用于X射线图像的三维测量网格工具制造技术

计算用于x射线投影图像的缩放的虚拟网格的方法，包括：提供患者的期望的解剖结构的至少第一和第二配准的x射线投影图像Ij

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于X射线图像的三维测量网格工具


[0001]本专利技术涉及一种计算用于x射线投影图像的缩放的虚拟网格的方法、一种用于计算这种用于x射线投影图像的缩放的虚拟网格的装置、一种用于计算这种用于x射线投影图像的缩放的虚拟网格的系统和一种用于这种方法的程序单元。

技术介绍

[0002]用于对物体进行成像的移动式X射线透视仪在现有技术中是已知的，且被广泛用于各种领域，例如骨科、创伤、脉管和脊柱。由于其设计，移动式x射线透视仪与固定式x射线系统相比，其特点是占地面积小、可操作性高且成本低。根据物体的所需信息，有时必须拍摄和分析几张照片。医师使用这些照片作为他们准备外科手术的基础，以获得关于适当的植入物(例如螺钉)的大小信息。因此，在X射线成像期间，通常将一个已知大小的物体重叠在患者的期望的解剖结构上。在物体与检测器不平面平行的情况下或者如果解剖结构的区域不在物体的平面内，那么估计的距离就不太可靠，且测量缺乏准确性。
[0003]对本专利技术的专利技术人来说，现在显然需要改进对这种移动式x射线透视仪的x射线图像的分析。具体地，需要提高通过分析这种移动式x射线透视仪的x射线图像而获得的几何信息的效率。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的任务是提供一种方法和系统，其能够实现例如这种移动式x射线透视仪的x射线图像的有效分析。这项任务和其他任务(其在阅读下面的描述时被进一步提到或可由普通技术人员认识到)由独立权利要求的主题来解决。本专利技术的进一步的实施例和优点被纳入从属权利要求中。
[0005]所述的实施例类似地涉及到方法、计算装置、系统和计算机程序单元以及计算机可读介质。实施例的不同组合可能产生协同效应，尽管它们可能没有被详细描述。
[0006]此外，应注意的是，本专利技术的关于方法的所有实施例可按照所述步骤的顺序来执行，然而这不必是该方法的步骤的唯一和必要的顺序。本文提出的方法可以在不偏离相应的方法实施例的情况下，以所公开的步骤的另一种顺序来执行，除非在下文中明确提到相反的情况。
[0007]技术术语按其常识来使用。如果对某些术语表达了特定的含义，术语的定义将在下文在该术语被使用的情形中给出。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提供了一种计算用于x射线投影图像的缩放的虚拟网格的方法。该方法包括：提供患者的期望的解剖结构的至少第一和第二配准的x射线投影图像I
j
，j＝1,2,...(步骤S1)，在三维空间中定义期望的解剖结构的两个点P1和P2并由此使用x射线投影图像确定两个点P1和P2的三维坐标(步骤S2)，基于两个点P1和P2的所确定的三维坐标计算缩放的虚拟网格(步骤S3)，以及在x射线投影图像上，优选地在第一和第二配准的x射线投影图像中的至少一个上，投影并向用户显示计算出的网格(步骤S4)。
[0009]术语“缩放的虚拟网格”在本专利技术的情形中应被广义地理解，且包括具有比例的矩形和扭曲的网格。术语“比例(scale)”也应被理解为虚拟网格的度量，并允许用户/观看者从通过至少两个投影图像成像的期望的解剖结构的x射线图像中直接得出测量值，例如距离。因此，观看者不需要估计x射线图像中的距离，这意味着分析的准确度增加。替代性地，比例的分析也可通过算法来进行。当然，由用户确定测量值和由算法确定测量值的组合也是可行的。应注意的是，确定或得出测量值具体地包括确定或得出长度或距离的测量值。本专利技术中使用的缩放的虚拟网格的进一步细节和实施例将在下文中在实施例的情形中以及例如在图5和图6中示出的实施例的详细描述中来解释。
[0010]图像(具体是x射线投影图像)的配准是现有技术，且被广泛地用于图像获取和评估。提供这类配准的图像可包括使用外部来源(例如，医疗数据库、其他成像装置等)的配准的x射线投影图像，以及通过算法和/或通过执行本文给出的方法的系统实现的自我执行的配准。关于提供配准的x射线投影图像的进一步描述将在下文中在具体实施例的情形中和例如图3所示的实施例的详细描述中来解释。
[0011]对于普通技术读者来说显然图像配准是将不同的图像/数据集转化到一个坐标系中的过程。这些图像/数据可以是来自不同传感器、不同时间或不同视角的多张照片和/或数据。它被用于计算机视觉、医学成像以及汇编和分析来自卫星的图像和数据中。为了能够比较或整合从这些不同的测量中获得的图像/数据，配准是必要的。因此，本文所使用的配准的x射线投影图像是已经被转换到一个坐标系中的图像。
[0012]待成像的期望的解剖结构物体可具有任何几何形状。点P1和P2的定义以及它们的三维坐标的确定可以由用户(其关注期望的物体解剖结构的分析)自己来执行，或者替代性地通过算法来执行或与算法结合来执行。这种算法可以使用患者数据和/或解剖结构数据库来定义两个点P1和P2并确定它们的三维坐标。用户可以例如提供用户输入，使得算法自动地识别第一图像中的股骨头，即因此相对于第二图像自动地确定P1及其三维坐标，以及P2。
[0013]一般来说，对三维坐标的了解能够准确地确定x射线投影图像中的长度/距离，而不仅仅是两个点P1和P2之间的距离。关于定义两个点P1和P2的可能方式的进一步描述将在下文在具体的、非限制性的实施例的情形中和例如图4的实施例的详细描述中来提供。
[0014]从下文的详细描述中将变得明显的是，在一个实施例中，定义了三个点P1、P2和P3，并确定了它们的三维坐标以用于计算网格。
[0015]此外，缩放的虚拟网格的计算可以通过各种数学方法来执行，这将从下文对具体实施例的描述中的解释变得明显。在示例中，控制点ci和交叉线dij可以以各种不同的方式来计算，以确定缩放的虚拟网格。
[0016]在第一和第二配准的x射线投影图像中的至少一个上投影和向用户显示计算出的网格，可以在一种或多种/各种显示器上来进行，例如使用CT的HMI，和/或静态屏幕和使用增强现实技术的便携式智能眼镜。
[0017]本专利技术的这一方面是基于本专利技术人的见解，即在CT成像期间，使用被放置在期望的解剖结构上的物体只能为平行地位于已知大小的物体的平面内的区域提供精确的测量数据，其中已知大小的物体也必须位于与x射线检测器平行的平面内。因此，对已知大小的物体的平面外的距离的每次测量导致不可避免的不准确性，其中已知大小的物体位于与x射线检测器平行的平面内。本专利技术克服了这些缺点。例如，在本专利技术的特别优选的实施例
中，可以在不使用已知大小的附加物体的情况下，针对解剖结构的任何视角测量x射线投影图像中的距离。待测量的关注区域中的距离可以在平行于检测器的平面之外，且不会失去测量准确性。因此，使用根据本专利技术计算出的网格，医师总是可以从x射线投影图像中得出可靠的测量值，而不需要明确的校准步骤。
[0018]应注意的是，在本专利技术的情形中，使用了以下索引约定：j代表图像索引；i代表参考点索引；m代表交叉线ij上的控制点索引。这将从下面的描述中变得明显。
[0019]根据示例性实施例，计算缩放的虚拟网格的步骤(步骤S3)包括：在连接被定义的点P1和P2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】1.计算用于x射线投影图像的缩放的虚拟网格的方法，包括：提供患者的期望的解剖结构的至少第一配准的x射线投影图像和第二配准的x射线投影图像I
j
‑
j＝1,2,...(步骤S1)，在三维空间中定义所述期望的解剖结构的至少两个点P1和P2，并由此使用所述x射线投影图像确定所述两个点P1和P2的三维坐标(步骤S2)，基于所述两个点P1和P2的所确定的所述三维坐标，计算所述缩放的虚拟网格(步骤S3)，和在x射线投影图像上，优选地在所述第一配准的x射线投影图像和所述第二配准的x射线投影图像中的至少一个上，投影并向用户显示计算出的所述网格(步骤S4)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，计算所述缩放的虚拟网格的步骤(步骤S3)包括：在连接被定义的所述点P1和P2的线上计算至少两个控制点c
i
；i＝1,2,...(步骤S3a)；针对每个配准的图像计算交叉线d
ij
；i＝1,2,...；j＝1,2,...(步骤S3b)，其中，每条交叉线d
ij
在控制点c
i
处与连接被定义的所述点P1和P2的所述线相交，其中，每条交叉线d
ij
与检测器平行，图像I
j
是利用所述检测器捕获的，且优选地每条交叉线d
ij
垂直于连接被定义的所述两个点P1和P2的所述线。3.根据权利要求2所述的方法，包括：在每条交叉线d
ij
上计算控制点k
ijm
(S3c)，其中，所述控制点k
ijm
为每个图像I
j
限定所述缩放的虚拟网格。4.根据权利要求3所述的方法，包括：在所述第一配准的x射线投影图像I1上投影并向所述用户显示由控制点k
i1m
定义的所述缩放的虚拟网格，以及在所述第二配准的X射线投影图像I2上投影并向所述用户显示由控制点k
i2m
定义的所述缩放的虚拟网格。5.根据权利要求3或4中的任一项所述的方法，包括：计算所述两个点P1和P2之间在三维空间中的距离，和使用计算出的所述距离来确定至少两个控制点k
ijm
之间的距离。6.根据权利要求5所述的方法，包括：在所述图像I
j
上将所述至少两个控制点k
ijm
之间的所确定的距离与所述控制点k
ijm
一起显示给所述用户。7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述第一配准的x射线投影图像和所述第二配准的x射线投影图像从不同的视角示出所述患者的所述期望的解剖结构。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，包括：将x射线成像装置定位在六个自由度中，其中，所提供的所述第一配准的x射线投影图像和所述第二配准的x射线投影图像是利用所述x射线成像装置生成的。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述定位是使用波纹标记、使用所述x射...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：