医学图像配准的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及医学图像（１０，１１）配准的系统（１）和方法。而且本发明专利技术涉及计算机程序（５），当该计算机程序（５）在计算机（２）中运行时，该计算机程序（５）进行医学图像（１０，１１）的配准。为了提供更加精确的医学图像配准变换，建议检测不充分相似区域（１４，１４’，２５，２６）并且借助排除掩模（２２，２４，２７）将它们从配准过程中排除，该排除掩模指出在配准处理期间不应当包含哪些像素／体元。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。而且本专利技术涉及一种计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，该计算机程序用于进行医学图像配准。
技术介绍
已知多种不同的医学成像技术。功能性身体图像(给出生理信息)可以例如通过单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和正电子发射断层摄影(PET)来获得。结构图像(给出身体的解剖图)可以例如通过磁共振成像(MRI)和X射线计算机断层摄影(CT)来获得。这些技术提供具有互补的并且偶尔矛盾的信息的医学图像。图像配准(即，两个或多个医学图像中的解剖学对应的位置的匹配)是获得单个图像中不明显的附加信息的常用技术，并且因此对研究、诊断和治疗具有重大意义。用来配准的医学图像不必是利用不同图像技术的医学成像结果。使用相同成像技术采用不同图像采集协议进行成像所得到的图像或者采用相同图像采集协议和相同成像技术重复成像(在不同的时刻)所得到的图像的配准具有同等的重要意义。各种成像技术和/或图像采集协议都有其特定优点和局限性。例如，采用CT成像可以将骨骼的细节很好地显现出来，而在MR图像中很难看到骨骼的细节。为了利用这两种医学手段，可以将CT和MR图像彼此配准，就是说，可以确定这些图像中解剖学对应位置之间的几何变换。利用这一变换，可以将图像合并起来，例如，可以将CT中的骨骼显现在MR图像中。已经开发出了若干种图像配准技术，从刚性的、仿射的到完全非刚性的配准。在Hajnal、Hill和Hawkes所著的书籍《Medical ImageRegistration》(CRC Press，ISBN 0-8493-0064-9)中可以找到综述。存在多种多样的确定配准变换的解决方案。它们通常基于使用相似性度量进行的配准变换的迭代优化。公知的相似性度量是相关熵、(归一化)交互信息和互相关。例如，对于刚性配准，确定出使图像之间的相似性最佳的平移和旋转。不过，当前的手段仅仅在要加以配准的图像之间确有充足的相似性的情况下有效。不过，可能出现这样的情况由于例如成像伪影或采集协议的特定属性，图像的相当多部分根本不相似。在这种情况下，这些区域将会对配准的结果造成负面影响(不是最佳的或错误的配准变换)。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供更加精确的医学图像配准变换，即，获得图像中解剖学上相应的位置之间的更好匹配。按照本专利技术，这个目的是由用于医学图像配准的系统实现的，该系统包括检测模块，适合用于检测第一图像中的一个或多个图像区域，这些图像区域不充分相似于第二图像的对应图像区域；遮蔽模块，适合用于创建至少一个排除掩模(exclusion mask)，用以指定属于这些不充分相似图像区域的图像像素/体元；和配准模块，适合用于进行不包含在排除掩模中的第一图像的图像区域与第二图像的相应图像区域之间的配准。本专利技术的目的也是由医学图像配准方法实现的，该方法包括步骤检测第一图像中的一个或多个图像区域，这些图像区域不充分相似于第二图像的对应图像区域；创建至少一个排除掩模，用以指定属于这些不充分相似图像区域的图像像素/体元；和进行不包含在排除掩模中的第一图像的图像区域与第二图像的相应图像区域之间的配准。本专利技术的目的也是由用于医学图像配准的计算机程序实现的，该程序包括在该计算机程序在计算机中运行时，用来检测第一图像中的一个或多个图像区域的计算机指令，这些图像区域不充分相似于第二图像的对应图像区域；用来创建至少一个排除掩模的计算机指令，该排除掩模用以指定属于这些不充分相似图像区域的图像像素/体元；和用来进行不包含在排除掩模中的第一图像的图像区域与第二图像的相应图像区域之间的配准的计算机指令。按照本专利技术必要的技术效果因此可以基于按照本专利技术的计算机程序的指令来实现。这样的计算机程序可以存储在诸如CD-ROM的载体上，或者可以通过因特网或其它计算机网络来获得。在运行之前，通过例如借助CD-ROM播放器从载体中或者从因特网中读取该计算机程序并且将其存储到计算机的存储器中，将该计算机程序加载到计算机中。该计算机尤其包括中央处理器单元(CPU)、总线系统、存储器装置(例如，RAM或ROM等)、存储设备(例如，软盘或硬盘单元等)和输入/输出单元。备选地，本专利技术的方法可以用硬件来实现，例如，使用一个或多个集成电路来实现。本专利技术的核心思想是将医学图像的一些部分从配准过程中排除。更加确切地说，本专利技术建议自动检测不充分相似区域并且借助指出在配准处理期间不应包含哪些像素/体元的排除掩模将它们从配准过程中排除。本专利技术得到更加精确的医学图像配准变换。不充分相似的图像仍然可以利用本专利技术的配准技术得到配准，而不会观察到错误的结果。本专利技术可以应用于不同的成像技术和图像采集协议。本专利技术的这些和其它方面将会基于从属权利要求中定义的下文中实施方式得到进一步详细介绍。按照本专利技术的优选实施方式，不充分相似区域是通过比较相应图像区域的像素/体元亮度(intensity)来自动检测的。例如，将第一图像中血管的某一部分的像素/体元亮度与另一个图像中该血管的相同部分进行比较。为此，使检测模块和/或计算机程序相应地适应。检测不充分相似区域的具体方法必须要单独地并且依据图像属性(例如，图像中所示的解剖学位置的种类(例如，对象的形状)、所使用的成像技术、协议等)来加以选择。按照本专利技术的另一种实施方式，排除掩模的至少一部分是使用预定遮蔽方案创建的，该遮蔽方案取决于图像属性的类型。利用预定遮蔽方案，使排除掩模的创建得到了简化。对于解剖学标准对象，例如血管或某些器官，可以提供标准排除掩模。附图说明下文中将参照下列实施方式和附图以举例的方式详细介绍本专利技术的这些和其它方面，其中附图1表示配准系统的示意性框图，附图2表示腹主动脉动脉瘤的3D BTFE扫描的一个切片，附图3表示与附图2中相同的腹主动脉动脉瘤的M2D TSE扫描的一个切片，附图4表示将中央血管轴从3D BTFE图像复制到M2D TSE图像的示意图，附图5表示估算主动脉的半径的示意图，附图6表示排除掩模的第一部分的定义的示意图，附图7表示延伸排除掩模的径向检查的示意图，附图8表示最终的排除掩模的示意图，附图9表示3D BTFE图像的一部分以及配准的M2D TSE图像，附图10表示使用排除掩模得到的附图9中的图像的放大部分，附图11表示不使用排除掩模得到的附图9中的图像的放大部分。具体实施例方式本专利技术是针对腹主动脉动脉瘤(AAA)的图像进行图解说明的。配准是借助配准系统1进行的，该配准系统1包括计算机2(例如，通用个人计算机或专业医学计算机)和与该计算机2相连的监视器3。计算机2包括处理器4，该处理器4适用于在计算机2中运行包括按照本专利技术的计算机指令的计算机程序5时执行该计算机程序5。计算机程序5可经由输入/输出接口6(例如，网络接口卡)传送到计算机2并且存储在计算机2的存储器7(例如，RAM或ROM)中。要在计算机2中加以处理的成像数据8经由接口6传送到计算机2中。而且计算机2适用于经由接口6向外部存储设备9、绘图仪、打印机等或者另一台计算机传送数据。AAA图像是使用两种不同的MR图像采集协议采集的。附图2表示使用3D平衡TFE(BTFE)协议采集的图像10，而附图3表示使用M2DTSE协议(也称为黑血成像)采集的图像11。附图2和3表示贯穿主动脉12的切片的例子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于医学图像（１０，１１）配准的系统（１），该系统（１）包括：－检测模块（１３），适合用于检测第一图像（１１）中的一个或多个图像区域（１４，１４’，２５，２６），这些图像区域（１４，１４’，２５，２６）不充分相似于第二图像（１０ ）的对应图像区域，－遮蔽模块（１８），适合用于创建至少一个排除掩模（２２，２４，２７），用以指定属于这些不充分相似图像区域（１４，１４’，２５，２６）的图像像素或体元，和－配准模块（２８），适合用于进行不包含在排除掩模（２２ ，２４，２７）中的第一图像（１１）的图像区域与第二图像（１０）的相应图像区域之间的配准。

【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：M布里尤沃，MJ奎斯特，S德普特，
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[]