免于重建的自动多模态超声配准制造技术

图像共配准(S390)需要：发射能量，并且响应地和动态地采集图像(216)，所采集的图像具有给定维度；重复地并且动态地利用所述采集从所采集的图像中间选择，并且作为所述选择的结果，重复地并且动态地改变所述给定维度的图像的集合(226)中的成员资格；并且与所述改变(S376)同步地将所述集合动态地并且迭代地配准到具有比所述给定维度更高的维度的图像。所述共配准是能利用用于采集的成像探头(140)和用于跟踪所述探头的位置和取向的跟踪系统实现的，所述配准专用于所述采集，其中所述探头在所述采集期间动态地进行以下中的任意一项或多项：成角、旋转和平移。所述配准通过所述集合的成员的个体变换(220)初始化，但是在不需要将所述集合重建为具有比所述给定维度更高的维度的图像的情况下，其从所述集合导出在所述成员外部的额外像素(219)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及共配准图像，并且更具体涉及将N维图像配准到具有较小维度的图像的集合。
技术介绍
医学超声(US)和计算机断层摄影(CT)成像的自动配准能够使诊断以及介入流程受益。通常以这两种模态来采集三维(3D)图像。Kadoury等人(“Kadoury”)共同所有的国际公开No.WO2012/117381中的US-CT的方法包含基于空间跟踪的2DUS“扫掠”来重建三维(3D)US体积，跟随有自动3DUS-CT配准。
技术实现思路
下文在本文中提出的内容是对Kadoury方法的进一步的发展。如在Kadoury中，利用US之外的模态(诸如CT或磁共振成像(MRI))的3D已有图像实现配准。然而，省略了根据US2D帧的重建的准备步骤。尽管仍然使用空间跟踪，但是其被用于将帧对齐为整体单元。如在Kadoury中，执行变换来实现所述共配准。然而，动态、重复并且逐渐地完成US采集和配准，以采集的US帧的稀疏集合开始。因此，针对所述配准的实例的任何准备关于US是免于重建的(reconstruction-free)。所述稀疏起因于基于图像质量和帧间距离的动态选择性。因此，缩短了流程的持续时间。具体地，根据2DUS切片的3DUS的重建花费时间；用户需要回顾3DUS并且需要在图像质量不足够的情况下重做所述扫掠；所述“扫掠”自身进行训练和实践以便创建良好的体积图像质量；并且实际的配准任务仅能够在所述重建完成并且被接受时开始，这引起处理链中的额外的延迟。三维(3D)US探头能够减轻重建问题中的一些问题；然而，3DUS探头是昂贵、非广泛可用的，并且限制待采集的体积的大小。在本文中提出内容解决了这些关心问题以及其他问题。具体而言，示范性图像共配准设备包括图像采集处理器，其被配置用于发射能量并且响应地和动态地采集图像。所采集的图像具有给定维度。还包括的是图像选择处理器，其被配置用于利用所述采集从所采集的图像中间重复地并且动态地选择，并且作为所述选择的结果，重复地并且动态地改变该维度的图像集合中的成员资格。还包括的是图像共配准处理器，其被配置用于与所述改变同步地将所述集合动态地并且迭代地配准到具有比所述给定维度更高的维度的图像。借助未按比例绘制的如下附图，下文进一步阐述了新颖的、免于重建的自动多模态US配准技术的细节。附图说明图1是根据本专利技术的示范性免于重建的自动多模态US配准设备的示意图；图2是根据本专利技术的运行中的渐进图像共配准的概念图；并且图3是根据本专利技术的示范性免于重建的自动多模态US配准的流程图。具体实施方式整合的架构提供了准确并且实时更新的变换链以将二维(2D)超声(US)图像徒手连接到来自另一模态的预采集的3D参考体积。在本公开中，“实时”意指在没有故意延迟的情况下，给定系统的处理限制和准确地执行功能所要求的时间。关于在运行中将术前图像体积与术中二维图像的集合(其成员逐渐并且动态地采集以用于选择录入到集合中)，在本文中描述了本实施例；然而，根据本原理的系统和方法能够应用于监测介入流程和/或诊断应用的术前、术中和术后图像中的任意图像之间的配准。还将关于医学系统和仪器来描述实施例；然而，本专利技术的教导可以宽泛得多并且适于采用在动态地共配准不同维度的图像的过程中采用的任何仪器。共配准可以动态地并且可见地改善，经受一个或多个停止准则。可以在跟踪或分析复杂的生物或机械系统的过程中采用这样的仪器。具体地，本原理适于生物系统的内部跟踪流程、身体的所有区域(诸如肺、胃肠道、排泄器官、血管等)中的流程。感兴趣区域可以是身体器官，诸如，例如肝或肾。可以对标本以及活的动物或人类对象或患者以及更一般地任何对象执行流程。附图中所描绘的元件可以以硬件和软件的各种组合来实施并且提供可以组合在单个元件或多个元件中的功能。本原理可以应用于引导需要将患者与先验医学图像配准的许多介入或手术流程(例如，活检、消融、栓塞、排水等)。这些原理还可以应用在采用多模态配准的诊断应用中并且可以不包含介入流程。例如，由于超声和CT提供补充的诊断信息，因而对这两种模态进行配准来确保在这两种图像中评估相同的病灶可以是有益的。附图中所示的各种元件的功能能够通过使用专用硬件以及能够运行与适当软件相关联的软件的硬件来提供的。当由处理器提供时，功能能够是通过单个专用处理器、通过单个共享处理器或者通过其中的一些能够被共享的多个个体处理器来提供的。此外，术语“处理器”或“控制器”的明确使用不应当被解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，并且能够隐含地包括，但不限于：数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、非易失性存储等。特别地，并且通过范例的方式，作为计算机的一部分的图像采集处理器或者合并计算机的扫描器，执行计算和对数据的其他操纵，用于发出能量并且响应地采集图像。该处理器可以与其他专用处理器共享电路、其他硬件和/或软件。一个或多个处理器可以被实施为一个或多个集成电路。此外，记载本专利技术的原理、方面和实施例以及其特定范例的本文中的所有语句旨在包含其结构和功能等同物二者。另外，预期这样的等同物包括当前已知的等同物以及将来发展的等同物二者(即，不管结构如何，执行相同功能的所发展的任何元件)。因此，例如，本领域的技术人员将意识到，下文在本文中呈现的框图和示意图表示实现本专利技术的原理的说明性系统部件和/或电路的概念视图。类似地，将意识到，任何流程图、流向图等表示可以基本上表示在计算机可读存储媒介中并且因此由计算机或处理器运行的各种过程，无论这样的计算机或处理器是否被明确示出。此外，本专利技术的实施例能够采取由计算机可用或计算机可读存储介质可访问的计算机程序产品的形式，所述介质提供用于由计算机或任何指令运行系统使用或与其结合的程序代码。计算机程序能够被临时、暂时或者更长时间段存储在诸如光学存储介质或固态介质的适合的计算机可读介质上。这样的介质仅在不是瞬态传播信号的意义上是非瞬态的，但是包括诸如寄存器存储器、处理器高速缓存、RAM和其他易失性存储器的其他形式的计算机可读媒介。图1通过说明性和非限制性范例示出了免于重建的自动多模态US配准设备或“图像共配准设备”100。如上文在本文中所提到的，示例性实施例特征在运行中将术前图像体积与术中二维图像的集合(其成员被逐渐地并且动态地采集以用于选择录入到集合中)配准。设备100包括图像采集处理器110、图像选择处理器120和图像共配准处理器130。其还可以包括成像探头140、空间跟踪系统150和包括显示器170(其能够包括多个屏幕)的用户接口160以及用户可调节控件180。空间跟踪系统的范例是来自DNI的AuroraTM电磁(EM)跟踪系统。能够利用各种类型的电磁定位器系统。在一个范例中，(EM)场发生器具有处于不同取向的天线。固定到探头140的跟踪传感器拾取来自各种取向处的天线的信号。从其相对的信号特性(例如，相对信号强度、相对相位等)，来确定传感器相对于天线的位置。在另一实施例中，传感器具有具有不同的取向的接收线圈或天线。在一个实施例中，传感器通过向下通到探头140的手柄的接线与定位器处理器连接。在另一实施例中，使用无线通信路径。设备100的部件110-180通信地连接190，每一个对其他的连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像共配准设备，包括：图像采集处理器(110)，其被配置用于发射能量，并且响应地和动态地采集图像，所采集的图像具有给定维度；图像选择处理器(120)，其被配置用于利用所述采集从所述采集的图像中间重复地并且动态地选择，并且作为所述选择的结果，重复地并且动态地改变所述维度的图像集合中的成员资格；以及图像共配准处理器(130)，其被配置用于与所述改变同步地将所述集合动态地并且迭代地配准到具有比所述给定维度更高的维度的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 US 61/994,3081.一种图像共配准设备，包括：图像采集处理器(110)，其被配置用于发射能量，并且响应地和动态地采集图像，所采集的图像具有给定维度；图像选择处理器(120)，其被配置用于利用所述采集从所述采集的图像中间重复地并且动态地选择，并且作为所述选择的结果，重复地并且动态地改变所述维度的图像集合中的成员资格；以及图像共配准处理器(130)，其被配置用于与所述改变同步地将所述集合动态地并且迭代地配准到具有比所述给定维度更高的维度的图像。2.根据权利要求1所述的设备，还包括：成像探头(140)，其用于所述采集；以及跟踪系统(150)，其用于跟踪所述探头的位置和取向，所述配准被专用于所述采集，其中，所述探头在所述采集期间动态地进行以下中的任意一项或多项：成角、旋转和平移。3.根据权利要求1所述的设备，所述选择包括决定是否要在所述集合(226)中包括所述采集的图像中的当前一个，所述配准的所述迭代对应地响应于所述改变的实例。4.根据权利要求3所述的设备，所述改变向所述集合添加所述图像(216)中的所述当前一个。5.根据权利要求1所述的设备，所述选择包括利用所述采集(S310-S314、S330、S332)连续地检查所采集的图像。6.根据权利要求1所述的设备，所述采集的图像的成像模态不同于具有比所述给定维度更高的维度的所述图像(202)的成像模态。7.根据权利要求1所述的设备，所述给定维度是二。8.根据权利要求1所述的设备，所述选择包括从采集的超声图像帧中间选择超声图像帧。9.根据权利要求1所述的设备，所述采集的图像是经由所述采集从经受检查的对象内的不同位置(S320-S328)采集的。10.根据权利要求1所述的设备，根据所述配准(S390)，迭代将当前在所述集合中的所述图像配准到具有更高维度的所述图像。11.根据权利要求1所述的设备，所述配准通过所述集合的成员的个体变换(220)来初始化，但是不需要将所述集合重建为具有比所述给定维度更高的维度的图像，所述重建从所述集合导出在所述成员外部的额外像素(219)。12.根据权利要求1所述的设备，所述配准受所述集合的基数足够高以满足预定基数阈值影响(S388)。13.根据权利要求1所述的设备，所述图像选择处理器还被配置用于在来自所述采集的图像中间的图像上进行操作(S336)以计算图像质量度量，所述选择基于所述度量。14.根据权利要求13所述的设备，对所述图像的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·克吕克尔，A·M·塔赫玛塞比马拉古奥施，
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