專利名稱：周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列的同步化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列關(guān)于周期相關(guān)聯(lián)的領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的圖像序列相關(guān)聯(lián)的方法和設(shè)備。此外，本發(fā)明還涉及一種當(dāng)其在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)控制這種方法的計(jì)算機(jī)程序單元以及涉及一種在其上面存儲(chǔ)這種計(jì)算機(jī)程序單元的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
背景技術(shù)：
在許多科學(xué)領(lǐng)域中，為觀察者提供感興趣對(duì)象的圖像序列可能很重要。在感興趣對(duì)象周期性運(yùn)動(dòng)的情況下，可能對(duì)比較在不同時(shí)間點(diǎn)采集的圖像序列感興趣。具體而言，在一些醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，比較運(yùn)動(dòng)器官，諸如心臟或肺，在特定事件之前和之后的行為可能是重要的。例如，在處理心臟疾病的基于導(dǎo)管的診斷和治療的介入式心臟病學(xué)中，可以將支架放置在冠狀動(dòng)脈中以改善對(duì)心肌微脈管系統(tǒng)的富氧血液供應(yīng)。在介入之后，需要進(jìn)行結(jié)果驗(yàn)證以評(píng)估治療的效果和成效以及確定后續(xù)的藥物治療和/或應(yīng)用其他治療。在放置支架之后，不容易檢查動(dòng)脈血流是否增加以及心肌灌注是否增加，因?yàn)樾呐K跳動(dòng)速率常常不同于治療之前的心臟跳動(dòng)速率。一種用于對(duì)支架之前和之后的動(dòng)脈血流和灌注進(jìn)行比較的已知方法是心肌梗死溶栓(TIMI)記幀法。該比較是通過(guò)對(duì)從造影劑(CA)進(jìn)入被研究血管的時(shí)刻直到完全填充血管或者直到造影劑開(kāi)始進(jìn)入例如心肌的肌肉組織時(shí)的幀進(jìn)行計(jì)數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)幀進(jìn)行計(jì)數(shù)而實(shí)現(xiàn)的比較不如期望地那樣準(zhǔn)確。此外，通過(guò)這種方式實(shí)現(xiàn)的比較結(jié)果是間接的并且僅提供近似的定量數(shù)值。例如，TIMI記幀法的可能結(jié)果是支架之后血流增大。然而，當(dāng)心率與支架之前相比不相同時(shí)，可能很容易發(fā)生對(duì)臨床結(jié)果的錯(cuò)誤解釋?？赡苄枰环N用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)幀序列關(guān)于周期相關(guān)聯(lián)的方法或設(shè)備，所述相關(guān)性允許改善對(duì)幀序列的直接比較。

發(fā)明內(nèi)容
這些需求可以通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題內(nèi)容滿足。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明的有利實(shí)施例。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列關(guān)于周期相關(guān)聯(lián)的方法。該方法包括采集以第一周期運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的第一幀序列；其中，第一幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)；采集以第二周期運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的第二幀序列；其中，第二幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)；使第一和第二幀序列關(guān)于各自的周期同步化，從而使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的相同階段(Phase)相關(guān)聯(lián)。換言之，本發(fā)明的第一方面可以被視為基于設(shè)置兩個(gè)圖像序列關(guān)于運(yùn)動(dòng)的相同階段彼此相關(guān)聯(lián)的想法，從而可以例如通過(guò)同時(shí)顯示兩個(gè)幀序列直接對(duì)這兩個(gè)幀序列進(jìn)行比
例如，在諸如心臟的感興趣對(duì)象的周期性運(yùn)動(dòng)期間采集第一幀序列。其中，所述周期性運(yùn)動(dòng)具有特定的第一周期。在心臟作為感興趣運(yùn)動(dòng)對(duì)象的范例中，周期可能取決于心率。稍后，例如在介入流程之后，采集第二幀序列。在這一采集過(guò)程中，對(duì)象可能以不同于第一周期的第二周期運(yùn)動(dòng)。其中，兩個(gè)序列優(yōu)選以相同的幀速率進(jìn)行采集，這會(huì)導(dǎo)致針對(duì)第一和第二幀序列內(nèi)運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)得到不同數(shù)量的幀。在心臟作為運(yùn)動(dòng)對(duì)象的范例中，心臟在第一幀序列的采集期間可能具有更高的心率，而在第二幀序列的采集期間具有較低的心率。第一和第二序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)，這意味著在每個(gè)序列中包含例如一次心跳。通過(guò)使第一和第二序列同步化來(lái)建立幀序列的相關(guān)性，使得第一幀序列中具有運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的特定階段的幀與第二幀序列中具有相同運(yùn)動(dòng)階段的幀相關(guān)聯(lián)。例如，第一幀序列中具有處在舒張狀態(tài)的心臟的幀與第二幀序列中處在相同狀態(tài)的幀相關(guān)聯(lián)。通過(guò)這種方式使幀相關(guān)聯(lián)，從而使得它們能夠同時(shí)呈現(xiàn)并由例如醫(yī)師的用戶進(jìn)行比較。兩個(gè)幀序列的相關(guān)聯(lián)可以表示各幀被設(shè)置為關(guān)聯(lián)。例如通過(guò)為各幀分配特定標(biāo)簽來(lái)建立第一幀序列中的幀與第二幀序列中的幀之間的匹配關(guān)系。例如，包含處在運(yùn)動(dòng)的相同階段的運(yùn)動(dòng)對(duì)象的幀可以被分配相同的標(biāo)簽。由于不同幀序列的幀的這種相互聯(lián)系，可以同時(shí)顯示和瀏覽處在運(yùn)動(dòng)的相同階段的周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象。圖像序列是例如及時(shí)接隨彼此的一組或一系列圖像。一組圖像可以例如由X-射線設(shè)備采集并且可以通過(guò)瀏覽器如電影一樣進(jìn)行瀏覽。周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象可以是諸如人體器官的感興趣對(duì)象，如心臟、肺或動(dòng)脈。對(duì)象的運(yùn)動(dòng)是周期性的，這意味著例如對(duì)象形狀上的某些改變或位置上的改變以規(guī)律的時(shí)間間隔發(fā)生或出現(xiàn)。該運(yùn)動(dòng)具有重復(fù)的循環(huán)。對(duì)于心臟而言，運(yùn)動(dòng)的循環(huán)可以包括心房收縮、心室收縮和心臟舒張的狀態(tài)，即一次心跳。第一和第二幀序列的采集可以表示從數(shù)據(jù)庫(kù)或存儲(chǔ)器檢索，或者通過(guò)例如計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、磁共振 (MR)、旋轉(zhuǎn)X射線成像以及超聲成像的特定技術(shù)獲取圖像。在X射線成像的情況下，可以在注射造影劑(CA)之后獲取圖像序列。例如，可以借助諸如計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)的成像設(shè)備獲取第一幀序列并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以備以后使用。在介入之后，可以從存儲(chǔ)器檢索第一幀序列，并借助成像設(shè)備獲取第二幀序列。可以順序或交替地采集第一幀序列和第二幀序列，在同步化之前可以從數(shù)據(jù)庫(kù)或存儲(chǔ)器檢索這兩個(gè)幀序列。其中，優(yōu)選第一幀序列和第二幀序列在時(shí)間上不重疊。幀可以包括在特定速率下采集的數(shù)據(jù)集，其表示圖像信息。這種數(shù)據(jù)可以被呈現(xiàn)為圖像并由用戶瀏覽。一序列或一系列的幀可以如電影一樣進(jìn)行瀏覽。第一和第二幀序列關(guān)于各自的周期被同步化。該同步化可以表示調(diào)整，該調(diào)整令第一幀序列和第二幀序列的幀統(tǒng)一發(fā)生或重新發(fā)生。這可能涉及在時(shí)間上的調(diào)整或在空間上的調(diào)整。優(yōu)選地，通過(guò)使兩個(gè)幀序列同步化，這兩個(gè)幀序列被調(diào)整為在時(shí)間上和空間上統(tǒng)一發(fā)生。通過(guò)這種方式調(diào)整完成之后，可以同時(shí)呈現(xiàn)和瀏覽兩個(gè)幀序列，這可以允許直接比較兩個(gè)幀序列。例如，當(dāng)心臟是周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象時(shí)，可以關(guān)于心率使幀序列同步化。使第一和第二幀序列同步化，使得周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的相同階段被關(guān)聯(lián)起來(lái)。其中，運(yùn)動(dòng)的階段可以表示事件序列的不同時(shí)期。因此，運(yùn)動(dòng)的階段表示運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的特定時(shí)間點(diǎn)。在心臟作為運(yùn)動(dòng)對(duì)象的范例中，運(yùn)動(dòng)的階段可以表示例如心房收縮、心室收縮和心臟舒張。例如，表示舒張的運(yùn)動(dòng)階段，即表示心肌的一部分放松的情況的兩個(gè)序列的所有幀可以各自相關(guān)聯(lián)。通過(guò)使在不同時(shí)間點(diǎn)采集并示出以不同周期運(yùn)動(dòng)的相同對(duì)象的兩個(gè)不同的幀序列同步化，例如通過(guò)使第一和第二幀序列同時(shí)可視化來(lái)比較這些序列是可能的。在介入式心臟病學(xué)的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，在支架后直接檢查心肌灌注是可能的。根據(jù)上述方法，例如通過(guò)使在支架之前和之后采集的按心率同步化的幀序列可視化，準(zhǔn)確和直接地比較支架之前和之后的血流和灌注量是可能的。就對(duì)介入結(jié)果的比較和評(píng)估而言，支架前圖像和支架后圖像的同步化可能是非常有利的，因?yàn)橹Ъ芎蠡颊叩男穆士赡芘c支架前的心率顯著不同。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該同步化是基于第一幀序列中運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的幀的第一數(shù)目與第二幀序列中運(yùn)動(dòng)循環(huán)內(nèi)的幀的第二數(shù)目之間的差。換言之，第一幀序列和第二幀序列可以按照相同的速率采集，例如每秒15幀。盡管第一和第二序列中的采集速率可能相同，但在兩次采集期間對(duì)象的運(yùn)動(dòng)可能具有不同的周期。例如，在第一幀序列的采集期間心臟以特定速率跳動(dòng)，而在第二幀序列的采集期間以不同的速率跳動(dòng)，例如更快的速率。因此，運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)可能由第一序列和第二序列中不同量的幀表示。例如，在第一序列中，15幀可能對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)，例如一次心跳，而在第二幀序列中，18幀可能對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)。幀的第一數(shù)目可以表示與第一幀序列中運(yùn)動(dòng)的相同階段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)幀之間的幀的數(shù)目。相應(yīng)地，幀的第二數(shù)目可以對(duì)應(yīng)于與第二幀序列中運(yùn)動(dòng)的相同階段對(duì)應(yīng)的兩個(gè)幀之間的幀的數(shù)目。幀的數(shù)目涉及幀的數(shù)量或量。確定第一幀序列和第二幀序列之間運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)中的幀數(shù)目(即，數(shù)量)的差。 幀的第一數(shù)目和幀的第二數(shù)目之間的差可以例如通過(guò)從第二數(shù)目減去第一數(shù)目來(lái)確定。基于這一差，可以通過(guò)調(diào)整與運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)對(duì)應(yīng)的幀序列的部分以包含相同數(shù)目的幀來(lái)使幀序列同步化。這可以例如通過(guò)在較長(zhǎng)的序列中略去(skipping) —些幀來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)這種方式，可以同時(shí)呈現(xiàn)第一和第二幀序列并直接瀏覽和比較。根據(jù)另一實(shí)施例，該方法還包括從第一幀序列和第二幀序列選擇關(guān)于運(yùn)動(dòng)的相同階段的至少兩個(gè)各自匹配的幀；確定第一幀序列中兩個(gè)匹配的幀之間的幀的第一數(shù)目；確定第二幀序列中兩個(gè)匹配的幀之間的幀的第二數(shù)目；比較幀的第一數(shù)目和幀的第二幀數(shù)目；其中基于比較結(jié)果進(jìn)行同步化。從第一幀序列選擇至少兩個(gè)各自匹配的幀是關(guān)于運(yùn)動(dòng)的相同階段進(jìn)行的。運(yùn)動(dòng)的相同階段可以是例如心臟循環(huán)的特定階段，例如舒張期。選擇的兩個(gè)各自匹配的幀例如可以是表示舒張期的幀和表示一次心跳后的收縮期的幀。選擇之后，確定與兩個(gè)匹配的幀之間的幀的數(shù)目對(duì)應(yīng)的幀的第一數(shù)目。同時(shí)地或備選順序地，從第二幀序列選擇至少兩個(gè)匹配的幀，其同樣對(duì)應(yīng)于運(yùn)動(dòng)的相同階段。運(yùn)動(dòng)的相同階段表示關(guān)于第一序列的相同階段，其中，從第二序列選擇的兩個(gè)幀都處在與從第一幀序列選擇的幀的運(yùn)動(dòng)的相同階段，例如，同樣表示舒張狀態(tài)。然后，確定與第二幀序列中選擇的兩個(gè)匹配的幀之間的幀的數(shù)目對(duì)應(yīng)的幀的第二數(shù)目。從第一幀序列選擇例如四個(gè)幀并且從第二幀序列選擇四個(gè)幀也是可能的。這可能例如分別對(duì)應(yīng)于三次心跳。確定幀的第一數(shù)目和幀的第二數(shù)目之后，比較這些數(shù)目。比較可以表示例如通過(guò)從第二數(shù)目中減去第一數(shù)目而確定兩個(gè)數(shù)目中的較大的數(shù)目。比較的結(jié)果例如通過(guò)標(biāo)記較大的數(shù)目來(lái)指示幀的第一和第二數(shù)目中哪個(gè)較大?；诒容^結(jié)果進(jìn)行同步化，例如通過(guò)使幀的數(shù)目較大的序列變短或者通過(guò)使幀的數(shù)目較小的幀序列變長(zhǎng)。根據(jù)另一實(shí)施例，通過(guò)向兩個(gè)匹配的幀之間的幀數(shù)目較小的幀序列添加第三數(shù)目的幀，或者通過(guò)略去兩個(gè)匹配的幀之間的幀數(shù)目較大的幀序列中的第三數(shù)目的幀，來(lái)實(shí)現(xiàn)同步化；其中，幀的第三數(shù)目對(duì)應(yīng)于幀的第一數(shù)目和幀的第二數(shù)目之間的差。向幀的數(shù)目較小的幀序列添加第三數(shù)目的幀例如可以通過(guò)在這一幀序列內(nèi)產(chǎn)生復(fù)制的幀來(lái)實(shí)現(xiàn)。或者，可以通過(guò)在特定點(diǎn)處插入運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)來(lái)創(chuàng)建額外的幀。針對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)循環(huán)，幀的第三數(shù)目可能不同。幀的添加或略去可以是時(shí)間上等間隔的。即，在運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)內(nèi)相等數(shù)目的幀之后添加或略去幀。例如，當(dāng)兩個(gè)幀必須被添加到包括九個(gè)幀的運(yùn)動(dòng)循環(huán)中時(shí)(即，幀的第三數(shù)目為二)，那么一個(gè)幀可以被添加在序列的第三幀之后，而一個(gè)幀可以被添加在第六幀之后。通過(guò)向幀的數(shù)目較小的序列添加第三數(shù)目的幀，或者通過(guò)在幀的數(shù)目較大的幀序列中略去第三數(shù)目的幀，使第一幀序列和第二幀序列一樣長(zhǎng)，即，它們包含相同數(shù)目的幀。 這使得比較和呈現(xiàn)這兩個(gè)序列更為容易?；蛘撸ㄟ^(guò)向幀數(shù)目較小的幀序列添加一些幀并且同時(shí)通過(guò)在幀數(shù)目較大的幀序列中的略去一些幀，使得兩個(gè)匹配的幀之間的比較成為可能。具體而言，第三數(shù)目的幀的一部分，例如一半，可以被添加到幀數(shù)目較少的幀序列中，并且在另一個(gè)幀序列中可以略去第三數(shù)目的幀的剩余部分，從而使得第一幀序列和第二幀序列等長(zhǎng)。根據(jù)另一實(shí)施例，自動(dòng)執(zhí)行所述方法的步驟。自動(dòng)可以表示無(wú)需用戶交互。即，兩個(gè)圖像序列的相關(guān)聯(lián)不需要例如醫(yī)師的用戶的控制或輸入。通過(guò)執(zhí)行用于自動(dòng)地使兩個(gè)圖像序列相關(guān)聯(lián)的所述方法的步驟，該方法的準(zhǔn)確性和可靠性可以大大提高。此外該方法可更快速地執(zhí)行。根據(jù)另一實(shí)施例，該方法還包括從第一和第二幀序列兩者的所有幀中減去第一和第二幀序列之一的第一幀。所述第一幀例如可以是第一幀序列的幀，或者是第二幀序列的幀?；蛘撸瑢?duì)于第一幀序列和第二幀序列，所述第一幀可以不同。具體而言，第一幀可以從第一幀序列選擇，并且可以從第一幀序列的所有幀中減去。此外，第一幀可以從第二幀序列選擇，并且可以從第二幀序列的所有幀中減去。所述第一幀可以由用戶選擇或者自動(dòng)地選擇，例如在幀序列的開(kāi)頭的具有最佳對(duì)比度或其他特質(zhì)的幀。從第一幀序列中減去所選擇的第一幀，并且從第二幀序列中減去所選擇的第一幀。從兩個(gè)序列中減去第一幀的目的可以是確定與運(yùn)動(dòng)的相同階段對(duì)應(yīng)的幀，即與第一幀相同的運(yùn)動(dòng)階段。通過(guò)這種方式，例如，可以在無(wú)需額外信息的情況下從所采集的圖像中提取心率。在減去第一幀之前，確定了第一幀序列和第二幀序列的空間對(duì)應(yīng)性的情況下，可以從兩個(gè)幀序列中減去相同的第一幀。在減去第一幀之前，確定無(wú)空間對(duì)應(yīng)性的情況下，從第一幀序列減去的第一幀可能不同于從第二幀序列減去的第一幀。通過(guò)從幀序列的每個(gè)幀減去第一幀來(lái)確定具有運(yùn)動(dòng)的相同階段的幀可以起到以下作用通過(guò)從另一幀中減去幀，在得到的幀中僅保留幀之間的差。因此，當(dāng)相等或近乎相等的兩個(gè)幀彼此相減時(shí)，結(jié)果是“黑”或幾乎為“黑”的幀，即不包含或幾乎無(wú)信息的幀。例如，當(dāng)完全匹配，即相同的兩個(gè)圖像相減時(shí)，結(jié)果可能是所有像素值處于0級(jí)的圖像，該圖像可能呈現(xiàn)為黑或者在負(fù)表示中呈現(xiàn)為白。通過(guò)這種方式，從所有其他的幀中減去特定幀， 所得的白幀可以識(shí)別為與從兩個(gè)序列中減去的所述第一幀具有相同運(yùn)動(dòng)階段的幀。該減法可以是對(duì)數(shù)減法(log-subtraction)。通過(guò)首先生成對(duì)數(shù)，并且然后從幀序列中減去第一幀，幀中小的差也可以被考慮到。從另一幀中用對(duì)數(shù)減去第一幀可以對(duì)應(yīng)于除以兩個(gè)幀的像素值。通過(guò)減去第一幀來(lái)確定第一和第二幀序列中運(yùn)動(dòng)的相同階段允許非常精確地確定具有運(yùn)動(dòng)的相同階段的幀。根據(jù)另一實(shí)施例，所述方法還包括確定第一和第二幀序列之間的空間對(duì)應(yīng)性?？臻g對(duì)應(yīng)性例如可以通過(guò)在兩個(gè)幀序列中都選擇合適窗口的相應(yīng)圖像坐標(biāo)以獲得運(yùn)動(dòng)對(duì)象的可比較的視圖來(lái)確定。其中，兩個(gè)窗口都具有相同的尺寸。例如在第一和第二幀序列的表示中的空間對(duì)應(yīng)性得到兩個(gè)序列更好的可比較性。根據(jù)另一實(shí)施例，所述方法還包括在同步化之后以空間上和時(shí)間上對(duì)應(yīng)的視圖顯示第一和第二幀序列。兩個(gè)序列可以在相同的表示中呈現(xiàn)，例如在屏幕上或者備選地在若干不同的屏幕上。顯示可以以并排的方式完成，其中第一序列在第二序列的旁邊、上面或者下面。備選地， 兩個(gè)幀序列可以呈現(xiàn)為以不同的顏色重疊。其中，例如第一序列可以呈現(xiàn)為特定的色彩而第二序列可以呈現(xiàn)為另一色彩或者不同的色度?？梢栽谕交蟪尸F(xiàn)第一和第二幀序列，使得可以對(duì)它們進(jìn)行比較。它們可以在空間上對(duì)應(yīng)，即運(yùn)動(dòng)對(duì)象的透視圖和運(yùn)動(dòng)對(duì)象的尺寸在兩個(gè)序列中是相同的。此外，該序列可以被顯示為在時(shí)間上對(duì)應(yīng)，這意味著在兩個(gè)序列中同時(shí)呈現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的相同階段。當(dāng)評(píng)估或測(cè)量例如治療后動(dòng)脈血流和心肌灌注的增加時(shí)，兩個(gè)幀序列的同步化表示提供了提高精確度的可能性。此外，在幀序列的心率同步化的視圖的范例中，兩個(gè)序列的并排視圖可以提供更為準(zhǔn)確地評(píng)定動(dòng)脈和心肌血流的改善程度的可能性。根據(jù)另一實(shí)施例，周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象是心臟，并且各自匹配的幀對(duì)應(yīng)于心臟循環(huán)的相同階段。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列關(guān)于周期相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。該設(shè)備包括采集裝置，其用于采集以第一周期運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的第一幀序列以及用于采集以第二周期運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的第二幀序列。其中，第一幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)；其中，第二幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)；該設(shè)備還包含計(jì)算裝置，其用于使第一和第二幀序列關(guān)于各自的周期同步化，使得周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的相同階段相關(guān)聯(lián)。根據(jù)另一實(shí)施例，該設(shè)備還包括顯示裝置，其用于在同步化之后以在空間上和時(shí)間上相關(guān)聯(lián)的表示顯示第一和第二幀序列。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種計(jì)算機(jī)程序單元，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序單元在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，適于控制上述方法。根據(jù)另一實(shí)施例，第一幀序列和第二幀序列被輸入到計(jì)算機(jī)程序單元中，并且第一幀序列和第二幀序列的各自匹配的幀的位置序號(hào)被輸入到計(jì)算機(jī)程序單元中。位置序號(hào)可以對(duì)應(yīng)于歸屬于幀的標(biāo)簽，例如名字。幀例如可以具有位置序號(hào)五，其可能指示該幀是序列的第五幀。該位置序號(hào)不一定與幀中包含的數(shù)據(jù)相關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出了一種帶有上述計(jì)算機(jī)程序單元的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。應(yīng)當(dāng)注意到，參考不同的主題描述了本發(fā)明的實(shí)施例。具體而言，一些實(shí)施例是參考方法類型的權(quán)利要求進(jìn)行描述的，而其他實(shí)施例是參考設(shè)備類型的權(quán)利要求進(jìn)行描述的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從上文和下文的描述中將推斷出，除非有另有說(shuō)明，除了屬于一種類型主題的特征的任意組合外，還有涉及不同主題的特征間的任意組合，特別是設(shè)備類型的權(quán)利要求的特征和方法類型的權(quán)利要求的特征之間的組合，也被認(rèn)為被本應(yīng)用公開(kāi)了。根據(jù)下文所描述的實(shí)施例的范例，能夠?qū)С霰景l(fā)明的上文限定的各方面和其他方面、特征和優(yōu)點(diǎn)。下文將參考實(shí)施例的范例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但本發(fā)明不限制于實(shí)施例的范例。


圖1示出了示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列相關(guān)聯(lián)的方法的流程圖；圖2示出了心率不同的兩條心電圖(ECG)；圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)同步化的幀序列的快照的表示；圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。附圖中的圖示僅僅是示意性的。應(yīng)當(dāng)注意，在不同的附圖中，相似或相同的單元被提供了相同的參考標(biāo)記。參考標(biāo)記列表
1介入前采集的ECG信號(hào)
3介入后采集的ECG信號(hào)
5采集裝置
7計(jì)算裝置
11顯示裝置
13第一幀序列
15第二幀序列
17心臟
t時(shí)間，單位為S
X心臟的電活動(dòng)，單位為μ V
SOl采集第一幀序列
S03確定第一幀序列中的起始幀
S05選擇第一幀序列中的圖像坐標(biāo)S07從第一幀序列中減去第一幀S09采集第二幀序列Sll確定第二幀序列中的起始幀S13選擇第二幀序列中的圖像坐標(biāo)S15從第二幀序列中減去第一幀S17創(chuàng)建針對(duì)來(lái)自第一幀序列和來(lái)自第二幀序列的表示運(yùn)動(dòng)的相同階段幀的幀位置序號(hào)的列表S19選擇第一幀序列和第二幀序列中相同數(shù)目的心跳S21使第一幀序列和第二幀序列同步化S23顯示第一幀序列和第二幀序列
具體實(shí)施例方式在圖1中，提供了示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列相關(guān)聯(lián)的方法的流程圖。在這一實(shí)施例中，該方法的簡(jiǎn)單的實(shí)施有助于將兩個(gè)圖像序列連接到單個(gè)同步化的并排視圖中的過(guò)程。在第一步SOl中，采集第一幀序列(也稱為支架前圖像序列)。這是例如結(jié)合介入性心臟病學(xué)，特別是結(jié)合心臟疾病的基于導(dǎo)管的治療進(jìn)行的。例如，第一幀序列是在治療之前采集的，所述治療例如是冠狀動(dòng)脈形成術(shù)(PTCA)。例如，第一幀序列是在諸如支架的器件被放置到冠狀動(dòng)脈中，以提高對(duì)心肌微脈管系統(tǒng)的富氧血液供應(yīng)之前采集的。這一序列可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中或者可以立即進(jìn)行處理。第二幀序列(也稱為支架后圖像序列)是在步驟S09中采集的。這一第二序列可以用于在介入治療后的結(jié)果驗(yàn)證，從而例如評(píng)估該治療的效果和成效以及確定后續(xù)的藥物治療和/或其他療法的使用。例如在以心臟作為運(yùn)動(dòng)對(duì)象的范例中，第一幀序列和第二幀序列可以包括表示大約三次心跳的幀序列。這是由于在造影劑注射之后，造影劑在心臟或心肌內(nèi)停留大約三次心跳這一事實(shí)。在采集第一幀序列之后，確定第一幀序列內(nèi)的起始幀(步驟SO； )。起始幀的確定可以由用戶完成或者優(yōu)選自動(dòng)地完成。這一步驟(步驟S(XB)可以用于在第一幀序列的起始處排除未曝光的幀。例如，在血管內(nèi)或心臟內(nèi)沒(méi)有造影劑的期間內(nèi)采集的幀可以被略去。 相應(yīng)地，在步驟Sll中，在第二幀序列中選擇相似的起始幀。第二幀序列的起始幀優(yōu)選例如關(guān)于運(yùn)動(dòng)的階段對(duì)應(yīng)于第一幀序列的起始幀。這一步驟(步驟Sll)還可以用來(lái)排除未曝光的圖像。在步驟S05和S13中，選擇兩個(gè)幀序列中合適的圖像坐標(biāo)。在步驟S05中，從第一幀序列中選擇示出運(yùn)動(dòng)對(duì)象的感興趣區(qū)域(例如心臟的一部分)的圖像坐標(biāo)。在步驟S13 中，選擇運(yùn)動(dòng)對(duì)象的相同部分的可比較的視圖。兩個(gè)圖像表示具有相等的尺寸，例如相等的窗口尺寸。例如，在選擇合適的坐標(biāo)(步驟S05和Si； )之后，從幀序列之一中選擇第一幀。在步驟S07和S15中計(jì)算兩個(gè)新的圖像序列，其中從兩個(gè)幀序列中對(duì)數(shù)減去第一圖像。對(duì)數(shù)減去第一圖像可以與除以兩個(gè)圖像的像素值相當(dāng)。在步驟S07中，從第一幀序列的所有幀中減去第一幀。在步驟S15中，該從第二幀序列的所有幀中減去相同的第一幀。涉及第一幀序列的步驟SO1、S03、S05和S07可以與涉及第二幀序列的步驟S09、 S11、S13和S15同時(shí)、即并行地執(zhí)行?；蛘撸婕暗诙蛄械牟襟E可以在涉及第一幀序列的步驟之后執(zhí)行。在相減步驟(步驟S07和步驟SK)之后，審視這兩個(gè)幀序列，以查找具有周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)階段的幀?；跍p法結(jié)果確定與運(yùn)動(dòng)的相同階段對(duì)應(yīng)的幀作為第一幀。心臟循環(huán)與已經(jīng)從圖像減去的為“黑”的圖像的心臟階段匹配得最好。創(chuàng)建(步驟17) 表示具有匹配的運(yùn)動(dòng)階段的幀位置序號(hào)的列表。在步驟S19中，選擇相同數(shù)目的心跳。這例如可以通過(guò)從第一幀序列和第二幀序列選擇具有運(yùn)動(dòng)的相同階段的相同數(shù)目的幀來(lái)完成。在步驟S21中，第一幀序列和第二幀序列被同步化。該同步化通過(guò)將合適數(shù)目的復(fù)制圖像添加到最短循環(huán)的圖像，或者通過(guò)從最長(zhǎng)循環(huán)的圖像中略去合適數(shù)目的圖像來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此之后，匹配的一對(duì)圖像在水平方向上連接以產(chǎn)生例如并排的視圖。在下文中，提供了跳動(dòng)心臟的幀序列的幀位置序號(hào)的范例，以解釋同步化流程。例如，在大約三次心跳期間采集大約60幀。在第一序列中，針對(duì)處在運(yùn)動(dòng)的相同階段中的幀確定以下幀位置序號(hào)10、25、41、55。對(duì)于第二序列，確定以下幀位置序號(hào)5、22、39、56。對(duì)于第一序列中的第一心跳，采集15幀(25減去10)。對(duì)于第二序列中的第一心跳，采集(22 減去幻17幀。因此在第二幀序列的采集期間心臟跳動(dòng)較緩慢。為了使第一幀序列和第二幀序列中的第一心跳同步化，或者必須向第一幀序列添加兩個(gè)幀，或者必須在第二幀序列中略去兩個(gè)幀。例如，在第二幀序列中可以略去位置序號(hào)為10的幀和位置序號(hào)為16的幀， 以使這兩個(gè)序列同步化。被略去或添加的幀的幀位置序號(hào)是對(duì)稱地，即在序列內(nèi)等時(shí)間間隔的。以上范例說(shuō)明了在一個(gè)序列內(nèi)，例如在第一序列內(nèi)，在具有運(yùn)動(dòng)的相同階段的幀之間可能采集不同數(shù)目的幀。這可能是由于不規(guī)則的心跳。在步驟S23中，同步化的圖像序列如圖3所示在屏幕上以并排視圖顯示。幀序列也可以在分立的顯示器中顯示，如圖4所示。在圖2中，提供了具有兩個(gè)不同心率的一位患者的心電圖(ECG)。第一系列ECG信號(hào)1(顏色較亮)是在介入前采集的，而第二系列3 (顏色較暗)是在介入之后采集的。曲線圖的縱坐標(biāo)以任意單位示出了心臟的電活動(dòng)，例如以比例因子乘以伏特值獲得的單位表示。橫坐標(biāo)以秒(s)示出了時(shí)間。這一表示示出了心率的巨大差異，當(dāng)比較在不同環(huán)境或在不同時(shí)間點(diǎn)采集的同一患者的幀序列時(shí)，必須考慮該差異。在圖3中，提供了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)同步化的幀序列的快照。在并排的表示中，左邊部分示出了與支架前圖像對(duì)應(yīng)的第一幀序列13，而右邊部分示出了與支架后圖像對(duì)應(yīng)的第二幀序列15。在圖3中示出了心臟以及其動(dòng)脈的一部分。并列表示中的圖像被關(guān)于心率同步化。圖像序列的并排的心率同步化的視圖導(dǎo)致了更為精確地評(píng)估提高的動(dòng)脈和心肌血流的可能性。這提供了以提高的準(zhǔn)確性可視化和測(cè)量治療后動(dòng)脈血流和心肌灌注的增加
11的可能性。在圖4中，提供了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列相關(guān)聯(lián)的設(shè)備。該設(shè)備包括采集裝置5，其用于采集第一幀序列13和第二幀序列15。在這一范例中，采集裝置5是C型臂系統(tǒng)。此外，該設(shè)備包括計(jì)算裝置7，其用于使第一幀序列和第二幀序列同步化。計(jì)算裝置7基于所采集的輸入圖像序列和關(guān)于圖1描述的在步驟 S17中確定的幀位置序號(hào)列表使第一幀序列和第二幀序列同步化。根據(jù)該幀位置序號(hào)列表， 計(jì)算裝置7可以建立表示運(yùn)動(dòng)的相同階段的兩個(gè)匹配的幀之間的幀的數(shù)目的差異。計(jì)算裝置7可以通過(guò)線纜或無(wú)線連接到采集裝置5。計(jì)算裝置7還可以通過(guò)線纜或無(wú)線連接到顯示裝置11。顯示裝置11也可以通過(guò)線纜或無(wú)線連接到采集裝置5。顯示裝置11可以例如在采集期間使第一幀序列以及第二幀序列可視化。此外，顯示裝置11可以在采集之后以及在同步化之后以空間上和時(shí)間上相關(guān)表示顯示第一和第二幀序列。所述相關(guān)的表示可以是圖3所示的并排視圖，或者是支架前圖像序列和支架后圖像序列的疊加。應(yīng)當(dāng)注意到的是，詞語(yǔ)“包含”、“包括”等并不排除其他元件或步驟，并且“一”或 “一個(gè)”并不排除多個(gè)。還可以組合結(jié)合不同實(shí)施例描述的各要素。應(yīng)當(dāng)注意到的是，權(quán)利要求書中的參考標(biāo)記不應(yīng)理解為其對(duì)權(quán)利要求的范圍構(gòu)成限制。
權(quán)利要求
1.一種用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列關(guān)于周期相關(guān)聯(lián)的方法，所述方法包括采集以第一周期運(yùn)動(dòng)的所述對(duì)象的第一幀序列(SOl)； 其中，所述第一幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)； 采集以第二周期運(yùn)動(dòng)的所述對(duì)象的第二幀序列(S09)； 其中，所述第二幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)；使所述第一幀序列和所述第二幀序列關(guān)于各自的周期同步化(S21)，使得所述周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的相同階段相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述同步化是基于所述第一幀序列的運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的幀的第一數(shù)目與所述第二幀序列的運(yùn)動(dòng)循環(huán)中的幀的第二數(shù)目之間的差進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的一項(xiàng)所述的方法，所述方法還包括從所述第一幀序列以及從所述第二幀序列選擇關(guān)于運(yùn)動(dòng)的相同階段的至少兩個(gè)各自匹配的幀；確定所述第一幀序列中兩個(gè)匹配的幀之間的幀的第一數(shù)目； 確定所述第二幀序列中兩個(gè)匹配的幀之間的幀的第二數(shù)目； 比較幀的所述第一數(shù)目和幀的所述第二數(shù)目； 其中，所述同步化是基于所述比較的結(jié)果進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述同步化是通過(guò)向幀數(shù)目較小的幀序列的兩個(gè)匹配的幀之間添加第三數(shù)目的幀，或者通過(guò)在幀數(shù)目較大的幀序列的兩個(gè)匹配的幀之間略去第三數(shù)目的幀來(lái)實(shí)現(xiàn)的； 其中，幀的所述第三數(shù)目對(duì)應(yīng)于幀的所述第一數(shù)目和幀的所述第二數(shù)目之間的差。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的一項(xiàng)所述的方法， 其中，所述方法的步驟是自動(dòng)執(zhí)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的一項(xiàng)所述的方法，還包括從所述第一幀序列和所述第二幀序列兩者的所有幀中減去所述第一幀序列和所述第二幀序列之一中的第一幀(S07，S15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的一項(xiàng)所述的方法，還包括確定所述第一幀序列和所述第二幀序列之間的空間對(duì)應(yīng)性(S05，S13)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的一項(xiàng)所述的方法，還包括在同步化之后以空間上和時(shí)間上對(duì)應(yīng)的視圖來(lái)顯示所述第一幀序列和所述第二幀序列(S23)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的一項(xiàng)所述的方法， 其中，所述周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象是心臟；其中，所述各自匹配的幀對(duì)應(yīng)于心臟循環(huán)的相同階段。
10.一種用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列關(guān)于周期相關(guān)聯(lián)的設(shè)備，所述設(shè)備包括采集裝置5，其用于采集以第一周期運(yùn)動(dòng)的所述對(duì)象的第一幀序列13，以及用于采集以第二周期運(yùn)動(dòng)的所述對(duì)象的第二幀序列15 ；其中，所述第一幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)； 其中，所述第二幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)；計(jì)算裝置7，其用于使所述第一幀序列和所述第二幀序列關(guān)于各自的周期同步化，使得所述周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的相同階段相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述計(jì)算裝置7適于從所述第一幀序列以及從所述第二幀序列選擇關(guān)于運(yùn)動(dòng)的相同階段的至少兩個(gè)各自匹配的幀；其中，所述計(jì)算裝置7適于確定所述第一幀序列中兩個(gè)匹配的幀之間的幀的第一數(shù)目以及確定所述第二幀序列中兩個(gè)匹配的幀之間的幀的第二數(shù)目；其中，所述計(jì)算裝置7適于比較幀的所述第一數(shù)目和幀的所述第二數(shù)目；以及其中，所述同步化是基于所述比較的結(jié)果進(jìn)行的。
12.根據(jù)權(quán)利要求10和11中的一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括顯示裝置11，其用于在同步化之后以空間上和時(shí)間上相關(guān)聯(lián)的表示來(lái)顯示所述第一幀序列和所述第二幀序列。
13.一種計(jì)算機(jī)程序單元，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序單元在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，適于控制根據(jù)權(quán)利要求1到9中的一項(xiàng)所述的方法。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)程序單元，其中，所述第一幀序列和所述第二幀序列被輸入到所述計(jì)算機(jī)程序單元中；以及其中，來(lái)自所述第一幀序列和所述第二幀序列的各自匹配的幀的位置序號(hào)被輸入到所述計(jì)算機(jī)程序單元中。
15.一種帶有根據(jù)權(quán)利要求13和14中的一項(xiàng)所述的計(jì)算機(jī)程序單元的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
全文摘要
描述了一種用于使周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的兩個(gè)圖像序列關(guān)于周期相關(guān)聯(lián)的方法和設(shè)備。采集以第一周期運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的第一幀序列。其中，所述第一幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)。采集以第二周期運(yùn)動(dòng)的對(duì)象的第二幀序列。其中，所述第二幀序列包括運(yùn)動(dòng)的至少一個(gè)循環(huán)。使所述第一幀序列和第二幀序列關(guān)于各自的周期被同步化，使得所述周期性運(yùn)動(dòng)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)的相同階段相關(guān)聯(lián)，以同時(shí)進(jìn)行顯示。本發(fā)明允許比較表示在針對(duì)運(yùn)動(dòng)的相同循環(huán)的每個(gè)序列中具有不同數(shù)目幀的周期性運(yùn)動(dòng)的序列。從而，例如，可以以同步化的方式呈現(xiàn)在治療前采集的跳動(dòng)心臟的圖像序列以及在治療后采集的跳動(dòng)心臟的圖像序列，并且因此可以容易地對(duì)其進(jìn)行比較。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102365654SQ201080013737
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者A·J·C·布魯金斯, J·A·盧杰恩迪克 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司