用于处理一系列表示心动周期的图像帧的系统和方法技术方案

用于处理一系列表示心动周期的图像帧的系统，至少包括用于采集该图像帧序列的输入或数据采集装置，尤其用于存储和取回所述图像帧序列的存储器，用于处理这些帧的处理器，以及显示装置，由此在使用中该处理器对这些帧进行处理，以从所述图像序列中识别表示心动周期预定相位的一帧或者多个帧，其特征在于，该处理器对来自于所述图像帧序列的图像进行比较并在这些帧之间建立同一性测量，由此该处理器应用所述同一性测量以识别与这些帧相关的心动周期相位。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及处理一系列表示心动周期的图像帧的系统，至少包括用于采集该图像帧序列的输入或数据采集装置，尤其用于存储和取回所述图像帧序列的存储器，用于处理这些帧的处理器，以及显示装置，由此在使用中处理器对这些帧进行处理，以从所述图像序列中识别表示心动周期预定相位的一帧或多个帧。本专利技术还涉及用于处理一系列表示心动周期的图像帧以便从所述图像序列中识别表示心动周期预定相位的一帧或多个帧的方法。这种系统和方法已经被WO01/82787公开。通常需要识别被检查的心脏收缩期相位和舒张期相位，以便能够确定其它心脏参数，例如每搏输出量，射血分数以及其它参数。通常，心脏的收缩期相位和舒张期相位可以通过ECG信号装置容易地确定。但是，当不能获得这种ECG信号或者当不能利用该ECG信号时，就出现了问题，因为为了能够评定心脏参数的变化，准确地确定心脏收缩期相位和舒张期相位是先决条件。尽管本专利技术适用于选择显示心脏处于其收缩期和舒张期相位的那些图像帧，但本专利技术并不仅限于该目的，而是也可以用于识别心脏心动周期中的其它相位。WO01/82787涉及一种自动评估从图像帧序列中取得的图像数据，以便确定被检查心脏左心室轮廓的方法。根据该公知技术记录收缩末期和舒张末期主动脉瓣的位置，由此研制了使用概率查阅表的初始舒张末期区域/收缩末期区域分类器。还提供由除受检者外其它个体的心脏手工绘制轮廓确定的训练数据。然后，使用由该训练数据得到的回归系数确定舒张末期分界线和收缩末期分界线，其可以用于计算心脏的射血分数。为了能够获得心脏的舒张期和收缩期分界线，该公知的方法复杂并要求大量人工输入。本专利技术的目的是提供一种系统，其有效地识别代表所检查的心脏心动周期预定相位的那些帧。另一个目的是操作该系统的方式可以是自动的，这将使得处理该图像帧序列容易，并使执行简单。本专利技术体现在方法和系统以及软件和包括该软件的数据载体上，如附加权利要求所详细说明的那样。本专利技术的第一方面，用于处理一系列表示心动周期图像帧的系统的特征在于，处理器比较来自所述图像帧序列的图像，并在这些帧之间建立同一性(identity)测量，由此该处理器应用所述同一性测量以识别与这些帧有关的心动周期相位。实践表明根据本专利技术的系统提供稳固的装置以识别检查中感兴趣的心动周期的相位。根据本专利技术的系统的第一优选实施例特征在于，该处理器对来自图像序列的连续帧进行比较，并从该图像序列中选择在涉及心动周期的收缩期静止相位(resting-phase)和舒张期静止相位时显示同一性测量最高值的那些帧。优选的是处理器对各对连续帧进行比较。根据本专利技术的系统除了可以完全自动执行识别心动周期相关相位的特性之外，另外的特性在于能够容易地确定不同的心脏相位。在想要发现最静止的心脏相位的情况下，也就是，收缩期静止相位和舒张期静止相位，该相位仅与显示同一性最高值的那些帧相关。另一方面，如果希望检测具有最显著(promihent)运动的心脏相位，在该实施例中就必须选择那些显示同一性测量最低值的那些帧。在根据本专利技术的系统的另一优选实施例中，处理器对来自所述序列的各个帧与来自该图像序列的其它每一帧进行比较，并从所述图像序列中选择显示所述同一性测量最低值的第一帧和第二帧，由此将该第一帧和第二帧识别为与心动周期的收缩期静止相位和舒张期静止相位有关的帧。根据本专利技术的系统的所有实施例都能确定被检查的心脏的相位，例如，用于确定来自表示整个心动周期的一系列图像帧的收缩相位和舒张相位，而不需要依靠进一步测量，例如测量ECG信号。另一方面是，尽管该系统对处理由MRI扫描得到的一系列图像时特别有效，该系统可以用于任何类型的图像帧，例如从CT扫描、MRI扫描或者超声扫描获得的图像帧。当使用MRI扫描采集一系列图像帧时，问题在于本来可以获得的ECG信号不能使用，这是因为一方面ECG使MRI帧图象质量变差，而另一方面ECG信号被MRI扫描磁场干扰。在实施中显示任何适于比较帧的方法都是可行的。然而根据本专利技术的系统优选的通过执行关于这些帧的交叉相关函数来对帧进行比较，由此将由所述交叉相关得到的结果指定作为表示所述同一性测量的值。在另一个优选实施例中，处理器根据和局限于帧上图像的预选定区域对图像帧进行比较。在这种方式中，对于心脏相位寻找的识别可以由适当选择用于比较的区域来支持。适当地，通过选择表示右冠状动脉以及其周围区域进行比较。在下文中将参考下述根据本专利技术的系统和方法的非限定性示例性实施例并参考附图进一步对本专利技术进行说明。附图说明图1示出根据本专利技术的系统。图2示出由根据本专利技术的系统的第一实施例获得的结果。图3和图4示出从表示完整心动周期的图像帧序列中选择的两个图像帧。图5示出由根据本专利技术的系统的第二实施例获得的结果。现在首先参考图1，用于处理表示心动周期的一系列图像帧的系统整体上由附图标记1表示。该系统1至少包括用于从被检查的心脏采集图像帧的输入或数据采集装置2。这些图像帧可以离线或者在线地输入到系统1，意味着该输入或数据采集装置可以是CT扫描、MRI扫描或超声扫描设备，或者可以是带有从相关扫描得到的数据的存储器或者计算机。该所述的输入或数据采集装置2与存储器3连接，该存储器特别用于存储和取回图像帧序列。存储器3依次连接到用于处理这些帧的处理器4和用于显示处理结果和/或正在处理的那些帧的显示装置5。当使用系统1时，处理器4对这些帧进行处理以从图像帧序列中识别那个或者那些表示心动周期预定相位的帧。出于这种目的，处理器4对来自图像帧序列中的图像进行比较并在这些帧之间建立同一性测量，由此处理器4应用所述同一性测量以识别与那些帧有关的心动周期相位。在根据本专利技术的系统1的第一实施例中，处理器4对从图像序列来的连续帧进行比较，并在这些图像序列中选择在涉及心动周期的收缩期静止相位和舒张期静止相位时显示同一性测量最高值的那些帧。优选的是处理器4对各对连续帧进行比较。在该第一实施例的示例性应用中，该系统利用临床上使用的、由Phi1ips Medical Systems销售的Gyroscan ACS-NT15型号1.5T扫描仪。在完成多心脏相位的摄影扫描(cine scan)以后，由系统确定各个连续摄影图像对中的整体交叉相关性。通过这些帧的整体交叉相关性函数确定连续图像之间差别的直接测量，或者换句话说，确定这些连续图象之间的同一性测量，并且可以看出该同一性测量表示对连续图像之间相对变化的稳固测量。对七位健康的志愿者进行了实验，并获得二维ECG门控屏息图像帧序列，其中测量的视场为320mm×224mm。对三十(30)个心脏相位进行测量。选择包括与右管状动脉有交叉点的横向定向，考虑到这部分的运动幅度比左心系统的运动幅度要大，其被证实是优选的。对视觉上确定的右冠状动脉静止间期进行比较，并与发生相关曲线最大值处的帧位置相比较。图2示出选择的三位志愿者的相关曲线图，其中X轴表示整个心动周期的发展，而Y轴表示关于该帧在心动周期中位置的相关值。由视觉得到的与心动周期的舒张末期和收缩末期相位相对应的静止间期(rest period)，与显示同一性测量最高值的那些帧相符合，这些值由根据本专利技术的系统优选应用的交叉相关函数确定。在第二实施例中，根据本专利技术的系统1的处理器4对从所述图像帧序列来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：E·H·哈塞霍夫，N·凯，P·博尔纳特，
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：