用于图像的多模式配准的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种设备和方法，利用所述设备和方法可以配准不同成像方法的图像，例如手术前获得的３ＤＸ射线图像（Ａ）和手术中获得的超声图像（Ｂ）。然后在数据处理设备（１０）中首先生成第一变换图像（Ａ′，Ｂ′），所述变换图像关于每个成像方法的特性被彼此对准。特别从三维ＣＴ图像（Ａ）中可以生成二维图像（Ａ′），该二维图像保持超声系统的特征表示手段，而在骨和／或充气体积之后的掩盖区域可以被除去。利用变换图像（Ａ′，Ｂ′）的基于特征的配准避免了错误，该错误追溯到各个成像方法的伪像和特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于配准对象的第一图像和该对象的第二图像的数据处理设备和方法，所述第一图像用第一成像方法获得，所述第二图像用一个不同的成像方法、特别是用一个不同的模式获得。外科手术通常借助于手术前产生的手术部位的图像来进行筹划，其中所述图像例如可以通过(X射线)计算机断层摄影、磁共振方法或X射线投影获得，并且显示患者的解剖学或病理学特征。对于微创手术，其中手术部位不是直接可见的，通常，手术中获得的附加图像是必要的。特别是，解剖结构的变化可以用手术中的图像(例如对于器官通过介入或象患者的呼吸或心跳这样的运动的移位)以及象外科器械的位置之类的手术信息来检测。然而，磁共振(MR)方法或计算机断层摄影(CT)不太适合用于产生手术中的图像，因为它们用于手术室或介入部位的可能性有限，并且它们典型地并不实时提供图像。比较起来，超声方法可很好地用于产生手术中的图像。然而，通常由于外科医生手动控制超声探头并且其中图像几何形状不断变化，所以他难以根据记忆使超声图像与手术前三维MR/CT图像一致。在这点上，从WO 01/78010 A2已知一种方法，利用该方法，手术前获得的管结构的CT或MR图像可以与手术中的超声图像配准。对于这样一种不同模式的图像的配准，问题在于这样的事实，即基于所述模式的不同的特有(characteristic)图像特征，所得的图像不同地表示相同的对象。这使得期望的基于特征的图像配准更困难。针对该背景，目前本专利技术的目的是提供用于不同图像的改进的配准的手段。该目的通过具有权利要求1的特征的数据处理设备和具有权利要求9的特征的方法实现。在从属权利要求中包括了有利的布置。根据本专利技术的数据处理设备有助于对象的第一图像与该对象的第二图像的配准，其中第一图像用第一成像方法获得，以及第二图像用不同于前者的第二成像方法获得。其中所述成像方法的差异特别可以体现在使用不同的模式中。参考以上描述的情况，第一图像例如可以是三维CT图像，以及第二图像可以是手术中的超声图像。然而所述成像方法的差异也可以体现在使用用于相同模式的不同曝光条件(协议)中，例如带有和不带有造影剂剂量的CT图像，或者带有不同图像参数的MR图像。所述数据处理装置进一步被布置成执行以下步骤a)从所述第一图像生成第一变换图像，其中在该变换图像中，第一成像方法的特有图像特征被减少和/或第二成像方法的特有图像特征被加强。成像方法“超声”的特有成像特征例如正在表示在骨或充气体积后的阴影以及表示被扭曲的不同组织，这取决于声信号的声速。在第一变换图像中进行与第二图像的对准，因为回到相关第一成像方法的特征被减少和/或因为图像特征被加强或产生，该图像特征在借助于第二成像方法生成所述图像时就已出现。b)从第二图像生成第二变换图像，其中可选择地，第二成像方法的特有图像特征在第二变换图像中被减少和/或可选择地第一成像方法的特有图像特征被加强。类似于步骤a)，从第二图像和相关的第二成像方法开始，用观察和表示第一图像的的方式来实现对准。由于经常足以使关于不同成像方法的两个原始图像中的一个与另一图像对准，所以特别地第二变换图像也可以与原始第二图像相同(即所述变换是恒等式)。在这种情况下，为了使所述方法的表示标准化，观察第二“变换”图像仅仅是为了形式的原因。c)配准在步骤a)和b)中获得的变换图像。按照惯例，“配准”应当被理解成不同图像中的物点的相互关系。配准的图像特别可以被表示成以这样一种方式彼此重叠，即属于相同物点的像素重合。此外，对于使用变换图像的配准无须多言，甚至原始(第一和第二)图像的相关配准也是已知的，因此这些例如可以被表示成在监视器上彼此重叠。在所述的数据处理设备中，来自不同成像方法的图像在它们的配准之前首先关于所述方法的特有图像特性彼此对准。由此可以消除一种成像方法的异常特征，该异常特征可以导致原始图像的错误配准。在变换图像中仅仅基本包括这样的结构，所述结构由所涉及的成像方法在所选特定使用相似程度方面以大致相同的方式再现。以这种方式所述图像可以更高精度地被配准，尽管它们源自不同的成像方法。如刚才所阐述的，第一和第二成像方法可以包括使用不同的模式。在该情况下，所涉及的模式特别可以是计算机断层摄影、X射线投影或磁共振方法，其中相关的图像可以是二维或甚至三维的。这特别可应用于第一模式，该第一模式是生成第一图像的基础。用所述模式中的一个生成的二维或三维图像特别适合作为用于筹划外科手术的手术前图像。所述模式中的另一个可以是超声成像方法、(实时)磁共振方法、X射线荧光透视或CT荧光透视。优选地在该情况下它涉及第二模式，该第二模式于是特别适合用于外科手术的手术中观察。可选择地，所述成像方法的差异也可以在于这样的事实，即在不同的成像条件下生成具有相同模式的图像。例如第一图像可以是具有造影剂剂量的手术前X射线图像，而第二图像是不具有造影剂的X射线图像。对于在步骤c)中开始的配准方法，大体上所有合适的布置和算法都是可用的。优选地，该配准方法可以是变换图像的基于特征的配准的问题。也就是，在变换图像中，检测例如象强度分布这样的基于图像的特征，其示出血管分支、器官或器官边界、骨、植入物等等，以使最终可以基于所述特征来变换所述图像。基于特征的配准的有利方面在于，它使得特定结构和对象一致，通常这与本申请特别相关。根据所述数据处理设备的另一形式，它可以被布置成在所述图像的至少一个(即第一图像、第二图像、或变换图像中的一个)中分割具有不同材料成分的对象区域。应用于对象材料的这样的分割有助于生成变换图像，因为不同成像方法的不同图像特性通常与对象的不同材料有关。因此例如骨或充气体积对于超声方法具有重要意义，因为它们实际上对于该方法是不透明的，并且在它们之后的区域仅仅包含伪像而不是关于对象的相关信息。因此，如果可以在MR或CT扫描上确定对象的这样的材料区域，那么可以作出关于用超声方法表示对象的预测。根据所述数据处理设备的另一形式，它特别可以与上述的图像结合使用，可以掩盖一个或全部两个所述变换图像的区域，其中所述成像方法中的至少一个并不提供任何可靠的图像信息。这样的区域的掩盖按照定义导致这样的事实，即在变换图像的配准期间并不考虑这些。在其中保证了基本上在由两种成像方法类似地描绘的区域中进行配准。利用所述掩盖，例如在骨或充气体积之后的区域可以被排除，所述区域在超声图像中被遮住。为了进一步增加配准的精度，可以使用附加的信息。特别地，可以考虑与测量位置一致的物点和/或用例如以开始值的形式的配准的图像的校准。根据所述数据处理设备的另一形式，它可以处于能够使用图像内容的灵活配准的方法的位置。在这种方式中，可以考虑组织变形和/或器官移位的影响。本专利技术进一步涉及一种对象的第一图像与该对象的第二图像配准的方法，所述第一图像用第一模式获得，所述第二图像用不同于第一模式的第二模式获得，所述方法包括以下步骤a)从第一图像中生成第一变换图像，其中第一模式的特有图像特征被减少和/或第二模式的特有图像特征被加强。b)从第二图像中生成第二变换图像，其中第二模式的可选特有图像特征被减少，并且第一模式的可选特有图像特征被加强。c)配准所述变换图像，这优选地可以被重复执行。所述方法通常包括用如上所述的数据处理设备执行的步骤。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于配准对象的第一图像（Ａ）和该对象的第二图像（Ｂ）的数据处理设备（１０），所述第一图像用第一成像方法（１）获得，所述第二图像用不同于第一成像方法的第二成像方法（２）获得，其中所述数据处理设备被配备成执行以下步骤：　　　　ａ）从第一图像（Ａ）中生成第一变换图像（Ａ′），其中第一成像方法（１）的特有图像特征被减少和／或第二成像方法（２）的特有图像特征被加强；　　　　ｂ）从第二图像（Ｂ）中生成第二变换图像（Ｂ′），其中可选择地，第二成像方法（２）的特有图像特征被减少，并且可选择地，第一成像方法（１）的特有图像特征被加强；　　　　ｃ）配准所述变换图像（Ａ′，Ｂ′）。

【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：K米茨，H舒尔茨，J冯伯格，J萨布琴斯基，
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]