相關(guān)圖像映射指針的制作方法
【專利摘要】一種以直觀交互的方式將圖像配準(zhǔn)映射可視化的系統(tǒng)（106）。所述系統(tǒng)（106）包括顯示器（110）以及一個或多個處理器（116）。所述處理器（116）被編程為接收第一圖像和第二圖像并獲得從所述第一圖像到所述第二圖像的圖像配準(zhǔn)映射。此外，所述處理器（116）被編程為將所述第一圖像鄰近所述第二圖像顯示在所述顯示器（110）上并獲得一個或多個參考圖像位置。每個所述參考圖像位置均被限定在所述第一圖像和所述第二圖像中的一個的坐標(biāo)系中。此外，所述處理器（116）被編程為在所述第一圖像和所述第二圖像中的一個上突出每個所述參考圖像位置，并且在所述第一圖像和所述第二圖像中的另一個中突出針對每個所述參考圖像位置的相關(guān)圖像位置。使用所述圖像配準(zhǔn)映射確定所述相關(guān)圖像位置。
【專利說明】相關(guān)圖像映射指針
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請總體涉及圖像配準(zhǔn)。其特別適于結(jié)合輻射治療應(yīng)用，并將具體參考輻射治療進(jìn)行描述。然而，應(yīng)理解，本申請也適用于其他使用情景，并且不必須限于前面提及的應(yīng)用。例如，本申請適于在特定圖像研究中、在監(jiān)測處置方案的進(jìn)行或醫(yī)學(xué)狀況的進(jìn)展中、在規(guī)劃處置療程等等中，視覺地分析圖像配準(zhǔn)映射。
【背景技術(shù)】
[0002]在輻射治療中，將空間靶向的輻射劑量應(yīng)用于腫瘤或包含癌癥或惡性組織的其他區(qū)域。與正常細(xì)胞相比較，生長并快速復(fù)制的癌細(xì)胞傾向于更容易受輻射損傷，使得通過合理規(guī)劃施予的劑量優(yōu)先殺死癌癥或惡性組織。然而，輻射對惡性細(xì)胞和健康細(xì)胞兩者均有害，因此對于將有效的輻射治療施加到惡性腫瘤同時限制對健康組織的附帶損傷而言，對輻射的精確空間靶向是重要的。為了精確地靶向輻射，基于對患者采集的圖像，提前針對所述患者規(guī)劃輻射治療。通常，計算機(jī)斷層攝影(CT)成像被用于輻射治療規(guī)劃。然而，可以額外地或可選地使用其他成像模態(tài)，例如磁共振(MR)或正電子發(fā)射斷層攝影(PET)。
[0003]在規(guī)劃輻射治療時，在圖像中識別并描繪腫瘤或其他靶，以及危及器官(OAR)或輻射劑量必須被限制的其他區(qū)域。通常，這通過在所述腫瘤或其他靶周圍畫出輪廓(或軌跡)以及在OAR或其他區(qū)域周圍畫出輪廓(或軌跡)來進(jìn)行。此外，腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師提供輻射規(guī)劃參數(shù)。所述輻射規(guī)劃參數(shù)通常包括要被遞送到所述腫瘤或其他靶的最小劑量或目標(biāo)劑量、針對所述OAR或其他區(qū)域的最大允許劑量等等。描繪了輪廓的腫瘤或其他靶以及描繪了輪廓的OAR或其他區(qū)域，連同所述輻射治療規(guī)劃參數(shù)，以及關(guān)于各種組織的輻射衰減或吸收特性的信息，用作輸入，以優(yōu)化輻射遞送。
[0004]圖像配準(zhǔn)是用于幫助輻射治療規(guī)劃重要的工具。圖像配準(zhǔn)旨在找到最好地將當(dāng)前圖像中感興趣對象(001)(例如感興趣區(qū)域(ROI)和感興趣點(diǎn)(POI))對齊到較早圖像的變換和/或變形。一些應(yīng)用包括輪廓(軌跡)傳播；將PET和/或CT圖像映射到規(guī)劃CT ;劑量累計，等等。其可以被用于:治療過程期間的自適應(yīng)規(guī)劃事件；4D規(guī)劃和/或優(yōu)化；交叉和/或內(nèi)部規(guī)劃和/或優(yōu)化；復(fù)合規(guī)劃；多模態(tài)處置計劃生成等等中的一種或多種。在自適應(yīng)規(guī)劃的情況中，工作流程通常以用戶將處置計劃和001傳播到在療程治療期間采集的新圖像開始?？梢允褂脠D像配準(zhǔn)映射，例如使用圖像配準(zhǔn)算法創(chuàng)建的變形向量場(0VF)，將所述結(jié)構(gòu)傳播到所述新圖像。由于所有的劑量都必須被映射到相同的坐標(biāo)系用于累計，可以然后使用圖像配準(zhǔn)計算并累計所述新圖像上的劑量，以將劑量映射到期望的坐標(biāo)系上。為最小化引入到所累計的劑量中的誤差，映射的準(zhǔn)確度和精確度非常重要。
[0005]目前用于分析圖像配準(zhǔn)映射的工具將結(jié)構(gòu)，例如輪廓，顯示在圖像上。然而，對于具有特別關(guān)注的某些區(qū)域來說，結(jié)構(gòu)可能是不夠的。例如，觀看輪廓僅顯示表面，并且沒有給出實(shí)時反饋。此外，表面的剪切非常難以探測。此外，目前用于分析圖像配準(zhǔn)的工具將當(dāng)前圖像疊加在較早的圖像上。然而，這沒有提供圖像之間的變換的可視化。此外，圖像常常失去銳度并且可能難以視覺地映射到原始圖像。再者，目前用于分析圖像配準(zhǔn)的工具將兩個圖像并排顯示。例如，一些工具對一個圖像應(yīng)用矩形網(wǎng)格，并且然后以扭曲的形式將相同的網(wǎng)格應(yīng)用于另一圖像，以反映圖像配準(zhǔn)期間發(fā)生的變形和/或變換。再例如，在兩個圖像的對應(yīng)體素之間畫出箭頭。然而，這些圖像不直觀，且不提供所述圖像配準(zhǔn)映射的直接可視化。
[0006]本申請?zhí)峁┮环N用于視覺地分析圖像配準(zhǔn)的新的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法，其克服了上文提及的問題以及其他問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)一個方面，提供一種用于評估圖像配準(zhǔn)映射的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括顯示器和一個或多個處理器。所述處理器被編程為接收第一圖像和第二圖像并獲得從所述第一圖像到所述第二圖像的圖像配準(zhǔn)映射。所述處理器還被編程為將所述第一圖像鄰近所述第二圖像顯示在所述顯示器上并獲得一個或多個參考圖像位置。每個所述參考圖像位置被限定在所述第一圖像和所述第二圖像中的一個的坐標(biāo)系中。此外，所述處理器被編程為在所述第一圖像和第二圖像兩者中突出相對應(yīng)的參考圖像位置。使用所述圖像配準(zhǔn)映射確定所述相關(guān)圖像位置。
[0008]根據(jù)另一方面，提供一種用于評估圖像配準(zhǔn)映射的方法。接收第一圖像和第二圖像。還獲得從所述第一圖像到所述第二圖像的圖像配準(zhǔn)映射。將所述第一圖像鄰近所述第二圖像顯示，并且獲得一個或多個參考圖像位置。每個所述參考圖像位置被限定在所述第一圖像和所述第二圖像中的一個的坐標(biāo)系中。其后，在所述第一圖像和所述第二圖像之另一個中針對每個所述參考圖像位置突出相關(guān)圖像位置。使用所述圖像配準(zhǔn)映射確定所述相關(guān)圖像位置。
[0009]一個優(yōu)點(diǎn)在于，可以實(shí)時地映射圖像上的任何特征，包括結(jié)構(gòu)表面、感興趣的內(nèi)部
[0010]另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以采用編碼，例如色彩編碼，來顯示表面的剪切效果。
[0011]另一優(yōu)點(diǎn)在于，向用戶顯示當(dāng)前圖像與較早圖像之間的映射，無需將所述圖像中的一個變換為與另一個配準(zhǔn)。
[0012]另一優(yōu)點(diǎn)在于減少了處理時間。
[0013]另一優(yōu)點(diǎn)在于有利于用戶評價輻射治療的有效性。
[0014]本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在閱讀和理解以下詳細(xì)描述時，將認(rèn)識到本發(fā)明其他優(yōu)點(diǎn)?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0015]本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選的實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被理解為限制本發(fā)明。
[0016]圖1圖示了根據(jù)本公開的各方面的輻射治療系統(tǒng)的方框圖。
[0017]圖2圖示了根據(jù)本公開的各方面的由相關(guān)圖像映射指針(CIMP)模塊執(zhí)行的方法的方框圖。
[0018]圖3圖示了根據(jù)本公開的各方面由CIMP模塊采用的圖形用戶接口。
【具體實(shí)施方式】[0019]參考圖1，提供了用于用戶處置患者的輻射治療系統(tǒng)100。輻射治療系統(tǒng)100包括適于采集圖像的一個或多個成像模態(tài)102，所述圖像體現(xiàn)所述患者中的感興趣對象(001)，例如感興趣區(qū)域(ROI)和感興趣點(diǎn)(Ρ0Ι)。成像模態(tài)102適當(dāng)?shù)匕ㄓ嬎銠C(jī)斷層攝影(CT)掃描器。然而，所述成像模態(tài)102可以額外地或可選地包括正電子發(fā)射斷層攝影(PET)掃描器、磁共振(MR)掃描器、單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影(SPECT)掃描器等等中的一個或多個。
[0020]從成像模態(tài)102采集到的圖像通常為三維圖像。然而，預(yù)期二維圖像。三維圖像通常包括多個二維圖像，下文中稱作切片。此外，從成像模態(tài)102采集到的圖像被存儲在圖像存儲器104中。通常，圖像存儲器104是中央記錄存儲系統(tǒng)。然而，預(yù)期圖像存儲器104對成像模態(tài)102而言是本地的或者是輻射治療系統(tǒng)100的另一部件。在圖像存儲器104遠(yuǎn)離成像模態(tài)102時，成像模態(tài)102適當(dāng)?shù)亟?jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)，例如局域網(wǎng)(LAN)，與所述圖像存儲器104連接。
[0021]輻射治療系統(tǒng)100的規(guī)劃系統(tǒng)106針對每個患者接收圖像(通常為規(guī)劃圖像)并使用所述圖像來生成和/或更新輻射治療處置計劃(RTP)和/或進(jìn)行對RTP的處置后分析。規(guī)劃圖像是被用于生成和/或更新RTP的圖像。此外，處置后分析旨在評估RTP的有效性。如果所述RTP有效，則腫瘤或其他靶己經(jīng)在尺寸上減小和/或消失。通常，從圖像存儲器104和/或成像模態(tài)102采集所述圖像。然而，可以從其他源采集所述圖像。此外，通常經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)，以電子的方式接收所述規(guī)劃圖像。然而，預(yù)期接收所述規(guī)劃圖像的其他方式。
[0022]為生成針對患者的RTP，規(guī)劃系統(tǒng)106在輻射治療之前接收一個或多個規(guī)劃圖像。所述規(guī)劃圖像被適當(dāng)?shù)鼐劢乖诖幹没虼^察的患者的一個或多個腫瘤或其他靶上。在接收所述規(guī)劃圖像時，在每個腫瘤或其他靶以及一個或多個OAR或其他區(qū)域周圍識別輪廓(或軌跡)。使用輪廓勾畫來在所述腫瘤或其他靶與所述OAR或其他區(qū)域之間進(jìn)行繪制。腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行所述輪廓勾畫。然而，預(yù)期自動或半自動的方法。在臨床醫(yī)師進(jìn)行所述輪廓勾畫時，臨床醫(yī)師適當(dāng)?shù)厥褂靡粋€或多個用戶輸入設(shè)備108，以在經(jīng)由顯示器110呈現(xiàn)的圖像用戶接口上識別所述輪廓。例如，所述圖形用戶接口可以顯示規(guī)劃圖像，并且允許所述臨床醫(yī)師使用所述用戶輸入設(shè)備108，將所述輪廓畫出或標(biāo)記在所述規(guī)劃圖像上。
[0023]除了識別所述輪廓之外，還針對經(jīng)輪廓勾畫的區(qū)域定義輻射規(guī)劃參數(shù)。適當(dāng)?shù)兀R床醫(yī)師或腫瘤醫(yī)師經(jīng)由所述圖形用戶接口定義所述輻射規(guī)劃參數(shù)。例如，臨床醫(yī)師或腫瘤醫(yī)師使用用戶輸入設(shè)備108定義所述輻射規(guī)劃參數(shù)。然而，與輪廓勾畫一樣，預(yù)期自動的方法。所述輻射規(guī)劃參數(shù)通常包括要被遞送到所述腫瘤或其他靶的最小或目標(biāo)劑量，針對所述OAR或其他區(qū)域的最大允許劑量，等等。所述輻射治療規(guī)劃參數(shù)，連同有關(guān)各種組織和經(jīng)輪廓勾畫的腫瘤或者其他目標(biāo)和經(jīng)輪廓勾畫的OAR或其他區(qū)域的輻射衰減或吸收特性的已知信息，被用于生成所述RTP。
[0024]在特定實(shí)施例中，規(guī)劃系統(tǒng)106在輻射治療之前接收多個規(guī)劃圖像，并將它們用于生成所述RTP。然而，一個挑戰(zhàn)在于，由于例如不同的成像模態(tài)的使用、時間不一致性，等等，這些圖像可能采用不同的坐標(biāo)系。例如，所述規(guī)劃系統(tǒng)106可以接收使用CT成像模態(tài)生成的規(guī)劃圖像和使用PET成像模態(tài)生成的規(guī)劃圖像。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，可以使用所述規(guī)劃系統(tǒng)106的相關(guān)圖像映射指針(CMP)模塊112，以允許腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師直觀地查看和關(guān)聯(lián)所述圖像。[0025]CMP模塊112，與顯示器110和用戶輸入設(shè)備108—起，允許腫瘤醫(yī)師或臨床醫(yī)師同時在兩個不同的圖像中使用它們之間的圖像配準(zhǔn)映射，以相關(guān)的方式將圖像位置可視化，所述圖像配準(zhǔn)映射使用圖像配準(zhǔn)算法生成。所述不同的圖像被相鄰(例如，并排)顯示在顯示器110上。腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師然后使用用戶輸入設(shè)備108在所述圖像中選擇圖像位置。當(dāng)腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師在所述圖像中的一個中選擇圖像位置時，所述CIMP模塊112實(shí)時地突出所選擇的圖像位置和在另一圖像中的相關(guān)圖像位置，使得腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師能可視化所述圖像之間的相關(guān)性。如下文所討論地，適當(dāng)?shù)厥褂弥甘痉?，例如箭頭、準(zhǔn)星等等進(jìn)行突出。
[0026]在特定實(shí)施例中，CIMP模塊112被用于輪廓勾畫和/或與用于輪廓勾畫的圖形用戶接口集成。例如，CMP模塊112可以經(jīng)由所述圖形用戶接口的菜單項(xiàng)被激活。這里，CMP模塊112被用于輪廓勾畫，兩個不同的規(guī)劃圖像被顯示在所述圖形用戶接口上。例如，從CT成像模態(tài)采集的規(guī)劃圖像被顯示在從MR成像模態(tài)采集的規(guī)劃圖像旁邊。其后，腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師在所述圖像中的一個上畫出所述輪廓，并且CMP模塊112實(shí)時地使用所述圖像之間的圖像配準(zhǔn)映射，在兩個圖像上突出由所述輪廓限定的所述圖像位置。在特定實(shí)施例中，預(yù)期腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師可以使用兩個圖像來畫出所述輪廓。例如，預(yù)期腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師在所述圖像中的一個上開始畫輪廓并在另一圖像上結(jié)束畫輪廓。
[0027]在每個輻射治療會話期間，確定被遞送到腫瘤或其他靶以及OAR或者其他區(qū)域的輻射的累計劑量。隨著所述治療會話的進(jìn)行，所述腫瘤或其他靶通常收縮，允許所述OAR或其他區(qū)域移動，可能會造成所述累計劑量計算以及輻射治療束的軌跡上的誤差。為了保持準(zhǔn)確性，周期性地更新所述RTP。
[0028]為了更新針對患者的RTP，規(guī)劃系統(tǒng)106接收一個或多個新規(guī)劃圖像。例如，規(guī)劃系統(tǒng)106在每個或預(yù)定數(shù)量的輻射治療會話之后，接收規(guī)劃圖像。如上文所述，所述規(guī)劃圖像被適當(dāng)?shù)鼐劢乖谒龌颊叩乃瞿[瘤或其他靶上。在接收新規(guī)劃圖像時，或在接收預(yù)定數(shù)量的新規(guī)劃圖像時，通常更新所述輪廓(或軌跡)和/或所述RTP的所述劑量。更新RTP的一個挑戰(zhàn)在于，其是通過最初用于定義所述RTP的所述規(guī)劃圖像的坐標(biāo)系被來定義的。為了彌補(bǔ)這一點(diǎn)，可以再次使用CMP模塊112。
[0029]在更新RTP的所述輪廓中，所述新規(guī)劃圖像被顯示在用于生成所述RTP的原始規(guī)劃圖像旁邊。此外，CMP模塊112在所述原始規(guī)劃圖像中突出所述RTP的所述輪廓涉及的圖像位置，并且使用所述原始規(guī)劃圖像與所述新規(guī)劃圖像之間的圖像配準(zhǔn)映射，在所述新規(guī)劃圖像中突出所述相關(guān)圖像位置。有利地，這允許腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師將相對應(yīng)的圖像位置可視化。適當(dāng)?shù)兀褂妹枥L所述對應(yīng)圖像位置的指示符，突出所述圖像位置。在特定實(shí)施例中，腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師可以使用用戶輸入設(shè)備108更改所述輪廓。例如，腫瘤醫(yī)師或臨床醫(yī)師可以更改代表所述輪廓的所述指示符的尺寸和/或形狀，并且實(shí)時地在所述另一所顯示的圖像上看到效果。
[0030]在更新RTP的所述劑量中，可以使用圖像配準(zhǔn)映射，將所述新規(guī)劃圖像映射到在所述RTP的生成期間使用的所述坐標(biāo)系。其后，累計來自所述新規(guī)劃圖像和/或所述RTP的劑量數(shù)據(jù)，并將其圖形地呈現(xiàn)為累計劑量圖像。然后使用CMP模塊112，將該圖像顯示在用于生成所述RTP的所述原始規(guī)劃圖像旁邊。CMP模塊112可以在原始規(guī)劃圖像中突出所述RTP的輪廓所涉及的圖像位置，并且在所述累計劑量圖像匯中突出所述相關(guān)圖像位置，使得腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師能將所述累計劑量可視化，并在其基礎(chǔ)上優(yōu)化未來輻射治療會話中的劑量。
[0031]為了進(jìn)行對RTP的處置后分析，規(guī)劃系統(tǒng)106在RTP已完成之后接收一個或多個圖像。如上所述，所述圖像被適當(dāng)?shù)鼐劢乖谒龌颊叩哪[瘤或其他靶上。在接收所述新圖像時，適當(dāng)?shù)厥褂肅MP模塊112，以將所述新圖像與所述RTP相關(guān)聯(lián)的所述規(guī)劃圖像進(jìn)行比較。在這方面，CMP模塊112被用于將所述新圖像顯示在被采用以生成所述RTP的所述規(guī)劃圖像旁邊。此外，CMP模塊112在所述規(guī)劃圖像中突出所述RTP的軌跡所涉及的圖像位置，并且在所述新圖像中突出所述相關(guān)圖像位置，使得腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師能將所述圖像位置可視化。如果所述RTP是有效的，則針對所述腫瘤或其他靶的所述相關(guān)圖像位置應(yīng)在尺寸上收縮或消失。
[0032]規(guī)劃系統(tǒng)106適當(dāng)?shù)匕ㄒ粋€或多個存儲器114以及一個或多個基于處理的控制器116。存儲器114存儲可執(zhí)行指令，用于控制所述基于處理器的控制器116的處理器，以執(zhí)行所述規(guī)劃系統(tǒng)106的上述功能中的一個或多個。此外，在特定實(shí)施例中，CMP模塊112由例如，存儲在所述存儲器114中的可執(zhí)行指令來實(shí)現(xiàn)?；谔幚淼目刂破?16運(yùn)行存儲在存儲器114上的可執(zhí)行指令，以實(shí)施與規(guī)劃系統(tǒng)106相關(guān)聯(lián)的功能。其中，規(guī)劃系統(tǒng)106操作為從通信網(wǎng)絡(luò)接收圖像和/或在通信網(wǎng)絡(luò)上存儲RTP，規(guī)劃系統(tǒng)106還包括一個或多個通信單元118，以方便基于處理器的控制器116與所述通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信。
[0033]由規(guī)劃系統(tǒng)106生成和/或更新的所述RTP被存儲在輻射治療規(guī)劃存儲器120中。通常，輻射治療規(guī)劃存儲器120是中央記錄存儲系統(tǒng)。然而，預(yù)期所述輻射治療規(guī)劃存儲器120對規(guī)劃系統(tǒng)106而言是本地的，或者是輻射治療系統(tǒng)100的另一部件。在輻射治療規(guī)劃存儲器120遠(yuǎn)離規(guī)劃系統(tǒng)106時，輻射治療規(guī)劃存儲器120被適當(dāng)?shù)亟?jīng)由諸如局域網(wǎng)(LAN)的通信網(wǎng)絡(luò)與之連接。
[0034]在針對RTP的輻射治療會話的計劃日和時間，輻射治療裝置122被用于將治療性輻射遞送到所述患者。所述輻射可以包括X射線、正電子、高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)等等，在所述輻射中用體外輻射束、正電子或其他離子束和高強(qiáng)度聚焦超聲，以及其他消融或治療技術(shù)來處置所述患者。適當(dāng)?shù)?，由輻射治療控制系統(tǒng)124根據(jù)存儲在輻射治療規(guī)劃存儲器120中的所述RTP控制輻射治療裝置122。例如，在所圖示的實(shí)施例中，輻射治療遞送裝置122為直線加速器(LINAC)，并且輻射治療控制系統(tǒng)124操作所述LINAC的多葉準(zhǔn)直器(MLC)或其他輻射束剖面定型裝置，以隨著所述直線加速器繞所述對象移動而調(diào)制束強(qiáng)度和剖面，從而將輻射劑量分布遞送到所述對象中，該輻射劑量分布根據(jù)所述RTP對所述靶特征提供期望的整合輻射劑量，同時適當(dāng)?shù)叵拗苹蚣s束敏感關(guān)鍵特征的輻射暴露。
[0035]參考圖2，圖示了詳述CMP模塊112的操作的框圖200。CIMP模塊112接收202諸如規(guī)劃圖像的第一圖像和諸如當(dāng)前圖像的第二圖像。使用成像模態(tài)102適當(dāng)?shù)厣伤龅谝粓D像和/或所述第二圖像。然而，預(yù)期由其他工具生成的圖像。此外，所述第一圖像和/或所述第二圖像適當(dāng)?shù)厥侨S的，但也預(yù)期二維圖像。在特定實(shí)施例中，所述第一圖像與所述第二圖像中的一個為累計劑量信息的圖像。
[0036]在接收到所述第一圖像和所述第二圖像時，CIMP模塊112獲得204圖像配準(zhǔn)映射，所述圖像配準(zhǔn)映射將所述第一圖像映射到所述第二圖像。圖像配準(zhǔn)映射112描述將所述第一圖像變換或變形到所述第二圖像的坐標(biāo)系的變換和/或變形。適當(dāng)?shù)?，通過使用圖像配準(zhǔn)算法生成所述圖像配準(zhǔn)映射，來獲得所述圖像配準(zhǔn)映射。然而，也預(yù)期CMP模塊112從外部源獲得所述圖像配準(zhǔn)映射。
[0037]所述圖像配準(zhǔn)算法可以是剛性或非剛性圖像配準(zhǔn)算法。此外，所述圖像配準(zhǔn)算法可以是，但不必須是，反向一致(inverse consistent)的。當(dāng)所述圖像配準(zhǔn)算法為反向一致的時，將所述第一圖像映射到所述第二圖像的圖像配準(zhǔn)映射與將所述第二圖像映射到所述第一圖像的圖像配準(zhǔn)映射相同。在特定實(shí)施例中，所述圖像配準(zhǔn)算法通過識別所述第一圖像與所述第二圖像中對應(yīng)的點(diǎn)和/或特征，來生成所述圖像配準(zhǔn)映射。一旦這些點(diǎn)和/或特征已被識別并在所述圖像之間配對，則將它們用于計算將所述圖像中的一個中的坐標(biāo)位置映射到另一圖像中的相對應(yīng)位置的坐標(biāo)變換和/或變形，并相應(yīng)地將它們對齊到一個坐標(biāo)系中。
[0038]額外地，在接收所述第一圖像和所述第二圖像時，所述第一圖像和所述第二圖像被顯示206在經(jīng)由顯示器110向腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師呈現(xiàn)的圖形用戶界面上。通常，以并排的配置顯示所述第一圖像和所述第二圖像，但預(yù)期其他配置。此外，通常以二維方式顯示所述第一圖像和所述第二圖像，但預(yù)期以三維方式顯示所述第一圖像和所述第二圖像。在特定實(shí)施例中，當(dāng)所述第一圖像和所述第二圖像為三維圖像并且以二維方式顯示時，腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師可以使用用戶輸入設(shè)備108在它的切片間移動。例如，腫瘤醫(yī)師或臨床醫(yī)師可以使用用戶輸入設(shè)備108來操縱被鏈接到所述圖像的所述切片的滾動條。
[0039]CIMP模塊112進(jìn)一步獲得208所述第一圖像和/或所述第二圖像的所述坐標(biāo)系中的一個或多個參考圖像位置。參考圖像位置由圖像內(nèi)的點(diǎn)、多個點(diǎn)、多個連接點(diǎn)、輪廓(軌跡)、至少為三維的感興趣區(qū)域等等限定。適當(dāng)?shù)貜挠脩糨斎朐O(shè)備108獲得所述參考圖像位置。例如，腫瘤醫(yī)師或其他臨床醫(yī)師可以使用用戶接口設(shè)備108，在所述第一圖像或所述第二圖像上選擇參考圖像位置，例如感興趣的點(diǎn)或三維區(qū)域。然而，預(yù)期可以從其他源獲得所述參考圖像位置。例如，可以從在所述輪廓勾畫過程期間所限定的輪廓(或軌跡)獲得參考圖像位置。
[0040]一旦獲得了所述參考圖像位置，或者在特定實(shí)施例中，與其同時，CMP模塊112就在所顯示的圖像上突出210與所述參考圖像位置相關(guān)的每個所述參考圖像位置。此外，針對每個所述參考圖像位置，CIMP模塊112在另一所顯示的圖像中突出212對應(yīng)的圖像位置。例如，如果參考圖像位置被限定在所述第一圖像的所述坐標(biāo)系內(nèi)，則在所述第一圖像中突出所述參考圖像位置，并且在所述第二圖像中突出所述相關(guān)圖像位置。突出212相對應(yīng)的圖像位置適當(dāng)?shù)匕ㄊ褂蒙衔墨@得的圖像配準(zhǔn)映射實(shí)時地計算所述相關(guān)圖像位置，如在下文中所描述。
[0041]如果圖像配準(zhǔn)映射在第一圖像的坐標(biāo)系中，并且所述圖像配準(zhǔn)算法不是反向一致的，則可以通過將圖像配準(zhǔn)映射(IRM)加到所述第一圖像的所述位置(P1),并將總和變換到所述第二圖像的坐標(biāo)系中，來確定與第一圖像中的位置(P1)相對應(yīng)的第二圖像中的位置(P2),如下所示。
[0042]P2= (PJIRM) X 賺 1T 賺 2 (I)
[0043]其中Xs?1為第一圖像的坐標(biāo)系，并且Tmft2為從第一圖像的坐標(biāo)系到第二圖像的坐標(biāo)系的變換。
[0044]如果圖像配準(zhǔn)映射在第二圖像的坐標(biāo)系中，并且所述圖像配準(zhǔn)算法不是反向一致的，則可以通過將第一圖像中的位置變換到第二圖像的坐標(biāo)系，并將所述圖像配準(zhǔn)映射(IRM)加到所述第一圖像的經(jīng)變換的位置，來確定與第一圖像中的位置(P1)相對應(yīng)的第二圖像中的位置(P2),如下所示。
[0045]P2= (P1X 賺1T_2)+IRM (2)
[0046]如果被用于生成所述圖像配準(zhǔn)映射的圖像配準(zhǔn)算法為反向一致的，則方程(I)和(2)中任一個均可以被用于確定與第一圖像中的位置(P1)相對應(yīng)的第二圖像中的位置(P2)0如上文所指出，當(dāng)圖像配準(zhǔn)算法為反向一致的時，從第一圖像到第二圖像的圖像配準(zhǔn)映射與從所述第二圖像到所述第一圖像的圖像配準(zhǔn)映射相同。
[0047]為了突出圖像位置，適當(dāng)?shù)夭捎貌⑷胨龅谝粓D像和所述第二圖像中的指示符。當(dāng)所述圖像為三維的時，所述指示符可以跨越多個切片。指示符通常為圖像位置的有顏色的跡線，其中所述顏色為使得在所述跡線與其被并入其中的所述圖像之間存在高對比度。在特定實(shí)施例中，當(dāng)指示符被用于突出由點(diǎn)限定的圖像位置時，所述指示符可以為，例如箭頭、準(zhǔn)星，等等。此外，在特定實(shí)施例中，當(dāng)指示符被用于突出多位圖像位置(例如由輪廓限定的圖像位置)時，所述指示符可以采用顏色梯度或顏色的遮蓋(例如，紅到綠)、線寬度，或其他變化指示符。所述梯度是有利的，因?yàn)槠涫沟酶菀鬃R別剪切。
[0048]與參考圖像位置相關(guān)聯(lián)的指示符(B卩，參考指示符)適當(dāng)?shù)卦谝曈X上相同于與參考圖像位置的相關(guān)圖像位置相關(guān)聯(lián)的指示符(即，相關(guān)指示符)。有利地，這實(shí)現(xiàn)了參考圖像位置與相關(guān)圖像位置之間的視覺相關(guān)性。例如，當(dāng)參考指示符用紅色描繪參考圖像位置時，相關(guān)指示符用紅色描繪相關(guān)圖像位置。
[0049]在特定實(shí)施例中，當(dāng)僅獲得單一圖像位置時，所述參考圖像位置和所述相關(guān)圖像位置被聚焦214在所顯示的圖像上。例如，如果參考圖像位置為所述第一圖像中的點(diǎn)，并且所述第一圖像和所述第二圖像兩者均為三維的，則所述第二圖像中的相關(guān)圖像位置將通過改變到體現(xiàn)所述圖像位置的第二圖像的切片，而被聚焦。額外地或可選地，在特定實(shí)施例中，當(dāng)僅獲得單一參考圖像位置時，則將針對所述參考圖像位置和相對應(yīng)的相關(guān)圖像位置的標(biāo)準(zhǔn)度量(通常包括灰度值差異、坐標(biāo)和位置相關(guān)性)顯示216在顯示器112上。
[0050]額外地或可選地，在特定實(shí)施例中，所述指示符是(例如)可以使用用戶輸入設(shè)備108選擇的。選擇可以被用于移動所述指示符和相對應(yīng)的圖像位置。例如，如果臨床醫(yī)師選擇參考指示符并在其相關(guān)的圖像上拖曳所述指示符，則CIMP模塊112接收移動數(shù)據(jù)。該移動數(shù)據(jù)然后被用于移動參考圖像位置。由于所述參考指示符與所述相關(guān)指示符相關(guān)聯(lián)，因而所述相關(guān)指示符也將移動。選擇可以額外地或可選地被用于聚焦214在所選指示符的所述圖像位置上，如上所述。選擇可以額外地或可選地被用于調(diào)整與所選指示符相關(guān)聯(lián)的圖像位置的尺寸和/或形狀。例如，如果臨床醫(yī)師選擇參考指示符的部分，并在其相關(guān)的圖像上拖曳所述部分，則CMP模塊112接收調(diào)整尺寸和/或調(diào)整形狀數(shù)據(jù)。該調(diào)整尺寸和/或調(diào)整形狀數(shù)據(jù)然后被用于調(diào)整與所選指示符相關(guān)聯(lián)的所述圖像位置的尺寸和/或形狀。選擇可以額外地或可選地被用于顯示216標(biāo)準(zhǔn)度量,如上所述。例如,針對所選指示符顯示標(biāo)準(zhǔn)度量。
[0051]額外地或可選地，在特定實(shí)施例中，所述指示符可以被用于校正所述圖像配準(zhǔn)映射。可以保持固定一個或多個參考圖像位置和/或相關(guān)圖像位置。其后，可以操縱在另一圖像中相對應(yīng)的參考圖像位置和/或相關(guān)圖像位置，以確定所述校正映射。更多信息可關(guān)注Bzdusek等人的2010年11月23日提交的題為“Interactive Deformation MapCorrections”的美國專利申請N0.61/416318,在此通過引用將其整體并入。
[0052]參考圖3，提供了由CMP模塊112適當(dāng)?shù)夭捎玫膱D形用戶接口。其中，第一圖像302被示為與第二圖像304并排。此外，在所述第一圖像302中示出多個參考指示符306，并且在所述第二圖像304中示出多個相關(guān)指示符308。參考指示符306和相關(guān)指示符308被示為準(zhǔn)星和輪廓(或軌跡)。所述準(zhǔn)星識別由點(diǎn)限定的圖像位置，并且所述輪廓(或軌跡)限定感興趣區(qū)域的邊界。對所述參考指示符之一或所述相關(guān)指示符之一的選擇允許通過移動所選的指示符來變化相對應(yīng)的圖像位置。這繼而變換為所述相關(guān)圖像位置及與之相關(guān)聯(lián)的所述指示符的移動。例如，對第一圖像302中的所述準(zhǔn)星的選擇允許臨床醫(yī)師或腫瘤醫(yī)師在第一圖像302上拖曳所述準(zhǔn)星，并經(jīng)由第二圖像304中的所述準(zhǔn)星，觀看所述第二圖像中的所述相關(guān)圖像位置。
[0053]盡管是在輻射治療系統(tǒng)的背景下描述了 CMP模塊112，但是應(yīng)該理解，CIMP模塊112具有更廣的可用性。在這方面，可以在涉及圖像配準(zhǔn)的任何使用情景中采用CIMP模塊112。例如，CIMP模塊112可以被用于評估圖像之間的圖像配準(zhǔn)映射的品質(zhì)。這是重要的，因?yàn)榻?jīng)常會遇到，醫(yī)師在PET/CT掃描上繪制腫瘤的輪廓(軌跡)，并且想要將所述輪廓映射到規(guī)劃CT。變形映射的準(zhǔn)確性對于所述繪制到所述規(guī)劃CT的映射是至關(guān)重要的。
[0054]如本文中所使用，存儲器包括非瞬態(tài)計算機(jī)可讀介質(zhì)；磁盤或其他磁性存儲介質(zhì)；光盤或其他光學(xué)存儲機(jī)制；隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、或其他電子存儲設(shè)備或芯片或?qū)崟r互聯(lián)芯片的集合；互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器(可以經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)絡(luò)從所述互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器檢索所存儲的指令);等等中的一個或多個。此外，如本文中所用，基于處理器的控制器包括微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(GPGA)等等中的一個或多個；用戶輸入設(shè)備包括鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏顯示器、一個或多個按鈕、一個或多個開關(guān)、一個或多個觸發(fā)器，等等中的一個或多個；并且顯示器包括IXD顯示器、LED顯示器、等離子顯示器、投影顯示器、觸摸屏顯示器等等中的一個或多個。
[0055]已參考優(yōu)選的實(shí)施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解前文的詳細(xì)描述時可以想到多種修改和變更。應(yīng)該將本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和變更，只要它們落在權(quán)利要求書及其等價方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將圖像配準(zhǔn)映射可視化的系統(tǒng)(106),所述系統(tǒng)(106)包括: 顯示器(110);以及 一個或多個處理器(116),其被編程為: 接收第一圖像和第二圖像； 獲得從所述第一圖像到所述第二圖像的圖像配準(zhǔn)映射； 將所述第一圖像鄰近所述第二圖像顯示在所述顯示器(I 10)上； 獲得一個或多個參考圖像位置，每個所述參考圖像位置被限定在所述第一圖像和所述第二圖像中的一個的坐標(biāo)系中； 在所述第一圖像和所述第二圖像中的所述一個上突出每個參考圖像位置；以及在所述第一圖像和所述第二圖像中的另一個中突出針對每個參考圖像位置的相關(guān)圖像位置，其中，使用所述圖像配準(zhǔn)映射確定所述相關(guān)圖像位置。
2.根據(jù)權(quán) 利要求1所述的系統(tǒng)(106)，還包括: 一個或多個用戶輸入設(shè)備(108)； 其中，從所述用戶輸入設(shè)備(108 )獲得所述一個或多個參考圖像位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(106)，其中，所述參考圖像位置和所述相關(guān)圖像位置中的每個由點(diǎn)、多個點(diǎn)、多個連接的點(diǎn)、輪廓以及至少為三維的感興趣區(qū)域中的一種限定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(106)，其中，所述處理器還被編程為:使用并入到所述第一圖像和/或所述第二圖像中的指示符，來突出所述參考圖像位置和所述相關(guān)圖像位置中的每個。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(106)，其中，針對參考圖像位置的所述指示符與針對相對應(yīng)的相關(guān)圖像位置的所述指示符相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求4至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)(106)，還包括: 一個或多個用戶輸入設(shè)備(108)； 其中，所述處理器(116)還被編程為: 從所述用戶輸入設(shè)備接收對所述指示符中的一個的選擇，其中，所選擇的指示符與所述第一圖像和所述第二圖像中的一個相關(guān)聯(lián)； 從所述用戶輸入設(shè)備(108)接收調(diào)整大小數(shù)據(jù)和/或移動數(shù)據(jù)； 基于所述調(diào)整大小數(shù)據(jù)和/或所述移動數(shù)據(jù)，對所選擇的指示符進(jìn)行調(diào)整大小和/或移動，以更改所關(guān)聯(lián)的圖像位置；以及 在所述第一圖像和所述第二圖像中的另一個中，對與所選擇的指示符相關(guān)聯(lián)的指示符進(jìn)行調(diào)整大小和/或移動，以使用所述圖像配準(zhǔn)映射匹配所選擇的指示符。
7.—種福射治療系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)(100)包括: 一個或多個成像模態(tài)(102)； 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的規(guī)劃系統(tǒng)(106)，其生成和/或更新輻射處置計劃(RTP)和/或執(zhí)行對輻射處置計劃的處置后分析； 輻射治療裝置(122)，其根據(jù)由所述規(guī)劃系統(tǒng)(106)生成和/或更新的RTP遞送輻射。
8.一種用于將圖像配準(zhǔn)映射可視化的方法(200)，所述方法(200)包括: 接收(202)第一圖像和第二圖像；獲得(204)從所述第一圖像到所述第二圖像的圖像配準(zhǔn)映射； 將所述第一圖像鄰近所述第二圖像顯示(206)； 獲得(208)—個或多個參考圖像位置，所述一個或多個參考圖像位置中的每個被限定在所述第一圖像和所述第二圖像中的一個的坐標(biāo)系中； 在所述第一圖像和所述第二圖像的中的所述一個上突出(210)每個參考圖像位置； 在所述第一圖像和所述第二圖像中的另一個中突出(212)針對每個參考圖像位置的相關(guān)圖像位置，其中，使用所述圖像配準(zhǔn)映射確定所述相關(guān)圖像位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法(200)，其中，所述獲得(204)所述圖像配準(zhǔn)包括: 使用圖像配準(zhǔn)算法計算所述圖像配準(zhǔn)映射。
10.根據(jù)權(quán)利要求8和9中任一項(xiàng)所述的方法(200)，其中，經(jīng)由所述用戶輸入設(shè)備(108)獲得所述一個或多個參考圖像位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項(xiàng)所述的方法(200)，其中，獲得(208)所述一個或多個參考圖像位置包括: 接收輪廓；以及 采用與所述輪廓相對應(yīng)的圖像位置作為參考圖像位置。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項(xiàng)所述的方法(200)，其中，所述參考圖像位置和所述相關(guān)圖像位置中的每個由點(diǎn)、多個點(diǎn)、多個連接的點(diǎn)、輪廓或軌跡以及至少為三維的感興趣的區(qū)域中的一個來限定。.
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項(xiàng)所述的方法(200)，其中，使用并入到所述第一圖像和/或所述第二圖像中的指示符，來突出所述參考圖像位置和所述相關(guān)圖像位置中的每個。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法(200)，其中，針對參考圖像位置的所述指示符與針對相對應(yīng)的相關(guān)圖像位置的指示符相同。
15.根據(jù)權(quán)利要求13和14中任一項(xiàng)所述的方法(200)，其中，所述指示符是與圖像位置相對應(yīng)的描繪并且為色彩編碼的、遮蓋的、具有不同的線寬度，或其他變化指示符中的至少一個。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的方法(200)，還包括: 從一個或多個用戶輸入設(shè)備(108)接收對所述指示符中的一個的選擇，其中，所選擇的指示符與所述第一圖像和所述第二圖像中的一個相關(guān)聯(lián)； 從所述用戶輸入設(shè)備(108)接收調(diào)整大小數(shù)據(jù)和/或移動數(shù)據(jù)； 基于所述調(diào)整大小數(shù)據(jù)和/或所述移動數(shù)據(jù)，來對所選擇的指示符進(jìn)行調(diào)整大小和/或移動，以更改所關(guān)聯(lián)的圖像位置；以及 在所述第一圖像和所述第二圖像中的另一個中，對與所選擇的指示符相關(guān)聯(lián)的指示符進(jìn)行調(diào)整大小和/或移動，以使用所述圖像配準(zhǔn)映射來匹配所選擇的指示符。
17.根據(jù)權(quán)利要求8至16中任一項(xiàng)所述的方法(200)，還包括: 在所述參考圖像位置和相對應(yīng)的相關(guān)參考圖像位置中的一個上聚焦(214)。
18.根據(jù)權(quán)利要求8至17中任一項(xiàng)所述的方法(200)，還包括: 針對所述參考圖像位置和相對應(yīng)的相關(guān)圖像位置中的一個，顯示(216)度量，所述度量包括灰度值差異、坐標(biāo)和位置相關(guān)性中的至少一個。
19.一種承載軟件的計算機(jī)介質(zhì)(114)，所述軟件控制一個或多個處理器(116)來執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求8至18中任一項(xiàng)所述的方法(200)。
20.—種用于將圖像配準(zhǔn)映射可視化的系統(tǒng)(106),所述系統(tǒng)(106)包括: 一個或多個處理器(116),其被編程為: 接受在一個時間生成的第一圖像和在另一時間生成的第二圖像； 確定所述第一圖像與所述第二圖像之間的圖像配準(zhǔn)映射； 將所述第一圖像和所述第二圖像顯示在顯示設(shè)備上；并且 響應(yīng)于在顯示的所述第一圖像和顯示的所述第二圖像中的一個上指定了點(diǎn)，指示顯示的所述第一圖像和顯示的 所述第二圖像中的另一個上相對應(yīng)的點(diǎn)。
【文檔編號】G06T7/00GK103443824SQ201280013170
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2012年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月15日
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