胸部熒光透視影像及相應(yīng)的肋骨和脊椎三維影像數(shù)據(jù)配準的制作方法
【專利說明】胸部熒光透視影像及相應(yīng)的肋骨和脊椎三維影像數(shù)據(jù)配準
[0001]相關(guān)申請的引用
[0002]本申請要求專利申請?zhí)枮?1/864，480，申請日為2013年8月9日，名稱為“一種將三維數(shù)據(jù)與包括肋骨和脊椎在內(nèi)的胸部熒光透視影像進行配準的方法”的美國臨時專利申請的優(yōu)先權(quán)。
【背景技術(shù)】
[0003]可通過直接比較虛擬熒光透視影像和實際熒光透視影像，對胸部三維影像數(shù)據(jù)與熒光透視影像進行配準。可根據(jù)不同的解剖特性，進行各種影像的配準，包括但不限于心臟和隔膜。與其他器官相比，心臟和隔膜的面積較大，因而會使心臟和隔膜的配準出現(xiàn)偏差。
[0004]圖1所示為存在上述缺點的錯誤配準10示例。肋骨的虛擬投影圖像12與肋骨熒光透視影像14之間存在偏差。這一偏差是因為過分強調(diào)隔膜16的校準所致。三維圖像和熒光透視影像顯示的呼吸頻率(及心跳)的差異，會進一步擴大上述偏差/誤差。
[0005]因此，需要采用能夠克服上述缺點的配準工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于以下詳細描述及附圖，本發(fā)明的描述、目標和優(yōu)點顯而易見。
[0007]本發(fā)明涉及一種將三維影像數(shù)據(jù)與患者胸部熒光透視影像進行配準的方法及系統(tǒng)，以便分析熒光透視影像顯示的肋骨和脊椎，并生成肋骨特征圖或過濾后圖像。肋骨特征圖或過濾后圖像與對應(yīng)的患者三維影像數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相匹配。通過計算熒光透視影像與三維數(shù)據(jù)的虛擬熒光透視投影圖像之間的差值，評估配準效果。
[0008]在另一個【具體實施方式】中，提供了一種協(xié)助三維數(shù)據(jù)與患者胸部二維熒光透視影像配準的方法，包括接收熒光透視影像顯示的解剖結(jié)構(gòu)在內(nèi)的胸部二維熒光透視影像數(shù)據(jù)集，并在此基礎(chǔ)上大體確定上述解剖結(jié)構(gòu)的備選位置。在實施例中，該解剖結(jié)構(gòu)選自肋骨和脊椎所在的組別。
[0009]該方法還包括接收胸部解剖結(jié)構(gòu)的三維數(shù)據(jù)集，以及在上述近似計算的基礎(chǔ)上，將三維數(shù)據(jù)集與二維熒光透視影像進行配準。三維數(shù)據(jù)集應(yīng)至少包含一組選自圖像數(shù)據(jù)和模型數(shù)據(jù)所在組別的數(shù)據(jù)。
[0010]在【具體實施方式】中，配準可包括三維數(shù)據(jù)集中解剖結(jié)構(gòu)三維投影位置的計算，以及三維數(shù)據(jù)集中解剖結(jié)構(gòu)三維投影位置與近似計算步驟得出的解剖結(jié)構(gòu)的備選位置的配準。
[0011]在【具體實施方式】中，該方法還包括，至少部分包括手動選定上述解剖結(jié)構(gòu)在二維熒光影像數(shù)據(jù)集中的備選位置。
[0012]在【具體實施方式】中，近似計算步驟包括自動確定肋骨和脊椎位置的概率圖。利用根據(jù)特定形狀(例如:局部條狀、塊狀、帶狀或條狀)分配高數(shù)值的過濾器生成上述概率圖。
[0013]在【具體實施方式】中，該方法還包括三維數(shù)據(jù)集中解剖結(jié)構(gòu)中心線的計算，以及在此中心線基礎(chǔ)上實施配準步驟。
[0014]在【具體實施方式】中，該方法還包括估算根據(jù)上述近似計算步驟的解剖機構(gòu)的備選位置與三維數(shù)據(jù)集中解剖結(jié)構(gòu)三維投影位置之間的活動關(guān)系。
[0015]在另一個【具體實施方式】中，提供了一種用于輔助三維數(shù)據(jù)與患者胸部二維熒光透視影像配準的透視輔助系統(tǒng)，包括一個經(jīng)過編程的計算機處理器，用于接收胸部二維熒光透視影像數(shù)據(jù)集和熒光透視影像所示的解剖結(jié)構(gòu)、依據(jù)二維熒光透視影像數(shù)據(jù)計算解剖結(jié)構(gòu)的備選特征圖、接收包括解剖結(jié)構(gòu)在內(nèi)的胸部三維數(shù)據(jù)集、依據(jù)三維數(shù)據(jù)集計算虛擬特征圖、將備選特征圖與解剖結(jié)構(gòu)的虛擬特征圖進行匹配、依據(jù)之前的匹配結(jié)果將三維數(shù)據(jù)集與二維熒光透視影像數(shù)據(jù)集進行配準。上述解剖結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先從肋骨和脊椎所在的組別選取。
[0016]在【具體實施方式】中，上述三維數(shù)據(jù)集應(yīng)至少有一組選自包括影像和模型數(shù)據(jù)在內(nèi)的組別。
[0017]在【具體實施方式】中，上述系統(tǒng)還包括從三維數(shù)據(jù)集中計算出解剖結(jié)構(gòu)的備選特征圖和虛擬特征圖之間的差異。
[0018]在【具體實施方式】中，上述系統(tǒng)還包括基于備選特征圖自動確定肋骨和脊椎位置的概率圖?？赏ㄟ^根據(jù)特定形狀分配一個高數(shù)值的過濾器生成上述概率圖。
[0019]在【具體實施方式】中，上述虛擬特征圖是指上述解剖結(jié)構(gòu)的虛擬熒光透視投影影像。在【具體實施方式】中，上述虛擬特征圖可能包括肋骨的中心線。
[0020]在另一個【具體實施方式】中，一種用于評估胸部二維熒光透視影像與根據(jù)三維數(shù)據(jù)集計算的三維熒光透視投影影像之間完全配準的方法還包括估算二維熒光透視影像與三維熒光投影圖像之間的位移，以及依據(jù)估算的二維位移，計算最終的位移偏差。
[0021]二維位移可包括二維位移值的多元性，并且最終的位移偏差應(yīng)至少基于相對于其他位移值的，一個加權(quán)位移值。
[0022]可通過塊匹配算法估算二維位移，并將一個較高的加權(quán)值分配給與骨架結(jié)構(gòu)相關(guān)的位移值。
[0023]在【具體實施方式】中，上述骨架結(jié)構(gòu)包括肋骨和脊椎。在其他實施例中，該骨架結(jié)構(gòu)可能不包含隔膜。
[0024]在【具體實施方式】中，在計算位移誤差之前，在胸部二維熒光透視影像和近似計算的肋骨備選位置的基礎(chǔ)上，生成一個肋骨概率圖。
[0025]在實施例中，上述方法還包括通過接收當(dāng)前熒光透視影像探測配準后患者的動向，并計算當(dāng)前熒光透視影像與三維熒光投影圖像之間，當(dāng)前的二維位移。該方法可顯示患者的任何動向。可通過計算當(dāng)前的二維位移是否超出可接受的范圍，來執(zhí)行上述顯示步驟。
[0026]附圖的簡要說明
[0027]圖1所示為三維影像數(shù)據(jù)衍生的虛擬影像與實際熒光透視影像之間不正確的配準；
[0028]圖2為一種三維影像數(shù)據(jù)和熒光透視影像配準方法的流程圖；
[0029]圖3所示為基于本發(fā)明一個實施例的，三維影像數(shù)據(jù)衍生的虛擬影像與實際熒光透視影像之間的配準示意圖；
[0030]圖4所示為基于熒光透視影像分析的近似肋骨估算圖像；
[0031]圖5所示為包含條狀標示的圖片區(qū)塊；及
[0032]圖6所示為基于三維影像數(shù)據(jù)生成的肋骨虛擬熒光透視影像。
【具體實施方式】
[0033]在詳細描述本發(fā)明之前有必要了解的是，本發(fā)明不僅僅限于本申請所述的特殊變形。這主要是因為在確保本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可進行各種形式的更改或變更，以及對應(yīng)的替換。鑒于在公布之后，所在領(lǐng)域的專業(yè)人員通過閱讀可了解本發(fā)明，并且本申請所描述和列舉的各個實施例均具有獨立的組成部分和特點，可以在確保本發(fā)明的范圍或精神的前提下，單獨或結(jié)合其他數(shù)個實施例的特點加以閱讀。此外，可根據(jù)特殊情況、材料、物質(zhì)構(gòu)成、制作、制作工藝或達成目標的步驟以及本發(fā)明的精神或范圍，進行其他多項變更。上述所有變更不應(yīng)超出權(quán)利要求的范圍。
[0034]應(yīng)按照可行的引用事件及事件的發(fā)生順序，實施發(fā)明所述的方法。此外，在提供一系列數(shù)值的情況下，應(yīng)確保上下限及其他規(guī)定值之間的中間值，或規(guī)定范圍內(nèi)的中間值均未超出本發(fā)明的范圍。同樣可以預(yù)見的是，可單獨或結(jié)合本發(fā)明所述的其他一種或多種特性，列舉和提出所述的既定變動的任何任選特性。
[0035]所述的現(xiàn)有所有素材(例如:出版物、專利、專利申請和硬件)均可全部納入?yún)⒖?，除非這些素材與本發(fā)明存在沖突(在此情況下，應(yīng)以本發(fā)明為準)。
[0036]引用的任一單數(shù)形式均有可能包含其復(fù)數(shù)形式。更具體地說，除非在上下文中另行闡述，本章節(jié)及后續(xù)的權(quán)利要求所采用的諸如“一個”、“所述”和“該”等單數(shù)形式包含其復(fù)數(shù)含義。另外值得注意