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公開了一種對圖像數(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。然后在自動或人工選擇的區(qū)域中執(zhí)行對圖像的進(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)的對應(yīng)ROI上執(zhí)行局部、非剛性配準(zhǔn)。
[0004]WO 2007/066294 A2公開了一種流程，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)生可以視覺地選擇所述配準(zhǔn)中的一個用于后續(xù)使用。
[0005]WO 20121025855 Al公開了對解剖結(jié)構(gòu)圖像與發(fā)射圖像的配準(zhǔn)。在一個實施例中，全局剛性配準(zhǔn)之后跟隨有對感興趣區(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)成像裝置來實現(xiàn)的。在從屬權(quán)利要求中公開了優(yōu)選實施例。
[0008]根據(jù)第一方面，本發(fā)明的實施例涉及一種可以對目標(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)算法來運行對所述至少兩幅圖像的配準(zhǔn)(被稱為“全局配準(zhǔn)”)。
[0010]-第二模塊，其在以下被稱為“選擇模塊”并且用于選擇所述圖像中的被稱為“R0I”的給定的感興趣區(qū)域。
[0011]-第三模塊，其在以下被稱為“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)算法來運行對選定的ROI內(nèi)的所述圖像的至少一個配準(zhǔn)(被稱為“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”是基于對所述ROI的自動分析針對至少一個局部配準(zhǔn)而被自動地確定的，其中，所述分析包括以下項目中的至少一個:對強度范圍的評估、圖像邊緣、熵測量結(jié)果、強度直方圖、邊緣直方圖、剩余的強度范圍、和/或解剖結(jié)構(gòu)位置。
[0013]例如所述圖像處理設(shè)備可以通過專用電子硬件、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實現(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(計算機斷層攝影)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，每個元素表示空間中的相關(guān)聯(lián)的點(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，對目標(biāo)的兩幅圖像的“配準(zhǔn)”指代對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圖像點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)的該圖像點上。對已經(jīng)利用相同的裝置生成的圖像的配準(zhǔn)通常是必要的，這是因為所述目標(biāo)可能移動(患者的運動、心跳、結(jié)構(gòu)的生長等)。對已經(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，這是因為被成像目標(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，例如通過過濾或通過將不感興趣的目標(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“全局”和“局部”應(yīng)當(dāng)指示“全局配準(zhǔn)”比“局部配準(zhǔn)”擴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)”可能不覆蓋整個圖像，例如在不感興趣的結(jié)構(gòu)(例如患者臺)被忽略的情況下。
[0018]“給定的配準(zhǔn)算法”可以是適合于對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，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個參數(shù)，其中，這些參數(shù)可以被布置為某個N維參數(shù)空間的“參數(shù)向量”。
[0019]如果多于一個局部配準(zhǔn)是由所述局部配準(zhǔn)模塊運行的，則所述局部配準(zhǔn)中的每個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]對所述ROI的選擇可以在原始圖像中的任意一幅中被運行、在全部兩幅圖像中被同時運行(利用稍后的對所述選擇的合并)、和/或在所述圖像的經(jīng)全局配準(zhǔn)的版本中運行。后面的選項是典型優(yōu)選的，這是因為經(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ROI的選擇和對至少一個局部配準(zhǔn)的對應(yīng)的確定可以任選地針對不同的ROI被重復(fù)若干次和/或針對不同的ROI被并行運行。
[0021]可以利用原始圖像或優(yōu)選地通過將經(jīng)全局配準(zhǔn)的圖像用作起始點來執(zhí)行所述至少一個局部配準(zhǔn)。
[0022]根據(jù)第二方面，本發(fā)明的實施例涉及一種用于對目標(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)時可以以所列出的順序或任何其他順序或并行地被運行的以下步驟:
[0023]a)利用第一參數(shù)向量使用給定的配準(zhǔn)算法來對所述圖像進(jìn)行“全局配準(zhǔn)”。
[0024]b)選擇所述圖像中的被稱為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)算法來對選定的ROI內(nèi)的所述圖像進(jìn)行至少一個“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”是基于對所述ROI的自動分析針對至少一個局部配準(zhǔn)而被自動確定的，其中，所述分析包括以下項目中的至少一個:對強度范圍的評估、圖像邊緣、熵測量結(jié)果、強度直方圖、邊緣直方圖、剩余的強度范圍、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]-至少一個圖像生成設(shè)備，其用于生成目標(biāo)的圖像。
[0029]-上述種類的圖像處理設(shè)備，其用于對由所述圖像生成設(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)算法來運行對所述圖像的全局配準(zhǔn)；選擇模塊，其用于對所述圖像中的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)算法來運行對選定的ROI內(nèi)的所述圖像的至少一個局部配準(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)向量的至少一個局部配準(zhǔn)。因此，針對這些實施例中的一個所提供的解釋對于其他實施例也是有效的。
[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