用于心脏磁共振灌注数据的综合影像配准制造技术

一种用于心脏磁共振灌注数据的综合影像配准的系统（１００）和方法被提供，其中该系统包括：估算单元（１７０），用于估算边缘参数；配准单元（１８０），与估算单元进行信号通信，用于配准与第一输入影像中的像素和第二输入影像中的像素之间的模板匹配一致的边缘参数；以及ＣＰＵ（１０２），与所述估算单元和所述配准单元进行信号通信，当所述第二影像的熵增加时，依照所述配准来检测改变的像素位置；并且其中用于心脏磁共振灌注数据的综合影像配准的对应方法包括：在具有多个像素的第一影像上提供轮廓的兴趣区域；接收对应于不同于所述第一影像的时间的第二影像；计算第二影像的像素亮度；估算用于所述第一和第二影像的至少一个的边缘参数，计算所述第一和第二影像之间的模板匹配；依照所述模板匹配从所述第一和第二影像的至少一个中选择一对像素位置；为所述第一影像中的所述所选位置处的一对像素和所述第二影像中的所述所选位置处的一对像素配准与所述所计算的模板匹配一致的所估算的边缘参数；以及依照所述配准来检测改变的像素位置。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求提交于2002年9月17日的美国临时专利申请序列号60/411,244的优先权，其在此引入作为参考。
技术介绍
在用于对象检测和/或对象识别的基于外观的方法中，分割表示兴趣对象的影像可在对影像的时间方面的序列的采集期间通过动态运动来复杂化。示例应用是对心脏灌注影像数据的分割。缺血性心脏病，血液流到心脏的障碍，典型地由过度肥胖或血小板沉淀产生，其可使将充氧的血液供应给心脏的静脉变窄。对心脏的减小的血液供应典型地被表示为对心肌(“MC”)心脏肌肉的减小的血液灌注。在临床上，心肌灌注测量在日常中借助单光子发射计算层析X射线照相术(“SPECT”)影像，和/或借助正电子发射层析X射线照相术(“PET”)影像来进行。这些现有技术的缺点和局限性包括低的空间分辨率、SPECT的衰减假象和PET的有限适用性。在日常中借助单光子发射计算层析X射线照相术(“SPECT”)影像，和/或借助正电子发射层析X射线照相术(“PET”)影像来进行。这些现有技术的缺点和局限性包括低的空间分辨率、SPECT的衰减假象和PET的有限适用性。使用磁共振(“MR”)影像的心肌灌注分析有大的希望，并亦允许对血流的定量分析。在MR灌注分析中，在将对比剂注入到血液中之后，心脏的典型为大约60到100短轴2维(“2D”)MR影像被采集。不幸的是，在心脏跳动时，所采集的MR影像中的对比度典型地迅速变化。对比剂经过右心室(“RV”)到左心室(“LV”)，然后灌注到心肌中。为进行灌注分析，有必要分割在灌注扫描中采集的所有MR影像中的心肌。分割所有MR影像中的心肌目前是手动进行的，并且需要来自熟练医生的大量人工。假定在每个扫描中有60到100个影像，则这是枯燥且劳动密集的工作。由于影像中的对比度典型地迅速变化的事实而加重了该问题。当对比剂在LV中时，血库(blood pool)变得明亮起来并且使得容易分割心肌的内壁，即心内膜。然而，当LV中没有对比剂时，很难分割心内膜。心脏外边界，即心外膜的分割在扫描中采集的所有影像中仍是困难的。除了改变对比度，亦可有由于病人呼吸造成的总体运动和/或当跳动时心脏形状的变化。因此，所需的是一种分割MR影像的序列中的心肌、心内膜和/或心外膜的自动途径。
技术实现思路
现有技术的这些和其它缺点和不利由用于心脏磁共振灌注数据的综合影像配准(registration)的系统和方法来处理。该系统包括估算单元，用于估算边缘参数；配准单元，与估算单元进行信号通信，用于配准与第一输入影像中的像素和第二输入影像中的像素之间的模板匹配一致的边缘参数；以及CPU，与所述估算单元和所述配准单元进行信号通信，当所述第二影像的熵(entropy)增加时，依照所述配准来检测改变的像素位置。用于心脏磁共振灌注数据的综合影像配准的对应方法包括步骤在具有多个像素的第一影像上提供轮廓的兴趣区域(contouredregion of interest)；接收对应于不同于所述第一影像的时间的第二影像；计算第二影像的像素亮度；估算用于所述第一和第二影像的至少一个的边缘参数；计算所述第一和第二影像之间的模板匹配；依照所述模板匹配从所述第一和第二影像的至少一个中选择一对像素位置；为所述第一影像中的所述所选位置处的一对像素和所述第二影像中的所述所选位置处的一对像素配准与所述所计算的模板匹配一致的所估算的边缘参数；以及依照所述配准来检测改变的像素位置。从对示例实施例的以下描述来看，本公开内容的这些和其它方面、特点和优点将是显然的，所述实施例应结合附图来阅读。附图简述本公开内容依照以下示例的图讲授了用于心脏磁共振灌注数据的综合影像配准，其用于基于外观的对象检测，在所述图中附图说明图1示出用于依照本公开内容的说明性实施例的综合影像配准系统的方块图；图2示出依照本公开内容的说明性实施例的用于合成数据的两个比较影像序列，第二序列；图3示出用于犬的心脏磁共振灌注数据的两个比较影像序列；并且图4示出依照本公开内容的说明性实施例的用于人的心脏磁共振灌注数据的影像序列。优选实施例详述本公开内容提供了用于分割心脏肌肉或心肌(“MC”)的综合影像配准算法。心脏的磁共振(“MR”)影像的序列在注入对比剂之后被采集。对比剂到心肌中的灌注的分析需要对每个所采集影像中的MC的分割。这种分割任务由于影像中迅速变化的对比度而特别困难。因此，本公开内容提供了综合两个通道的信息，像素亮度和局部梯度信息的信息配准框架，从而可靠且精确地分割心肌。图1示出依照本公开内容的说明性实施例用于使用心脏磁共振灌注数据的综合影像配准的系统100的方块图。系统100包括至少一个处理器或中央处理单元(“CPU”)102，其与系统总线104进行信号通信。只读存储器(“ROM”)106、随机存取存储器(“RAM”，)108、显示适配器110、I/O适配器112、用户接口适配器114、通信适配器128和成像适配器130亦与系统总线104进行信号通信。显示单元116通过显示适配器110与系统总线104进行信号通信。盘存储单元118如，例如磁盘或光盘存储单元，通过I/O适配器112与系统总线104进行信号通信。鼠标120、键盘122和眼跟踪装置124通过用户接口适配器114与系统总线104进行信号通信。磁共振成像装置132通过成像适配器130与系统总线104进行信号通信。边缘估算单元170和影像配准单元180亦被包括在系统100中，并且与CPU 102和系统总线104进行信号通信。尽管估算单元170和配准单元180被说明为耦合于至少一个处理器或CPU 102，这些部件优选地被实施为在存储器106、108和118中存储的计算机程序代码，其中该计算机程序代码由CPU 102执行。如基于在此所讲的而将为有关领域中的普通技术人员所认识到的，替换的实施例是可能的，如，例如实施位于处理器芯片102上的寄存器中的一些或所有计算机程序代码。给出在此所提供的公开内容所讲，有关领域中的普通技术人员将预期属于本公开内容的范围和精神的估算单元170和配准单元180以及系统100的其它元件的各种替换配置和实施。在图2中，参考数字200概括性地表示合成数据的影像帧的两个序列，其中，除了迅速变化的像素亮度以外，还有子像素的向右移位(shift)。这样，分别为帧210到218的第一行影像示出了使用基于模板匹配的交互信息(“MI”)所获得的结果，在这里假定没有子像素移位。配准是仅使用像素亮度而实现的，并且手画的轮廓被用于仅指定兴趣区域(“ROI”)。在该假定下，子像素漂移迅速累积，从而导致向着序列末端的显著移位，如在帧218中所示。在分别为帧220到228的第二行影像中，结果是使用基于MI的模板匹配而获得的，在这里再次假定没有子像素移位。然而，在此，除了像素亮度以外，配准还使用边缘信息来进行，而手画的轮廓被再次用于仅指定ROI。使用借助边缘信息的配准的帧220到228的结果显然较为精确。在图3中，参考数字300概括性地表示对深度镇定(heavilysedated)的狗获得的真实MR灌注数据的两个序列的帧。由于该狗深度镇定，预期没有总体运动。第一序列的影像，帧310到320，示出仅使用基于像素亮度的交互信息而获得的结果，这类似于在图2的第一序本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于心脏磁共振灌注数据的综合影像配准的方法，该方法包括：　　　　在具有多个像素的第一影像上提供轮廓的兴趣区域；　　　　接收对应于不同于所述第一影像的时间的第二影像；　　　　计算第二影像的像素亮度；　　　　估算用于所述第一和第二影像的至少一个的边缘参数；　　　　计算所述第一和第二影像之间的模板匹配；　　　　依照所述模板匹配从所述第一和第二影像的至少一个中选择一对像素位置；　　　　为所述第一影像中的所述所选位置处的一对像素和所述第二影像中的所述所选位置处的一对像素配准与所述所计算的模板匹配一致的所估算的边缘参数；以及　　　　依照所述配准来检测改变的像素位置。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R班萨尔，G芬卡利，
申请(专利权)人：西门子共同研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]