x射线图像特征检测和配准系统和方法技术方案

本发明专利技术总体上涉及血管系统和外周血管系统数据采集领域、成像、图像处理和与其相关的特征检测。部分地，本发明专利技术更具体地涉及用于检测x射线图像中造影云的位置和大小的方法，所述x射线图像包括关于血管内成像期间的x射线图像序列。本文还描述了从x射线图像中检测和提取金属丝的方法，诸如冠状动脉手术中使用的导丝。此外，公开了用于为诸如x射线图像序列中的一个或多个图像配准血管树的方法。部分地，本发明专利技术涉及处理、追踪和配准这些图像中的血管造影图像和元素。配准可以相对于来自血管内成像模式(例如光学相干断层成像(OCT)或血管内超声(IVUS))的图像来执行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】x射线图像特征检测和配准系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年11月18日提交的美国临时专利申请no.62/257,213的优先权和权益，其公开内容通过引用全部并入本文。
部分地，本专利技术总体涉及血管系统和外周血管系统成像和数据采集领域。更具体地说，部分地，本专利技术涉及图像特征的检测和分析。
技术介绍
x射线图像在各个学科中提供了重要的诊断工具。例如，介入心脏病专家在各种手术和检查中使用基于x射线的成像系统。作为特定类型的x射线成像，通常使用x线透视来执行血管的血管造影成像。导管插入过程中可视化动脉是一种有价值的诊断工具。这种可视化有助于计划和执行导管放置和支架布署。因此，实现准确的可视化是针对x射线成像和追踪特征及其相关的对象的重要技术要求。会出现许多成像和共同配准挑战，这使得难以实现这样的准确度。特别地，当基于x射线的成像方法与使用光学相干断层扫描的血管内成像或使用超声探针的血管内成像相结合时，成像和共同配准挑战变得更加复杂。与用于定位和引导成像设备的不同成像方法和设备相关联的各种因素也可以对配准和共同配准方法产生负面影响。这些因素会造成更多待解决的问题。例如，用于通过血管造影术增强血管的成像的造影液的注射可以遮蔽设置在动脉中的光学、声学和其它成像探针。导丝和导管在血管系统中的使用也会遮蔽某些标志并干扰成像和分析工具。因此，所有这些因素和其它因素使得进行诊断性血管内成像和配准成为图像显示和诊断过程的一部分具有挑战性。此外，与成像、图像分析和配准有关的挑战也会对依赖这些成像数据和相关诊断信息的支架计划和其它手术产生负面影响。本专利技术解决了这些挑战和其它挑战。
技术实现思路
本专利技术总体涉及血管系统和外周血管系统数据采集、成像、图像处理和与其相关的特征检测领域。部分地，本专利技术更具体地涉及用于检测x射线图像中造影云(contrastcloud)的位置和大小的方法，所述x射线图像包括关于血管内成像期间的x射线图像序列。作为各种血管造影术或其它x射线相关成像方法的一部分，这些技术在造影液引入血管或其它体腔时是有用的。注射或以其它方式输送造影液使得动脉不透射线用于血管造影术或其它x射线相关的成像方法。例如，在用于心脏手术的动脉成像中，将造影液引入一个或多个动脉。部分地，本专利技术涉及用于检测包括关于x射线图像序列的x射线图像中的与造影云相关的参数的方法。这些参数可以包括给定造影云的位置和大小。本文还描述了从X射线图像检测和提取金属丝的方法，诸如冠状动脉手术中使用的导丝。还公开了用于为一个或多个图像(诸如在x射线图像序列中)配准血管树的方法。部分地，本专利技术涉及处理、追踪和配准这些图像中的血管造影图像和元素。配准可以相对于来自血管内成像模式(诸如例如光学相干断层成像(opticalcoherencetomography，OCT)或血管内超声(intravascularultrasound，IVUS))的图像来执行。部分地，本专利技术涉及检测x射线图像帧上的造影云，使得可以从一个或多个后续的x射线图像处理步骤中排除x射线图像的包含云的区域，以提高跨帧配准准确性。造影云区域的检测/识别提供了稳定的血管中心线，这提高了x射线帧之间的跨帧配准的准确性。另外，由于造影云检测，可以从更稳定的血管中心线增强x射线图像上的不透射线标记检测。在一个实施方式中，血管中心线也被称为迹线，反之亦然。部分地，本专利技术涉及跨越多个帧配准血管树或一段或多段血管树的方法。部分地，本专利技术涉及一种从由血管造影生成的骨架中提取分叉位置以及在一系列帧上融合相同分叉位置的方法。在一个实施方式中，所述方法包括消除假分叉。如果不被消除，则这种假分叉检测将以其它方式用于生成通过血管树的路径并干扰准确的图像配准和其它后续处理步骤。部分地，本专利技术涉及基于分叉的特性(特征)诸如起飞角度、弧长位置、绝对角度、强度，大小(尺度)来表示分叉的方法。在一个实施方式中，相对于母血管来测量起飞角度。如本文所述，可以使用执行这种特征提取的各种图像处理方法。部分地，本专利技术涉及一种基于特征空间中的聚类来关联从多个血管造影中提取的相同解剖分叉的方法，所述方法包括用于滤除过量数据并使缺失代表完整的方法。部分地，本专利技术涉及一种用于选择合适的分叉簇的方法，所述合适分叉簇可以用作一个或多个供改进的锚点以减少跨帧图像配准。跨帧图像配准有利于X射线图像之间的位置连续性，并且允许在追踪位置和用于支架布署的参考帧和使用血管造影执行的其它血管内手术时提高准确性。在一个实施方式中，所述方法还包括扩大一个或多个候选区域或融合造影云区域以提供用于排除标记的追踪的安全区域。在一个实施方式中，所述方法还包括共同配准OCT图像数据和多个血管造影图像帧。在一个实施方式中，所述方法还包括将平滑滤波器应用于一个或多个血管造影帧的步骤，以便保留具有特定期望尺度的元素。在一个实施方式中，所述方法还包括对平滑后的图像进行自适应阈值处理，使得去除小尺寸图像元素以生成二值图像，其中，造影云区域中的像素具有第一值或阈值，诸如二值图像中的强度值或阈值。在一个实施方式中，所述方法还包括选择造影云邻域，并将所述领域覆盖在在一个或多个血管造影帧上，以在二值图像中包括具有第一值的云区域。在一个实施方式中，所述方法还包括对邻域中包括第一值的像素的数量进行计数或评分。在一个实施方式中，所述方法还包括对包括第一值的像素进行自适应阈值处理，并且从每个邻域中去除包括除第一值之外的值的像素。在一个实施方式中，所述方法还包括检测多个血管造影帧中的导丝，生成一个或多个图像掩膜，并使用该导丝位置和一个或多个掩膜来找到解剖稳定的锚点。在一个实施方式中，选择所确定的锚点作为血管中心线的远端点。在一个实施方式中确定这样的端点改进了血管中心线的生成。在一个实施方式中，所述方法还包括绘制与分叉相关联的多个簇，并基于在两个锚点(诸如在每帧中的分叉、弯曲和血管中心线端点)之间定义的血管段之间的弧长插值，使用这些簇来执行血管造影帧之间的跨帧配准。在一个实施方式中，所述方法还包括通过使用任何合适的最短或光学路径确定算法(诸如Viterbi算法)来对多个解剖学相关联的弯曲点进行分组。可以使用这样的算法或其它方法来确定可能的位置序列和通过血管部分的相关联的最可能的路径。在一个实施方式中，成本标准基于弯曲角度变化或曲率或曲率模拟、沿着血管中心线的弯曲位置、连续帧之间的弯曲角度偏差。在一个实施方式中，所述方法还包括将图像处理变换(诸如核矩阵或其它图像变换操作符或矩阵)应用于一个或多个帧，以去除或修改至少一个帧中的特征。所述方法可以包括生成掩膜以在一个或多个后续图像处理步骤期间执行特征提取，其中该特征是图像中的导丝。部分地，本专利技术涉及基于处理器的在穿过血管回拉期间获得的血管造影图像数据和血管内图像数据的共同配准的方法。所述方法包括将多个光学相干断层扫描数据帧存储在存储器中；将多个血管造影图像数据帧存储在存储器中；处理所述多个血管造影图像数据帧以生成跨帧共同配准的血管造影数据的集合；生成用于多个血管造影图像数据帧的血管中心线；检测所述多个血管造影图像数据帧中的探针标记；追踪探针标记沿一个或多个血管中心线的位置；以及使用追踪的位置来共同配准多个血管造影图像数据帧和多个光学相干断层扫描数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于计算设备的在一个或多个x射线图像中检测一个或多个感兴趣的区域的方法，所述方法包括：在电子存储设备中存储在第一时间段期间获得的血管造影图像帧的集合，所述第一时间段包括造影液处于血管中的一个或多个时间段；检测一个或多个血管造影帧中的多个候选造影云区域；和组合所述多个候选造影云区域，以生成融合造影云区域，所述融合造影云区域具有云边界。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.18 US 62/257,2131.一种基于计算设备的在一个或多个x射线图像中检测一个或多个感兴趣的区域的方法，所述方法包括：在电子存储设备中存储在第一时间段期间获得的血管造影图像帧的集合，所述第一时间段包括造影液处于血管中的一个或多个时间段；检测一个或多个血管造影帧中的多个候选造影云区域；和组合所述多个候选造影云区域，以生成融合造影云区域，所述融合造影云区域具有云边界。2.根据权利要求1所述的方法，还包括从一种或多种后续数据处理方法中排除位于所述融合造影云区域内的血管造影图像数据。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一种或多种后续数据处理方法包括生成血管中心线。4.根据权利要求3所述的方法，还包括生成用于一个或多个血管造影图像帧的一个或多个血管中心线。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一种或多种后续数据处理方法包括所述血管造影图像帧的集合中的两个或更多个血管造影图像帧的跨帧配准。6.根据权利要求5所述的方法，还包括执行所述血管造影图像帧的集合中的两个或更多个血管造影图像帧的跨帧配准。7.根据权利要求6所述的方法，还包括生成跨帧位置的集合。8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述一种或多种后续数据处理方法包括从由以下各项组成的组中选择的过程：锚点提取、弧长插值和跨帧位置生成。9.根据权利要求2所述的方法，还包括扩大一个或多个候选区域或所述融合造影云区域以提供扩展的排除区域，并且还包括从一种或多种后续数据处理方法中排除位于所述扩展的排除区域内的血管造影图像数据。10.根据权利要求2所述的方法，还包括将OCT图像数据和多个所述血管造影图像帧进行共同配准。11.根据权利要求1所述的方法，还包括将平滑滤波器应用于一个或多个血管造影帧，使得保留具有特定期望尺度的元素。12.根据权利要求11所述的方法，还包括以下步骤：对去除了小尺度元素的平滑的血管造影帧进行自适应阈值处理，以生成二值图像，其中，造影云区域中的一个或多个像素是所述二值图像中的第一值。13.根据权利要求12所述的方法，还包括以下步骤：选择造影云邻域，并将所述邻域覆盖在一个或多个血管造影帧上，以在所述二值图像中包括具有所述第一值的所述云区域。14.根据权利要求13所述的方法，还包括以下步骤：对所述邻域中包括所述第一值的像素的数量进行计数或评分。15.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：对包...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗琳娜·达斯卡尔，伊泰·温克勒，
申请(专利权)人：光学实验室成像公司，
类型：发明
国别省市：美国,US