醫(yī)療設(shè)備及其可視化的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】醫(yī)療設(shè)備及其可視化發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及改善醫(yī)療干預(yù)，并且在某些情況下涉及圖像數(shù)據(jù)特別是在醫(yī)療干預(yù)或醫(yī)療程序中獲得的數(shù)據(jù)的生成。本發(fā)明還涉及待成像的目標(biāo)部位中結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)性以及如何可以將其增強(qiáng)。
[0002]發(fā)明背景
[0003]受試體的醫(yī)療圖像可能包括難以解釋的信息，并且醫(yī)療圖像中呈現(xiàn)信息的方式可能是至關(guān)重要的。
[0004]不同類(lèi)型的醫(yī)療圖像對(duì)成像部位的不同的特征敏感。例如，MRI或超聲成像對(duì)軟組織敏感，X射線成像對(duì)更致密的骨組織敏感并且多普勒成像方法對(duì)運(yùn)動(dòng)敏感。然而，在單一類(lèi)型的圖像中也許不可能清楚地顯現(xiàn)全部的重要或相關(guān)信息。例如，可能難以對(duì)引入的結(jié)構(gòu)體(諸如在為了示出軟組織特征而優(yōu)化的圖像中的針或醫(yī)療裝置)的精確位置進(jìn)行定位。
[0005]逐頁(yè)顯示或重疊顯示不同類(lèi)型的圖像可能使得圖像難以閱讀(尤其是當(dāng)觀看變化的實(shí)時(shí)圖像時(shí))，或者可能會(huì)使重要的信息模糊，因此需要用以提高在醫(yī)療圖像中信息的可視化的方法和設(shè)備。
[0006]發(fā)曰月概沐
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了生成目標(biāo)部位的合成圖像數(shù)據(jù)的方法，該方法包括；
[0008]接收從對(duì)包含引入的結(jié)構(gòu)體的目標(biāo)部位的測(cè)量獲得的第一數(shù)據(jù)；
[0009]接收包含目標(biāo)部位的圖像數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)；
[0010]基于第一數(shù)據(jù)確定結(jié)構(gòu)的位置或者結(jié)構(gòu)位置的重現(xiàn)；以及
[0011]生成來(lái)自第二數(shù)據(jù)并且包括所確定的結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)體的一部分的位置的重現(xiàn)的目標(biāo)部位的合成圖像數(shù)據(jù)。
[0012]因此，合成圖像數(shù)據(jù)是從第二數(shù)據(jù)生成的，其包括表示結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)體的至少一部分的位置的附加數(shù)據(jù)。如果第一和第二數(shù)據(jù)的共同顯示也許是不可能的或不期望的的話，這可能是特別有利的。例如，如果從第一數(shù)據(jù)生成的圖像會(huì)使得從第二數(shù)據(jù)生成的圖像的一些或全部模糊的話(或者反之亦然)，或者如果由于例如對(duì)比效果、圖像偽像(artefact)、噪聲或其他外來(lái)的信息引起不管哪個(gè)圖像的解釋可能更加困難的話，第一和第二圖像數(shù)據(jù)的共同顯示也許是不可能的或不期望的。
[0013]該結(jié)構(gòu)體的位置的重現(xiàn)可以包括對(duì)結(jié)構(gòu)體的全部或一部分的位置的任何指示，例如，結(jié)構(gòu)體的全部或一部分的剪影、局部剖視圖(phantom)、廓線或透視圖(rendering)，光標(biāo)，十字準(zhǔn)線，頂點(diǎn)(vertex)或頂點(diǎn)(apex)，或這些中每個(gè)的不止一個(gè)或這些的組合。
[0014]第一數(shù)據(jù)可以是第一圖像數(shù)據(jù)并且因此該方法可以包括接收目標(biāo)部位的第一圖像數(shù)據(jù)和接收目標(biāo)部位的第二圖像數(shù)據(jù)。
[0015]可以同時(shí)或順序地接收第一和第二數(shù)據(jù)。可以以任何順序接收第一和第二數(shù)據(jù)，并且對(duì)所述結(jié)構(gòu)體的位置的確定可以在接收第二數(shù)據(jù)之前或之后進(jìn)行。
[0016]第一數(shù)據(jù)和/或第二數(shù)據(jù)可以是醫(yī)療數(shù)據(jù)或醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)。目標(biāo)部位可以是受試體(如患者)的部位。所述結(jié)構(gòu)體可以是醫(yī)療裝置或工具。因此，該方法可以準(zhǔn)備生成受試體的合成圖像，該合成圖像示出否則不可能在涉及第二數(shù)據(jù)的圖像中清晰可見(jiàn)的表示醫(yī)療工具或裝置在受試體內(nèi)的位置的計(jì)算圖像。
[0017]例如，第一數(shù)據(jù)和/或第二數(shù)據(jù)可以包括聲譜數(shù)據(jù)(例如超聲數(shù)據(jù)、彈性成像圖像數(shù)據(jù)或聲輻射數(shù)據(jù))或光學(xué)圖像數(shù)據(jù)(如擴(kuò)散光學(xué)圖像數(shù)據(jù)或拉曼圖像數(shù)據(jù))或放射線圖像數(shù)據(jù)(如X射線、CT或PET圖像數(shù)據(jù))，或磁或電圖像數(shù)據(jù)(如腦電圖圖像數(shù)據(jù)、腦磁電圖圖像數(shù)據(jù)或MRI圖像數(shù)據(jù))。
[0018]第一和第二圖像數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)，或在一些實(shí)施方案中第一和第二圖像數(shù)據(jù)兩者，可以包括超聲圖像數(shù)據(jù)。第一圖像數(shù)據(jù)可以包括多普勒超聲數(shù)據(jù)并且第二圖像數(shù)據(jù)可以包括B模式超聲數(shù)據(jù)。第一圖像數(shù)據(jù)可以包括多普勒和B模式超聲數(shù)據(jù)兩者。
[0019]在備選的實(shí)施方案中，第一和第二數(shù)據(jù)可以是地質(zhì)數(shù)據(jù)、地質(zhì)圖像數(shù)據(jù)、大氣圖像數(shù)據(jù)或者可以是材料圖像數(shù)據(jù)。
[0020]第一圖像數(shù)據(jù)可以是對(duì)第二圖像數(shù)據(jù)的補(bǔ)充。例如，第一圖像數(shù)據(jù)可以比第二圖像數(shù)據(jù)包含更多關(guān)于結(jié)構(gòu)體的信息，并且第二圖像數(shù)據(jù)可以比第一圖像數(shù)據(jù)包含更多關(guān)于的目標(biāo)部位的信息。
[0021]可以將第一圖像數(shù)據(jù)和/或第二數(shù)據(jù)與附加的圖像數(shù)據(jù)一同接收，并且該方法可以包括從附加的圖像數(shù)據(jù)中提取第一和/或第二圖像數(shù)據(jù)。例如，第一圖像數(shù)據(jù)和第二圖像數(shù)據(jù)可以一起接收(例如，作為同一圖像的一部分)，并且該方法可以包括從其中提取第一圖像數(shù)據(jù)和/或第二圖像數(shù)據(jù)。
[0022]可以通過(guò)閾值處理從附加圖像數(shù)據(jù)提取第一 /第二圖像數(shù)據(jù)。例如，該方法可包括提取具有高于閾值的強(qiáng)度/幅度值的數(shù)據(jù)，提取具有高于閾值的灰度或RBG值或者偏離平均值高于閾值量的灰度或RGB值的像素或三維像素(vexel)。備選地或附加地，該方法可以包括通過(guò)邊緣分析或通過(guò)其他任何合適的數(shù)據(jù)提取方法提取數(shù)據(jù)。
[0023]例如，第一圖像數(shù)據(jù)可以是與B模式超聲圖像數(shù)據(jù)一起接收的多普勒?qǐng)D像數(shù)據(jù)，例如，以包括超聲圖像和B模式超聲圖像的圖像的形式，并且該方法可以包括從合并的多普勒和B模式超聲圖像數(shù)據(jù)提取多普勒超聲圖像數(shù)據(jù)。
[0024]該方法可以包括變換第一圖像數(shù)據(jù)(或與附加的圖像數(shù)據(jù)一起的第一圖像數(shù)據(jù))，例如通過(guò):執(zhí)行壓縮算法，進(jìn)行從RGB到灰度格式的變換，從相位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成幅度或功率數(shù)據(jù)，執(zhí)行模糊算法，或本領(lǐng)域公知的技術(shù)的任何其他合適的變換。
[0025]該方法可以包括選擇第一圖像數(shù)據(jù)的范圍。例如，可以選擇包括具有高于閾值(其可以與用于提取的閾值相同或不同)的數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)范圍，或者可以選擇包括具有高于閾值的平均值或中值的數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)范圍，或者可以選擇其中預(yù)定比例的數(shù)據(jù)點(diǎn)具有高于閾值的數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)范圍。
[0026]可以進(jìn)行選擇、提取和/或變換，以便減少處理需求，并且使得能夠更迅速地或用更少的處理能力生成圖像?？梢赃M(jìn)行選擇、提取和/或變換，以便通過(guò)例如減少在從其中生成算得的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)中的噪聲量，提高所算得的圖像的計(jì)算的精度或準(zhǔn)確度。
[0027]基于第一數(shù)據(jù)的對(duì)結(jié)構(gòu)體的位置的確定可以包括從第一數(shù)據(jù)確定距離。例如，可以從A模式超聲數(shù)據(jù)確定對(duì)應(yīng)于從收發(fā)器到結(jié)構(gòu)體的距離的信號(hào)。
[0028]該方法可以包括生成算得的圖像數(shù)據(jù)，并從第二數(shù)據(jù)和算得的圖像數(shù)據(jù)生成目標(biāo)部位的合成圖像數(shù)據(jù)。
[0029]可以通過(guò)將第一數(shù)據(jù)(其可以為所選擇的、所提取的和/或所變換的第一圖像數(shù)據(jù))對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)擬合來(lái)生成算得的圖像數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)反映出結(jié)構(gòu)體的特性(例如，結(jié)構(gòu)體的尺寸或形狀，或者結(jié)構(gòu)體的邊緣或拐角的位置)，并且可以配合第一數(shù)據(jù)以確定該結(jié)構(gòu)的位置。
[0030]例如，該結(jié)構(gòu)體可包含一個(gè)或多個(gè)直邊緣并且結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以包括圍繞一個(gè)或多個(gè)直邊緣的模板或屏蔽(mask)。結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)可以包括結(jié)構(gòu)體的外周的或外周的一部分的模板或屏蔽，或圍繞結(jié)構(gòu)體的外周的或外周的一部分的模板或屏蔽。
[0031]擬合可以包括確定第一圖像數(shù)據(jù)(其可以為已選擇的、已提取的和/或已變換的)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)之間的最大的對(duì)應(yīng)性。
[0032]該方法可以包括進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的變換或多個(gè)變換以確定最大的對(duì)應(yīng)性。該方法可以包括對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)進(jìn)行多個(gè)變換，以及確定結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和/或結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的變換的一些或全部與第一圖像數(shù)據(jù)之間的對(duì)應(yīng)性，以確定最大的對(duì)應(yīng)性。
[0033]該方法可以包括矩陣匹配或圖案匹配，以確定最大的對(duì)應(yīng)性。
[0034]所述(或每個(gè))變換可以是結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)變換、位置變換(S卩，以改變結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的坐標(biāo)位置)或尺度變換(即相對(duì)于所述第一圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系統(tǒng))。
[0035]該方法可以包括進(jìn)行結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)變換或多個(gè)旋轉(zhuǎn)變換。
[0036]可以基于第一圖像數(shù)據(jù)(可以為已選擇的、已提取的和/或已變換的)的相關(guān)變量分析，諸如主成分分析(PCA)或多線性PCA分量分析或因子分析，來(lái)生成算得的圖像。該分析可以基于結(jié)構(gòu)體的性質(zhì)，諸如結(jié)構(gòu)體的邊緣、拐角或尺寸。
[0037]因此，有關(guān)該結(jié)構(gòu)體的位置的位置信息可以從將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)第一數(shù)據(jù)擬合獲得。
[0038]位置信息可以包括取向信息。取向信息可以包括結(jié)構(gòu)體的邊緣的取向或傾斜，或定位信息(例如結(jié)構(gòu)的頂點(diǎn)的位置)或比例信息(例如該結(jié)構(gòu)體的頂點(diǎn)或邊緣的相對(duì)位置)。
[0039]確定結(jié)構(gòu)體的位置可以包括確定第一圖像數(shù)據(jù)的端點(diǎn)或不止一個(gè)端點(diǎn)。端點(diǎn)可以對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)體的一部分，如結(jié)構(gòu)體的邊緣、拐角或末端。
[0040]端點(diǎn)可以基于位置信息對(duì)第一圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值分析或其他合適的分析確定。在一些實(shí)施方案中，端點(diǎn)可以通過(guò)沿著由相關(guān)變量分析或最大對(duì)應(yīng)性的確定所導(dǎo)出的軌跡線的閾值分析(對(duì)于非零PRG或灰度像素/三維像素(voxel)值)來(lái)確定端點(diǎn)。
[0041]端點(diǎn)可以由全部的第一圖像數(shù)據(jù)確定，或者在第一圖像數(shù)據(jù)的選擇上(例如在已提取的、已選擇的或已變換的第一圖像數(shù)據(jù)上)確定。
[0042]選擇、提取和變換、端點(diǎn)確定和擬合可以以任何順序進(jìn)行。
[0043]該方法可以包括將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)對(duì)第一圖像數(shù)據(jù)擬合并隨后確定端點(diǎn)和/或提取，和/或該方法可以包括選擇、提取和/或變換第一圖像數(shù)據(jù)并且隨后對(duì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)擬合。
[0044]該方法可以包括更新合成圖像數(shù)據(jù)(即生成更新的合成圖像數(shù)據(jù))。該方法可以包括從所生成的合成圖像數(shù)據(jù)的序列生成視頻圖像數(shù)據(jù)。
[0045]第一圖像數(shù)據(jù)、第二圖像數(shù)據(jù)、算得的圖像數(shù)據(jù)和/或合成圖像數(shù)據(jù)可以是可以由其生成圖像的數(shù)據(jù)，諸如從成像設(shè)備輸出的格式的原始數(shù)據(jù)。第一圖像數(shù)據(jù)、第二圖像數(shù)據(jù)、算得的圖像數(shù)據(jù)和/或合成圖像數(shù)據(jù)可以是圖像或圖像文件格式(例如，PNG、JPEG,GIF、TIFF、BMP等)或視頻文件格式(如MPEG, AV1、MP4、3GP等)的數(shù)據(jù)。
[0046]因此，該方法可以包括生成來(lái)自第二數(shù)據(jù)并且包括該結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)體的一部分的位置的重現(xiàn)的目標(biāo)部位的合成圖像。該重現(xiàn)可以包括例如，結(jié)構(gòu)體的全部或一部分的剪影、局部剖視圖、廓線或透視圖，光標(biāo)，十字準(zhǔn)線，頂點(diǎn)或頂點(diǎn)，或這些中每個(gè)的不止一個(gè)或這些的組合。
[0047]第一圖像數(shù)據(jù)、第二圖像數(shù)據(jù)、算得的圖像數(shù)據(jù)和/或合成圖像數(shù)據(jù)可以是2D圖像數(shù)據(jù)或3D圖像數(shù)據(jù)。
[0048]該方法可以包括通過(guò)例如斷層攝影從3D圖像數(shù)據(jù)生成2D圖像數(shù)據(jù)。
[0049]該方法可以包括顯示合成圖像(從合成圖像數(shù)據(jù)導(dǎo)出的)。合成圖像可以顯示在顯示屏上。
[0050]該結(jié)構(gòu)的位置的重現(xiàn)可以在合成圖像的全部或僅一部分上顯示。該重現(xiàn)可以在一些或全部時(shí)間顯示。例如，該重現(xiàn)可以根據(jù)用戶(hù)的命令(諸如鍵盤(pán)輸入或光標(biāo)移動(dòng))顯示，或者重現(xiàn)可以是間歇性的。
[0051]該方法可以包括顯示更新的合成圖像序列(例如視頻)，其可以是實(shí)時(shí)的。
[0052]該方法可以包括從所生成的合成圖像數(shù)據(jù)序列生成視頻圖像數(shù)據(jù)。因此，該方法可以為對(duì)的交互式地測(cè)量和控制目標(biāo)部位的結(jié)構(gòu)體的位置做好準(zhǔn)備。
[0053]該方法可以包括獲取第一和第二數(shù)據(jù)。該方法可以包括獲取受試體的第一和第二醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)。
[0054]因此，本發(fā)明擴(kuò)展到一種對(duì)目標(biāo)部位例如受試體的目標(biāo)部位成像的方法，所述成像的方法包括；通過(guò)測(cè)量包含引入的結(jié)構(gòu)體的目標(biāo)部位，獲取第一數(shù)據(jù)；獲取包含目標(biāo)部位的圖像數(shù)據(jù)的第二數(shù)據(jù)；基于第一數(shù)據(jù)確定結(jié)構(gòu)體的位置或結(jié)構(gòu)體的位置的重現(xiàn)；以及生成來(lái)自第二數(shù)據(jù)并且包括與從第一數(shù)據(jù)導(dǎo)出的所確定的結(jié)構(gòu)體或結(jié)構(gòu)體的一部分的位置的重現(xiàn)有關(guān)的數(shù)據(jù)的目標(biāo)部位的合成圖像數(shù)據(jù)。
[0055]第一數(shù)據(jù)可以是與第一成像技術(shù)有關(guān)的第一圖像數(shù)據(jù)并且第二數(shù)據(jù)可