用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】公開一種用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的方法和設(shè)備。所述方法包括：將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系彼此映射。坐標(biāo)系分別與第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備先前所捕獲的三維（3D）醫(yī)學(xué)圖像相關(guān)聯(lián)。所述方法還包括：基于映射的結(jié)果，從第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系檢測第一醫(yī)學(xué)設(shè)備的探測器的位置；從先前捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像確定與檢測到的探測器的位置相應(yīng)的體積圖像；從確定的體積圖像提取與實時醫(yī)學(xué)圖像相應(yīng)的截面圖像，其中，實時醫(yī)學(xué)圖像根據(jù)患者的物理運(yùn)動而改變。
【專利說明】用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的方法和設(shè)備
[0001]本申請要求在2013年2月21日提交到韓國知識產(chǎn)權(quán)局的第10-2013-0018833號韓國專利申請的權(quán)益，所述專利申請的全部公開為了所有目的通過引用合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本公開涉及用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的近期發(fā)展，可獲取高清晰度醫(yī)學(xué)圖像，并且諸如通過醫(yī)學(xué)裝置對醫(yī)學(xué)設(shè)備進(jìn)行精細(xì)操作變得可行。因此，正在積極開發(fā)如下的治療患者的方法:在患者的皮膚上直接形成小孔，通過小孔將導(dǎo)管或醫(yī)用針頭插入患者體內(nèi)，并通過使用經(jīng)由導(dǎo)管或醫(yī)用針頭引入身體內(nèi)部的醫(yī)學(xué)成像設(shè)備來觀察患者身體的內(nèi)部。這樣的方法可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。在這樣的方法中，醫(yī)學(xué)從業(yè)者通過使用該技術(shù)提供的圖像來識別器官或病變的位置。另外，醫(yī)學(xué)從業(yè)者可在醫(yī)學(xué)治療期間根據(jù)患者的呼吸或運(yùn)動觀察器官或病變的位置的變化。因此，醫(yī)學(xué)從業(yè)者需要能夠基于實時醫(yī)學(xué)成像精確地且快速地識別呼吸或運(yùn)動。然而，利用裸眼難以從實時醫(yī)學(xué)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)圖像可清楚地區(qū)分器官和病變的位置和形狀。然而，由于在醫(yī)學(xué)治療期間可能無法實時獲取MR或CT圖像，因此在醫(yī)學(xué)治療期間患者的呼吸和運(yùn)動可能無法被反映在這樣的圖像中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]提供本
【發(fā)明內(nèi)容】
以按簡化形式引入對以下在【具體實施方式】中進(jìn)一步描述的構(gòu)思的選擇。本
【發(fā)明內(nèi)容】
不意圖辨識要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不意圖用于幫助確定要求保護(hù)的主題的范圍。
[0005]提供用于對第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備先前所捕獲的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像執(zhí)行配準(zhǔn)以反映根據(jù)患者的物理運(yùn)動的改變的方法、設(shè)備和系統(tǒng)。
[0006]在一個總體方面，一種執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的方法包括:將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系彼此映射，其中，虛擬坐標(biāo)系分別與第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備先前所捕獲的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像相關(guān)聯(lián)；基于映射的結(jié)果，在第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系中檢測第一醫(yī)學(xué)設(shè)備的探測器的位置；從先前捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像確定與檢測到的探測器的位置相應(yīng)的體積圖像；從確定的體積圖像提取與實時醫(yī)學(xué)圖像相應(yīng)的截面圖像，其中，實時醫(yī)學(xué)圖像根據(jù)患者的物理運(yùn)動而改變。
[0007]所述方法還可提供:在提取截面圖像的操作中，當(dāng)探測器的掃描平面根據(jù)患者的物理運(yùn)動在患者體內(nèi)相對運(yùn)動時，更新截面圖像。
[0008]確定體積圖像的操作可包括:根據(jù)在探測器保持靜止時患者的物理運(yùn)動來估計探測器的掃描平面的相對運(yùn)動范圍；基于估計的運(yùn)動范圍從3D醫(yī)學(xué)圖像確定體積圖像的大小。
[0009]確定體積圖像的操作可包括:通過使用檢測到的位置的坐標(biāo)值，從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇與探測器的掃描平面相應(yīng)的截面；從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇參考截面和與參考截面鄰近的截面。
[0010]確定體積圖像的操作還可包括:通過積累參考截面和與參考截面鄰近的截面來重建體積圖像。
[0011]映射虛擬坐標(biāo)系的操作可包括:產(chǎn)生實時醫(yī)學(xué)圖像的第一截面圖像；基于在第一截面圖像中出現(xiàn)的解剖特征，在形成3D醫(yī)學(xué)圖像的多個二維(2D)醫(yī)學(xué)圖像中選擇與第一截面圖像相應(yīng)的2D醫(yī)學(xué)圖像；基于選擇的2D醫(yī)學(xué)圖像和第一截面圖像，產(chǎn)生用于將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)。
[0012]檢測探測器的位置的操作可包括:當(dāng)探測器運(yùn)動時，接收在第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系中運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值；通過使用映射結(jié)果，將運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。
[0013]提取截面圖像的操作可包括:基于在實時醫(yī)學(xué)圖像和確定的體積圖像上出現(xiàn)的解剖特征之間的相似度，提取截面圖像。
[0014]提取截面圖像的操作可包括:對在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像上出現(xiàn)的每個解剖對象執(zhí)行分割；從體積圖像提取具有在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像中分割的解剖對象之間的最大相似度的截面。
[0015]提取截面圖像的操作可包括:獲取在探測器保持靜止的狀態(tài)下改變的實時醫(yī)學(xué)圖像；考慮在獲取的實時醫(yī)學(xué)圖像上出現(xiàn)的解剖特征來提取截面圖像。
[0016]在另一總體方面，一種存儲用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的程序的非暫時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述程序包括用于使計算機(jī)執(zhí)行以上描述的方法的指令。
[0017]在另一總體方面，一種用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的設(shè)備包括:坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置，被配置為將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系彼此映射，并基于映射的結(jié)果，在第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系中檢測第一醫(yī)學(xué)設(shè)備的探測器的位置；體積圖像確定裝置，被配置為從先前捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像確定與檢測到的位置相應(yīng)的體積圖像；圖像輸出裝置，被配置為從確定的體積圖像提取與第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的根據(jù)患者的物理運(yùn)動而改變的實時醫(yī)學(xué)圖像相應(yīng)的截面圖像。
[0018]當(dāng)探測器的掃描平面根據(jù)患者的物理運(yùn)動在患者體內(nèi)相對運(yùn)動時，截面圖像可被更新。
[0019]體積圖像確定裝置可根據(jù)在探測器保持靜止時患者的物理運(yùn)動來估計探測器的掃描平面的相對運(yùn)動范圍，并基于估計的運(yùn)動范圍從3D醫(yī)學(xué)圖像確定體積圖像的大小。
[0020]體積圖像確定裝置可通過使用檢測到的位置的坐標(biāo)值，從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇與探測器的掃描平面相應(yīng)的截面，并從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇參考截面和與參考截面鄰近的截面。
[0021]所述設(shè)備還可包括:模型重建裝置，被配置為通過積累參考截面和與參考截面鄰近的截面來重建體積圖像。
[0022]所述設(shè)備還可包括:2D圖像選擇裝置，被配置為產(chǎn)生實時醫(yī)學(xué)圖像的第一截面圖像，并基于在第一截面圖像中出現(xiàn)的解剖特征，在形成3D醫(yī)學(xué)圖像的多個2D醫(yī)學(xué)圖像中選擇與第一截面圖像相應(yīng)的2D醫(yī)學(xué)圖像，其中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置基于選擇的2D醫(yī)學(xué)圖像和第一截面圖像，產(chǎn)生用于將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)。
[0023]所述設(shè)備可提供:當(dāng)探測器運(yùn)動時，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置接收在第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系中運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值，并通過使用映射結(jié)果，將運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。
[0024]圖像輸出裝置可基于在實時醫(yī)學(xué)圖像和確定的體積圖像上出現(xiàn)的解剖特征之間的相似度，提取截面圖像。
[0025]所述設(shè)備還可包括:圖像分割裝置，被配置為對在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像上出現(xiàn)的每個解剖對象執(zhí)行分割，其中，圖像輸出裝置從體積圖像提取具有在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像中分割的解剖對象之間的最大相似度的截面。
[0026]所述設(shè)備還可包括:實時醫(yī)學(xué)圖像獲取裝置，被配置為獲取第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像。
[0027]在另一總體方面，一種醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)包括:預(yù)治療醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，被配置為產(chǎn)生患者的感興趣體積的一組預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像；實時醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，被配置為實時產(chǎn)生患者的感興趣體積的治療醫(yī)學(xué)圖像；醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備，被配置為執(zhí)行該組預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像和治療醫(yī)學(xué)圖像之間的配準(zhǔn)。
[0028]預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像可比治療醫(yī)學(xué)圖像具有更高的信噪比或更高的邊緣對比度中的至少一個。
[0029]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備可通過將該組預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像的虛擬坐標(biāo)系和治療醫(yī)學(xué)圖像的虛擬坐標(biāo)系彼此映射來執(zhí)行配準(zhǔn)。
[0030]可基于發(fā)射和接收超聲波的探測器實時地產(chǎn)生和更新治療醫(yī)學(xué)圖像。
[0031]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備可考慮根據(jù)在探測器處于靜止?fàn)顟B(tài)的狀態(tài)下患者的物理運(yùn)動的實時醫(yī)學(xué)圖像的改變來執(zhí)行配準(zhǔn)。
[0032]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備可考慮根據(jù)探測器的物理運(yùn)動的實時醫(yī)學(xué)圖像的改變來執(zhí)行配準(zhǔn)。
[0033]從下面詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中，其他特征和方面將是顯然的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1示出根據(jù)示例實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
[0035]圖2是用于解釋根據(jù)示例實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的流程圖。
[0036]圖3是用于解釋根據(jù)示例實施例的映射第一醫(yī)學(xué)設(shè)備和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系的處理的流程圖。
[0037]圖4是用于解釋根據(jù)示例實施例的從第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系檢測第一醫(yī)學(xué)設(shè)備的探測器所位于的位置的處理的流程圖。
[0038]圖5和圖7分別是用于解釋根據(jù)示例實施例的確定體圖像的處理的流程圖和坐標(biāo)系O
[0039]圖6是用于解釋根據(jù)示例實施例的從考慮患者的物理運(yùn)動的三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像提取截面圖像的處理的流程圖。
[0040]圖8和圖9是示出根據(jù)示例實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備的框圖。[0041]圖10是根據(jù)示例實施例的在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法中的平面匹配處理中的一組醫(yī)學(xué)圖像。
[0042]圖11和圖12示出根據(jù)示例實施例的根據(jù)患者的物理運(yùn)動的實時醫(yī)學(xué)圖像的改變。
[0043]在整個附圖和詳細(xì)描述中，除非另外描述或提供，否則相同的附圖標(biāo)號將被理解為表示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清楚、說明和簡明，附圖可不按比例縮放，并且可夸大附圖中的元件的相對尺寸、比例和描繪。
【具體實施方式】
[0044]提供以下詳細(xì)描述以幫助讀者獲得對這里描述的方法、設(shè)備和/或系統(tǒng)的全面理解。然而，這里描述的系統(tǒng)、設(shè)備和/或方法的各種改變、修改和等同物對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將是顯然的。所描述的處理步驟和/或操作的進(jìn)展是示例；然而，除了必需按特定順序發(fā)生的步驟和/或操作之外，處理步驟和/或操作的順序不限于這里闡述的順序，并可進(jìn)行如本領(lǐng)域中公知的改變。此外，為了更加清楚和簡明，可省略對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員公知的功能和構(gòu)造的描述。
[0045]這里描述的特征可以以不同形式實施，并且不被解釋為限于這里描述的示例。相反，提供這里描述的示例，使得本公開將是徹底和完整的，并且這里描述的示例將把本公開的完整范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員。
[0046]現(xiàn)在將詳細(xì)說明實施例，在附圖中示出實施例的示例，其中，相似的標(biāo)號始終表示相似的元件。在這方面，本實施例可具有不同形式并且不應(yīng)被解釋為限于這里闡述的描述。因此，以下通過參考附圖僅描述實施例，以解釋本描述的多個方面。
[0047]如這里使 用的，術(shù)語“和/或”包括相關(guān)聯(lián)列出項中的一個或更多個的任何和全部組合。諸如“…中的至少一個”的表達(dá)在位于一列元素之后時修飾整列元素而不是修飾列中的單個元素。如這里使用的，短語“相對運(yùn)動”用于表示項目相對于參考點運(yùn)動的情況，其中，參考點自身可不運(yùn)動。例如，當(dāng)被掃描的器官在呼吸期間在患者身體內(nèi)部運(yùn)動并且針對保持靜止的探測器改變位置時，被掃描的器官針對探測器“相對運(yùn)動”。
[0048]圖1示出根據(jù)示例實施例的醫(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)學(xué)設(shè)備120、第二醫(yī)學(xué)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。
[0049]第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110在醫(yī)學(xué)治療之前針對對象的感興趣體積(VOI)產(chǎn)生一組第二醫(yī)學(xué)圖像。該組第二醫(yī)學(xué)圖像用作提供高質(zhì)量參考圖像的一組參考圖像，所述高質(zhì)量參考圖像提供關(guān)于VOI的內(nèi)容的信息以幫助解釋低質(zhì)量實時圖像。在示例中，第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110被配置為計算機(jī)斷層掃描(CT)成像設(shè)備、磁共振(MR)成像設(shè)備、X射線成像設(shè)備和正電子發(fā)射斷層掃描(PET)成像設(shè)備中的任何一個。
[0050]然而，這些僅是第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110的示例，并且可使用其他潛在成像設(shè)備，或者可結(jié)合在一起使用多種類型的成像設(shè)備。在以下描述中，為了便于解釋，假設(shè)第二醫(yī)學(xué)圖像是MR圖像或CT圖像。第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所產(chǎn)生的CT圖像或MR圖像具有清楚地區(qū)分器官的位置和病變的位置的特征。然而，CT圖像或MR圖像可能無法反映隨著患者在醫(yī)學(xué)治療期間呼吸或運(yùn)動所發(fā)生的實時變化。這樣的實時變化潛在地變形或者改變器官的位置，并且因為它們實時發(fā)生，所以諸如CT或MR成像的技術(shù)不能很好地適應(yīng)于反映這樣的變化。不能反映這樣的實時變化的原因針對每種技術(shù)而不同。在作為使用放射線的捕獲方法的CT圖像的情況下，實時拍攝圖像導(dǎo)致患者和醫(yī)學(xué)從業(yè)者長時間地暴露于放射線的可能性，這會給患者和醫(yī)學(xué)從業(yè)者帶來健康風(fēng)險。在MR圖像的情況下，捕獲單個圖像所需的時間長度是長時間，所以能夠?qū)崟r捕獲MR圖像是不現(xiàn)實的。
[0051]第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120針對對象的VOI實時提供醫(yī)學(xué)圖像。在示例中，第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120由用于在針對患者內(nèi)部的介入醫(yī)學(xué)治療處理中產(chǎn)生實時醫(yī)學(xué)圖像的超聲檢查機(jī)器形成。第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120通過使用通信地連接到第一醫(yī)學(xué)設(shè)備的探測器121將超聲波信號照射到感興趣區(qū)域(諸如照射到患者內(nèi)部的體積)，并檢測反射的超聲波信號以產(chǎn)生超聲波圖像。
[0052]基于VOI中的不同排列和類型的材料將不同地反射超聲波信號的原理來產(chǎn)生這樣的超聲波圖像，并且通過分析反射的超聲波的特性，可產(chǎn)生代表VOI的內(nèi)容的圖像。下面將進(jìn)一步論述該原理。探測器121可使用有線或無線連接通信地連接到第一醫(yī)學(xué)設(shè)備。探測器121通常由壓電換能器形成，所述壓電換能器將電能轉(zhuǎn)換為超聲波，反之亦然。
[0053]當(dāng)幾兆赫(MHz)到幾百M(fèi)Hz的超聲波從探測器121被發(fā)送到患者身體內(nèi)部的特定區(qū)域時，超聲波諸如從各種不同組織之間的邊界被部分地反射。具體地講，超聲波從患者身體內(nèi)部的密度改變的地方(例如，血液血漿中的血細(xì)胞或器官中的小結(jié)構(gòu))被反射。反射的超聲波使探測器121的壓電換能器振動，并且壓電換能器根據(jù)振動輸出電脈沖。因此，壓電換能器進(jìn)行操作以轉(zhuǎn)換電能，從而輸出超聲波，但隨后接收反射的超聲能量，并將接收到的反射的超聲能量轉(zhuǎn)換為包括代表反射的超聲能量的電脈沖的信號。一旦由壓電換能器響應(yīng)于反射的超聲能量而被產(chǎn)生，電脈沖就被轉(zhuǎn)換為圖像數(shù)據(jù)。
[0054]如上所述，在示例中，雖然諸如超聲圖像的第一醫(yī)學(xué)圖像由第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120實時獲取，但是由于超聲圖像因超聲成像的性質(zhì)而可以是低質(zhì)量圖像，因此第一醫(yī)學(xué)圖像可包括大量的噪聲。這樣的噪聲使得難以識別器官的輪廓、內(nèi)部結(jié)構(gòu)或病變。例如，由于病變和外圍組織響應(yīng)于超聲波能量而具有相似的反射特性，因此超聲波圖像中的病變和外圍組織之間的邊界處的對比度(即，對象的邊緣對比度)相對低。例如，當(dāng)存在低邊緣對比度時，難以區(qū)分圖像的對應(yīng)于病變的部分和對應(yīng)于外圍組織的部分。因此，即使超聲波圖像可被實時獲得，也可能難以使用圖像來確定圖像中的邊界所位于的位置。此外，由于超聲波在通過患者傳播并被反射時的干涉和擴(kuò)散，存在噪聲和偽影。因此，雖然超聲波醫(yī)學(xué)圖像比MR或CT圖像被更快地獲取并且提供實時成像，但是在MR或CT圖像中可區(qū)分的器官和病變可能在超聲波醫(yī)學(xué)圖像中不能與外圍組織清楚地區(qū)分，這是因為超聲波醫(yī)學(xué)圖像中的對象的信噪比(SNR)和邊緣對比度低。
[0055]在實施例中，第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所捕獲的醫(yī)學(xué)圖像是二維(2D)截面圖像。然而，實施例可通過積累2D截面圖像來產(chǎn)生三維(3D)醫(yī)學(xué)圖像。例如，第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110通過改變每個截面圖像的位置和方位捕獲多個截面圖像。如以上所論述的，這些截面圖像在治療之前被捕獲。當(dāng)截面圖像被積累時，基于用于組合2D截面圖像的適當(dāng)技術(shù)來產(chǎn)生表示3D的患者身體的特定部分的3D體積的圖像數(shù)據(jù)。通過積累截面圖像產(chǎn)生3D體積的圖像數(shù)據(jù)的以上方法被稱為多平面重建(MPR)方法?？墒褂酶鞣N特定方法和算法來執(zhí)行這樣的MPR方法。具體地講，一種方法操作如下，使得雖然第二醫(yī)學(xué)圖像中的每一個是2D圖像，但是第二醫(yī)學(xué)圖像中的圖像的每個像素具有與其相關(guān)聯(lián)的深度值。換言之，第二醫(yī)學(xué)圖像定義體素的集合。因此，可通過積累第二醫(yī)學(xué)圖像產(chǎn)生VOI的3D模型，因為第二醫(yī)學(xué)圖像在被組合時定義充分的信息以使用3D模型對VOI建模。下文中，使用MPR被處理的以產(chǎn)生關(guān)于3D體積的信息的由第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110捕獲的一組第二醫(yī)學(xué)圖像被稱為3D醫(yī)學(xué)圖像。
[0056]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130執(zhí)行從第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110獲取的一組第二醫(yī)學(xué)圖像和從第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120捕獲的第一醫(yī)學(xué)圖像之間的配準(zhǔn)。通過執(zhí)行配準(zhǔn)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130能夠建立第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像之間的對應(yīng)，以利用第一醫(yī)學(xué)圖像的實時性質(zhì)和第二醫(yī)學(xué)圖像的較高質(zhì)量。在實施例中，第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)包括當(dāng)管理圖像時將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110分別使用的虛擬坐標(biāo)系進(jìn)行匹配的處理。在這樣的實施例中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130所產(chǎn)生的配準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像是通過疊加第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像或通過彼此平行地布置第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像所獲取的醫(yī)學(xué)圖像。如所論述的，這樣的疊加和布置可使用虛擬坐標(biāo)系來幫助確定如何相對于彼此對圖像定向。被醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130配準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)圖像通過圖像顯示設(shè)備140進(jìn)行顯示。
[0057]第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110使用不同的虛擬坐標(biāo)系。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可通過將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110的不同虛擬坐標(biāo)系彼此映射來執(zhí)行第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所捕獲的醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)。3軸位置信息(X，y, z)和3軸旋轉(zhuǎn)信息(滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航)被一起使用以確定在第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所使用的虛擬坐標(biāo)系中捕獲醫(yī)學(xué)圖像的截面。因此，對準(zhǔn)虛擬坐標(biāo)系需要確定使虛擬坐標(biāo)系對準(zhǔn)的平移和旋轉(zhuǎn)。例如，通過第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所使用的虛擬坐標(biāo)系指定醫(yī)學(xué)圖像被捕獲的3D空間中的位置。對于MR或CT圖像，在選擇將被第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110捕獲的截面的處理中使用虛擬坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。S卩，當(dāng)MR或CT圖像被獲得時，MR或CT圖像必須被設(shè)置為對應(yīng)于如以上論述的一組特定軸，因此，坐標(biāo)值對通過第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110捕獲每個圖像是固有的。從而，無需另外的感測來識別第二醫(yī)學(xué)設(shè)備100所捕獲的醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)值。
[0058]然而，在第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120中，將被捕獲的截面的位置根據(jù)探測器121的運(yùn)動而改變。在實施例中，探測器121不是根據(jù)第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120的控制進(jìn)行運(yùn)動，而是根據(jù)醫(yī)學(xué)操作者的控制進(jìn)行運(yùn)動。因此，在這樣的實施例中，為了識別第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所捕獲的醫(yī)學(xué)圖像在虛擬坐標(biāo)系中所位于的位置，感測探測器121的運(yùn)動。多種方法允許第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120感測探測器121的運(yùn)動。例如，為了感測探測器121的運(yùn)動，一種方法是通過使用探測器121中的磁跟蹤器感測磁場的變化的方法，另一種方法是通過將光學(xué)標(biāo)記(opticalmarker)附著于探測器121利用紅外或彩色相機(jī)感測光學(xué)變化的方法。然而,這些僅是示例，可使用感測探測器121的運(yùn)動以建立針對第一醫(yī)學(xué)圖像的虛擬坐標(biāo)系的其他方式。
[0059]第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)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)和探測器121的3軸旋轉(zhuǎn)信息(滾轉(zhuǎn)、俯仰、偏航)來指定第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所使用的坐標(biāo)系中的截面1011。一旦該信息可用，就變得可將單獨的3D坐標(biāo)系彼此相關(guān)。
[0060]在實施例中，實時醫(yī)學(xué)圖像表示第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所捕獲的第一醫(yī)學(xué)圖像，而3D醫(yī)學(xué)圖像表示第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所捕獲的一組第二醫(yī)學(xué)圖像。如以上論述的，實時醫(yī)學(xué)圖像具有比3D醫(yī)學(xué)圖像低的質(zhì)量，但是3D醫(yī)學(xué)圖像不隨時間改變。為了考慮患者身體的變化(諸如由于呼吸)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130周期性地更新第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像。假設(shè)第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110先前所捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像先前被存儲在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130中。
[0061]根據(jù)本實施例，第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所使用的虛擬坐標(biāo)系可使用下面描述的方法彼此映射。當(dāng)虛擬坐標(biāo)系彼此映射時，從第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所使用的虛擬坐標(biāo)系檢測第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120的探測器121的位置。因此，基于以上論述的映射和跟蹤方法，在第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像中跟蹤探測器121的運(yùn)動，并且基于跟蹤到的探測器121的運(yùn)動，提供與探測器121的運(yùn)動相應(yīng)的截面圖像。
[0062]相應(yīng)地，當(dāng)探測器121運(yùn)動時，實時醫(yī)學(xué)圖像改變，并且從3D醫(yī)學(xué)圖像提取與改變后的實時醫(yī)學(xué)圖像相應(yīng)的截面圖像。因此，一旦發(fā)生映射，實時醫(yī)學(xué)圖像和3D醫(yī)學(xué)圖像就彼此同步。
[0063]然而，當(dāng)探測器121沒有運(yùn)動時，實時醫(yī)學(xué)圖像可根據(jù)患者的物理運(yùn)動連續(xù)地改變。例如，由于患者的呼吸，器官運(yùn)動或改變形式，即使當(dāng)探測器121相對于患者保持靜止時，實時醫(yī)學(xué)圖像仍然隨著患者的器官和其他內(nèi)部構(gòu)成的運(yùn)動而改變。
[0064]參照圖11，當(dāng)處于吸入和呼出之間的中間狀態(tài)時，肝臟1110沿朝吸入狀態(tài)下的圖例“下”的方向運(yùn)動到位置1120，并沿朝呼出狀態(tài)下的圖例“上”的方向運(yùn)動到位置1130。結(jié)果，雖然探測器1140的超聲掃描平面1150在物理上沒有運(yùn)動，但是探測器1140所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像通過呼吸而改變，這是因為被掃描的肝臟1110仍然相對于探測器1140的位置而改變。換言之，隨著超聲掃描平面1150和肝臟1110之間的相對位置關(guān)系改變，即使探測器1140處于靜態(tài)，實時醫(yī)學(xué)圖像也改變。
[0065]在實施例中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130考慮在第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120的探測器121處于靜止?fàn)顟B(tài)的狀態(tài)下根據(jù)患者的物理運(yùn)動的實時醫(yī)學(xué)圖像的改變來執(zhí)行實時醫(yī)學(xué)圖像和3D醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)。例如，當(dāng)實時醫(yī)學(xué)圖像表示吸入狀態(tài)時，從3D醫(yī)學(xué)圖像提取與吸入狀態(tài)相應(yīng)的截面圖像，然后，將該截面圖像與實時醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)。當(dāng)實時醫(yī)學(xué)圖像表示呼出狀態(tài)時，從3D醫(yī)學(xué)圖像提取與呼出狀態(tài)相應(yīng)的截面圖像，然后，將該截面圖像與實時醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)。因此，通過執(zhí)行該配準(zhǔn)，即使器官由于呼吸而運(yùn)動，配準(zhǔn)也允許隨著器官的運(yùn)動而推斷器官的聞質(zhì)量圖像。
[0066]因此，根據(jù)實施例的執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的方法可主要被分類為兩種方法。第一種方法是考慮探測器121的物理運(yùn)動來執(zhí)行配準(zhǔn)的方法，第二種方法是考慮在探測器121保持靜止的狀態(tài)下根據(jù)患者的物理運(yùn)動的超聲掃描平面的相對運(yùn)動來執(zhí)行配準(zhǔn)的方法。
[0067]圖2是用于解釋根據(jù)示例實施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的流程圖。參照圖2，在操作S205，所述方法通過使用第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110先前所捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所使用的虛擬坐標(biāo)系彼此映射。例如，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將作為第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所使用的虛擬坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)系和作為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所使用的虛擬坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)系進(jìn)行匹配。
[0068]參照圖3詳細(xì)描述操作S205。參照圖3，在操作S305，所述方法獲取第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像。所獲取的實時醫(yī)學(xué)圖像隨后被連續(xù)更新。當(dāng)獲取到實時醫(yī)學(xué)圖像時，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130獲取關(guān)于探測器121在第一坐標(biāo)系中所位于的位置的坐標(biāo)值。
[0069]在操作S310，所述方法產(chǎn)生實時醫(yī)學(xué)圖像的第一截面圖像。在該操作中，例如，實時醫(yī)學(xué)圖像根據(jù)探測器121的運(yùn)動或患者的物理運(yùn)動(諸如由于呼吸而導(dǎo)致的運(yùn)動)而改變。因此，產(chǎn)生實時醫(yī)學(xué)圖像的第一截面圖像以獲取靜止圖像。產(chǎn)生第一截面圖像，使得第一截面圖像被捕獲的方位平行于形成3D醫(yī)學(xué)圖像的第二醫(yī)學(xué)圖像被捕獲的方位。以這種方式對準(zhǔn)方位提高了如下所述的從3D醫(yī)學(xué)圖像檢測與第一截面圖像相應(yīng)的2D醫(yī)學(xué)圖像的精確性。例如，用戶通過第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120或醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130輸入第一截面圖像的產(chǎn)生命令。在圖10中，圖像1020是通過上面描述的處理所產(chǎn)生的第一截面圖像，平面1011是與所產(chǎn)生的第一截面圖像相應(yīng)的探測器121的超聲掃描平面。
[0070]在操作S315，所述方法基于第一截面醫(yī)學(xué)圖像的解剖特征從形成3D醫(yī)學(xué)圖像的多個2D醫(yī)學(xué)圖像中選擇與第一截面圖像相應(yīng)的2D醫(yī)學(xué)圖像。為此，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將第一截面圖像的解剖特征與形成3D醫(yī)學(xué)圖像的2D醫(yī)學(xué)圖像的解剖特征進(jìn)行比較。作為比較的結(jié)果，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130從3D醫(yī)學(xué)圖像檢測與第一截面圖像具有最大相似度的2D醫(yī)學(xué)圖像。參照圖10，3D醫(yī)學(xué)圖像1030包括多個2D醫(yī)學(xué)圖像。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130從3D醫(yī)學(xué)圖像1030檢測到與第一截面圖像1020具有關(guān)于解剖特征的最大相似度的2D醫(yī)學(xué)圖像1033。
[0071]此外，在操作S315，所述方法分割第一截面圖像中的解剖對象和3D醫(yī)學(xué)圖像中的解剖對象。解剖對象可以是人體的一部分(諸如器官、血管、病變和骨骼)或器官之間的邊界。在示例中，第一截面圖像提供解剖對象的可區(qū)分視圖。這里，分割表示將解剖對象與背景圖像及其部分彼此分離。可基于特定組織趨向于如何出現(xiàn)在醫(yī)學(xué)成像中的已知特性，將關(guān)于待分割的解剖對象的分割信息預(yù)先輸入到醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130。作為一個示例，對于超聲波醫(yī)學(xué)圖像，預(yù)先輸入指示血管在超聲波醫(yī)學(xué)圖像中比背景具有更暗亮度值的信息。在另一示例中，預(yù)先輸入關(guān)于解剖特征的信息，例如，作為具有預(yù)定值或低于預(yù)定值的曲率的平面的膈肌和作為具有大約IOmm或高于IOmm的直徑的血管的下腔靜脈。這樣的信息的特征在于解剖特征的多個方面，諸如其形狀、大小和位置。
[0072]在一些實施例中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過使用圖形切割方法或高斯混合模型(GMM)方法執(zhí)行分割。
[0073]根據(jù)圖形切割方法，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。以這種方式，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過確定背景區(qū)域和解剖對象的區(qū)域相接的邊界來分割解剖對象，這是因為背景和解剖對象在逐漸擴(kuò)展處理中被擴(kuò)展，直到它們建立背景和解剖對象之間的邊界為止。
[0074]根據(jù)GMM方法，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，其中，顏色直方圖通過多個高斯分布模型來表示。然后，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過在直方圖的特定帶中選擇高斯分布模型使得該模型定義解剖對象之間的邊界來分割解剖對象。
[0075]可在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130中采用除了上述方法之外的各種分割方法。然而，圖形切割方法和高斯混合模型(GMM)方法僅是用于執(zhí)行分割的候選方法的示例。其他實施例可使用提供與以上論述的圖形切割方法和高斯混合模型相似的結(jié)果的用于執(zhí)行分割的不同方法。[0076]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130使用以上論述的分割方法計算在第一截面圖像中被分割的解剖對象和在3D醫(yī)學(xué)圖像中被分割的解剖對象之間的相似度。例如，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130使用相似度的數(shù)字測量來表示在第一截面圖像中被觀察并被分割的解剖對象與在形成3D醫(yī)學(xué)圖像的2D醫(yī)學(xué)圖像中被觀察并被分割的解剖對象相比的相似程度。
[0077]作為示例，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過使用Gabor小波方法或局部二值模式匹配方法來計算相似度。
[0078]根據(jù)Gabor小波方法,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130使用具有多種不同濾波特性的Gabor濾波器對解剖對象進(jìn)行濾波。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將濾波的結(jié)果相互比較，并計算解剖對象之間的相似度，諸如數(shù)字相似度。
[0079]根據(jù)局部二值模式匹配方法，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130定義圍繞一個中心像素的外圍像素之間的關(guān)系。換言之，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將外圍像素的值相對于中心像素的值進(jìn)行二值化。該二值化幫助指示候選圖像中的像素是否彼此相似。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130按預(yù)設(shè)方向布置二值化結(jié)果。如此，通過比較二值化結(jié)果，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可在數(shù)量上估計解剖對象之間的相似度。
[0080]然而，Gabor小波方法和局部二值模式匹配方法僅是用于計算相似度的候選方法的示例。其他實施例可使用提供與以上論述的Gabor小波方法和局部二值模式匹配方法相似的結(jié)果的用于計算相似度的不同方法。
[0081]在實施例中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇具有最大計算的相似度的2D醫(yī)學(xué)圖像。在操作S320，所述方法基于第一截面圖像和從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇的2D醫(yī)學(xué)圖像來產(chǎn)生用于將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120所使用的第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110所使用的第二坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 函數(shù)。
[0082]此外，在操作S320，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130在作為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110的虛擬坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)系中檢測與第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120的探測器121的坐標(biāo)值相應(yīng)的位置。這樣的相應(yīng)位置是作為第一醫(yī)學(xué)設(shè)備120的虛擬坐標(biāo)系的第一坐標(biāo)系中的與作為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備110的虛擬坐標(biāo)系的第二坐標(biāo)系中的位置相應(yīng)的位置。
[0083]參照圖10，與圖像1010中的探測器121的位置BI相應(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將選擇的2D醫(yī)學(xué)圖像1033和第一截面圖像1020疊加，使得如以上所論述的，第一截面圖像1020和在操作S315選擇的2D醫(yī)學(xué)圖像1033中的分割的解剖對象的位置相匹配。
[0084]如果第一截面圖像1020和2D醫(yī)學(xué)圖像1030的分辨率彼此不同，則所述圖像中的一個或兩個可被放大或縮小，以使所述兩個圖像具有相同的分辨率。當(dāng)2D醫(yī)學(xué)圖像1033和第一截面圖像1020彼此疊加時，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130基于關(guān)于探測器位置和坐標(biāo)系的信息在2D醫(yī)學(xué)圖像1033中設(shè)置探測器121的位置BI。因此，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130在第二坐標(biāo)系中檢測與探測器所位于的位置BI相應(yīng)的位置B2。
[0085]醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過使用檢測到的位置B2的坐標(biāo)值產(chǎn)生用于將第一坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)。這樣的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)是將第一坐標(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)探測器121被平移和旋轉(zhuǎn)時，假設(shè)探測器121的平移是T(x，y，z)并且探測器121的旋轉(zhuǎn)是W, Θ , 9)，則在下面的等式1和2中提供表示1'0^，7，幻和Ι?(ψ，θ，φ)的一組示例矩陣。
[0086]等式I
【權(quán)利要求】
1.一種執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的方法，包括: 將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系彼此映射，其中，虛擬坐標(biāo)系分別與第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備先前所捕獲的三維3D醫(yī)學(xué)圖像相關(guān)聯(lián)； 基于映射的結(jié)果，在第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系中檢測第一醫(yī)學(xué)設(shè)備的探測器的位置； 從先前捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像確定與檢測到的探測器的位置相應(yīng)的體積圖像； 從確定的體積圖像提取與實時醫(yī)學(xué)圖像相應(yīng)的截面圖像，其中，實時醫(yī)學(xué)圖像根據(jù)患者的物理運(yùn)動而改變。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在提取截面圖像的操作中，當(dāng)探測器的掃描平面根據(jù)患者的物理運(yùn)動在患者體內(nèi)相對運(yùn)動時，更新截面圖像。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定體積圖像的操作包括: 根據(jù)在探測器保持靜止時患者的物理運(yùn)動來估計探測器的掃描平面的相對運(yùn)動范圍； 基于估計的運(yùn)動范圍從3D醫(yī)學(xué)圖像確定體積圖像的大小。
4.如權(quán)利要求1所述 的方法，其中，確定體積圖像的操作包括: 通過使用檢測到的位置的坐標(biāo)值，從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇與探測器的掃描平面相應(yīng)的截面； 從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇參考截面和與參考截面鄰近的截面。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，確定體積圖像的操作還包括:通過積累參考截面和與參考截面鄰近的截面來重建體積圖像。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，映射虛擬坐標(biāo)系的操作包括: 產(chǎn)生實時醫(yī)學(xué)圖像的第一截面圖像； 基于在第一截面圖像中出現(xiàn)的解剖特征，在形成3D醫(yī)學(xué)圖像的多個二維2D醫(yī)學(xué)圖像中選擇與第一截面圖像相應(yīng)的2D醫(yī)學(xué)圖像； 基于選擇的2D醫(yī)學(xué)圖像和第一截面圖像，產(chǎn)生用于將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，檢測探測器的位置的操作包括: 當(dāng)探測器運(yùn)動時，接收在第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系中運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值；通過使用映射結(jié)果，將運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取截面圖像的操作包括:基于在實時醫(yī)學(xué)圖像和確定的體積圖像上出現(xiàn)的解剖特征之間的相似度，提取截面圖像。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取截面圖像的操作包括: 對在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像上出現(xiàn)的每個解剖對象執(zhí)行分割； 從體積圖像提取具有在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像中分割的解剖對象之間的最大相似度的截面。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取截面圖像的操作包括: 獲取在探測器保持靜止的狀態(tài)下改變的實時醫(yī)學(xué)圖像；考慮在獲取的實時醫(yī)學(xué)圖像上出現(xiàn)的解剖特征來提取截面圖像。
11.一種用于執(zhí)行醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)的設(shè)備，包括: 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置，被配置為將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系和第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系彼此映射，并基于映射的結(jié)果，在第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的虛擬坐標(biāo)系中檢測第一醫(yī)學(xué)設(shè)備的探測器的位置； 體積圖像確定裝置，被配置為從先前捕獲的3D醫(yī)學(xué)圖像確定與檢測到的位置相應(yīng)的體積圖像； 圖像輸出裝置，被配置為從確定的體積圖像提取與第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的根據(jù)患者的物理運(yùn)動而改變的實時醫(yī)學(xué)圖像相應(yīng)的截面圖像。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，當(dāng)探測器的掃描平面根據(jù)患者的物理運(yùn)動在患者體內(nèi)相對運(yùn)動時，截面圖像被更新。
13.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，體積圖像確定裝置根據(jù)在探測器保持靜止時患者的物理運(yùn)動來估計探測器的掃描平面的相對運(yùn)動范圍，并基于估計的運(yùn)動范圍從3D醫(yī)學(xué)圖像確定體積圖像的大小。
14.如權(quán)利要求11所述 的設(shè)備，其中，體積圖像確定裝置通過使用檢測到的位置的坐標(biāo)值，從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇與探測器的掃描平面相應(yīng)的截面，并從3D醫(yī)學(xué)圖像選擇參考截面和與參考截面鄰近的截面。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，還包括:模型重建裝置，被配置為通過積累參考截面和與參考截面鄰近的截面來重建體積圖像。
16.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括:2D圖像選擇裝置，被配置為產(chǎn)生實時醫(yī)學(xué)圖像的第一截面圖像，并基于在第一截面圖像中出現(xiàn)的解剖特征，在形成3D醫(yī)學(xué)圖像的多個2D醫(yī)學(xué)圖像中選擇與第一截面圖像相應(yīng)的2D醫(yī)學(xué)圖像， 其中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置基于選擇的2D醫(yī)學(xué)圖像和第一截面圖像，產(chǎn)生用于將第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換函數(shù)。
17.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，當(dāng)探測器運(yùn)動時，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置接收在第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系中運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值，并通過使用映射結(jié)果，將運(yùn)動的探測器的坐標(biāo)值轉(zhuǎn)換為第二醫(yī)學(xué)設(shè)備所使用的坐標(biāo)系的坐標(biāo)值。
18.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中，圖像輸出裝置基于在實時醫(yī)學(xué)圖像和確定的體積圖像上出現(xiàn)的解剖特征之間的相似度，提取截面圖像。
19.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括:圖像分割裝置，被配置為對在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像上出現(xiàn)的每個解剖對象執(zhí)行分割， 其中，圖像輸出裝置從體積圖像提取具有在實時醫(yī)學(xué)圖像和體積圖像中分割的解剖對象之間的最大相似度的截面。
20.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，還包括:實時醫(yī)學(xué)圖像獲取裝置，被配置為獲取第一醫(yī)學(xué)設(shè)備所捕獲的實時醫(yī)學(xué)圖像。
21.一種醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，包括: 預(yù)治療醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，被配置為產(chǎn)生患者的感興趣體積的一組預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像； 實時醫(yī)學(xué)成像設(shè)備，被配置為實時產(chǎn)生患者的感興趣體積的治療醫(yī)學(xué)圖像； 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備，被配置為執(zhí)行該組預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像和治療醫(yī)學(xué)圖像之間的配準(zhǔn)。
22.如權(quán)利要求21所述的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，其中，預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像比治療醫(yī)學(xué)圖像具有更高的信噪比或更高的邊緣對比度中的至少一個。
23.如權(quán)利要求21所述的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，其中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備通過將該組預(yù)治療醫(yī)學(xué)圖像的虛擬坐標(biāo)系和治療醫(yī)學(xué)圖像的虛擬坐標(biāo)系彼此映射來執(zhí)行配準(zhǔn)。
24.如權(quán)利要求21所述的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，其中，基于發(fā)射和接收超聲波的探測器實時地產(chǎn)生和更新 治療醫(yī)學(xué)圖像。
25.如權(quán)利要求24所述的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，其中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備考慮根據(jù)在探測器處于靜止?fàn)顟B(tài)的狀態(tài)下患者的物理運(yùn)動的實時醫(yī)學(xué)圖像的改變來執(zhí)行配準(zhǔn)。
26.如權(quán)利要求24所述的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)系統(tǒng)，其中，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備考慮根據(jù)探測器的物理運(yùn)動的實時醫(yī)學(xué)圖像的改變來執(zhí)行配準(zhǔn)。
【文檔編號】A61B8/00GK104008540SQ201410054332
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月21日
【發(fā)明者】金亭培, 黃英珪, 金道均, 方遠(yuǎn)喆, 吳煐澤 申請人:三星電子株式會社