胸部CT成像中心脏运动伪影的减少制造技术

本发明专利技术涉及用于使多个模型网格适应于多个图像数据的系统(100)， 该系统包括：配准单元(110)，用于在为变换所述多个模型网格而对配准 变换的计算的基础上将所述多个模型网格与所述多个图像数据进行配准； 以及适应单元(120)，用于在对所述多个模型网格的网格顶点的位置的计 算的基础上使所述多个经配准的模型网格适应于所述多个图像数据。所述 系统(100)可以还包括：计算单元(130)，用于计算稀疏矢量场，这些稀 疏矢量场包括所述适应的模型网格的顶点的位移矢量；逼近单元(140)， 用于在所述稀疏矢量场的基础上计算密集矢量场；融合单元(150)，用于 借助于所计算的密集矢量场融合图像数据集；以及重建单元(155)，用于 根据所计算的密集矢量场重建运动补偿的图像数据。所描述的系统(100) 能够减少断层摄影图像中的运动伪影，这些断层摄影图像是根据在多个不 同心动周期时相采集的数据计算的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及解剖结构的医学成像领域，并且更具体地涉及诸如心脏组 织的运动内部组织的成像。
技术介绍
通常在已吸入气或已呼出气的状态下进行胸部图像数据采集。病人在 胸部扫描期间摒住呼吸，这防止呼吸运动伪影，但是心脏仍然在跳动。心 脏运动引起用于重建CT扫描的投影集内的不一致性。这引起运动伪影，诸 如组织位错、模糊和伪边缘。在名称为Method for Tracking Motion Phase of an Object for Correcting Organ Motion Artifacts in X-Ray CT的美国专利申请 US 2005/0069081中描述了对运动组织成像的方法。这一文献描述一种跟踪 诸如心脏的对象的运动相位的方法。在心动周期的舒张期内，与其余心动 周期相比存在较少的心脏运动。所描述的跟踪对象的运动相位的方法识别 在心动周期的舒张期内采集的投影数据。 一旦识别了这些投影，则将它们 用于断层摄影图像重建过程，从而产生基本上没有心脏运动伪影的图像。 然而，如果使用这一方法，数据采集时间必须延长跨越多个舒张期，即跨 越多个心动周期，因此需要延长的数据采集时间。在该延长的数据采集时 间期间摒住呼吸对于病人来说可能是不便的或者有时是不可能的。雾明内容具有能够减少断层摄影图像中的运动伪影的系统是有优势的，这些图 像是根据跨越心动周期的多个不同时相采集的数据计算出的。为了更好地解决此顾虑，在本专利技术的一个方面， 一种用于使第一模型 网格适应于第一图像数据并用于使第二模型网格适应于第二图像数据的系统包括-配准单元，其用于在为变换所述第一模型网格和变换所述第二模型网格而对配准变换的计算的基础上，将所述第一模型网格与所述第一图像数据进行配准，并将所述第二模型网格与所述第二图像数据进行配准；以 及-适应单元，其用于在对所述第一模型网格的顶点位置的计算的基础 上使所述经配准的第一模型网格适应于所述第一图像数据，并用于在对所 述第二模型网格的顶点位置的计算的基础上使所述经配准的第二模型网格 适应于所述第二图像数据，由此使所述第一模型网格适应于所述第一图像 数据，并使所述第二模型网格适应于所述第二图像数据。第一模型网格和第二模型网格可以描述处于两个不同的运动相位的解 剖形状，例如处于第一心动周期时相和处于第二心动周期时相的人类心脏。 两个模型网格都具有相同的网格拓扑。在J. von Berg和C. Lorenz的 Multi-surface cardiac Modeling, Segmentation and Tracking中描述了——禾中 在模型空间中构建一系列模型网格的方法，其中该系列模型网格描述了处 于不同心动周期时相的人类心脏，该文章发表在FIMH， Proceeding of the Third international Workshop,第1-11页，Springer 2005，下文中称其为参考 文献1。. 该系统的配准单元被布置为将第一模型网格与第一图像数据进行配 准，并将第二模型网格与第二图像数据进行配准。该配准是通过模型空间 到图像数据空间的配准变换(例如相似变换)执行的。将同样的配准变换 用于变换第一模型网格并用于变换第二模型网格。该配准变换基于代价函 数最优化。例如，所计算的配准变换可以对应于代价函数的最小值。所计 算的配准变换用于变换第 一模型网格和第二模型网格。该系统的适应单元被布置为使经配准的第一模型网格适应于第一图像 数据，并使经配准的第二模型网格适应于第二图像数据。根据代价函数最 优化来计算经配准的第一模型网格的顶点位置以及经配准的第二模型网格 的顶点位置。例如，适应的第一模型网格的所计算的顶点位置以及适应的 第二模型网格的所计算的顶点位置可以对应于代价函数的最小值。第一图像数据可以包括在第一心动周期时相采集的胸部CT数据的第 一组切片，而第二图像数据可以包括在第二心动周期时相采集的胸部CT数 据的第二组切片。适应的第一模型网格和适应的第二模型网格可以用于构6建图像数据的运动补偿重建所需的矢量场。用于使第一模型网格适应于第 一图像数据并用于使第二模型网格适应于第二图像数据的所述系统因此能 够减少断层摄影图像中的运动伪影，这些图像是根据在心动周期的多个不 同时相采集的数据计算出的。该系统所提供的进一步优势是一种用于使具有预定拓扑的拓扑模型网 格适应于第一图像数据和第二图像数据的改进的系统，例如，用于基于在 心动周期的多个不同时相所采集的数据来对个人心脏的心脏运动进行建 模。该系统所用的适应的第一模型网格和适应的第二模型网格是描述处于 心动周期的两个不同时相的个人心脏的拓扑模型网格的有用几何实例。该系统的有利特性归因于运动模型中包括的关于心脏运动的内嵌信 息，该运动模型包括用于对处于第一心动周期时相的心脏进行建模的第一 模型网格和用于对处于第二心动周期时相的心脏进行建模的第二模型网 格。在该系统的一实施方式中，该系统还包括计算单元，用于计算稀疏矢 量场，该稀疏矢量场包括适应的第二模型网格的顶点相对于适应的第一模 型网格的相应顶点的位移矢量。该稀疏矢量场包括关于两个对象(例如由 这些模型网格建模的解剖结构的表面)之间的关系的有用信息。例如，该 稀疏矢量场描述如何将由第二模型网格建模的第二对象变换成由第一模型 网格建模的第一对象。在该系统的一实施方式中，该系统还包括逼近单元，用于计算密集矢 量场，该密集矢量场包括第二图像数据中包括的位置相对于第一图像数据 中包括的相应位置的位移矢量并且基于该稀疏矢量场。例如，该逼近单元可以被布置为利用薄板样条函数内插该稀疏矢量场。F. L. Bookstein的题为 Principal warps: Thin-plate splines and the decomposition of deformations 的 文章中描述了利用对稀疏矢量场进行薄板样条函数内插来构建密集矢量 场，该文章发表在IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,第11巻，第567-585页，1989。对包括第二图像数据中包括 〔'勺位置相对于第一图像数据中包括的相应位置的位移矢量的密集矢量场进 行构建使得有可能将第二图像数据中包括的任何对象变换成第一图像数据 中的相应对象。, 在该系统的一实施方式中，该系统还包括融合单元，用于使用密集矢i场将第二图像数据与第一图像数据相融合，由此生成融合的图像数据。第一图像数据可以包括在第一心动周期时相采集的胸部CT切片中包括的 数据，而第二数据可以包括在第二心动周期时相采集的胸部CT切片中包括 的数据。融合的图像数据包括自第一图像数据中的数据和经变换的第二图 像数据中的数据，所述经变换的第二图像数据包括用密集矢量场变换过的 第二图像数据。尽管第二图像数据包括在第二心动周期时相采集的数据， 经变换的第二图像数据逼近在第一心动周期时相的第二图像数据。因此融 合的图像数据的视图比不使用用于补偿运动伪影的密集矢量场而融合的图 像数据的视图包括更少的运动伪影。心脏运动补偿具有很多有用的应用。 例如，心脏运动补偿增强了位于心脏附近的肺结节的可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使第一模型网格适应于第一图像数据并用于使第二模型网格适应于第二图像数据的系统（１００），所述系统包括：　－配准单元（１１０），其用于在为变换所述第一模型网格和变换所述第二模型网格而对配准变换的计算的基础上，将所述第一模型网格与 所述第一图像数据进行配准，并将所述第二模型网格与所述第二图像数据进行配准；以及　－适应单元（１２０），其用于在对所述第一模型网格的顶点位置的计算的基础上使所述经配准的第一模型网格适应于所述第一图像数据，并用于在对所述第二模型网格的顶点 位置的计算的基础上使所述经配准的第二模型网格适应于所述第二图像数据，由此使所述第一模型网格适应于所述第一图像数据，并使所述第二模型网格适应于所述第二图像数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.8.29 EP 06119663.01、一种用于使第一模型网格适应于第一图像数据并用于使第二模型网格适应于第二图像数据的系统(100)，所述系统包括-配准单元(110)，其用于在为变换所述第一模型网格和变换所述第二模型网格而对配准变换的计算的基础上，将所述第一模型网格与所述第一图像数据进行配准，并将所述第二模型网格与所述第二图像数据进行配准；以及-适应单元(120)，其用于在对所述第一模型网格的顶点位置的计算的基础上使所述经配准的第一模型网格适应于所述第一图像数据，并用于在对所述第二模型网格的顶点位置的计算的基础上使所述经配准的第二模型网格适应于所述第二图像数据，由此使所述第一模型网格适应于所述第一图像数据，并使所述第二模型网格适应于所述第二图像数据。2、 如权利要求l所述的系统(100)，还包括计算单元(130)，其用于 计算稀疏矢量场，所述稀疏矢量场包括所述适应的第二模型网格的顶点相 对于所述适应的第一模型网格的相应顶点的位移矢量。3、 如权利要求2所述的系统(100)，还包括逼近单元(140)，其用于 计算密集矢量场，所述密集矢量场包括所述第二图像数据中包括的位置相 对于所述第一图像数据中包括的相应位置的位移矢量并且基于所述稀疏矢 量场。4、 如权利要求3所述的系统(100)，还包括融合单元(150)，其用于 使用所述密集矢量场将所述第二图像数据与所述第一图像数据相融合，由 此生成融合的图像数据。5、 如权利要求3所述的系统(100)，还包括重建单元(155)，其用于 使用所述密集矢量场重建运动补偿的图像数据。6、 如权利要求l所述的系统(100)，其中，所述第一模型网格是处于 第一心动周期时相的第一心脏模型网格，且所述第二模型网格是处于第二 心动周期时相的第二心脏模型网格。7、 如...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·巴尔施多夫，J·冯贝格，M·H·库恩，C·洛伦茨，T·布莱费特，
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