解剖结构约束的图像配准制造技术

本发明专利技术涉及一种用于使来自多维图像图集的图集图像与目标图像配准的系统（１００），所述系统包括：生成单元（１０５），其生成用于变换所述图集图像的第一区域的候选变换；变换单元（１１０），其用于利用所述候选变换来变换所述图集图像的所述第一区域；相似性单元（１２０），用于计算所述图集图像的经变换的第一区域和所述目标图像的对应的第一区域之间的相似性度量；评估单元（１３０），其利用基于所计算的相似性度量的标准来评估所述候选变换并且基于对所述候选变换的评估来确定最优变换；扩展单元（１４０），其将所述图集图像的所述第一区域的最优变换扩展到所述图集图像的第二区域，其中所述第二区域包括所述第一区域，从而创建配准变换；和配准单元（１５０），其利用所述配准变换来变换所述第二区域，从而使所述图集图像与所述目标图像配准。有利的是，系统（１００）不需要在目标图像中设置界标位置。系统（１００）的另一优势在于由于相似性是在本地计算的，即基于图集图像的第一区域计算的，因此配准快速从而对临床应用具有吸引力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像配准领域，更具体地涉及图集图像与临床图像的配准。
技术介绍
对于许多临床应用来说，可变形图像配准是关键技术，例如，当需要对病人解剖结 构中的变化监测一段时间或者当需要比较病人解剖结构和解剖结构图集时。所有当前已知 的可变形配准方法都有某些限制。J. B. AntoineMetz和Max A. Viergever在名为"A survey of medical image registration "Medical Image Analysis, Vol. 2 (1998)第1-37页的文 章中给出了图像配准方法的概述。特别是基于标准界标的配准技术需要在配准的图像中明 确的一对一界标对应。界标的手动设置是一个复杂和冗长的过程，尤其在三维(3D)数据的 设置中。另一方面，自动界标设置方法大部分是特定应用的，并且其设计通常需要相当大的 工作强度。可替换地，基于强度的可变形配准方法需要待配准的图像中的强度恒定这一强 假设。而这些假设常常被违背。
技术实现思路
获得一种能够使目标图像和图集图像配准而不需要明确的界标设置的系统是有 利的。 为了更好解决这一问题，在本专利技术的一方面中，提供了一种用于使来自多维图像 图集的图集图像与目标图像配准的系统，该系统包括 _生成单元，其用于生成用于变换所述图集图像的第一区域的候选变换； -变换单元，其用于利用所述候选变换来变换所述图集图像的所述第一区域； -相似性单元，其用于计算图集图像的经变换的第一区域和所述目标图像的对应 的第一区域之间的相似性度量；-评估单元，其利用基于所计算的相似性度量的标准来评估所述候选变换并且基 于对所述候选变换的评估来确定最优变换；-扩展单元，其将所述图集图像的所述第一区域的最优变换扩展到所述图集图像 的第二区域，其中所述第二区域包括所述第一区域，从而创建配准变换；以及-配准单元，其利用所述配准变换来变换所述第二区域，从而使所述图集图像与所述目标图像配准。 —般以如下方式限定所述第一区域其包括相对容易与对应的多维图像特征匹配 的图集图像特征。当图集图像的经变换的第一区域与目标图像的对应的第一区域的相似性 度量满足评估标准时，例如，当该相似性度量基本是用于计算相似性度量的相似性函数的 最大值时，候选变换就成为最优变换。第一区域的所述最优变换现在可以被扩展到第二区 域，例如，扩展到图集图像的面积或体积。配准单元使用所述最优变换的这种扩展(即所述 配准变换)来使所述图集图像与所述目标图像配准。有利的是，该系统不需要在所述目标 图像中设置界标位置。该系统的另一优势是由于相似性度量是在本地计算的，即在所述图4集图像的第一区域中计算，所以配准快速且因此对于临床应用更具吸引力。 在该系统的一实施例中，所述第一区域包括多个界标。所述界标是在目标图像中容易识别的图集图像特征。 在该系统的一实施例中，基于多个训练图像计算所述图集图像，来自所述多个训 练图像中的每个训练图像均包括所述多个界标。例如，可以通过以下步骤来计算所述图集 图像基于所述多个训练图像中的界标位置确定所述图集图像中的图集界标位置；使所述 图集图像中的界标位置和所述多个训练图像配准；以及计算经配准的多个训练图像的平均 值，从而计算出所述图集图像。有利的是，这种图集图像通常在界标周围是清晰的，因此具 有良好限定的图集图像特征，尽管如此它远离界标时可能是模糊的。所述图集图像的所述 第一区域可以是小而清晰的界标邻域的联合，每个邻域包括多个特征中的一个特征。 在该系统的一实施例中，所述图集图像的所述候选变换是基于由基本变换域限定 的候选变换域生成的，其中每个基本变换域是根据在多个训练图像的训练图像中包含的界 标相对于所述图集界标位置的位移来得到的。这种基本变换域获取特征位置的典型变化。 在该系统的一实施例中，每个基本变换域都基于对来自多个训练图像的所述训练 图像中包含的界标相对于所述图集图像的位移的主成分分析。利用基于主要分析的基本变 换能够获取位移的特征模态。 在该系统的一实施例中，该系统还包括图集单元，其用于构建多维图像图集。图集可包括图集图像数据和基本变换域。这允许用户建立用户化的系统以满足用户需求。 在该专利技术的另一方面中，将根据本专利技术的系统包括在图像采集装置中。 在该专利技术的另一方面中，根据本专利技术的系统被包括在工作站中。 在该专利技术的另一方面中，提供了一种使来自多维图像图集的图集图像与目标图像配准的方法，该方法包括-生成步骤，用于生成用于变换所述图集图像的第一区域的候选变换； -变换步骤，用于利用所述候选变换来变换所述图集图像的所述第一区域； -相似性步骤，用于计算图集图像的经变换的第一区域和所述目标图像的对应的 第一区域之间的相似性度量；-评估步骤，用于利用基于所计算的相似性度量的标准来评估所述候选变换并且 基于对所述候选变换的评估确定最优变换；-扩展步骤，用于将所述图集图像的所述第一区域的最优变换扩展到所述图集图像的第二区域，其中所述第二区域包括所述第一区域，从而创建配准变换；以及-配准步骤，用于利用所述配准变换来变换所述第二区域，从而使所述图集图像与所述目标图像配准。 在本专利技术的另一方面中，提供了要被计算机布置加载的计算机程序产品，该计算 机程序产品包括用于使来自多维图像图集的图集图像与目标图像配准的指令，该计算机布 置包括处理单元和存储器，该计算机程序产品在被加载后，为所述处理单元提供执行以下 任务的能力-生成用于变换所述图集图像的第一区域的候选变换； -利用所述候选变换来变换所述图集图像的所述第一区域；-计算图集图像的经变换的第一区域与所述目标图像的对应的第一区域之间的相似性度量；-利用基于所计算的相似性度量的标准来评估所述候选变换并且基于对所述候选 变换的评估确定最优变换；-将所述图集图像的所述第一区域的最优变换扩展到所述图集图像的第二区域， 其中所述第二区域包括所述第一区域，从而创建配准变换；以及-利用所述配准变换来变换所述第二区域，从而使所述图集图像与所述目标图像 配准。 本领域技术人员将意识到，本专利技术的上述实施例、实现方式和/或各方面中的两 个或更多可以任何有用的方式进行组合。 与描述的该系统的修改和变化相对应的图像采集装置、工作站、方法和/或计算 机程序产品的修改和变化可由本领域技术人员基于本说明书实施。 本领域技术人员将意识到，该方法可被应用于由各种采集模态获取的多维图像数 据，例如二维、三维或四维图像，其中各种采集模态诸如但不限于标准X射线成像、计算机 断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、超声成像(US)、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射 计算机断层摄影(SPECT)和核医学成像(NM)。附图说明 本专利技术的这些和其他方面通过结合下文描述的实现方式和实施例以及参考附图 会变得明显并且得到阐述，其中 图1示意性示出了该系统的示例性实施例的框图； 图2示出了可以在一个示例性图集图像中和三个示例性目标图像中的界标位置； 图3示出了该方法的示例性实现方式的流程图； 图4示意性示出了图像采集装置的示例性实施例；以及 图5示意性示出了工作站的示例性实施例。 相同的附图标记用于表示所有附图中的相似部分。具体实施例方式图1示意性示出了系统100的示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于使来自多维图像图集的图集图像与目标图像配准的系统（１００），所述系统包括：－生成单元（１０５），其用于生成用于变换所述图集图像的第一区域的候选变换；－变换单元（１１０），其用于利用所述候选变换来变换所述图集图像的所述第一区域；－相似性单元（１２０），其用于计算所述图集图像的经变换的第一区域和所述目标图像的对应的第一区域之间的相似性度量；－评估单元（１３０），其利用基于所计算的相似性度量的标准来评估所述候选变换并且基于对所述候选变换的评估确定最优变换；－扩展单元（１４０），其将所述图集图像的所述第一区域的所述最优变换扩展到所述图集图像的第二区域，其中，所述第二区域包括所述第一区域，从而创建配准变换；以及－配准单元（１５０），其用于利用所述配准变换来变换所述第二区域，从而使所述图集图像与所述目标图像配准。

【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，D贝斯特罗夫，
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]