用于配准不同成像模态的成像设备制造技术

本发明专利技术涉及用于配准不同成像模态的成像设备(10)、用于配准不同成像模态的成像系统(1)、用于配准不同成像模态的方法、用于控制这样的设备的计算机程序单元以及存储有这样的计算机单元的计算机可读介质。用于配准不同成像模态的成像系统(1)包括：第一成像模态(2)；第二成像模态(3)；以及用于配准不同成像模态的成像设备(10)。用于配准不同成像模态的成像设备(10)包括：模型提供单元(11)、第一图像数据提供单元(12)、处理单元(13)、第二图像数据提供单元(14)以及配准单元(15)。模型提供单元(11)提供腹侧腔的腔模型。第一图像数据提供单元(12)提供第一图像数据，所述第一图像数据通过第一成像模态(2)示出患者的感兴趣区域。处理单元(13)将腔模型配准到第一图像数据，并基于第一图像数据来调整腔模型。处理单元(13)在骨性和非骨性结构之间不同，并且基于经调整的腔模型在第一图像数据中掩蔽非骨性结构。第二图像数据提供单元(14)提供第二图像数据，所述第二图像数据通过第二成像模态(3)示出患者的感兴趣区域。配准单元(15)将经掩蔽的第一图像数据与第二图像数据配准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于配准不同成像模态的成像设备、用于配准不同成像模态的方法、用于控制这样的设备的计算机程序单元以及存储有这样的计算机程序单元的计算机可读介质。
技术介绍
在使用多个成像模态(例如CT和实况X射线)的流程期间，医师需要配准模态。在使用人工2D-3D配准的常见应用中，这以以下方式进行：医师将C型臂移动到特定成角，这给予他在能够用于配准的身体中的界标(例如，腰骨)上的清楚的视图。然后，他将采集曝光运行(exposurerun)或单次拍摄图像。接着，医师将移动C型臂到足够不同(多于45度的差)的不同成角，并拍摄另一曝光或单次拍摄。以应用的不同观察口示出两者X射线运行，其中，它们与CT体积的适当旋转体积视图混合。医师现在将CT在两个视图中移动，使得其最优地与实况X射线交叠。医师用于确定最优交叠的视觉标记通常是骨性界标，例如，骨盆、脊柱或胸腔。WO2013/132402A2公开了一种用于图像配准的系统。其包括配置为识别第一图像的内部界标的图像特征检测模块。图像配准和变换模块被配置为计算配准转换，基于表面界标配准第二图像与第一图像，以得到配准图像。界标识别模块被配置为使用配准变换将内部界标交叠到第二图像上，包围在虚拟对象内的交叠界标中的每个以识别在配准图像中的对应界标对，并且使用具有识别的界标的配准图像来配准第二图像与第一图像。
技术实现思路
因此，需要提供一种用于配准不同成像模态的成像设备，其改进了通过多个不同成像模态采取的内脏腔的图像数据的配准。本专利技术的问题由独立权利要求的主题来解决，其中，另外的实施例被并入在从属权利要求中。应该注意，在下文中描述的本专利技术的各方面也应用于用于配准不同成像模态的成像设备、用于配准不同成像模态的成像系统、用于配准不同成像模态的方法、计算机程序单元以及计算机可读介质。根据本专利技术，提出了一种用于配准不同成像模态的成像设备。用于配准不同成像模态的成像设备包括：模型提供单元、第一图像数据提供单元、处理单元、第二图像数据提供单元以及配准单元。在下文中，给出了这些部件的简短概述，随后是下面更详细的描述。模型提供单元被配置为提供腹侧腔的腔模型。亦即，可以提供腹侧腔(下文也称作“内脏腔”)的可变形模型，其将例如在胸腔、腹腔和骨盆腔中的器官的模型表示并入。因此，模型优选包括胸部和/腹部的至少一个器官，例如，肺或肾。可以根据一个或若干训练图像数据集初始地生成这样的可变形模型，在所述数据集中，感兴趣特征被人工分割或注释。同样可以根据训练数据获知用于模型定位的界标检测、边缘特征检测和典型的形状变化。第一图像数据提供单元被配置为提供第一图像数据，所述第一图像数据通过第一模态示出了患者的感兴趣区域。在范例中，第一模态的第一图像数据是CT或MR图像数据。处理单元被配置为将所述腔模型配准到第一图像数据，并且基于所述第一图像数据调整所述腔模型。由此，实现经调整的腔模型。例如，可以通过基于图像数据最小化与可变形模型相关联的能量参数来实现调整，使得在模型中表示的特征(例如，器官)以最优方式被调整到图像数据中的对应特征。处理单元被配置为基于经调整的腔模型在所述第一图像数据中掩蔽所述腹侧腔的至少部分。由此，实现经掩蔽的第一图像数据。第二图像数据提供单元被配置为提供第二图像数据，所述第二图像数据通过第二模态示出了患者的感兴趣区域的至少部分。在范例中，第二模态的第二图像数据是实况X射线图像数据。配准单元被配置为将经掩蔽的第一图像数据和第二图像数据配准。在范例中，实现在实况X射线数据上的CT或MR图像数据的交叠。换言之，本专利技术涉及用于配准不同成像模态的成像设备，其用于在胸部和/或腹部区中的最优配准。尽管在实况X射线和3D体积中相对容易区分腰骨，但是这对于脊柱和胸廓更加困难。亦即，在其它因子之中，由于腹侧腔内的组织和常常对比增强的脉管，模糊了在CT中的这些结构上的视图。根据本专利技术的成像设备有利地允许获得这样的骨性结构上的更清楚的视图。尤其是，可以凭借掩蔽在腹侧腔内部的结构(尤其是(对比增强)血管结构)来增强脊柱和胸廓的可见性。不同图像数据集之间的配准通常基于界标；在配准CT或MR数据集和实况X射线数据的情况下，配准通常涉及骨性界标，诸如骨盆、脊柱或胸廓。根据本专利技术，在第一图像数据中的信息的总量凭借掩蔽来减少，由此用户能够更好地区分界标和尤其是对应于界标的不同成像模态之间的图像信息的交叠，从而实现最优配准。优选地，根据本专利技术的成像设备允许选择性绘制骨性界标的子体积。因此，例如能够针对最优配准启用或禁用对脊柱、腰骨或肋骨或胸廓的绘制。因此，成像设备允许在人工或自动2D-3D配准期间选择性地可视化界标结构，使得配准耗费最小时间并且尽可能准确。在范例中，基于腔模型的调整来分割在第一图像数据中的腹侧腔。因此，如本领域公知地，执行基于模型的分割。腹侧腔的分割可以包括胸部和/或腹部的至少一个器官，对其的表示被包括在模型中。分割可以包括腹侧腔的外表面的基于模型的分割，这导致腹侧腔的表面模型。可以以完全自动的方式执行基于第一图像数据对腔模型的调整。可以人工地、以半自动或全自动方式执行经掩蔽的第一图像数据和第二图像数据的配准。为此，可以使用已知的2D-3D配准方法执行例如CT到X射线的配准。可以给予用户对初始化或后校正自动分割的选择。使用骨性界标作为用于自动配准的参考改进了配准的鲁棒性和准确性，尤其因为脉管的对比剂填充和详细的几何结构可以在第一(例如，CT)图像和第二(例如，X射线)图像之间不同。在范例中，处理单元被配置为基于经调整的腔模型来在第一图像数据中掩蔽组织和/或脉管结构。在第一图像数据中可以对组织和/或脉管结构进行对比增强。通过掩蔽在腹侧腔内部的所有体素，从第一图像数据可视化移除(对比增强)脉管和内脏腔的其它内容。在范例中，处理单元被配置为基于经调整的腔模型的至少一个参数来估计第一图像数据中的骨性界标的子体积。尤其是，可以根据一个或多个模型参数(例如由内脏腔外表面围绕的体积)估计脊柱、胸廓和腰骨的体积。因此，可以相应地生成针对这些骨性界标结构的每个的子体积掩模。在范例中，处理单元被配置为基于对应子体积掩模中的一个或多个在第一图像数据中选择性绘制骨性界标。通过选择性绘制这些子体积中的一个或若干，例如可以在例如CT体积可视化中示出仅脊柱或者脊柱和胸廓。这将服务于更好地向用户示出在3D体积中和在第二图像数据(例如，X射线图像数据)中的骨性结构和/或界标之间的交叠物是否是最优的，并由此进一步帮助医师实现最优配准。根据本专利技术，还提出了用于配准不同成像模态的成像系统。用于配准不同成像模态的成像系统包括：第一成像模态；第二成像模态；以及如上所述的用于配准不同成像模态的成像设备。第一和第二成像模态采集由第一和第二图像数据提供单元提供的第一和第二图像数据。在范例中，用于配准不同成像模态的成像系统还包括显示单元，所述显示单元被配置为将经配准的图像数据和在经配准的图像数据内的界标可视化，以允许配准的检查。界标可以基于骨性结构。在范例中，用于配准不同成像模态的成像系统还包括选择器，所述选择器被配置为在围绕的体积或子体积的可视化之间进行选择。子体积可以是例如脊柱子体积和/或胸廓子体积。通过与选择器交互，用户可以选择可视化体积，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于配准不同成像模态的成像设备(10)，包括：模型提供单元(11)，第一图像数据提供单元(12)，处理单元(13)，第二图像数据提供单元(14)，以及配准单元(15)，其中，所述模型提供单元(11)被配置为提供腹侧腔的腔模型，其中，所述第一图像数据提供单元(12)被配置为提供第一图像数据，所述第一图像数据通过第一模态示出患者的感兴趣区域，所述感兴趣区域包括所述腹侧腔，其中，所述处理单元(13)被配置为：i)将所述腔模型配准到所述第一图像数据，ii)基于所述第一图像数据来调整所述腔模型，并且iii)基于经调整的腔模型在所述第一图像数据中掩蔽所述腹侧腔的至少部分，其中，所述第二图像数据提供单元(14)被配置为提供第二图像数据，所述第二图像数据通过第二模态示出患者的所述感兴趣区域的至少部分，其中，所述配准单元(15)被配置为将经掩蔽的第一图像数据与所述第二图像数据配准。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.25 EP 14173817.91.一种用于配准不同成像模态的成像设备(10)，包括：模型提供单元(11)，第一图像数据提供单元(12)，处理单元(13)，第二图像数据提供单元(14)，以及配准单元(15)，其中，所述模型提供单元(11)被配置为提供腹侧腔的腔模型，其中，所述第一图像数据提供单元(12)被配置为提供第一图像数据，所述第一图像数据通过第一模态示出患者的感兴趣区域，所述感兴趣区域包括所述腹侧腔，其中，所述处理单元(13)被配置为：i)将所述腔模型配准到所述第一图像数据，ii)基于所述第一图像数据来调整所述腔模型，并且iii)基于经调整的腔模型在所述第一图像数据中掩蔽所述腹侧腔的至少部分，其中，所述第二图像数据提供单元(14)被配置为提供第二图像数据，所述第二图像数据通过第二模态示出患者的所述感兴趣区域的至少部分，其中，所述配准单元(15)被配置为将经掩蔽的第一图像数据与所述第二图像数据配准。2.根据权利要求1所述的成像设备(10)，其中，基于所述经调整的腔模型来分割所述第一图像数据中的所述腹侧腔。3.根据前述权利要求所述的成像设备(10)，其中，所述腹侧腔的模型包括胸部和/或腹部的至少一个器官。4.根据前述权利要求中的一项所述的成像设备(10)，其中，所述第一模态的所述第一图像数据是CT或MR图像数据，并且其中，所述第二模态的所述第二图像数据是实况X射线图像数据。5.根据前述权利要求中的一项所述的成像设备(10)，其中，在所述第一图像数据中被掩蔽的所述腹侧腔的所述至少部分包括对比增强的脉管。6.根据前述权利要求中的一项所述的成像设备(10)，其中，所述处理单元(13)被配置为基于所述经调整的腔模型的至少一个参...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·埃伦巴斯，J·奥利万贝斯科斯，E·S·汉西斯，K·H·祖尔蒙德，
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