[0001] 本发明涉及图像处理领域，尤其涉及一种基于系统模板的前列腺系统穿刺点快速分布方法及系统。

[0002] 前列腺癌是男性泌尿生殖系统最常见的恶性肿瘤之一，近年来其发病率和死亡率都呈明显上升趋势。随着医学影像技术的不断进步，诊断前列腺癌的方法也多种多样，其中前列腺穿刺活检术已成为前列腺癌诊断的金标准。主流的穿刺方式有经直肠穿刺、经会阴穿刺、系统穿刺、饱和穿刺。

[0003] 由于基于影像融合引导的经会阴穿刺具有操作简单，术后并发症少的特点受到越来越多年青医生的关注。根据前列腺穿刺中国专家共识，经会阴穿刺主流的系统穿刺点数为10或12针。

[0004] 因此，如何快速的在核磁上形成高精度的系统穿刺分布点是后续穿刺引导顺利进行的基础问题。

[0020] 下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。

[0021] 为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出三个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。实施例一：

[0022] 图1示出了根据本发明的一个实施例的基于系统模板的前列腺系统穿刺点快速分布方法的流程图。

[0023] 如图1所示，该基于系统模板的前列腺系统穿刺点快速分布方法包括以下步骤：S1、接收人体前列腺MRI序列图像，采用分割模型进行处理获取分割的前列腺二值图像序列；其中：人体前列腺MRI序列图像通过大型核磁共振设备获取；所述分割模型通过神经网络训练获得。

[0024] S2、设置系统穿刺模板，包括器官轮廓、系统穿刺点的数量以及位置，为系统穿刺模板生成对应的系统模板二值图像；即操作者可以在应用层设置自定义的系统模板用于后续生成实际的系统穿刺点，如图2所示，为一种自定义的系统穿刺模板示意图，图中自定义了12个系统穿刺点模板，即外周带分布穿刺点1‑6，7，10，内周带分布穿刺点8，9，11，12；用于后续生成实际的系统穿刺点；如图3所示，为根据选择的系统模板生成对应的二值图像。为后续与真实前列腺MRI二值图像进行局部形变匹配做准备。

[0025] S3、在分割的前列腺二值图像序列中提取前列腺器官覆盖最大帧，如图4所示，为前列腺MRI图像最大帧对应的二值图像，通过选取最大帧尽可能将系统穿刺点覆盖整个前列腺，通过采用局部形变匹配法将系统穿刺模板映射到最大帧对应的MRI图像上，显示分布有系统穿刺点的前列腺MRI图像，具体包括以下步骤：S31、分别对系统模板二值图像及前列腺最大帧二值图像进行处理，获取系统模板轮廓点集合SP及前列腺最大帧轮廓点集合RP；对系统模板轮廓点集合SP进行采样，使其与前列腺最大帧轮廓点集合RP中的点数量一样；
S32、分别获取前列腺最大帧轮廓点集合RP及系统模板轮廓点集合SP中各轮廓点坐标之间的坐标梯度差，具体包括：
首先，采用下述公式计算前列腺最大帧轮廓点集合RP中各点RPi（x，y）在x、y坐标方向的梯度差Rxi，Ryi：
；
其中：i表示集合中点的编号，RPi+1（x），RPi+1（y）为编号i+1的点对应的x、y坐标值，RPi‑（1 x），RPi‑（1 y）为编号i‑1的点对应的x、y坐标值；
然后，同理求得SP点在x、y方向的梯度差Sxi，Syi。

[0026] S33、以系统模板轮廓点集合SP作为周期序列，确定新的起始位置及终止位置，使得系统模板轮廓点集合SP与前列腺最大帧轮廓点集合RP的轮廓点一一对应上，具体包括：采用下述公式获取系统模板轮廓点集合SP与前列腺最大帧轮廓点集合RP中坐标梯度差平方和最小轮廓点的编号，将其作为新的起始位置，按照周期排列，将起始位置之前的轮廓点作为新的终止位置；
。

[0027] S34、根据新的起始位置及终止位置，计算前列腺最大帧轮廓点集合RP中每个轮廓点相对于系统模板轮廓点集合SP的位移向量(u,v)；

[0028] 其中：j表示更新起始位置后集合中点的编号，u，v为关于坐标(x,y)的位移函数；S35、将位移向量(u,v)作为边界条件，采用欧拉‑拉格朗日方程获取前列腺最大帧轮廓点集合RP到系统模板轮廓点集合SP的位移形变场(u,v)″，加载到系统穿刺模板上，将加载位移形变场后的系统穿刺模板映射到前列腺最大帧二值图像对应的MRI图像上，显示分布有系统穿刺点的前列腺MRI图像；欧拉‑拉格朗日方程计算公式为：
；
求解得：uxx+uyy+vxx+vyy=0；
其中：ux表示u(x,y)对x的一阶导数，uy表示u(x,y)对y的一阶导数，vx表示v(x,y)对x的一阶导数，vy表示v(x,y)对y的一阶导数，uxx表示u(x,y)对x的二阶导数，uyy表示u(x,y)对y的二阶导数,vxx表示v(x,y)对x的二阶导数，vyy表示v(x,y)对y的二阶导数。

[0029] 最终获得前列腺最大帧轮廓点集合RP到系统模板轮廓点集合SP的位移场，如图5所示，左边是未经形变的格子图，右边是在对应像素位置加入位移场后的形变图。

[0030] 在一个示例中，所述步骤S31具体包括以下步骤：S311、对系统模板二值图像S1及前列腺最大帧二值图像R1进行下采样处理，得到系统模板下采样图像S2及前列腺最大帧下采样图像R2，下采样得到的图像为原始的一半大小，加快后续计算速度；
S312、利用图形腐蚀处理方法对下采样后的图像进行处理获得系统模板腐蚀图像S3及前列腺最大帧腐蚀图像R3；
S313、采用下述公式将下采样图像与腐蚀图像相减得到系统模板轮廓点集合SP及前列腺最大帧轮廓点集合RP；
SP=S2‑S3
RP=R2‑R3。

[0031] 在一个示例中，本发明的方法还包括：S4、确定前列腺系统穿刺点分布位置；将前列腺系统穿刺点分布位置显示在MRI操作界面，操作者基于对系统穿刺点分布的要求手动修改系统穿刺点分布位置，如图6所示，操作者可以按照自己对穿刺点分布的要求手动修改穿刺点分布。

[0032] 在一个示例中，本发明的方法还包括：S5、根据系统穿刺点的空间位置及融合影像进行穿刺引导，即将确定后的系统穿刺点投影到MRI三维空间，基于MRI三维空间与超声影像三维空间的配准关系，在超声影像上进行穿刺引导。
实施例二、

[0033] 本公开提供一种电子设备包括，该电子设备包括：存储器，存储有可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的所述可执行指令，以实现所述的基于系统模板的前列腺系统穿刺点快速分布方法。

[0034] 根据本公开实施例的电子设备包括存储器和处理器。

[0035] 该存储器用于存储非暂时性计算机可读指令。具体地，存储器可以包括一个或多个计算机程序产品，该计算机程序产品可以包括各种形式的计算机可读存储介质，例如易失性存储器和/或非易失性存储器。该易失性存储器例如可以包括随机存取存储器（RAM）和/或高速缓冲存储器（cache）等。该非易失性存储器例如可以包括只读存储器（ROM）、硬盘、闪存等。

[0036] 该处理器可以是中央处理单元（CPU）或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制电子设备中的其它组件以执行期望的功能。在本公开的一个实施例中，该处理器用于运行该存储器中存储的该计算机可读指令。

[0037] 本领域技术人员应能理解，为了解决如何获得良好用户体验效果的技术问题，本实施例中也可以包括诸如通信总线、接口等公知的结构，这些公知的结构也应包含在本公开的保护范围之内。

[0038] 有关本实施例的详细说明可以参考前述各实施例中的相应说明，在此不再赘述。实施例三、

[0039] 本公开实施例提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的基于系统模板的前列腺系统穿刺点快速分布方法。

[0040] 根据本公开实施例的计算机可读存储介质，其上存储有非暂时性计算机可读指令。当该非暂时性计算机可读指令由处理器运行时，执行前述的本公开各实施例方法的全部或部分步骤。

[0041] 上述计算机可读存储介质包括但不限于：光存储介质（例如：CD－ROM和DVD）、磁光存储介质（例如：MO）、磁存储介质（例如：磁带或移动硬盘）、具有内置的可重写非易失性存储器的媒体（例如：存储卡）和具有内置ROM的媒体（例如：ROM盒）。

[0042] 本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

[0043] 以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。