基于三维(3D)预扫描的体积图像数据处理制造技术

一种方法，包括：基于预定的配准算法，确定在第一三维预扫描图像数据和第二三维预扫描图像数据之间的配准变换。所述方法还包括基于所述配准变换，配准第一体积扫描图像数据和第二体积扫描图像数据。所述方法还包括生成经配准的图像数据。一种系统(100)，包括：预扫描配准器(122)，其基于预定的配准算法，确定在第一三维预扫描图像数据和第二三维预扫描图像数据之间的配准变换。所述系统还包括体积配准器(126)，所述配准器基于所述配准变换，配准第一体积扫描图像数据和第二体积扫描图像数据，生成经配准的图像数据。

Volume image data processing based on three dimensional (3D) pre scan

A method comprises the following steps: Based on a predetermined registration algorithm, the registration transformation between the first three-dimensional pre scanned image data and the second three-dimensional pre scanned image data is determined. The method further includes registering the first volume scanning image data and the second volume scanning image data based on the registration transformation. The method further includes generating a registered image data. A system (100) includes a pre scan register (122) that determines a registration transformation between the first three-dimensional pre scanned image data and the second three-dimensional pre scanned image data based on a predetermined registration algorithm. The system also includes a volume register (126), which registers the first volume scanning image data and the second volume scanning image data based on the registration transformation to generate the registered image data.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
以下总体涉及成像，并且更具体地涉及基于三维(3D)预扫描图像数据处理体积图像数据，并结合对计算机断层扫描(CT)的特定应用进行描述。然而，以下还可以适用其它成像模态。
技术介绍
CT扫描仪包括X射线管，其发出穿过检查区和其中的对象的辐射。探测器阵列定位于跨检查区的对面，与X射线管相对，用于探测穿过检查区和其中的对象的辐射，并生成表示检查区和其中的对象的投影数据。重建器处理投影数据，并重建图像数据表示检查区和其中的对象的体积。可以处理体积图像数据以生成图像。在两次扫描之间配准图像对于视觉或自动比较图像是重要的，例如以跟踪扫描而强调与肿瘤相关联的改变。通常，图像配准是对准两个(或更多)图像。对于临床环境需要快速且鲁棒的对准。遗憾的是，在许多情况下，很难实现快速和鲁棒对准，尤其是当图像具有少量重叠内容时。器官移位或变形(例如，由于呼吸、心脏等的运动)会影响配准，以及图像引导的应用和图像采集。已经提出包含感兴趣运动的先验信息的运动模型来降低由运动引起的不确定性。从四维图像数据(例如，4D-CT)中学习运动模型。如果数据来自同一对象，则模型将是对象特异的。否则，运动模型将是一般的或对对象通用。对象特异运动模型通常由于对象特异呼吸方式而胜过一般运动模型。遗憾的是，对象特异模型需要额外的4D数据，这可能改变临床工作流并对对象增加剂量。一般运动模型不需要额外的4D采集，并可以是个体化的。然而，如果没有可用的对象特异运动信息，则遗憾的是，对特定患者的个体化将是有限的。图像分割是医学图像分析中的另一任务。基于生长过程的图像分割算法可能不适于较小的体积。例如，进行扫描来测量气道壁厚度从而排除慢性阻塞性肺疾病(COPD)通常包括仅扫描在气道壁周围的肺部的小的子部分。通过这种有限的数据，可能难以区别气道与肺实质。即使当目标器官被完全覆盖时，仍然难以分割目标器官。例如，当两个器官之间的边界不清楚时，分割可能不能准确地描绘两个器官。
技术实现思路
本文描述的各方面解决上述和其它问题。下文描述了通过基于三维(3D)预扫描图像数据生成的配准变换来配准体积图像数据的方法。可以通过以3D预扫描图像数据的子部分扩展体积图像数据来改善配准，从而扩展的体积图像数据相对初始的、非扩展体积图像数据包括更多的重叠内容。在一个方面中，一种方法包括：基于预定的配准算法，确定在第一三维预扫描图像数据和第二三维预扫描图像数据之间的配准变换。所述方法还包括基于所述配准变换，配准第一体积扫描图像数据和第二体积扫描图像数据。所述方法还包括生成经配准的图像数据。在另一方面中，一种系统包括：预扫描配准器，其基于预定的配准算法，确定在第一三维预扫描图像数据和第二三维预扫描图像数据之间的配准变换。所述系统还包括体积配准器，其基于所述配准变换，配准第一体积扫描图像数据和第二体积扫描图像数据，生成经配准的图像数据。在另一方面中，一种方法，包括：组合3D预扫描图像数据与来自体积扫描的体积图像数据。所述3D预扫描图像数据用于规划所述体积扫描，生成组合的图像数据。所述方法还包括基于所述组合的图像数据，分割来自所述体积图像数据的感兴趣组织。在另一方面中，一种系统包括：组合器，其组合3D预扫描图像数据与来自体积扫描的体积图像数据。所述3D预扫描图像数据用于规划体积扫描，生成组合的图像数据。所述系统还包括分割器，所述分割器基于所述组合的图像数据分割来自体积图像数据的感兴趣组织。附图说明本专利技术可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的组合的形式。附图仅是出于图示优选的实施例的目的，而不被解释为限制本专利技术。图1示意性图示了成像系统，其与预扫描配准器、体积/预扫描配准器、体积配准器和组合器以及分割器相连。图2图示了较低剂量、非诊断图像质量图像数据的冠状平面。图3图示了针对图2的相同视场的诊断图像质量图像数据的冠状平面。图4图示了三维预扫描推向数据的冠状平面。图5图示了基于图4的三维预扫描图像数据并具有相对于图4的较小视场的从扫描平面采集的诊断扫描图像数据的冠状平面。图6图示了图1的扩展器的范例。图7图示了第一预扫描图像数据。图8图示了第二预扫描图像数据。图9图示了根据基于第一预扫描图像数据生成的扫描平面采集的第一体积图像数据。图10图示了根据基于第二预扫描图像数据生成的扫描平面采集的第二体积图像数据。图11图示了第一扩展体积图像数据，其包括以图7的第一预扫描图像数据的子部分扩展的图9的第一体积图像数据。图12图示了第二扩展体积图像数据，其包括以图8的第二预扫描图像数据的子部分扩展的图10的第二体积图像数据。图13图示了包括运动补偿器的图1的变型。图14图示了包括图6和图13的组合的变型。图15图示了利用根据对应于不同的体积图像数据集合的3D预扫描数据的配准创建的配准变换，将来自不同的体积图像数据集合的图像配准的方法。图16图示了图15的变型，其包括扩展不同的体积图像数据集合以覆盖两个不同的体积图像数据集合的组合视场。图17图示了图15的变型，其包括基于从3D预扫描数据和不同的体积图像数据集合导出的运动矢量场对不同体积图像数据集合中的每一个的运动补偿。图18示意性图示了与存储设备120和组合器连接的分割器的范例。图19示意性图示了组合图像数据，包括与体积图像数据组合的3D预扫描图像数据。图20图示了用于分割来自体积图像数据的感兴趣区域的方法。具体实施方式图1示出了成像系统100，例如计算机断层扫描(CT)扫描仪。图示的成像系统100包括固定机架102和旋转机架104，旋转机架104由固定机架102可旋转地支撑。旋转机架104关于纵轴或z轴绕检查区106旋转。辐射源108(例如，X射线管)由旋转机架104支撑，并随着旋转机架104围绕检查区106旋转，并发射穿过检查区106的辐射。辐射敏感探测器阵列110跨检查区106定位于辐射源108对面。辐射敏感探测器阵列110探测穿过检查区106的辐射，并生成指示其的信号。支撑件112支撑在检查区106内的对象或对象。计算机用作操作者控制台114，并包括输出设备(例如，显示器)和输入设备(例如，键盘、鼠标等)。驻留在控制台114上的软件允许操作者控制系统100的操作，例如数据采集。合适的数据采集的范例包括二维(2D)和/或三维(3D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：基于预定的配准算法，确定在第一三维预扫描图像数据和第二三维预扫描图像数据之间的配准变换；并且基于所述配准变换，配准第一体积扫描图像数据和第二体积扫描图像数据，生成经配准的图像数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.11 US 61/914,4501.一种方法，包括：
基于预定的配准算法，确定在第一三维预扫描图像数据和第二三维预
扫描图像数据之间的配准变换；并且
基于所述配准变换，配准第一体积扫描图像数据和第二体积扫描图像
数据，生成经配准的图像数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一体积扫描图像数据是
利用基于所述第一三维预扫描图像数据确定的第一扫描计划来采集的；并
且所述第二体积扫描图像数据是利用基于所述第二三维预扫描图像数据确
定的第二扫描计划来采集的。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，其中，所述第一三维预
扫描图像数据和所述第二三维预扫描图像数据是利用比所述第一体积扫描
图像数据和所述第二体积扫描图像数据更低的患者剂量来采集的。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，所述第一三维预
扫描图像数据和所述第二三维预扫描图像数据具有比所述第一体积扫描图
像数据和所述第二体积扫描图像数据更低的图像质量。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，还包括：
通过在所述第一三维预扫描图像数据中识别第一扫描开始位置和第一
扫描结束位置来确定所述第一扫描计划；
执行所述第一扫描计划，由此生成所述第一体积扫描图像数据；
通过在所述第二三维预扫描图像数据中识别第二扫描开始位置和第二
扫描结束位置来确定第二扫描计划；并且
执行所述第二扫描计划，由此生成所述第二体积扫描图像数据。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述第一体积扫

\t描图像数据的视场小于所述第一三维预扫描图像数据的视场，并且所述第
二体积扫描图像数据的视场小于所述第二三维预扫描图像数据的视场。
7.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，其中，所述第一体积扫
描图像数据的视场是所述第一三维预扫描图像数据的视场的子集，并且所
述第二体积扫描图像数据的视场是所述第二三维预扫描图像数据的视场的
子集。
8.根据权利要求6-7中的任一项所述的方法，其中，所述第一体积扫
描图像数据的视场和所述第二体积扫描图像数据的视场不是相同的视场。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括：
将所述第一三维预扫描图像数据的子部分添加到所述第一体积扫描图
像数据并且将所述第二三维预扫描图像数据的子部分添加到所述第二体积
扫描图像数据，创建扩展的第一体积扫描图像数据和扩展的第二体积扫描
图像数据。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述扩展的第一体积扫描图
像数据和所述扩展的第二体积扫描图像数据具有相同的扩展视场。
11.根据权利要求9-10中的任一项所述的方法，还包括：
基于所述配准变换，配准所述扩展的第一体积扫描图像数据和所述扩
展的第二体积扫描图像数据，生成经配准的图像数据。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的方法，其中，所述第一三维
预扫描图像数据和所述第二三维预扫描图像数据是在第一运动状态采集
的，并且所述第一体积扫描图像数据和所述第二体积扫描图像数据是在第
二不同的运动状态采集的，并且还包括：
基于所述第一体积扫描图像数据和所述第一三维预扫描图像数据，确
定针对所述第一体积扫描图像数据的第一运动矢量场；
基于所述第二体积扫描图像数据和所述第二三维预扫描图像数据，确
定针对所述第二体积扫描图像数据的第二运动矢量场；
基于所述第一运动矢量，对所述第一体积扫描图像数据进行运动补偿；
基于所述第二运动矢量，对所述第二体积扫描图像数据进行运动补偿；
并且
基于所述配准变换，配准经运动补偿的第一体积扫描图像数据和经运
动补偿的第二体积扫描图像数据，生成经配准的图像数据。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一运动状态是吸气并
且所述第二运动状态是呼气，或者反之亦然。
14.根据权利要求12-13中的任一项所述的方法，还包括：
采用所述第一运动矢量场来修改一般运动模型，由此创建第一对象特
异的运动模型；
采用所述第二运动矢量场来修改一般运动模型，由此创建第二对象特
异的运动模型；
基于所述第一对象特异的运动模型，对所述第一体积扫描图像数据进
行运动补偿；
基于所述第二对象特异的运动模型，对所述第二体积扫描图像数据进
行运动补偿；并且
基于所述配准变换，配准经运动补偿的第一体积扫描图像数据和经运
动补偿的第二体积扫描图像数据，生成经配准的图像数据。
15.一种系统(100)，包括：
预扫描配准器(122)，其基于预定的配准算法来确定在第一三维预扫
描图像数据和第二三维预扫描图像数据之间的配准变换；以及
体积配准器(126)，其基于所述配准变换来配准第一体积扫描图像数
据和第二体积扫描图像数据，生成经配准的图像数据。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第一体积扫描图像数据

\t是利用基于所述第一三维预...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克林德，C·洛伦茨，M·贝格特尔特，R·维姆科，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL