用于醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種關(guān)于感興趣體（VOI）的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法包括：獲得第一醫(yī)療設(shè)備針對在VOI中選擇的第一截面捕捉的第一醫(yī)學(xué)圖像；基于第一醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的解剖特征來從先前關(guān)于VOI捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一截面對應(yīng)的截面圖像；基于檢測的截面圖像和第一醫(yī)學(xué)圖像來映射第一醫(yī)療設(shè)備和捕捉第二醫(yī)學(xué)圖像的第二醫(yī)療設(shè)備使用的虛擬坐標(biāo)系；并且通過使用映射的虛擬坐標(biāo)系來跟蹤第一醫(yī)療設(shè)備捕捉的截面在第二醫(yī)學(xué)圖像組中的移動。
【專利說明】用于醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的方法和設(shè)備
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年11月26日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請N0.10-2012-0134868的權(quán)益，該專利申請的公開內(nèi)容全體通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開涉及一種配準(zhǔn)多個醫(yī)學(xué)圖像的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的最近發(fā)展，可獲得高清晰度的醫(yī)學(xué)圖像，而且醫(yī)療器械的精細(xì)操縱也變得可能。因此，通過下述方式治療患者的方法正被積極地開發(fā)，即，在他或她的皮膚中直接形成小孔，而不在人體中開一個直接切口，將導(dǎo)管或醫(yī)用針插入人體中，并且通過使用醫(yī)學(xué)成像器械來觀察人體的內(nèi)部。該方法被稱為使用圖像的醫(yī)學(xué)治療方法或介入圖像醫(yī)學(xué)治療方法。醫(yī)生通過圖像來辨識器官或病變的位置。另外，醫(yī)生在醫(yī)學(xué)治療期間辨識根據(jù)患者的呼吸或移動的變化。因此，醫(yī)生需要基于實時圖像來精確地、快速地辨識呼吸或移動。然而，難以用肉眼從實時圖像清楚地識別器官和病變的形狀。與超聲波圖像相反，磁共振(MR)圖像或計算機(jī)斷層掃描(CT)圖像可清楚地辨別器官和病變。然而，因為在醫(yī)學(xué)治療期間可能不能實時地獲得MR或CT圖像，所以可能不能反映患者在醫(yī)學(xué)治療期間的呼吸和移動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供一種方法和設(shè)備，該方法和設(shè)備通過映射用于在醫(yī)學(xué)治療期間捕捉醫(yī)學(xué)圖像的第一醫(yī)療設(shè)備和用于在醫(yī)學(xué)治療之前捕捉醫(yī)學(xué)圖像的第二醫(yī)療設(shè)備使用的虛擬坐標(biāo)系，來精確地、快速地配準(zhǔn)第一醫(yī)療設(shè)備和第二醫(yī)療設(shè)備捕捉的醫(yī)學(xué)圖像。
[0006]提供一種其上記錄有用于執(zhí)行以上方法的程序的計算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。
[0007]另外的方面將部分地在下面的描述中進(jìn)行闡述，并且部分地，從該描述將是顯而易見的，或者可通過實施所給出的實施例來獲悉。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種關(guān)于感興趣體(VOI)的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法包括:獲得第一醫(yī)療設(shè)備關(guān)于在VOI中選擇的第一截面捕捉的第一醫(yī)學(xué)圖像；基于第一醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的解剖特征來從先前關(guān)于VOI捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一截面對應(yīng)的截面圖像；基于檢測的截面圖像和第一醫(yī)學(xué)圖像來映射第一醫(yī)療設(shè)備和捕捉第二醫(yī)學(xué)圖像的第二醫(yī)療設(shè)備使用的虛擬坐標(biāo)系；并且通過使用映射的虛擬坐標(biāo)系來跟蹤第一醫(yī)療設(shè)備捕捉的截面在第二醫(yī)學(xué)圖像組中的移動。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種用于醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的設(shè)備包括:第一醫(yī)學(xué)圖像獲得單元，用于獲得第一醫(yī)療設(shè)備關(guān)于在感興趣體(VOI)中選擇的第一截面捕捉的第一醫(yī)學(xué)圖像；檢測單元，用于基于第一醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的解剖特征來從先前關(guān)于VOI捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一截面對應(yīng)的截面圖像；坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于基于檢測的截面圖像和第一醫(yī)學(xué)圖像來映射第一醫(yī)療設(shè)備和捕捉第二醫(yī)學(xué)圖像的第二醫(yī)療設(shè)備使用的虛擬坐標(biāo)系；以及圖像輸出單元，用于通過使用映射的虛擬坐標(biāo)系來跟蹤第一醫(yī)療設(shè)備捕捉的截面在第二醫(yī)學(xué)圖像組中的移動。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]從以下結(jié)合附圖對實施例進(jìn)行的描述，這些方面和/或其他方面將變得明白和更易于領(lǐng)會，其中:
[0011]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；
[0012]圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的流程圖；
[0013]圖3是用于解釋圖2的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法中的平面匹配方法的流程圖；
[0014]圖4是用于解釋圖2的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法中的產(chǎn)生坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)的處理的流程圖；
[0015]圖5是用于解釋圖2的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法中的匹配界標(biāo)點并校正虛擬坐標(biāo)系的處理的流程圖； [0016]圖6是用于解釋圖5的界標(biāo)點匹配處理中的輸出圖像的處理的流程圖；
[0017]圖7是用于解釋圖5的界標(biāo)點匹配處理中的檢測界標(biāo)點的處理的流程圖；
[0018]圖8是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的輸出匹配圖像的處理的流程圖；
[0019]圖9A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備的框圖；
[0020]圖9B是示出圖9A的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)的框圖；
[0021]圖10是圖2的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法中的平面匹配處理中的醫(yī)學(xué)圖像組；
[0022]圖11是圖2的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法中的界標(biāo)點匹配處理中的醫(yī)學(xué)圖像組；和
[0023]圖12是用圖2的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法分割的解剖對象的醫(yī)學(xué)圖像組。
【具體實施方式】
[0024]現(xiàn)在將詳細(xì)論述實施例,這些實施例的示例在附圖中示出，其中，相似的標(biāo)號始終表示相似的元件。在這點上，所給出的實施例可具有不同形式，并且不應(yīng)被解讀為限于本文闡述的描述。因此，以下參照附圖來僅描述實施例，以解釋本發(fā)明的多個方面。
[0025]如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)的列出的項目中的一個或多個的任何組合和所有組合。比如“…中的至少一個”的表達(dá)在元件列表之后時修飾整個元件列表，而不修飾該列表的單個元件。
[0026]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)。參照圖1，根據(jù)本實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)100包括第一醫(yī)療設(shè)備120、第二醫(yī)療設(shè)備110、醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130和圖像顯示設(shè)備140。
[0027]第二醫(yī)療設(shè)備110在醫(yī)學(xué)治療之前產(chǎn)生關(guān)于感興趣體(VOI)的第二醫(yī)學(xué)圖像組。例如，作為計算機(jī)斷層掃描(CT)成像設(shè)備或磁共振(MR)成像設(shè)備的第二醫(yī)療設(shè)備110可由X射線成像設(shè)備或正電子發(fā)射斷層掃描(PET)成像設(shè)備中的任何一個形成。在以下描述中，為了方便解釋，假設(shè)第二醫(yī)學(xué)圖像是MR圖像或CT圖像。第二醫(yī)療設(shè)備110產(chǎn)生的CT圖像或MR圖像典型地清楚地辨別器官的位置和病變的位置。然而，CT或MR圖像可能不反映隨著患者在醫(yī)學(xué)治療期間呼吸或移動而發(fā)生的實時變化，這些實時變化可使器官變形或者改變器官。不能實時地輸出圖像的原因是，在作為使用放射線的捕捉方法的CT圖像的情況下，存在患者和醫(yī)生長時間暴露于放射線的可能，在MR圖像的情況下，一次捕捉花費長時間。
[0028]第一醫(yī)療設(shè)備120實時地提供關(guān)于對象的VOI的醫(yī)學(xué)圖像。例如，第一醫(yī)療設(shè)備120可由用于在對患者的介入醫(yī)學(xué)治療處理中產(chǎn)生實時圖像的超聲檢查機(jī)器形成。第一醫(yī)療設(shè)備120通過使用與第一醫(yī)療設(shè)備連接的探頭121將超聲波信號輻照到感興趣區(qū)域，并檢測反射的超聲波信號來產(chǎn)生超聲波圖像。探頭121通常由壓電換能器形成。當(dāng)幾兆赫至幾百兆赫的超聲波被發(fā)送到患者身體內(nèi)部的特定部分時，超聲波部分地從各種不同組織之間的邊界反射。具體地講，超聲波從人體內(nèi)部存在密度變化的地方(例如，血漿中的血球或器官中的小結(jié)構(gòu))反射。反射的超聲波使探頭121的壓電換能器振動，并且該壓電換能器根據(jù)這些振動輸出電脈沖。照這樣，電脈沖被轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)。
[0029]如上所述，實時圖像(比如，超聲圖像)可包括很多噪聲，因此，難以識別器官的輪廓、內(nèi)部結(jié)構(gòu)或病變。因為病變和周邊組織具有響應(yīng)于超聲波的相似特性，所以超聲波圖像中病變與周邊組織之間的邊界處的對比度(即，對象的邊緣對比度)相對低。此外，由于超聲波的干涉和漫射，噪聲和偽像存在。換句話講，盡管可比MR或CT圖像更快地獲得超聲波醫(yī)學(xué)圖像，但是因為信噪比(SNR)和對象的邊緣對比度低，所以在MR或CT圖像中可辨別的器官和病變在超聲波醫(yī)學(xué)圖像中可能不能與周邊組織清楚地區(qū)別開。
[0030]第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110捕捉的醫(yī)學(xué)圖像可以是二維(2D)截面圖像。然而，可通過累積2D截面圖像來產(chǎn)生三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像。例如，第二醫(yī)療設(shè)備110通過改變每個截面圖像的位置和方位來捕捉多個截面圖像。當(dāng)截面圖像被累積時，可以以3D產(chǎn)生顯示患者身體的特定部分的3D體的圖像數(shù)據(jù)。以上通過累積截面圖像來產(chǎn)生3D體的圖像數(shù)據(jù)的方法被稱為多平面重建(MPR)方法。具體地講，盡管每個第二醫(yī)學(xué)圖像是2D圖像，但是圖像的每個像素具有深度值。換句話講，第二醫(yī)學(xué)圖像由體素(voxel)形成。因此，可通過累積第二醫(yī)學(xué)圖像來產(chǎn)生VOI的3D模型。
[0031]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將從第二醫(yī)療設(shè)備110獲得的第二醫(yī)學(xué)圖像組與從第一醫(yī)療設(shè)備120獲得的第一醫(yī)學(xué)圖像匹配。在本發(fā)明中，第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)包括匹配第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110分別使用的虛擬坐標(biāo)系的處理。每個虛擬坐標(biāo)系標(biāo)識第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110所在的真實空間中的3D位置。因為第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110位于不同地方并且不同時被使用，所以第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110均使用不同的虛擬坐標(biāo)系。
[0032]配準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像可以是其中第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像疊加的醫(yī)學(xué)圖像，或者是其中具有相同視圖的第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像彼此平行布置的圖像。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130匹配的醫(yī)學(xué)圖像由圖像顯示設(shè)備140顯示。
[0033]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可通過映射第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110的不同虛擬坐標(biāo)系來匹配第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110捕捉的醫(yī)學(xué)圖像。3軸位置信息(X，y, z)和3軸旋轉(zhuǎn)信息(roll, pitch, yaw)用于在第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110使用的虛擬坐標(biāo)系中確定從其捕捉醫(yī)學(xué)圖像的截面。3D空間中捕捉醫(yī)學(xué)圖像的位置可由第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110使用的虛擬坐標(biāo)系指定。對于MR或CT圖像，在選擇將被第二醫(yī)療設(shè)備110捕捉的截面的處理中使用虛擬坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。因此，可在不增加感測的情況下識別第二醫(yī)療設(shè)備110捕捉的醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)值。
[0034]與以上相反，在第一醫(yī)療設(shè)備120中，將被捕捉的截面的位置根據(jù)探頭121的移動而變化。探頭121不是通過第一醫(yī)療設(shè)備120的控制而是通過醫(yī)務(wù)人員的控制移動。因此，為了識別虛擬坐標(biāo)系中第一醫(yī)療設(shè)備120捕捉的醫(yī)學(xué)圖像所在的位置，感測探頭121的移動。為了感測探頭121的移動，可使用通過使用探頭121中的磁跟蹤器來感測磁場變化的方法、或者通過將光學(xué)標(biāo)記附連到探頭121來用紅外照相機(jī)或彩色照相機(jī)感測光學(xué)變化的方法。
[0035]第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110通常使用不同的3D坐標(biāo)系，因此，通過使用位置BI的3軸位置信息(X，y, z)和探頭121的3軸旋轉(zhuǎn)信息(roll, pitch, yaw)來指定第一醫(yī)療設(shè)備120使用的坐標(biāo)系中的截面1011。
[0036]圖2是用于解釋根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的流程圖。在描述圖2的方法之前，假設(shè)第二醫(yī)療設(shè)備110關(guān)于VOI捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像組已經(jīng)被存儲在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130中。
[0037]首先，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130獲得第一醫(yī)療設(shè)備120針對在VOI中選擇的第一截面捕捉的第一醫(yī)學(xué)圖像(S205)。第一截面是第一醫(yī)療設(shè)備120在捕捉期間選擇的截面。用戶可在與沿著其捕捉第二醫(yī)學(xué)圖像的截面平行的方向上選擇截面。如稍后將描述的，這是為了改進(jìn)當(dāng)從第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一截面對應(yīng)的截面圖像時的精度。第一截面基于用戶輸入而被選擇。用戶可通過第一醫(yī)療設(shè)備120或醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130來輸入第一截面的選擇。在圖10中，圖像1010的截面1011是用戶選擇的第一截面，醫(yī)學(xué)圖像1020是第一醫(yī)療設(shè)備120捕捉的第一醫(yī)學(xué)圖像。
[0038]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130基于第一醫(yī)學(xué)圖像的解剖特征來從先前針對VOI捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一截面對應(yīng)的截面圖像(S210)。換句話講，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將第一醫(yī)學(xué)圖像的解剖特征與第二醫(yī)學(xué)圖像組的解剖特征進(jìn)行比較，并從第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一醫(yī)學(xué)圖像的相似性最大的截面圖像。參照圖10，醫(yī)學(xué)圖像1030對應(yīng)于第二醫(yī)學(xué)圖像組。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130檢測醫(yī)學(xué)圖像1030的與醫(yī)學(xué)圖像1020的相似性最大的醫(yī)學(xué)圖像1033作為與截面1011對應(yīng)的截面圖像。
[0039]圖3是用于解釋圖2的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法中的平面匹配方法的流程圖。參照圖3，詳細(xì)描述操作S210。
[0040]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130對第一醫(yī)學(xué)圖像中的解剖對象和第二醫(yī)學(xué)圖像組中的解剖對象進(jìn)行分割(S305)。解剖對象可以是在第一醫(yī)學(xué)圖像中可辨別的人體部分(比如，器官、血管、病變和骨頭、或者器官之間的邊界)。分割是指每個解剖對象從背景圖像的分離。關(guān)于將被分割的解剖對象的信息可預(yù)先被輸入到醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130。例如，關(guān)于超聲波醫(yī)學(xué)圖像，可事先輸入指示血管具有比背景暗的亮度值的信息。此外，可預(yù)先輸入關(guān)于解剖特征(例如，隔膜和下腔靜脈，隔膜是具有預(yù)定值或更低值的曲率的平面，下腔靜脈是直徑為IOmm或更大的血管)的信息。
[0041]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可通過圖形切割技術(shù)或高斯混合模型(GMM)技術(shù)來執(zhí)行分害I]。根據(jù)圖形切割技術(shù)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過使用背景的種子值和解剖對象的種子值來逐漸地擴(kuò)展背景的種子點和解剖對象的種子點的區(qū)域。在這樣做時，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130切割背景區(qū)域和解剖對象的區(qū)域在其匯合的邊界，并且醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130對該解剖對象進(jìn)行分割。根據(jù)GMM技術(shù)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130使用醫(yī)學(xué)圖像的顏色直方圖，該顏色直方圖用多個高斯分布模型表達(dá)。然后，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備139通過選擇直方圖中的特定區(qū)段中的高斯分布模型來對解剖對象進(jìn)行分割?？墒褂贸鲜黾夹g(shù)之外的各種分割技術(shù)。
[0042]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130計算第二醫(yī)學(xué)圖像組中分割的解剖對象與第一醫(yī)學(xué)圖像組中分割的解剖對象之間的相似性(S310)。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可用數(shù)字計算相似性。
[0043]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可通過使用伽柏小波技術(shù)或局部二值圖案匹配技術(shù)來計算相似性。根據(jù)伽柏小波技術(shù)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130使用具有各種不同濾波特性的伽柏濾波器來對解剖對象進(jìn)行濾波，并且醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將濾波的結(jié)果彼此進(jìn)行比較。根據(jù)局部二值圖案匹配技術(shù)，圖像醫(yī)學(xué)配準(zhǔn)設(shè)備130限定一個中心像素周圍的周邊像素之間的關(guān)系。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130相對于中心像素的值對周邊像素的值進(jìn)行二值化運算。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130按照預(yù)設(shè)方向排列結(jié)果。照這樣，通過比較二值化結(jié)果，可量化地估計解剖對象之間的相似性。
[0044]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130在第二醫(yī)學(xué)圖像組之中選擇計算的相似性最高的截面圖像(S320)。換句話講，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130在第二醫(yī)學(xué)圖像組中選擇具有與第一醫(yī)學(xué)圖像最相似的解剖特征的截面圖像。參照圖12，圖像1210和1220示出第二醫(yī)學(xué)圖像組中分割的血管，圖像1230示出第一醫(yī)學(xué)圖像中分割的血管。圖像1210和1220從第二醫(yī)學(xué)圖像組中的不同截面圖像分割。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130計算圖像1230與1210之間的相似性，并計算圖像1230與1220之間的相似性。結(jié)果，因為圖像1220比圖像1210更相似于圖像1230，所以圖像1230與1210之間的相似性導(dǎo)致包括圖像1230的截面圖像的選擇。
[0045]回頭參照圖2，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130基于所選的截面圖像和第一醫(yī)學(xué)圖像來映射第一醫(yī)療設(shè)備120和第二醫(yī)療設(shè)備110使用的虛擬坐標(biāo)系(S215)。換句話講，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130匹配第一坐標(biāo)系和第二坐標(biāo)系，第一坐標(biāo)系是第一醫(yī)療設(shè)備120使用的虛擬坐標(biāo)系，第二坐標(biāo)系是第二醫(yī)療設(shè)備110使用的虛擬坐標(biāo)系。
[0046]參照圖4來詳細(xì)描述操作S215。
[0047]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130檢測第二坐標(biāo)系中與第一醫(yī)療設(shè)備120的探頭121的坐標(biāo)值對應(yīng)的位置(S405)，第二坐標(biāo)系是第二醫(yī)療設(shè)備110的虛擬坐標(biāo)系。換句話講，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130檢測第二坐標(biāo)系中與第一坐標(biāo)系中探頭121的坐標(biāo)值對應(yīng)的位置，第一坐標(biāo)系是第一醫(yī)療設(shè)備120的虛擬坐標(biāo)系，第二坐標(biāo)系是第二醫(yī)療設(shè)備110的虛擬坐標(biāo)系。參照圖10，圖像1010中與探頭121的位置BI對應(yīng)的位置對應(yīng)于醫(yī)學(xué)圖像1030中的位置B2。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130檢測位置B2。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130疊加截面圖像1033和第一醫(yī)學(xué)圖像1020，以使得第一醫(yī)學(xué)圖像1020中的分割的解剖對象與在操作S320中選擇的截面圖像1033中的分割的解剖對象的位置匹配。如果第一醫(yī)學(xué)圖像1020和第二醫(yī)學(xué)圖像1030的分辨率彼此不同，則為了匹配分辨率，可擴(kuò)大或縮小這些圖像中的任何一個。在截面圖像1033和第一醫(yī)學(xué)圖像1020疊加的狀態(tài)下，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130在截面圖像1033中設(shè)置探頭121的位置BI。因此，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可在第二坐標(biāo)系中檢測與探頭所在的位置BI對應(yīng)的位置B2。
[0048]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過使用檢測的位置B2的坐標(biāo)值來產(chǎn)生將第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)(S410)。換句話講，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130產(chǎn)生將第一坐標(biāo)系的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二坐標(biāo)系的坐標(biāo)值的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)。第二坐標(biāo)系中的位置B2的坐標(biāo)被稱為Tinit。然后，當(dāng)探頭121移動預(yù)定距離時，假設(shè)探頭121的移動為T(x，y，z)并且探頭121的旋轉(zhuǎn)為Κ(Ψ，θ，φ)，則T(x，y, ζ)和ΙΙ(Ψ，θ，φ)可用等式I和2表達(dá)。
[0049][等式I]
【權(quán)利要求】
1.一種針對感興趣體VOI的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法，所述方法包括: 獲得第一醫(yī)療設(shè)備針對在VOI中選擇的第一截面捕捉的第一醫(yī)學(xué)圖像； 基于第一醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的解剖特征來從先前針對VOI捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一截面對應(yīng)的截面圖像； 基于檢測的截面圖像和第一醫(yī)學(xué)圖像來映射第一醫(yī)療設(shè)備使用的虛擬坐標(biāo)系和捕捉第二醫(yī)學(xué)圖像的第二醫(yī)療設(shè)備使用的虛擬坐標(biāo)系； 通過使用映射的虛擬坐標(biāo)系來跟蹤第一醫(yī)療設(shè)備捕捉的截面在第二醫(yī)學(xué)圖像組中的移動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在檢測截面圖像的步驟中，基于第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像組中出現(xiàn)的解剖特征之間的相似性來檢測所述截面圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測截面圖像的步驟包括: 對第一醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的解剖對象和第二醫(yī)學(xué)圖像組中出現(xiàn)的解剖對象進(jìn)行分割；計算第一醫(yī)學(xué)圖像中的分割的解剖對象與第二醫(yī)學(xué)圖像組中的分割的解剖對象之間的相似性； 在第二醫(yī)學(xué)圖像組中選擇計算的相似性最高的截面圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在對解剖對象進(jìn)行分割的步驟中，基于圖形切割技術(shù)和高斯混合模型GMM技術(shù)中的至少一種技術(shù)來對第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像組中出現(xiàn)的器官、血管和病變中的至少一個進(jìn)行分割， 在計算相似性的步驟中，基于伽柏小波技術(shù)和局部二值圖案匹配技術(shù)中的至少一種技術(shù)來計算分割的解剖對象之間的相似性。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，映射虛擬坐標(biāo)系的步驟包括: 檢測第二醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系中與第一醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系中的第一位置對應(yīng)的第二位置，其中，第一位置指示第一醫(yī)療設(shè)備中包括的探頭的位置； 通過使用第二位置的坐標(biāo)值來產(chǎn)生將第一醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)， 在跟蹤截面的移動的步驟中，通過使用產(chǎn)生的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)來跟蹤所述截面的移動。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 獲得第一醫(yī)療設(shè)備針對在VOI中選擇的第二截面捕捉的第三醫(yī)學(xué)圖像； 從第三醫(yī)學(xué)圖像提取第一界標(biāo)點； 從第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與提取的第一界標(biāo)點對應(yīng)的第二界標(biāo)點； 基于提取的第一界標(biāo)點和檢測的第二界標(biāo)點來校正映射的虛擬坐標(biāo)系。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，檢測第二界標(biāo)點的步驟包括: 通過使用第二醫(yī)學(xué)圖像組來重建關(guān)于VOI的三維(3D)模型； 對重建的3D模型和第三醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的每個解剖對象進(jìn)行分割； 通過比較重建的3D模型和第三醫(yī)學(xué)圖像中的分割的解剖對象來從重建的3D模型檢測與第一界標(biāo)點對應(yīng)的第二界標(biāo)點。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在校正映射的虛擬坐標(biāo)系的步驟中，校正坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)，以使得第一界標(biāo)點和第二界標(biāo)點彼此匹配，并且在跟蹤截面的移動中，通過使用校正的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)來跟蹤所述截面的移動。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，跟蹤截面的移動的步驟包括: 隨著第一醫(yī)療設(shè)備的探頭移動，獲得第一醫(yī)療設(shè)備針對第三截面捕捉的第四醫(yī)學(xué)圖像； 基于映射的虛擬坐標(biāo)系來將第一醫(yī)療設(shè)備的探頭在捕捉第四醫(yī)學(xué)圖像期間的位置的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系的坐標(biāo)值； 基于轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)值來從第二醫(yī)學(xué)圖像組重建關(guān)于第三截面的截面圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，還包括:輸出第四醫(yī)學(xué)圖像和關(guān)于第三截面的重建截面圖像。
11.一種用于醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 第一醫(yī)學(xué)圖像獲得單元，用于獲得第一醫(yī)療設(shè)備針對在感興趣體VOI中選擇的第一截面捕捉的第一醫(yī)學(xué)圖像； 檢測單元，用于基于第一醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的解剖特征來從先前針對VOI捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與第一截面對應(yīng)的截面圖像； 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于基于檢測的截面圖像和第一醫(yī)學(xué)圖像來映射第一醫(yī)療設(shè)備和捕捉第二醫(yī)學(xué)圖像的第二醫(yī)療設(shè)備使用的虛擬坐標(biāo)系； 圖像輸出單元，用于通過使用映射的虛擬坐標(biāo)系來跟蹤第一醫(yī)療設(shè)備捕捉的截面在第二醫(yī)學(xué)圖像組中的移動。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，檢測單元基于第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像組中出現(xiàn)的解剖特征之間的相似性來檢測所述截面圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，檢測單元包括: 圖像分割單元，用于對第一醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的解剖對象和第二醫(yī)學(xué)圖像組中出現(xiàn)的解剖對象進(jìn)行分割； 截面圖像檢測單元，用于計算第一醫(yī)學(xué)圖像中的分割的解剖對象與第二醫(yī)學(xué)圖像組中的分割的解剖對象之間的相似性，并在第二醫(yī)學(xué)圖像組中選擇計算的相似性最高的截面圖像。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，圖像分割單元基于圖切割技術(shù)和高斯混合模型GMM技術(shù)中的至少一種技術(shù)對第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像組中出現(xiàn)的器官、血管和病變中的至少一個進(jìn)行分割， 截面圖像檢測單元基于伽柏小波技術(shù)和局部二值圖案匹配技術(shù)中的至少一種技術(shù)來計算分割的解剖對象之間的相似性。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元包括: 參考點檢測單元，用于檢測第二醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系中與第一醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系中的第一位置對應(yīng)的第二位置，其中，第一位置指示第一醫(yī)療設(shè)備中包括的探頭的位置； 轉(zhuǎn)換函數(shù)產(chǎn)生單元，用于通過使用第二位置的坐標(biāo)值來產(chǎn)生將第一醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)， 圖像輸出單元通過使用產(chǎn)生的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)來跟蹤所述截面的移動。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，第一醫(yī)學(xué)圖像獲得單元獲得第一醫(yī)療設(shè)備針對在VOI中選擇的第二截面捕捉的第三醫(yī)學(xué)圖像，檢測單元從第三醫(yī)學(xué)圖像提取第一界標(biāo)點，并從第二醫(yī)學(xué)圖像組檢測與提取的第一界標(biāo)點對應(yīng)的第二界標(biāo)點， 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元基于提取的第一界標(biāo)點和檢測的第二界標(biāo)點來校正映射的虛擬坐標(biāo)系。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，圖像輸出單元通過使用第二醫(yī)學(xué)圖像組來重建關(guān)于VOI的三維(3D)模型， 檢測單元包括: 圖像分割單元，用于對重建的3D模型和第三醫(yī)學(xué)圖像中出現(xiàn)的每個解剖對象進(jìn)行分割; 界標(biāo)點檢測單元，用于通過比較重建的3D模型和第三醫(yī)學(xué)圖像中的分割的解剖對象來從重建的3D模型檢測與第一界標(biāo)點對應(yīng)的第二界標(biāo)點。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元校正坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)，以使得第一界標(biāo)點和第二界標(biāo)點彼此匹配，并且圖像輸出單元通過使用校正的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)來跟蹤所述截面的移動。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，第一醫(yī)學(xué)圖像獲得單元隨著第一醫(yī)療設(shè)備的探頭移動，獲得第一醫(yī)療設(shè)備針對第三截面捕捉的第四醫(yī)學(xué)圖像， 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元基于映射的虛擬坐標(biāo)系來將第一醫(yī)療設(shè)備的探頭在捕捉第四醫(yī)學(xué)圖像期間的位置的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)療設(shè)備的虛擬坐標(biāo)系的坐標(biāo)值， 圖像輸出單元基于轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)值來從第二醫(yī)學(xué)圖像組重建關(guān)于第三截面的截面圖像。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，圖像輸出單元輸出第四醫(yī)學(xué)圖像和關(guān)于第三截面的重建截面圖像。
【文檔編號】G06T7/00GK103839251SQ201310393995
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】金亭培, 黃英珪, 方遠(yuǎn)喆, 吳煐澤, 金道均 申請人:三星電子株式會社