用于图像配准的交互式图集制造技术

当为了诊断或者治疗规划而对患者的解剖结构进行建模时，可以访问预先设计的解剖结构模型的图集（２６），并且可以选择一个或多个这种结构的模型并将其覆盖至患者临床图像的相应（各）结构的３Ｄ图像上。用户可以在该模型上点击和拖动光标以使该模型变形至与该临床图像对准。此外，处理器（１６）可以使用样条、参数化技术等来生成体积变形函数，并可以响应于用户对该模型的操作来将使模型变形以实时与该图像匹配。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于图像配准的交互式图集 本申请特别应用于医学成像系统中。然而，应了解到所描述的技术也可运用于其它类型的成像系统、扫描系统、和/或其它医学应用。 在许多应用中都需要有效的交互式工具来使3-D解剖图集的初始化和精化变得 简单。一个特殊的应用是在放射治疗规划中。由于自动算法常常因为多种原因(图像伪迹、 病理等等)而易有误差，因此另一应用是自动分割算法结果的精化。 在常规技术中，当用户将器官的外形与患者实际器官的图像匹配时，显示穿过该 器官的平面切片。例如，可显示三个正交切片。在当前系统中，用户只可以修改切片中的轮 廓。这对于体积修改是费力的。另一方面，对于3D表面交互，切片中的改变导致邻近切片 中不能被看到的改变。当使用常规系统时，这是非直观的并需要高级的专门技能。最终，对 于表面网格表示，当执行多个用户交互时该网格将会恶化。 现有技术中需要便于克服上述不足的系统和方法。 根据一个方面，用于解剖结构模型与3D临床图像的交互式配准的系统包括存储 器，其存储解剖结构的3D轮廓模型的图集；显示器，其呈现患者图像和覆盖在该患者图像 上的选定的轮廓模型的视图；以及用户输入设备，其由用户使用来移动该模型上选择的一 对标记点中的一个。该系统还包括处理器，其从该用户输入设备接收标记点的运动信息并 执行算法以实时调整该轮廓模型的显示平面。 根据另一方面，3D轮廓解剖结构模型与患者中该结构的临床图像的交互式配准的 方法包括向用户呈现从模型的图集中选择并覆盖至该临床图像上的模型，以及使该选择的 模型的一部分在由该用户指示的方向上变形。该方法还包括显示一对用户输入标记点，所 述标记点沿着该变形模型的该部分定义了起点和终点，以及将该标记点加入到存储在存储 器中的标记点对的集合中。该方法也包括使用该用户输入标记点来为该模型计算体积变形 函数，应用该体积变形函数使该模型变形，以及基本实时地向该用户呈现经更新的模型。 根据另一方面，弹性3D轮廓模型配准设备，包括用于向用户呈现从模型的图集中 选择并覆盖至临床图像的模型的装置，以及用于允许用户点击模型并在用户想要使该模型 变形的方向上拖动光标的装置。该设备还包括用于向用户显示一对用户输入标记点的装 置，其中该标记点定义出光标行进路线的起点位置和终点位置，以及用于将该标记点加入 存储在存储器中的标记点对的集合中，使用用户输入标记点来为该模型计算体积变形函 数，以及应用该体积变形函数使模型变形的装置。用于呈现的装置实时地向该用户显示经 更新的模型。 又另一方面涉及解剖结构的3D轮廓模型的图集，其包括多个由一个或多个对象 的解剖结构的扫描图像生成的解剖结构模型，其中该模型通过用户在三维上是可基本上实 时变形的。机器可读介质存储了多个模型以供操作者调用和操作。 另一方面涉及治疗规划方法相关，其包括输入患者图像数据，基于患者数据来从 轮廓模型的图集中选择轮廓模型以覆盖在该患者图像数据上，并操作该选择的轮廓模型以 制定治疗计划。 —个优点是解剖结构的3D轮廓模型是实时变形的，从而降低了将模型变形时保5持在所定义的显示平面中的需要。 另一优点在于使用用户输入标记来动态调整显示平面。 当本领域普通技术人员阅读并理解以下详细描述时将了解本专利技术主题的进一步 优点。 由于所述方法是无网格的，因此也实现了进一步的优点。因而其不受表面表示的 约束，并避免了网格恶化的问题。 本专利技术可采用各种部件和部件的排列，以及各种步骤和步骤的安排。附图只是用 于图示各方面的目的，并不解释为对本专利技术的限制。 附图说明图1图示了根据各种方面的手动编辑工具，其用于将解剖结构的图集与3D临床图 像弹性配准以提供实时的动态显示平面更新； 图2图示了两个标记点(Pl， p2)之间的线段(ls)，所述线段定义出一组平面(例 如，包含该线段的无数个平面)； 图3图示了根据在此描述的各种特征的用于操作患者的解剖结构图像的方法； 图4是根据各种特征生成图像体积的切片视图的方法的图示； 图5图示的医院系统可与在此描述的各种系统和/或方法联合使用。 图1图示的手动编辑工具10用于使从解剖结构的图集26中选择的(各)轮廓 与3D临床图像弹性配准。该编辑工具提供实时的动态显示平面更新。图集可以包括一个 或多个解剖结构(例如，诸如心肺、脑、脾、肝脏、肠、胃、胆囊之类的器官；诸如(各)骨、肌 肉之类的其它结构，等等)的模型，并且这种结构可以被参数化。此外，可以为各种解剖结 构提供多个模型，例如，相应于成年人、儿童、肥胖的、瘦的、男性、女性等等。例如，可以使用 网格技术、非均匀有理B样条(NURBS)、或者一些其它参数化协议来实施参数化。工具10 便于给用户提供可靠、直观和交互式的3D编辑应用。根据一个实施例，该工具使用的技术 与在赌博行业中使用的技术类似(见，例如，M. Miiller， B. Heidelberger， M. Teschner， and M.Gross. Meshless deformations based on shape matching. Proc. of SIGGRAPH' 05， 471-478页，2005，描述了用于呈现表面图像信息而非体积图像信息的技术)。 工具10便于轮廓图像体积模型的3D操作，其继而允许用户在多个平面中，而不是 仅仅在一个平面中操作图像体积模型的轮廓。例如，用户访问具有电子化定义的工具的工 具集来推动、拉动或者在三维中调整模型轮廓。例如，该工具定义了不同半径、形状和大小， 包括单独的点的各表面，并可以按压或拉动轮廓来形成其形状。用户可以沿着所显示平面 或者与所显示平面成角度地将该工具推动或者拉动。随着轮廓上的点被拉出或者推离一个 或多个所显示平面，该工具自动改变所显示的(各)平面，从而在操作该轮廓部分的整个期 间，用户可以见到覆盖在诊断图像体积上的期望图像体积的轮廓部分。图像体积可以包括 一个或多个解剖结构，例如，邻近器官。例如，用户可以将轮廓或者轮廓模型上的一特定点 拉动至患者的解剖结构图像上的相应点。在一个例子中，关键点可是椎骨上的棘突，用户可 以将轮廓模型上的相应突起拖动到患者椎骨上的棘突，以使模型与实际图像体积更严密的 对准。在受限制的各点之间，模型可以弹性变形。可包括一个或多个解剖结构的轮廓模型 由诸如(各)结构的扫描或者其它图像的患者数据生成。在一个实施例中，使用一个或多 个对象的若干扫描或者图像来生成(各)结构的一个或多个平均、或者"标准"(各)模型。 所显示的切片或者表面不必是平面，而是也可以为曲面。例如，轮廓表面可以弯曲以与脊椎的曲度匹配。在一个实施例中，器官外形单独地存储在各个图集中，并可以由用户 结合或者组合以形成感兴趣区域。在另一实施例中，在通常成像区域中的器官的外形可以 预先组合，从而使在预先组合区域中的所有器官的外形可以作为一个组下载、上载或者以 其它方式访问。 该工具包括与成像仪14耦接的用户界面12。例如，成像仪14可以是计算机断层 摄影(CT)扫描系统或者其变型、磁共振成像(MRI)系统或者其变型，或者任意其它适于生 成患者或者患者一部分的2D或3D图像的成像仪。 用户界面14包括执行机器可读指令和/或例程的处理器16，所述指令和/或例 程存储在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于将解剖结构模型与３Ｄ临床图像交互式配准的系统，包括：存储器（１８），其存储解剖结构的３Ｄ轮廓模型的图集（２６）；显示器（２０），其呈现患者图像和覆盖在所述患者图像上的选定的轮廓模型的视图；用户输入设备（２２），其由用户使用来移动所述模型上的选定的一对标记点中的一个；以及处理器（１６），其从所述用户输入设备（２２）接收标记点的运动信息并执行算法以实时调整所述轮廓模型的显示平面。

【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：V佩卡尔，T维克，H舒尔茨，D贾弗雷，
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]