[發明專利]用于針對對象成像的成像設備

有效

• 申請號: 201180052917.0
• 申請日: 2011-11-02
• 公開（公告）號: CN103188997B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: C·帕帕拉扎魯;P·M·J·龍根;P·H·N·德維特
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦電子股份有限公司
• 主分類號: A61B6/02
• 分類號: A61B6/02;A61B34/20;G06T7/00
• 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

技術領域

本發明涉及一種用于針對對象成像的成像設備、成像方法和成像計算機程序。

背景技術

C.Papalazarou等人在Proceedings of the17th International Conference on Image Processing（ICIP），IEEE，2010年9月號的文章“Surgical needle reconstruction using small-angle multi-view X-ray”披露了一種方法，利用具有C臂小幅度運動的多視圖X射線成像重建手術針。運動的范圍被限于小于30度的角范圍。這種小幅度運動提供了充分多的多視圖信息，結合針模型使用其以對針進行三維重建。如果針在不同視圖間保持靜態，這種方法能夠重建針的三維圖像。不過，如果在不同視圖期間針發生運動，具體而言，變形，就不能可靠地重建質量良好的針的三維圖像。

發明內容

本發明的目的是提供一種用于針對對象成像的成像設備、成像方法和成像計算機程序，即使在對象運動時，具體而言，即使在對象變形時，也能夠可靠地產生優質圖像。

在本發明的第一方面中，提供了一種針對對象成像的成像設備，其中所述成像設備包括：

-模型提供單元，用于提供代表所述對象的機器人運動學模型，其中所述運動學模型由運動學參數定義，

-投影數據提供單元，用于提供對應于不同投影方向的對象的投影數據，

-模型修改單元，用于通過修改運動學參數使得通過模擬運動學模型的前向投影確定的模擬的投影數據與提供的投影數據之間的差異最小化，來修改所述運動學模型。

由于對象是用機器人運動學模型代表的，所以可以通過較少的運動學參數簡單描述對象的運動，具體而言，對象的變形。因此能夠通過修改很少的運動學參數來較快地修改模型。因此能夠快速，尤其是實時地，通過修改很少的運動學參數，從而修改運動學模型，使得通過模擬修改的運動學模型的前向投影而確定的模擬的投影數據與所提供的投影數據之間的差異最小化，來跟蹤對象的運動，其中修改的運動學模型代表圖像，能夠完全或部分地顯示于例如顯示器上。因此，即使在對象運動時，尤其是即使在對象變形時，也能夠提供優質的對象圖像。

運動學模型優選是連續統（continuum）機器人的模型。例如，可以將機器人定義為包括一組稱為連接部（link）的主體的操縱體的機械模型，連接部由接合部連接成串。每個接合部都可以具有一個自由度，平移的或旋轉的。對于具有編號從1到n的n個接合部的機器人，可能有n+1個連接部，編號從0到n。連續統機器人優選是能夠沿其整個長度平穩彎曲的機器人，其中連接部之間的過渡是連續而非突然的。這樣的對象的連續統機器人可以用運動學模型的術語表達。

運動學模型是機器人模型，其可以用于通過定義運動學參數來描述機器人的運動學，具體而言，機器人的變形。運動學參數描述例如對象運動學模型的一部分相對于對象運動學模型另一部分的旋轉或平移。

對象優選是已經引入人或動物體內的導管，具體而言，雙向導管，其中成像設備適于通過提供修改的運動學模型提供人或動物體內的導管圖像。

優選地，對象的投影數據對應于不同的投影方向，并且是隨著時間流逝而采集的，使得如果對象運動，對應于不同投影方向的投影數據對應于另一個位置和/或在另一個變形條件下的對象。通過修改很少的運動學參數，使得通過模擬運動學模型的前向投影而確定的模擬的投影數據與提供的投影數據之間的差異最小化，來跟蹤對象的這種運動和/或變形。

優選投影數據提供單元適于提供對應于所述投影方向的擺動的投影數據。由于所述投影數據提供單元優選適于提供對應于投影方向的擺動的投影數據，并且由于通過產生基于所提供的投影數據修改的修改的運動學模型為對象成像，所以可以產生對象的圖像，即三維表達，盡管投影數據是僅在可能小于30度的非常有限的角范圍上采集的。因此不必在至少180度的角范圍上采集投影數據，例如像計算機斷層攝影方法所要求的那樣。