本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于提供將解剖區(qū)域的三維模型與二維投影圖像配準(zhǔn)的基準(zhǔn)的裝置和方法，方式如下：在周期信號(hào)的一個(gè)相位導(dǎo)出解剖區(qū)域的三維模型；導(dǎo)出與被重建為所述三維模型的解剖區(qū)域交疊的區(qū)域的二維投影圖像；從導(dǎo)出的二維投影圖像預(yù)選最接近所述相位的投影圖像的子集；以及通過(guò)選擇對(duì)比度最大的投影圖像從預(yù)選投影圖像的子集選擇用于配準(zhǔn)的參考圖像。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及用于提供將解剖區(qū)域的三維模型與二維投影圖像配準(zhǔn)的基準(zhǔn)的裝置和方法。
技術(shù)介紹
在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)中，例如，必須在可能于另一時(shí)間點(diǎn)拍攝的另一模態(tài)(modality) 圖像的坐標(biāo)系中變換某種模態(tài)的圖像。為了能夠比較或整合從不同模態(tài)獲得的圖像，配準(zhǔn)是必要的。當(dāng)要將例如由磁共振(MR)或計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)導(dǎo)出的表示解剖區(qū)域的三維多模態(tài)數(shù)據(jù)集與實(shí)時(shí)二維X射線投影圖像(例如用于3D路徑映射(roadmapping))融合時(shí)，χ 射線系統(tǒng)(例如C臂χ射線系統(tǒng))的配準(zhǔn)幀與三維多模態(tài)數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)幀之間的映射(變換模型)必須是已知的。獲得這種映射的過(guò)程被稱為“配準(zhǔn)”。可以手動(dòng)地、或采用配準(zhǔn)算法自動(dòng)地執(zhí)行三維數(shù)據(jù)集到二維χ射線投影圖像的直接配準(zhǔn)。對(duì)于利用本配準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的結(jié)果而言，仍然希望改善在配準(zhǔn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)的結(jié)果。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于改進(jìn)能夠利用配準(zhǔn)過(guò)程獲得的結(jié)果。這一目的是利用根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求所述的裝置和方法實(shí)現(xiàn)的。有利的進(jìn)一步拓展是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本專利技術(shù)的實(shí)施例，提供了一種用于為將解剖區(qū)域的三維模型與二維投影圖像配準(zhǔn)提供基準(zhǔn)的裝置，其包括用于在周期信號(hào)的一個(gè)相位導(dǎo)出解剖區(qū)域的三維模型的3D 成像系統(tǒng)；用于導(dǎo)出與3D成像系統(tǒng)重建的解剖區(qū)域交疊的區(qū)域的二維投影圖像的2D成像系統(tǒng)；用于從導(dǎo)出的二維投影圖像中選擇最接近所述相位的投影圖像的子集的預(yù)選擇器； 以及通過(guò)選取對(duì)比度最大的投影圖像從預(yù)選投影圖像的子集選擇用于配準(zhǔn)的參考圖像的選擇器。對(duì)于上述術(shù)語(yǔ)“周期信號(hào)”而言，應(yīng)當(dāng)指出的是其優(yōu)選是心搏周期。然而，其還可以是呼吸周期。在本文中，這種周期信號(hào)的“相位”是指周期信號(hào)的一次循環(huán)或時(shí)段內(nèi)的特定時(shí)間點(diǎn)，并且其優(yōu)選是心臟相位，但也可以是呼吸相位。這一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，參考圖像是用于配準(zhǔn)的最佳二維投影圖像，從而獲得配準(zhǔn)流程的改進(jìn)結(jié)果。這便于進(jìn)行對(duì)冠狀動(dòng)脈疾病(CAD)、尤其是用于慢性總閉塞(CTO)的最小介入治療。由于冠狀動(dòng)脈是可能需要 (自動(dòng)或手動(dòng))配準(zhǔn)的最可能的解剖結(jié)構(gòu)，并且這些冠狀動(dòng)脈因?yàn)樾呐K運(yùn)動(dòng)而變形，所以對(duì)于配準(zhǔn)流程而言有益的是，從最密切匹配三維模型的心臟相位和造影劑量的最大量的χ射線序列中選擇用于配準(zhǔn)的圖像，以便使血管樹最大程度地可視化。作為其益處，可以減少在心臟介入流程期間造影劑的使用和輻射劑量。根據(jù)另一實(shí)施例，該裝置還包括用于檢測(cè)所述周期信號(hào)的信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；以及用于將所述周期信號(hào)的時(shí)間位置分配到所述三維模型的相應(yīng)相位的時(shí)間分配器。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)可以利用與二維投影圖像序列同時(shí)記錄的心搏周期將三維模型和二維投影圖像分配給彼此。根據(jù)另一實(shí)施例，該裝置還包括用于檢測(cè)所述周期信號(hào)的信號(hào)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中，基于所述周期信號(hào)預(yù)期地選通所述2D成像系統(tǒng)，從而在包括所述三維模型相位的特定時(shí)間段內(nèi)獲得所述二維投影圖像。這樣，僅在獲得三維數(shù)據(jù)集的相位(優(yōu)選為心臟相位)打開 2D成像系統(tǒng)的χ射線。這具有以下優(yōu)點(diǎn)，即節(jié)省了患者的χ射線輻射劑量。“包括三維模型相位的特定時(shí)間段”優(yōu)選是以三維模型的相位作為中心并表現(xiàn)出偏離該中心一定百分比 (假設(shè)一個(gè)信號(hào)周期為百分之一百)的時(shí)間段。這種偏離優(yōu)選為百分之十，更優(yōu)選為百分之五，更優(yōu)選為百分之二，最優(yōu)選為百分之一。根據(jù)另一實(shí)施例，所述選擇器是通過(guò)選擇最暗的投影圖像來(lái)選擇對(duì)比度最大的投影圖像的暗度鑒別器。這提供了一種找到存在最多造影劑的圖像的可靠方法。備選地，所述選擇器是中間定位器，其用于相對(duì)于從所導(dǎo)出的二維投影圖像中的第一投影圖像到最后的投影圖像的時(shí)間，通過(guò)選擇最接近中間的投影圖像來(lái)選擇對(duì)比度最大的投影圖像。這提供了如下優(yōu)點(diǎn)，即，可以利用最小的硬件性能來(lái)選擇對(duì)比度最大的圖像。此外，本專利技術(shù)提供了分別實(shí)現(xiàn)上述優(yōu)點(diǎn)的方法的不同實(shí)施例。此外，本專利技術(shù)還利用被布置成執(zhí)行這種方法的裝置以及包括根據(jù)上述實(shí)施例之一的裝置的X射線系統(tǒng)提供了上述優(yōu)點(diǎn)。參考下文描述的實(shí)施例，本專利技術(shù)的這些和其他方面將顯而易見并得以闡述。可以將如下內(nèi)容視為本專利技術(shù)的專利技術(shù)點(diǎn)找到最佳二維圖像作為參考圖像，一方面， 該參考圖像對(duì)應(yīng)于三維模型的心臟相位，另一方面，該參考圖像是在存在最多造影劑的時(shí)候獲得的，從而確定或改進(jìn)三維模型與二維投影圖像的配準(zhǔn)。附圖說(shuō)明圖1示意性描繪了心電圖(ECG)信號(hào)；圖2示出了根據(jù)本專利技術(shù)第一、第二和第三實(shí)施例的裝置；以及圖3是圖示了圖2的裝置的功能的流程圖。具體實(shí)施例方式參考圖2，繪示了根據(jù)本專利技術(shù)的第一實(shí)施例的裝置。該裝置包括3D成像系統(tǒng)10，用于在靜態(tài)數(shù)據(jù)集形式的三維模型中重建解剖區(qū)域。3D成像系統(tǒng)10可以是磁共振(MR)、計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)或超聲系統(tǒng)。然而在這一實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)是優(yōu)選的模態(tài)。 在本實(shí)施例中，重建的解剖區(qū)域?yàn)樾呐K；然而，本專利技術(shù)不限于此。此外，提供了 2D成像系統(tǒng) 11以獲得投影圖像。這種2D成像系統(tǒng)11優(yōu)選是用于實(shí)現(xiàn)χ射線投影圖像的系統(tǒng)。此外， 附圖標(biāo)記12表示用于監(jiān)測(cè)心臟周期的心臟監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12。備選地，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12還可以是用于監(jiān)測(cè)患者呼吸周期的系統(tǒng)。2D成像系統(tǒng)11和心臟監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12兩者都經(jīng)由接口 13彼此連接，這樣能夠允許將2D成像系統(tǒng)11和心臟監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12的結(jié)果相對(duì)彼此關(guān)聯(lián)起來(lái)(根據(jù)下文所述的第三實(shí)施例，接口 13還具有控制功能)。從接口 13向時(shí)間分配器14轉(zhuǎn)發(fā)這樣實(shí)現(xiàn)的結(jié)果，時(shí)間分配器的輸入端口與接口 13的輸出連接。時(shí)間分配器14的另一輸入端口與3D成像系統(tǒng)10連接。時(shí)間分配器14適于為2D成像系統(tǒng)11獲得的χ射線投影圖像分配3D成像系統(tǒng)10獲得的三維模型的心臟相位。繼時(shí)間分配器14之后，提供了預(yù)選擇器 15，用于從2D成像系統(tǒng)11獲得的多幅投影圖像中選擇最接近特定心臟相位的投影圖像的子集。該預(yù)選擇器15的輸出端口與選擇器16的輸入端口連接，用于通過(guò)選擇對(duì)比度最大的投影圖像從預(yù)選擇器15轉(zhuǎn)發(fā)的多幅預(yù)選投影圖像中選擇參考圖像。在這一實(shí)施例中，選擇器16是暗度鑒別器，用于選擇最暗的投影圖像作為對(duì)比度最大的圖像。繼選擇器16之后，提供了配準(zhǔn)單元17，其將從3D成像系統(tǒng)10獲得的三維數(shù)據(jù)集與選擇器16選擇的參考圖像配準(zhǔn)。圖3是圖示了圖2的裝置的功能的流程圖。在步驟SlOO中，3D成像系統(tǒng)10獲得心臟的心臟三維模型。在固定的心臟相位(即心搏周期內(nèi)的特定時(shí)間點(diǎn))重建這一模型。 應(yīng)當(dāng)指出的是，本專利技術(shù)不限于使用所述心臟相位，而僅僅限于周期信號(hào)，所述周期信號(hào)還可以是呼吸周期。由于心臟冠狀血管的最優(yōu)重建是在心臟幾乎沒有運(yùn)動(dòng)時(shí)獲得的，所以經(jīng)常使用舒張期。通常可以在R峰間期的75%處找到舒張期，在圖1中將R峰間期示為兩個(gè)R 峰之間的間期。優(yōu)選將在特定心臟相位獲得的三維模型(CT數(shù)據(jù)集)編碼成DICOM(“醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信”)信息。在步驟SlOl中，由2D成像系統(tǒng)11獲得二維χ射線投影圖像的序列。為了接收更好的圖像結(jié)果，向患者體內(nèi)注射造影劑。還是在步驟SlOl中，與此并行地，由心臟監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12記錄借助接口 13分配給χ射線圖像序列的記波圖(kymogram)。記波圖是可以被描述指示心臟相位的為時(shí)間的函數(shù)的信號(hào)。請(qǐng)參考圖1，其中，圖示了記波圖。 這一記波圖可以是與χ射線圖像序列共同記錄的心電圖(ECG)信號(hào)。備選地，也可能構(gòu)造心臟監(jiān)測(cè)系統(tǒng)12，使其分析2D成像系統(tǒng)11獲得本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種用于提供將解剖區(qū)域的三維模型與二維投影圖像配準(zhǔn)的基準(zhǔn)的裝置，包括：３Ｄ成像系統(tǒng)（１０），其用于在周期信號(hào)的一個(gè)相位導(dǎo)出解剖區(qū)域的三維模型；２Ｄ成像系統(tǒng)（１１），其用于導(dǎo)出與所述３Ｄ成像系統(tǒng)重建的所述解剖區(qū)域交疊的區(qū)域的二維投影圖像；預(yù)選擇器（１５），其用于從導(dǎo)出的二維投影圖像中選擇最接近所述相位的投影圖像的子集；以及選擇器（１６），其用于通過(guò)選取對(duì)比度最大的投影圖像從預(yù)選投影圖像的子集選擇用于配準(zhǔn)的參考圖像。
【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D·S·A·魯伊特斯，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：NL
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