[發明專利]基于運動模型的組間圖像配準

有效

• 申請號: 201080007212.2
• 申請日: 2010-01-18
• 公開（公告）號: CN102317971A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: D·貝斯特羅夫;H·舒爾茨;T·維克;S·M·F·施密特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 王英;劉炳勝

下文總體涉及圖像處理，并且尤其應用于計算機斷層攝影(CT)。然而，其還適用于其他醫學成像應用和非醫學成像應用。

對于成像應用，其中受檢者體內的感興趣結構(例如，腫瘤、器官等)由于受檢者的周期性運動結構(例如，肺)而相對于受檢者隨時間移動，四維(4D)圖像序列能夠用于估計運動周期期間感興趣結構的運動。這有用的一種特定應用是對肺中腫瘤的放射治療。在這樣的應用中，腫瘤的相對位置可能隨著呼吸周期而變化。為了計算劑量，腫瘤的隨時間變化的相對位置應當被考慮到并且可以通過4D圖像序列來確定。

利用一種4D成像技術，在若干運動周期期間同時采集圖像投影和呼吸信號。呼吸信號按時間映射到數據采集，并用于基于常見的呼吸相位(phase)對圖像投影分組。然后在呼吸周期的不同相位上重建三維(3D)圖像集。然后為了計算放療劑量，在呼吸周期的不同相位中分割感興趣的腫瘤。在一種情況下，醫師在每幅圖像中分割腫瘤。遺憾的是，這會是耗時并且繁瑣的任務，因為一項研究可能有數十或數百幅圖像。

在另一種情況下，基于相鄰圖像的經配準的成對(pair-wise)圖像被用來從一個圖像幀到下一圖像幀的迭代地傳遞表示腫瘤的輪廓(contour)。根據成對的配準，能夠獲得呼吸周期期間的運動圖并且可以將所述運動圖用于估計結構的運動。遺憾的是，成對的配準對局部圖像偽影敏感，這會導致感興趣結構的圖像在形狀和尺寸上發生錯誤的變化。或者，可以使用解剖模型傳遞輪廓，在解剖模型中，感興趣結構的當前有效(active)形狀模型從一個呼吸相位傳遞到下一呼吸相位。類似地，基于解剖模型的傳遞對例如由于解剖模型和實際解剖結構之間的差異而造成的誤差敏感。

本申請的各方面解決了上述問題和其他問題。

根據一個方面，一種方法，包括：基于在圖像、圖像序列中的至少一個內識別的受檢者或對象的感興趣區域和指示對采集圖像序列期間受檢者或對象的運動的估計的運動模型，根據時間序列的圖像生成組間(group-wise)配準的圖像的集合。

在另一實施例中，一種系統，包括：感興趣區域識別器，其識別在移動對象的一系列圖像中的至少一幅圖像內的感興趣區域；模型庫，其包括指示移動對象的周期運動的一個或多個模型；以及配準部件，其基于來自模型庫的運動模型組間配準圖像。

在另一實施例中，一種包含指令的計算機可讀存儲介質，當所述指令由計算機執行時，令計算機執行以下動作：獲取移動對象或受檢者時序圖像序列；獲取指示對象或受檢者的運動的運動模型；在圖像序列的圖像中限定感興趣區域；以及利用運動模型基于圖像的組間配準而將感興趣區域傳遞到圖像序列中的一幅或多幅圖像。

在另一實施例中，一種包含指令的計算機可讀存儲介質，當所述指令由計算機執行時，令計算機執行以下動作：獲取移動對象或受檢者的時序圖像序列；獲取指示對象或受檢者的運動的運動模型；在圖像序列的圖像中限定感興趣區域；以及基于圖像序列、運動模型和感興趣區域使圖像組間配準。

本發明可以具體化為不同的部件或部件布置，以及具體化為不同的步驟和步驟安排。附圖僅用于圖示說明優選實施例，而不應解釋為是對本發明的限制。

圖1圖示說明了范例成像系統。

圖2圖示說明了范例方法。

下文總體涉及基于運動模型對受檢者或對象的感興趣區域(ROI)的序列圖像或時序圖像的組間配準，所述運動模型估計或建模數據采集期間受檢者或對象的運動。這樣的配準能夠減小選通偽影，選通偽影可能在配置中發生，在配置中，執行成對的、基于解剖模型的或者其他類型的圖像配準。這樣一來，經配準的圖像很適合于將在至少一幅圖像中識別的諸如輪廓、網格等的ROI自動傳遞到圖像序列中的一幅或多幅其他圖像。下文中，在CT成像的背景下描述組間配準。然而，應當認識到，這樣的配準還能夠結合諸如MR、US等其他成像模態而使用。

圖1圖示了成像系統或CT?100。成像系統100包括固定機架102和旋轉機架104，旋轉機架104由固定機架102可旋轉地支撐并關于縱軸或z軸繞檢查區域106旋轉。諸如x射線管的輻射源108由旋轉機架104支撐并發射貫穿檢查區域106的輻射。輻射敏感的探測器陣列110在跨越檢查區域106與輻射源108的對側呈一角度弧并探測貫穿檢查區域106的輻射。探測器陣列110生成指示探測到的輻射的信號。重建器112重建來自探測器陣列110的信號并生成指示所述信號的體積圖像數據。通用計算機系統充當操作員控制臺114。駐留在控制臺114上的軟件允許操作員控制系統100的操作。諸如床的患者支撐物116在檢查區域106中支撐諸如人類患者的對象或受檢者。