醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)目標(biāo)的至少兩幅圖像(例如患者的身體的CT掃描和/或MRI掃描的兩幅圖像)的配準(zhǔn)的方法和圖像處理設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]US 2013/0182925 Al公開(kāi)了一種對(duì)圖像數(shù)據(jù)的第一集合與圖像數(shù)據(jù)的第二集合進(jìn)行初始配準(zhǔn)的方法。然后在自動(dòng)或人工選擇的區(qū)域中執(zhí)行對(duì)圖像的進(jìn)一步配準(zhǔn)。例如初始配準(zhǔn)可以是自由形式的變換，而進(jìn)一步的配準(zhǔn)是剛性配準(zhǔn)。在最終步驟中，初始配準(zhǔn)和進(jìn)一步的配準(zhǔn)可以被合并。
[0003]US 2005/065421 Al公開(kāi)了一種方法，在所述方法中，第一解剖結(jié)構(gòu)圖像與第一功能圖像被共配準(zhǔn)，并且在稍后的階段中采集到的第二解剖結(jié)構(gòu)圖像與第二功能圖像被共配準(zhǔn)。在第一解剖結(jié)構(gòu)圖像和第二解剖結(jié)構(gòu)圖像上執(zhí)行全局、剛性配準(zhǔn)。此外，在第一共配準(zhǔn)的復(fù)合圖像數(shù)據(jù)集中識(shí)別感興趣體積(ROI)，并且在該ROI和經(jīng)全局配準(zhǔn)的圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)的對(duì)應(yīng)ROI上執(zhí)行局部、非剛性配準(zhǔn)。
[0004]WO 2007/066294 A2公開(kāi)了一種流程，在所述流程中，在醫(yī)學(xué)介入期間，第一圖像與第二圖像的若干配準(zhǔn)被顯示在顯示器上。然后醫(yī)生可以視覺(jué)地選擇所述配準(zhǔn)中的一個(gè)用于后續(xù)使用。
[0005]WO 20121025855 Al公開(kāi)了對(duì)解剖結(jié)構(gòu)圖像與發(fā)射圖像的配準(zhǔn)。在一個(gè)實(shí)施例中，全局剛性配準(zhǔn)之后跟隨有對(duì)感興趣區(qū)域的局部非剛性配準(zhǔn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上內(nèi)容，期望具有允許經(jīng)改進(jìn)的圖像配準(zhǔn)的手段。
[0007]該目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理設(shè)備、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法、以及根據(jù)權(quán)利要求3所述的醫(yī)學(xué)成像裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中公開(kāi)了優(yōu)選實(shí)施例。
[0008]根據(jù)第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種可以對(duì)目標(biāo)的至少兩幅圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的圖像處理設(shè)備，所述設(shè)備包括以下部件:
[0009]-第一模塊，其在以下被稱(chēng)為“全局配準(zhǔn)模塊”并且用于利用第一參數(shù)向量使用給定的配準(zhǔn)算法來(lái)運(yùn)行對(duì)所述至少兩幅圖像的配準(zhǔn)(被稱(chēng)為“全局配準(zhǔn)”)。
[0010]-第二模塊，其在以下被稱(chēng)為“選擇模塊”并且用于選擇所述圖像中的被稱(chēng)為“R0I”的給定的感興趣區(qū)域。
[0011]-第三模塊，其在以下被稱(chēng)為“局部配準(zhǔn)模塊”并且用于利用不同于所述第一參數(shù)向量的參數(shù)向量使用以上提及的給定的配準(zhǔn)算法來(lái)運(yùn)行對(duì)選定的ROI內(nèi)的所述圖像的至少一個(gè)配準(zhǔn)(被稱(chēng)為“局部配準(zhǔn)”)。
[0012]此外，前述的所述局部配準(zhǔn)的“不同的參數(shù)向量”是基于對(duì)所述ROI的自動(dòng)分析針對(duì)至少一個(gè)局部配準(zhǔn)而被自動(dòng)地確定的，其中，所述分析包括以下項(xiàng)目中的至少一個(gè):對(duì)強(qiáng)度范圍的評(píng)估、圖像邊緣、熵測(cè)量結(jié)果、強(qiáng)度直方圖、邊緣直方圖、剩余的強(qiáng)度范圍、和/或解剖結(jié)構(gòu)位置。
[0013]例如所述圖像處理設(shè)備可以通過(guò)專(zhuān)用電子硬件、具有相關(guān)聯(lián)的軟件的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理硬件或二者的混合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014]由所述設(shè)備處理的圖像典型地是二維圖像或三維圖像，例如從醫(yī)學(xué)CT(計(jì)算機(jī)斷層攝影)或MRI (磁共振成像)掃描流程獲得的圖像。所述圖像優(yōu)選被編碼為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集，在所述數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)集中，每個(gè)元素表示空間中的相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)(例如由其在相關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系中的坐標(biāo)X，1，z表示)處的圖像值(例如灰度值)。
[0015]通常，對(duì)目標(biāo)的兩幅圖像的“配準(zhǔn)”指代對(duì)所述兩幅圖像之間的映射的確定，所述配準(zhǔn)將所述圖像中的第一幅的每個(gè)圖像點(diǎn)映射到第二幅圖像的屬于被成像目標(biāo)的相同位置或結(jié)構(gòu)的該圖像點(diǎn)上。對(duì)已經(jīng)利用相同的裝置生成的圖像的配準(zhǔn)通常是必要的，這是因?yàn)樗瞿繕?biāo)可能移動(dòng)(患者的運(yùn)動(dòng)、心跳、結(jié)構(gòu)的生長(zhǎng)等)。對(duì)已經(jīng)利用不同裝置/模態(tài)生成的圖像的配準(zhǔn)通常是必要的，這是因?yàn)楸怀上衲繕?biāo)的同一結(jié)構(gòu)在這樣的圖像中被不同地表示。在配準(zhǔn)之前，圖像可以被適當(dāng)?shù)仡A(yù)處理，例如通過(guò)過(guò)濾或通過(guò)將不感興趣的目標(biāo)移除。
[0016]被描繪在經(jīng)處理的圖像中的所述目標(biāo)例如可以是醫(yī)學(xué)檢查中的人或動(dòng)物的身體(的部分)、行李控制中的手提箱、材料科學(xué)中的一塊材料等。
[0017]定語(yǔ)“全局”和“局部”應(yīng)當(dāng)指示“全局配準(zhǔn)”比“局部配準(zhǔn)”擴(kuò)展到所述圖像的更大的部分，“局部配準(zhǔn)”被限制到選定的ROI。然而，“全局配準(zhǔn)”可能不覆蓋整個(gè)圖像，例如在不感興趣的結(jié)構(gòu)(例如患者臺(tái))被忽略的情況下。
[0018]“給定的配準(zhǔn)算法”可以是適合于對(duì)手頭圖像的期望的配準(zhǔn)的任何算法。在本領(lǐng)域中已知各種這樣的配準(zhǔn)算法，例如剛性配準(zhǔn)、仿射配準(zhǔn)、以及非剛性配準(zhǔn)(參見(jiàn)J.Modersitzki 的 US 2013/0182925 Al “Numerical Methods for Image Registrat1n，，，Oxford University Press，2004 年；D.Rueckert、L.1.Sonoda、C.Hayes、D.L.G.Hill、M.0.Leach 以及 D.J.Hawkes 的“Non-rigid registrat1n using free-formdeformat1ns:Applicaton to breast MR images，，，IEEE Transact1ns on MedicalImaging，18 (8)，712-721頁(yè)，1999年)。所有關(guān)于所使用的配準(zhǔn)算法的假設(shè)是所述配準(zhǔn)算法取決于N多I個(gè)參數(shù)，其中，這些參數(shù)可以被布置為某個(gè)N維參數(shù)空間的“參數(shù)向量”。
[0019]如果多于一個(gè)局部配準(zhǔn)是由所述局部配準(zhǔn)模塊運(yùn)行的，則所述局部配準(zhǔn)中的每個(gè)將使用與所述第一參數(shù)向量和其他局部配準(zhǔn)的參數(shù)向量都不同的參數(shù)向量。
[0020]對(duì)所述ROI的選擇可以在原始圖像中的任意一幅中被運(yùn)行、在全部?jī)煞鶊D像中被同時(shí)運(yùn)行(利用稍后的對(duì)所述選擇的合并)、和/或在所述圖像的經(jīng)全局配準(zhǔn)的版本中運(yùn)行。后面的選項(xiàng)是典型優(yōu)選的，這是因?yàn)榻?jīng)全局配準(zhǔn)的圖像展現(xiàn)全局配準(zhǔn)可能尚未足夠好的那些區(qū)域，使得這些區(qū)域可以被選擇為R0I。此外，對(duì)ROI的選擇和對(duì)至少一個(gè)局部配準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)的確定可以任選地針對(duì)不同的ROI被重復(fù)若干次和/或針對(duì)不同的ROI被并行運(yùn)行。
[0021]可以利用原始圖像或優(yōu)選地通過(guò)將經(jīng)全局配準(zhǔn)的圖像用作起始點(diǎn)來(lái)執(zhí)行所述至少一個(gè)局部配準(zhǔn)。
[0022]根據(jù)第二方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種用于對(duì)目標(biāo)的至少兩幅圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的方法，所述方法包括在適當(dāng)時(shí)可以以所列出的順序或任何其他順序或并行地被運(yùn)行的以下步驟:
[0023]a)利用第一參數(shù)向量使用給定的配準(zhǔn)算法來(lái)對(duì)所述圖像進(jìn)行“全局配準(zhǔn)”。
[0024]b)選擇所述圖像中的被稱(chēng)為ROI的感興趣區(qū)域。
[0025]c)利用不同的參數(shù)向量使用所述給定的配準(zhǔn)算法來(lái)對(duì)選定的ROI內(nèi)的所述圖像進(jìn)行至少一個(gè)“局部配準(zhǔn)”。
[0026]此外，前述的所述局部配準(zhǔn)的“不同的參數(shù)向量”是基于對(duì)所述ROI的自動(dòng)分析針對(duì)至少一個(gè)局部配準(zhǔn)而被自動(dòng)確定的，其中，所述分析包括以下項(xiàng)目中的至少一個(gè):對(duì)強(qiáng)度范圍的評(píng)估、圖像邊緣、熵測(cè)量結(jié)果、強(qiáng)度直方圖、邊緣直方圖、剩余的強(qiáng)度范圍、和/或解剖結(jié)構(gòu)位置。
[0027]根據(jù)第三方面，本發(fā)明的實(shí)施例涉及一種醫(yī)學(xué)成像裝置，所述醫(yī)學(xué)成像裝置包括以下部件:
[0028]-至少一個(gè)圖像生成設(shè)備，其用于生成目標(biāo)的圖像。
[0029]-上述種類(lèi)的圖像處理設(shè)備，其用于對(duì)由所述圖像生成設(shè)備提供的圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。所述圖像處理設(shè)備因此將包括:全局配準(zhǔn)模塊，其用于利用第一參數(shù)向量使用給定的配準(zhǔn)算法來(lái)運(yùn)行對(duì)所述圖像的全局配準(zhǔn)；選擇模塊，其用于對(duì)所述圖像中的ROI的選擇；以及局部配準(zhǔn)模塊，其用于利用不同的參數(shù)向量使用所述給定的配準(zhǔn)算法來(lái)運(yùn)行對(duì)選定的ROI內(nèi)的所述圖像的至少一個(gè)局部配準(zhǔn)。
[0030]所述圖像處理設(shè)備、所述方法以及所述醫(yī)學(xué)成像裝置基于這樣的相同的概念，SP在對(duì)兩幅圖像的全局配準(zhǔn)之后跟隨有在選定的感興趣區(qū)域中的利用不同的參數(shù)向量的至少一個(gè)局部配準(zhǔn)。因此，針對(duì)這些實(shí)施例中的一個(gè)所提供的解釋對(duì)于其他實(shí)施例也是有效的。
[0031]所述圖像處理設(shè)備、所述方法以及所述醫(yī)學(xué)成像裝置具有這樣的優(yōu)點(diǎn)