性肝切除，提高了r0切除率及安全性。33、优选地，所述造影剂包括荧光造影剂。34、优选地，所述荧光造影剂包括吲哚菁绿。35、优选地，所述注射造影剂包括成像前70～74h注射0.3～0.5mg造影剂/kg体重，成像前22～26h注射0.08～0.12mg造影剂/kg体重。36、优选地，所述造影剂的浓度为2.3～2.7mg/ml。37、优选地，所述成像仪包括荧光成像仪。38、优选地，所述荧光成像仪设于腹腔镜及机器人微创平台上。39、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：40、(1)本发明将实时虚拟超声技术与传统超声、吲哚菁绿荧光成像技术融合，将复杂的肝脏解剖结构可视化、三维化，并在术中精确定位肿瘤、规划操作方案、准确显影目标区域，实时监控并及时修正肝实质离断平面、进行精准解剖性肝切除；41、(2)与传统方法相比，本发明可以将每个病人的肝脏解剖结构、肿瘤结构可视化，与实际图像融合，便于外科医生理解门静脉分支支配区域，并通过术中超声及icg荧光染色技术将目标区显影，在荧光成像系统下精准切除肿瘤及周围门静脉支配区域，既可切除可能存在于门静脉流域内的的微小转移肿瘤，又能保证剩余肝脏的血供。将复杂的肝脏解剖结构可视化，精准引导肝脏切除范围，提高操作精度及安全性、减少并发症、改善肿瘤治疗疗效。