用于医学图像的配准的自动预对准制造技术

在图像配准中，计算以多个相对轴向偏移（３０）偏移的第一和第二图像（４，６）的相似性度量。基于所计算的相似性度量识别第一和第二图像之间的起始相对轴向偏移（４０）。使用所识别的第一和第二图像之间的起始相对轴向偏移作为迭代图像配准过程的初始条件来执行迭代图像配准过程以相对配准第一和第二图像（４，６）。还可以将起始相对切片内偏移（４２）识别为有效用于对准偏移了起始相对轴向偏移（４０）的第一和第二图像（４，６）的对应切片的切片偏移，所识别的起始相对切片内偏移还被用作迭代图像配准过程的初始条件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于医学图像的配准的自动预对准下文涉及医学领域、成像领域、图像处理领域和相关领域。医学成像用于筛查、诊断、监测、治疗规划、临床和临床前研究以及其他医学相关 应用。一些已知的医学成像技术包括计算断层摄影(CT)成像、正电子发射断层摄影(PET)、 单光子发射计算断层摄影(SPECT)、磁共振(MR)成像等。最近，已经开放出各种混合式医学 成像系统，这些系统在公共坐标系中提供不同的成像模态。这种混合式系统的两个范例是 Gemini 飞行时间(Time-of-Flight) PET/CT 扫描器和 I^recedenceTMSPECT/CT 扫描器，两者 都可以从荷兰 Eindhoven 的 Koninklijke PhilipsElectronics N. V.获得。例如，Gemini 系统提供了与公共对象支撑共轴对准布置的PET和CT扫描器。这种组合有一定的互补能 力，例如，CT往往能提供结构信息，而PET往往能提供互补的功能信息。在由不同成像模态采集图像或在不同时间由同一模态采集图像时(要么使用不 同的实施不同模态的独立扫描器，要么使用单一混合式系统)，共同的任务是在空间上配准 图像。空间配准便于正确地比较图像的对应特征。空间配准也可以是更复杂图像处理工艺 流程中的中间操作-例如，可以对来自不同模态的图像进行空间配准并然后组合或“融合” 以创建包含来自两种模态或其组合的信息的单幅图像。已经开发了很多种空间配准技术。在刚性或非变形技术中，来自不同模态的图像 被刚性移动、旋转等，以实现空间对准或配准。在非刚性或变形技术中，还可以对图像之一 或两者进行扩展、压缩或以其他方式变形以实现空间对准或配准。大部分空间配准技术在本质上是迭代的。亦即，该技术对图像之一或两者进行迭 代的调节，以逐渐改善或优化度量图像相对对准的图像比较函数的值。迭代空间配准技术 的成败取决于初始条件，如果以大致对准的图像开始，那么迭代空间配准技术可能迅速收 敛到很好对准状态；而如果以严重未对准的图像开始，那么迭代空间配准技术可能会收敛 缓慢或根本不收敛。尽管在开发迭代空间配准技术中已经做了大量工作，但对用于为这些技术建立初 始条件的技术所做的工作却少得令人吃惊。实际上，一种方式是简单地从来源于相应成像 系统的两幅图像的固有坐标开始。仅在这些固有坐标系密切对准时这种方法才可能成功。 在很多情况下，对固有坐标系的这种假设相似性将会失败。例如，如果要对准的图像是头部 图像和全身图像，那么针对前者的固有坐标可能与头部相应，而针对后者的固有坐标可能 与躯干相应。另一种方式是在待配准图像中对准被成像对象的质心。如果两幅图像的空间范围 显著不同，这种方法可能会失败。对于头部图像和全身图像对准的前一范例，对准质心将会 把头部图像放得与全身图像的躯干重叠。又一种方式是手动预对准图像。只有执行手动预对准的人对被成像对象中描绘的 一个或多个解剖区域有了解，这种方法才可能成功。不过，需要较为高级的用户接口，例如 用于显示两幅图像并提供一种机制，用户通过这种机制可以相对于一幅图像移动另一幅， 或提供一种机制，用户通过这种机制能够刻画两幅图像中的共同区域(例如，在头部图像 和全身图像中绘制头附近的框)。对于三维图像而言，可能需要针对两个或三个不同视图，例如轴向视图、矢状视图和冠状视图，重复手动对准过程，以便在全部三个空间维度上提供 预对准。手动预对准通常会使图像处理变慢。在利用不同成像模态采集大量图像的设置 中，手动预对准可能是冗长或不切实际的。例如，临床前研究可能利用各种成像模态在被研 究条件的各个阶段对数十实验动物进行成像，可能希望将在不同时间采集的同一动物的不 同图像在空间上进行配准，或配准使用不同成像模态采集的同一动物的不同图像，或配准 不同动物的图像以便于进行比较。考虑到这些可能性，在临床前研究期间执行的图像处理 可能很容易需要数十甚至数百不同图像配准操作，并且在每种情况下执行手动预对准都是 不可取的。以自动化批处理模式执行对准会是有利的，但手动预对准的采用排除了这种选 择。在涉及数十或数百人类对象的大规模临床研究中，或在每天处理很多患者的医院或诊 所的诊断医学成像设施中，可能发生类似问题。下文提供了新的改进的设备和方法，其克服了上述问题和其他问题。根据一个公开的方面，公开了一种图像配准方法，包括计算偏移了多个相对轴向 偏移的第一和第二图像的相似性度量；基于所计算的相似性度量识别所述第一和第二图像 之间的起始相对轴向偏移；以及使用所识别的所述第一和第二图像之间的起始相对轴向偏 移作为迭代图像配准过程的初始条件来执行迭代图像配准过程以相对配准所述第一和第 二图像。在一些实施例中，也将起始相对切片内偏移识别为有效用于对准沿轴向偏移起始 相对轴向偏移的第一和第二图像的对应切片的切片内偏移，所识别的起始相对切片内偏移 还被用作迭代图像配准过程的初始条件。根据另一公开的方面，公开了一种处理器，其被配置成执行根据上一段所述的图 像配准方法。根据另一公开的方面，公开了一种存储介质，其存储指令以执行根据上一段所 述的图像配准方法。根据另一公开的方面，公开了一种图像配准系统，包括预配准处理器，所述预配 准处理器被配置成基于图像相似性度量计算第一和第二图像之间的起始相对轴向偏移；以 及迭代图像配准处理器，所述迭代图像配准处理器被配置成使用所识别的所述第一和第二 图像之间的起始相对轴向偏移作为空间配准过程的初始条件来在空间上配准所述第一和 第二图像。在一些实施例中，预配准处理器包括切片对准处理器，所述切片对准处理器被配 置成在所述第一和第二图像的对应大致轴向横切切片中对准被成像对象，所述图像相似性 度量基于经对准的对应大致轴向横切切片进行计算，并且所述迭代图像配准处理器还被配 置成使用至少部分由所述切片对准处理器确定的切片内偏移作为所述空间配准过程的初 始条件。一个优点在于提供了更快的图像配准。另一个优点在于提供了更准确的图像配准。另一个优点在于提供了更鲁棒的图像配准。在阅读并理解了下述详细说明的情况下，更多优点对于本领域普通技术人员将显 而易见。附图说明图1图解示出了包括预配准部件的图像配准系统；图2图解示出了用于识别两幅图像之间轴向偏移的扫略算法；图3绘示了在诸如图2图解示出的体积扫略期间的χ和y预对准参数；图4绘示了在诸如图2图解示出的体积扫略期间针对不同轴向偏移获得的交互信 息(MI)相似性度量；图5绘示了 CT图像和PET脑部、胸部、腹部和骨盆图像体积段的前景划界框的y 位置，其中PET体积段被示为其真实轴向位置与CT图像相应，且PET体积段具有在“y”方 向上赋予的34像素GOmm)的空间平移。参考图1，图像配准系统包括适当的数字数据处理装置，例如图示的计算机1，图 像配准系统典型地包括或可以使用用于显示图像的显示器2，且典型地包括或可以使用一 个或多个用户输入装置，例如图示的键盘3和/或鼠标或其他定点装置，用于接收用户的输 入。例如，用户可以使用一个或多个输入装置3在数字存储介质(例如，硬盘驱动器)上识 别或定位要空间配准的第一和第二图像10、12。此外或备选地，图像配准系统可以从图像采 集或存储装置或多个图像采集或存储装置自动接收要进行空间配本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种图像配准方法，包括：计算以多个相对轴向偏移（３０）偏移的第一和第二图像（４，６）的相似性度量；基于所计算得到的相似性度量识别所述第一和第二图像之间的起始相对轴向偏移（４０）；以及使用所识别的所述第一和第二图像之间的起始相对轴向偏移作为迭代图像配准过程的初始条件来执行所述迭代图像配准过程以相对配准所述第一和第二图像（４，６）。

【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：YM·朱，
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