实现对图像配准变换的选择的系统和方法技术方案

系统和方法，用于实现在手术中对图像配准变换的选择，以用于显示彼此相一致的第一图像数据集和第二图像数据集。图像数据集采集装置（１２、１４）获得第一和第二图像数据集。由处理器（１６）计算相似性函数，其表示所述第一和第二图像数据集彼此相一致的似然性，并随后确定所述相似性函数的多个局部极大值中每一个的等级顺序。在显示器（１８）上显示得自于多个局部极大值的多个配准变换，并医生能够使用用户界面（２２），选择每一个配准变换，以在视觉上确定其是否是用于随后使用的临床最佳的配准变换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及一种系统，用于实现对图像配准变换的选择，更具 体而言，涉及一种系统，用于实现在手术中对临床最佳配准变换的医生指 导性选择，以便将手术前或手术中获得的图像数据集变换到所获得的其它图像数据集的坐标空间，例如在有创式介入(invasive interventional)过程期间。本专利技术还涉及一种方法，用于使医生能够在有创式外科手术过程期间 选择多个同时显示的配准变换中的一个，以便将手术前或手术中获得的图 像数据集变换到在介入过程期间获得的其它图像数据集的坐标空间。
技术介绍
图像指导在最小有创式介入过程中起到越来越重要的作用，例如那些 在临床EP实验室和心导管插入实验室中常规执行的过程。在手术前执行的 (例如，MDCT和MRI)或者在手术中执行的(例如，体超声和依据旋转X射 线的类似CT的重构)、并且以图像数据集表示的、来自多种成像模式的信 息增加值，已经激发了对于这种图像数据集与其它手术中获取的信息(例如， 来自旋转X射线、超声(U/S)和电子解剖映射的多种图像数据集)的多模式融 合的需求。图像数据集通常表示来自诸如大脑、心脏、肺等等的结构的解 剖和功能信息，或者可以表示符号信息，诸如结构名称、对象特征、解剖 曲率、大脑功能等等。对于这些手术前和手术中获取的图像数据集的快速且准确的配准，对 于在图像指导下的介入和做出临床决定而言是必要的。图像数据集的配准 构成这样的过程其中，将两个不同图像数据集彼此相互比较，以确认它 们彼此匹配或对准程度如何。 一旦进行了确定，图像数据集就可以正确的 彼此重叠地或彼此融合地进行显示。大多数时候，如果没有完全准确地执行配准处理，就计算相似性测量值，假设当前估计是针对几何变换的，则该相似性测量值反应了两个数据 集彼此对准的似然性。相似性测量值常常称为相似性对象函数。依据相似 性函数来优化变换参数估计值，以确定与全局最大值相关联的参数估计值， 并且将所得到的变化显示为融合结果。可能的相似性函数包括归一化互相 关、互信息、平方差之和与绝对值差之和。理论上，相似性函数会具有一个最主要的局部极大值，其就是最大的 局部极大值。釆用通常的成像系统，是显示与该最大极大值相对应的单一 配准结果。然而，该最大值可能并不对应于临床可接受的"最佳"配准， 迫使医生在手术中执行数据集的耗时和繁琐的人工对准。而且，真实患者数据的融和所共有的问题是在相似性函数中存在多个 局部极大值，它们会具有相似的成本值。对于配准变换，当前仅考虑了这 些局部极大值中最大的一个。因此，在以下情况下将会是有益的使医生能够从几个可能的配准变 换构成的一个组中进行选择，以致力于确定在对执行图像指导的介入和做 出临床决定所必需的图像进行变换时所采用的最佳配准变换。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的改进的系统，用于实现图像配准变换的 选择。本专利技术的另一个目的是提供一种新的改进的系统，用于实现在手术中 对临床最佳配准变换的医生指导性选择，以便将手术前和手术中获得的图 像数据集变换为例如在有创式介入过程中所获得的图像数据集。本专利技术的另一个目的是提供一种新的改进的系统，用于对配准信息的 选择，其提供了多个配准结果，作为临床最佳配准的高似然性候选的一个 等级列表，并使得医生能够选择其中之一。本专利技术的再另一个目的是提供一种新的改进的系统，用于对临床最佳 配准变换的选择，其并非仅提供了单个配准结果，例如与表示多个数据集 间相似性的相似性函数的最大极大值相对应的配准结果。本专利技术的再另一个目的是提供一种新的改进的系统，用于对临床最佳 配准变换的选择，其最小化甚至消除了医生在手术中执行数据集的人工对准的需要。本专利技术的再另一个目的是提供一种新的改进的方法，用于使医生在有 创式外科手术过程中能够选择多个同时显示的配准变换中的一个，以便将 在手术前和手术中获得的图像变换为在外科手术过程中获得的其它图像。为了实现这些目的以及其它的目的， 一种系统用于实现在手术中对图 像配准变换的选择，用于显示彼此相一致的第一图像数据集和第二图像数 据集，该系统包括图像数据集采集设备，其获得第一和第二图像数据集;处理器，其耦合到图像数据集采集设备，并且计算相似性函数，并随后确 定所述相似性函数的多个局部极大值中每一个的等级顺序，其中，所述相似性函数表示第一和第二图像数据集彼此相一致的似然性；显示设备，其 耦合连接到处理器，在所述显示设备上显示得自于所述多个局部极大值的 多个配准变换；以及用户接口，其耦合到处理器，，以便能够为随后的使用 而选择每一个所述配准变换。通过为医生呈现多个可能的配准变换，使医生能够易于观看不同的配 准变换结果，并随后选择每一个，以确定其是否是临床最佳的配准变换。 如果医生选择了最高等级的配准变换，但断定其不是最佳的，医生就可以 迅速选择另一个配准变换，并査看该备选变换是否是临床最佳的结果。对 于得自于多个局部极大值的多个配准变换的确定有利于简易型和便利性， 由此医生能够更为容易地实施手术。所述多个配准变换能够按照局部极大值从最高到最低的等级顺序来显 示，等级排列是基于以下的一个或多个的极值特征，例如，相似性函数 在局部极大值上的值、局部极大值的曲率和局部极大值的捕捉范围 (capture-arrange);自与第一和第二图像数据集具有相似特性的两个图像数 据集的先验变换而来的数据；以及自与第一和第二图像数据集具有相似特 性的两个数据集的先验变换而来的医生输入数据，其与来自先验变换的数 据存储在同一在前信息数据库或存储库中。一种方法用于实现在手术中对图像配准变换的选择，用于显示彼此相 一致的第一图像数据集和第二图像数据集，该方法包括以下步骤获得第 一和第二图像数据集；计算相似性函数，所述相似性函数表示第一和第二 图像数据集彼此相一致的似然性；确定所述相似性函数的多个局部极大值中每一个的等级顺序；显示多个得自于所述局部极大值的多个配准变换；并且能够为随后的使用而选择所显示的配准变换中的每一个。以上说明了 为医生提供易于选择多个不同配准变换中的一个的优点。局部极大值的等级排列可以基于自与第一和第二图像数据集具有相似 特性的两个图像数据集的先验变换而来的数据来确定。在此情况下，得到 来自第一和第二图像数据集的数据特性，搜索以前获得的数据集或先验变 换信息，以确认与第一和第二数据集具有相似数据特性的情况或相关图像 数据集。局部极大值的等级排列还可以基于自与第一和第二图像数据集具 有相似特性的两个图像数据集的先验变换而来的医生输入数据来确定。在 此情况下，与先验情况有关的医生输入数据与先验情况的数据特性一起存 储。局部极大值的等级排列还可以用所述相似性函数的局部极大值的极值 特征来确定。优选的，所有这三个技术都用于确定配准变换的等级顺序。附图说明参考以下说明并结合附图，可以最好的理解本专利技术及其进一步的目的 和优点，其中相同的参考数字标记标识了相同的元件。图1是显示用于执行根据本专利技术的方法的系统主要部分的示意图。图2是根据本专利技术用于编码信息的方法的流程图。 图3显示了一种相似性函数，其可以根据本专利技术的方法来构成。 图4是显示得自于图3所示的相似性函数的信息的表。 图5显示了在根据本专利技术的系统和方法中的显示配准变换的方式。具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统（１０），用于实现在手术中对图像配准变换的选择，以用于显示彼此相一致的第一图像数据集和第二图像数据集，包括：图像数据集提供装置（１２、１４），用于提供所述第一和第二图像数据集；处理器（１６），耦合到所述图像数据集提供装置（１２、１ ４），用于计算相似性函数，所述相似性函数表示所述第一和第二图像数据集彼此相一致的似然性，并还用于确定所述相似性函数的多个局部极大值中每一个的等级顺序；显示装置（１８），耦合到所述处理器（１６），用于显示得自于所述多个局部极大值的多个配准变 换；以及　用户接口（２２），耦合到所述处理器，以便能够为随后的使用而选择每一个所述配准变换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：RC陈，R曼茨克，S索卡，V拉舍，V雷迪，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]