本发明专利技术涉及心脏介入的术前和术中图像数据的模型融合的方法和系统。公开了一种用于术前图像数据、诸如计算机断层扫描(CT)与术中C型臂CT的基于模型的融合的方法和系统。在术前图像数据中分割第一心包模型，而在C型臂CT体积中分割第二心包模型。估计在第一心包模型与第二心包模型之间的形变场。基于在第一心包模型与第二心包模型之间的所估计的形变场，从术前图像数据提取的目标心脏结构的模型、诸如心室模型或主动脉模型与C型臂CT体积融合。通过使用从不同于当前患者的患者的术前图像数据提取的目标心脏结构的模型，可以使用智能加权平均来改进基于模型的融合结果。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及心脏介入的术前和术中图像数据的模型融合的方法和系统。公开了一种用于术前图像数据、诸如计算机断层扫描(CT)与术中C型臂CT的基于模型的融合的方法和系统。在术前图像数据中分割第一心包模型，而在C型臂CT体积中分割第二心包模型。估计在第一心包模型与第二心包模型之间的形变场。基于在第一心包模型与第二心包模型之间的所估计的形变场，从术前图像数据提取的目标心脏结构的模型、诸如心室模型或主动脉模型与C型臂CT体积融合。通过使用从不同于当前患者的患者的术前图像数据提取的目标心脏结构的模型，可以使用智能加权平均来改进基于模型的融合结果。【专利说明】心脏介入的术前和术中图像数据的模型融合的方法和系统本申请要求2012年2月22日提交的美国临时申请N0.61/601，615的权益，该美国临时申请的公开内容通过引入结合于此。
本专利技术涉及术前图像数据与术中图像数据的融合，并且更具体地，涉及术前计算机断层扫描(CT)数据和术中C型臂CT数据的基于心脏模型的融合。
技术介绍
微创经导管心脏介入(尤其是针对高风险患者)被快速采用来治疗许多各种不同的心血管疾病，其包括用于冠状动脉狭窄的血管支架植放术、瓣膜修复和置换以及心律失常消融。术前成像在心脏介入中起着重要的作用，用于规划、仿真和术中视觉导引。诸如CT、磁共振成像(MRI)和超声之类的各种成像模态可用于不同类型的介入。术前图像往往提供了心脏结构(例如，用CT或MRI)的详细描绘或心脏运动信息(例如，用电影MRI或实时超声)的详细描绘。因此，这样的术前图像对于外科手术过程的规划和外科手术结果的仿真是重要的。将从术前图像提取的心脏模型覆盖到实时荧光图像上在心脏介入外科手术期间提供了有价值的视觉导引。然而，这样的3D模型与术中荧光图像的直接融合(3D到2D配准)是困难的，因为图像在不同的时间、在不同的扫描机器上并且有时从不同的心脏相位被采集。直接3D到2D融合的过程通常要求某个数量的用户交互，以及往往要求造影剂注射，以为了促进配准而使目标解剖(target anatomy)在荧光图像中突出。然而，由于造影剂的副作用、诸如肾衰竭，所以期望最小化并且如果可能的话完全避免使用造影剂。
技术实现思路
本专利技术提供了一种用于术前和术中图像数据的基于解剖模型的融合的方法和系统。例如，本专利技术的实施例提供一种基于模型的融合方法，该基于模型的融合方法使用心包将术前的计算机断层扫描(CT)对准到术中的C型臂CT。心包在CT和C型臂CT图像中被分割，并且通过使用被分割的心包估计从CT到C型臂CT的形变场(deformation field)。本专利技术的实施例进一步提供一种用于多个心脏模型的智能加权融合的方法，所述心脏模型包括患者特定的模型和/或在预先收集的数据集中的其他可用的模型，以便进一步提高融合结果的精度。在本专利技术的一个实施例中，第一心包模型在患者的通过使用第一成像模态采集的第一医学图像中被分割。第二心包模型在患者的通过使用第二成像模态采集的第二医学图像中被分割。估计在第一心包模型和第二心包模型之间的形变场。基于所估计的在第一心包模型和第二心包模型之间的形变场，从第一医学图像中提取的目标心脏结构的模型与第二医学图像融合。在本专利技术的另一实施例中，目标解剖结构的多个目标模型(每个都从通过使用第一医学成像模态所采集的相对应的第一医学图像中被提取)以及锚定解剖结构(anchoranatomical structure)的多个锚定模型(anchor model)(每个都从相对应的第一医学图像中被提取)被用来将目标解剖结构从第一医学成像模态融合到第二医学成像模态。通过使用在多个锚定模型中的相对应的锚定模型和在第二医学图像中所分割的锚定解剖结构的模型之间所计算的形变场，多个目标模型中的每个都被对准到当前患者的通过使用所述第二医学成像模态采集的第二医学图像，从而得到多个对准的目标模型。基于多个锚定模型中的相对应的锚定模型和在第二医学图像中被分割的锚定解剖结构的模型之间的距离测度，针对多个被对准的目标模型中的每个目标模型计算相应的权重。通过使用针对多个被对准的目标模型中的每个目标模型所计算的相应的权重，第二医学图像中的目标解剖结构的融合模型被生成为多个被对准的目标模型的加权平均。【专利附图】【附图说明】通过参照下面的详细描述和附图，对本
普通技术人员而言，本专利技术的这些和其它优点将是明显的。 附图简述图1图示了在二维荧光图像上覆盖3D主动脉模型和3D左心房模型的示例性结果;图2图示了用于经导管主动脉瓣植入术(TAVI)过程的直接3D到2D融合的工作流；图3图示了使用非造影的C型臂CT作为桥梁的术前CT数据到2D荧光检查的融合；图4图示了心包网(mesh)的三维可视化；图5图示了根据本专利技术实施例的用于将心包用作锚定结构的术前和术中图像数据的基于模型的融合的方法；图6图示了被造影的和非造影的CT容积中的示例性心包分割结果；图7图示了被造影的和非造影的C型臂CT容积中的示例性心包分割结果；图8图示了通过解剖标志限定的心脏坐标系；图9图示了四腔心模型与非造影C型臂CT容积的融合；图10图示了升主动脉模型与非造影的C型臂CT容积的融合；图11图示了根据本专利技术实施例的用于模型融合的智能加权平均方法；图12图示了使用智能加权平均的升主动脉模型与非造影的C型臂CT容积的融合；以及图13是能够实施本专利技术的计算机的高级框图。【具体实施方式】本专利技术涉及一种用于术前和术中图像数据的基于解剖模型的融合的方法和系统。在此描述本专利技术的实施例，以给出对基于模型的融合方法的视觉理解。数字图像往往由一个或多个对象(或形状)的数字表示组成。对象的数字表示往往在此在标识和操纵对象方面被描述。这样的操纵是在计算机系统的存储器或其它电路/硬件中实现的虚拟操纵。因此，应当理解，本专利技术的实施例可以在计算机系统内使用存储在计算机系统内的数据来执行。术前图像往往提供心脏结构的(例如，用CT或MRI的)详细描绘或心脏运动信息的(例如用电影MRI或实时超声的)详细描绘。因此，这些术前图像对于外科手术过程的规划和外科手术结果的仿真是重要的。将从术前图像提取的心脏模型覆盖到实时荧光图像上在心脏介入外科手术期间提供了有价值的视觉导引。图1图示了将3D主动脉模型和3D左心房模型覆盖到2D荧光图像上的示例性结果。图1的图像(a)示出了用于经导管主动脉瓣植入术(TAVI)过程的覆盖在2D荧光图像上的3D主动脉模型100。图1的图像(b)示出了用于经导管左心房颤消融过程的覆盖在2D荧光图像上的左心房模型110，以及肺静脉112、114、116和118以及左心耳120。图2图示了用于TAVI过程的直接3D到2D融合的工作流。图2的图像(a)示出了具有自动分割的主动脉根网202的术前CT容积200。图像(b)示出了在主动脉根部中的带有造影剂注射的2D荧光图像210。图像(c)示出了模型融合结果220，该模型融合结果220示出了覆盖在2D荧光图像210上的主动脉根模型222。然而，3D模型与术中荧光图像的直接融合(如图2中所示)是困难的，并且通常要求手动用户交互和在荧光图像中使用造影剂。术中C型臂CT (或旋转血管造影)正成为心脏介入的新成像模态本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于将从患者的通过使用第一成像模态采集的第一医学图像提取的目标心脏结构的模型与患者的通过使用第二成像模态采集的第二医学图像相融合的方法，其包括：在第一医学图像中分割第一心包模型；在第二医学图像中分割第二心包模型；估计在第一心包模型与第二心包模型之间的形变场；以及基于在第一心包模型与第二心包模型之间的所估计的形变场，将从第一医学图像提取的目标心脏结构的模型与第二医学图像融合。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑冶枫，R·I·约纳塞克，S·格尔比克，M·约翰，J·贝泽，D·科马尼丘，
申请(专利权)人：西门子公司，西门子公司，
类型：发明
国别省市：
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