用于對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的方法和設(shè)備的制作方法
【專利摘要】提供一種用于對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的方法和設(shè)備。用于對(duì)不同類型的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配的方法包括：接收對(duì)非實(shí)時(shí)獲取的第一醫(yī)學(xué)圖像中的至少一個(gè)點(diǎn)的選擇；從第一醫(yī)學(xué)圖像提取包括選擇的點(diǎn)第一解剖學(xué)對(duì)象以及與選擇的點(diǎn)鄰近的第二解剖學(xué)對(duì)象；從實(shí)時(shí)獲取的第二醫(yī)學(xué)圖像提取與第一解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第三解剖學(xué)對(duì)象以及與第二解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第四解剖學(xué)對(duì)象；基于第一解剖學(xué)對(duì)象、第二解剖學(xué)對(duì)象、第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖學(xué)對(duì)象之間的幾何關(guān)系來(lái)對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。
【專利說(shuō)明】用于對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的方法和設(shè)備
[0001] 本申請(qǐng)要求于2013年9月4日在韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的第10-2013-0106309號(hào) 韓國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，所述申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過(guò)引用整體合并于此。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 示例性實(shí)施例涉及用于對(duì)不同類型的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)（register)的方法和設(shè) 備。

【背景技術(shù)】
[0003] 最近，由于醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可獲得高分辨率醫(yī)學(xué)圖像并可精確地操作醫(yī)療器械， 因此已研發(fā)出一種這樣的方法：在無(wú)需在身體中切開用于暴露治療區(qū)域的切口的情況下， 在通過(guò)在患者的皮膚中打個(gè)小孔之后將導(dǎo)管或醫(yī)用針直接插入血管或期望的身體區(qū)域來(lái) 觀察患者的身體內(nèi)部的同時(shí)，執(zhí)行醫(yī)學(xué)治療。此方法被稱為基于圖像的外科手術(shù)、基于圖像 的介入性外科手術(shù)或基于圖像的介導(dǎo)外科手術(shù)。手術(shù)者基于圖像檢測(cè)器官的位置或疾病的 發(fā)生。另外，由于患者在外科手術(shù)期間進(jìn)行呼吸或移動(dòng)，手術(shù)者應(yīng)檢測(cè)由患者的呼吸或移動(dòng) 所引起的器官的位置的改變。因此，手術(shù)者應(yīng)通過(guò)基于實(shí)時(shí)圖像快速準(zhǔn)確地檢測(cè)患者的呼 吸或移動(dòng)來(lái)執(zhí)行外科手術(shù)。然而，難以用肉眼實(shí)時(shí)檢測(cè)器官的形狀或疾病的發(fā)生。與超聲 圖像不同，磁共振（MR)或計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)圖像使手術(shù)者能夠清晰地識(shí)別器官和疾病。 然而，由于MR或CT圖像不能在外科手術(shù)期間被實(shí)時(shí)獲取，因此MR或CT圖像不能反映患者 在外科手術(shù)期間的呼吸和移動(dòng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 提供用于快速準(zhǔn)確地配準(zhǔn)非實(shí)時(shí)獲取的醫(yī)學(xué)圖像和實(shí)時(shí)獲取的實(shí)時(shí)醫(yī)學(xué)圖像的 方法和設(shè)備。
[0005] 另外的方面將部分地在以下的描述中闡述，并且從所述描述中部分將是清楚的， 或通過(guò)給出的示例性實(shí)施例的實(shí)踐可被獲知。
[0006] 根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例的一方面，一種用于配準(zhǔn)不同類型的醫(yī)學(xué)圖像的 方法包括：接收對(duì)非實(shí)時(shí)獲取的第一醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)的至少一個(gè)點(diǎn)的選擇；從第一醫(yī)學(xué)圖像提 取包括選擇的點(diǎn)的第一解剖學(xué)對(duì)象以及與選擇的點(diǎn)鄰近的第二解剖學(xué)對(duì)象；從實(shí)時(shí)獲取的 第二醫(yī)學(xué)圖像提取與第一解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第三解剖學(xué)對(duì)象以及與第二解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng) 的第四解剖學(xué)對(duì)象；基于第一解剖學(xué)對(duì)象、第二解剖學(xué)對(duì)象、第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖學(xué) 對(duì)象之間的幾何關(guān)系來(lái)配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。
[0007] 根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例的另一方面，一種存儲(chǔ)程序的非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可 讀記錄介質(zhì)，其中，當(dāng)所述程序被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，所述程序執(zhí)行以上方法。
[0008] 根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)示例性實(shí)施例的另一方面，一種用于配準(zhǔn)不同類型的醫(yī)學(xué)圖像 的設(shè)備包括：存儲(chǔ)裝置，被配置為存儲(chǔ)非實(shí)時(shí)獲取的第一醫(yī)學(xué)圖像；用戶接口，被配置為輸 出存儲(chǔ)的第一醫(yī)學(xué)圖像并接收對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)的至少一個(gè)點(diǎn)的選擇；醫(yī)學(xué)圖像獲取裝 置，被配置為實(shí)時(shí)獲取與第一醫(yī)學(xué)圖像不同類型的第二醫(yī)學(xué)圖像；圖像處理器，被配置為從 第一醫(yī)學(xué)圖像提取包括選擇的點(diǎn)的第一解剖學(xué)對(duì)象和與選擇的點(diǎn)鄰近的第二解剖學(xué)對(duì)象， 從第二醫(yī)學(xué)圖像提取與第一解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第三解剖學(xué)對(duì)象和與第二解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng) 的第四解剖學(xué)對(duì)象，并基于第一解剖學(xué)對(duì)象、第二解剖學(xué)對(duì)象、第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖 學(xué)對(duì)象之間的幾何關(guān)系來(lái)配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 專利或申請(qǐng)文件包含至少一個(gè)用彩色實(shí)現(xiàn)的附圖。具有彩色附圖的專利或?qū)＠?請(qǐng)公布的副本將在要求并支付必要費(fèi)用時(shí)由專利局提供。通過(guò)以下結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)示例 性實(shí)施例的描述，這些和/或其他方面將變得清楚和更易于理解，其中：
[0010] 圖1是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的系統(tǒng)的示圖；
[0011] 圖2是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備的框圖；
[0012] 圖3是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的流程圖；
[0013] 圖4是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于提取解剖學(xué)對(duì)象的方法的流程圖；
[0014] 圖5是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于提取解剖學(xué)對(duì)象的方法的流程圖；
[0015] 圖6是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于提取解剖學(xué)對(duì)象的方法的流程圖；
[0016] 圖7是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于提取解剖學(xué)對(duì)象的方法的流程圖；
[0017] 圖8是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)系進(jìn)行映射的方法的流 程圖；
[0018] 圖9是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的用于計(jì)算坐標(biāo)變換公式的方法的流程圖；
[0019] 圖 10、圖 11A、圖 11B、圖 11C、圖 12、圖 13、圖 14A、圖 14B、圖 15A、圖 15B、圖 15C 和 圖16是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的可結(jié)合醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法使用的醫(yī)學(xué)圖像的示圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 現(xiàn)在將詳細(xì)描述示例性實(shí)施例，在附圖中示出示例性實(shí)施例的示例，其中，相同的 附圖標(biāo)號(hào)始終指示相同的元件。在這點(diǎn)上，本示例性實(shí)施例可具有不同的形式，并且不應(yīng)被 解釋為受限于在此闡述的描述。因此，以下僅通過(guò)參照附圖描述示例性實(shí)施例來(lái)解釋本說(shuō) 明書的各方面。如這里所使用的，術(shù)語(yǔ)"和/或"包括相關(guān)所列項(xiàng)中的一個(gè)或更多個(gè)項(xiàng)的任 意組合和所有組合。當(dāng)諸如"…中的至少一個(gè)"的表述位于一列元素之后時(shí)，修飾整列元素， 而不修飾所述列中的單個(gè)元素。
[0021] 在下文中，將參照附圖詳細(xì)地描述示例性實(shí)施例。
[0022] 圖1示出根據(jù)示例性實(shí)施例的系統(tǒng)。參照?qǐng)D1，系統(tǒng)包括第一醫(yī)學(xué)裝置110、第二 醫(yī)學(xué)裝置120、醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130和圖像顯示裝置140。
[0023] 第一醫(yī)學(xué)裝置100和第二醫(yī)學(xué)裝置120分別產(chǎn)生第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像， 并將第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像發(fā)送到醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130。第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī) 學(xué)圖像屬于不同類型。具體地講，第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像在產(chǎn)生方式和產(chǎn)生原理方 面彼此不同。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130獲取第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像，并配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué) 圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。由醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130配準(zhǔn)的圖像被顯示在圖像顯示裝置140上。
[0024] 在圖1中示出的示例性實(shí)施例中，第二醫(yī)學(xué)裝置120、醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130和圖 像顯示裝置140被配置為獨(dú)立的裝置。然而，在另一示例性實(shí)施例中，第二醫(yī)學(xué)裝置120、醫(yī) 學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130和圖像顯示裝置140可被彼此結(jié)合地實(shí)現(xiàn)為單個(gè)設(shè)備。
[0025] 第一醫(yī)學(xué)裝置110非實(shí)時(shí)地產(chǎn)生與目標(biāo)對(duì)象的感興趣體積（VOI)相關(guān)的第一醫(yī)學(xué) 圖像。由于第一醫(yī)學(xué)裝置110的非實(shí)時(shí)特性，可在醫(yī)學(xué)手術(shù)之前產(chǎn)生第一醫(yī)學(xué)圖像。
[0026] 例如，第一醫(yī)學(xué)裝置110可包括計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)成像裝置、磁共振（MR)成像 裝置、X射線成像裝置、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描（SPECT)成像裝置和正電子發(fā)射斷層掃 描（PET)成像裝置中的任意一個(gè)。在以下描述中，為了便于描述，假設(shè)第一醫(yī)學(xué)圖像是MR 圖像或CT圖像；然而，示例性實(shí)施例不限于此。
[0027] 在由第一醫(yī)學(xué)裝置100產(chǎn)生的CT圖像或MR圖像的情況下，可清晰地識(shí)別器官的 位置或疾病。然而，當(dāng)患者在外科手術(shù)期間進(jìn)行呼吸或移動(dòng)時(shí)，器官可變化或移動(dòng)，并且CT 圖像或MR圖像不能實(shí)時(shí)反映出由患者的移動(dòng)所引起的器官的變化或移動(dòng)。
[0028] 在CT圖像的情況下，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用放射線來(lái)執(zhí)行斷層掃描，從而患者和手術(shù)者會(huì) 在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)暴露于輻射中，因此建議短時(shí)間斷層掃描。另外，在MR圖像的情況 下，會(huì)需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)拍攝圖像。因此，第一醫(yī)學(xué)裝置110不能實(shí)時(shí)輸出圖像。通常， CT圖像在患者暫時(shí)停止呼吸的狀態(tài)下（諸如，在最大吸氣狀態(tài)下）被捕捉。
[0029] 第二醫(yī)學(xué)裝置120實(shí)時(shí)地提供與目標(biāo)對(duì)象的VOI有關(guān)的第二醫(yī)學(xué)圖像。例如，當(dāng)器 官根據(jù)目標(biāo)對(duì)象的物理活動(dòng)而變化或移動(dòng)時(shí)，在第二醫(yī)學(xué)圖像中實(shí)時(shí)地出現(xiàn)相應(yīng)改變。然 而，如以下將要描述的，在第二醫(yī)學(xué)圖像的情況下，不能清晰地觀察到所有器官或疾病，并 且僅經(jīng)由第二醫(yī)學(xué)圖像難以檢測(cè)到器官的變化或移動(dòng)。
[0030] 根據(jù)示例性實(shí)施例，第二醫(yī)學(xué)裝置120可包括在進(jìn)行醫(yī)學(xué)手術(shù)期間實(shí)時(shí)地產(chǎn)生圖 像的超聲機(jī)。然而，第二醫(yī)學(xué)裝置120可包括其他醫(yī)學(xué)裝置（諸如實(shí)時(shí)提供圖像的光學(xué)相 干斷層掃描（OCT)設(shè)備），并且示例性實(shí)施例不限于超聲機(jī)。
[0031] 第二醫(yī)學(xué)裝置120通過(guò)由探頭121將超聲信號(hào)發(fā)送到感興趣區(qū)域并檢測(cè)反射的超 聲信號(hào)來(lái)產(chǎn)生超聲圖像。通常，探頭121包括壓電換能器。當(dāng)具有在幾 MHz和幾百M(fèi)Hz之 間的頻率的超聲波從探頭121被發(fā)送到患者身體的內(nèi)部的特定區(qū)域時(shí)，超聲波從各種其他 組織中的任意組織之間的層被部分反射。超聲波從相應(yīng)密度可變化的解剖學(xué)對(duì)象（諸如， 血漿內(nèi)的血細(xì)胞和器官內(nèi)的小組織（結(jié)構(gòu)））反射。
[0032] 反射的超聲波促使探頭121的壓電換能器振動(dòng)，并且壓電換能器響應(yīng)于壓電換能 器的振動(dòng)輸出電脈沖。電脈沖被轉(zhuǎn)換成圖像。當(dāng)解剖學(xué)對(duì)象具有不同的超聲反射特性時(shí)， 各個(gè)解剖學(xué)對(duì)象與B型超聲圖像中的不同的亮度值相應(yīng)。
[0033] 由第一醫(yī)學(xué)裝置110和第二醫(yī)學(xué)裝置120捕捉的醫(yī)學(xué)圖像可以是通過(guò)累積二維 (2D)截面產(chǎn)生的三維（3D)圖像。例如，第一醫(yī)學(xué)裝置110通過(guò)改變截面圖像的位置和方位 來(lái)捕捉多個(gè)截面圖像。當(dāng)截面圖像被累積時(shí)，可產(chǎn)生以3D方式表示患者的身體的特定區(qū)域 的3D體積的圖像數(shù)據(jù)。用于通過(guò)累積截面圖像來(lái)產(chǎn)生3D體積的圖像數(shù)據(jù)的方法被稱為多 平面重建方法。在以下描述中，假設(shè)由第一醫(yī)學(xué)裝置110和第二醫(yī)學(xué)裝置120捕捉到的所 有圖像都是3D圖像。另外，第一醫(yī)學(xué)圖像和/或第二醫(yī)學(xué)圖像中的任何一個(gè)或兩者可以是 對(duì)比度增強(qiáng)圖像，以增加患者的感興趣器官的亮度。
[0034] 相反，由第二醫(yī)學(xué)裝置120獲得的醫(yī)學(xué)圖像（例如，超聲圖像）的情況下，可實(shí)時(shí) 獲得圖像，但是因?yàn)樵趫D像中可能包含噪聲，因此可能難以識(shí)別器官的輪廓、內(nèi)部結(jié)構(gòu)或疾 病。因?yàn)榧膊『椭車M織常具有相似的超聲特性，所以疾病和周圍組織之間的邊界之間的 亮度對(duì)比度（即，對(duì)象的邊緣對(duì)比度）可以是相對(duì)低的。另外，由于超聲波的干燥和散射， 常出現(xiàn)噪聲和偽影（artifact)。結(jié)果，雖然可比MR圖像或CT圖像更迅速地獲取超聲醫(yī)學(xué) 圖像，但是因?yàn)樾旁氡龋⊿NR)和對(duì)象的邊緣對(duì)比度低，所以在MR圖像或CT圖像中不能清晰 地從周圍組織識(shí)別出可識(shí)別的組織和疾病。
[0035] 例如，在第一醫(yī)學(xué)圖像中的解剖學(xué)對(duì)象可能無(wú)法都在實(shí)時(shí)地以低分辨率獲取的第 二醫(yī)學(xué)圖像中識(shí)別。例如，在肝區(qū)域的超聲圖像中，由于肝區(qū)域的超聲圖像與噪聲混合，因 此常常不能識(shí)別出與肝的形狀有關(guān)的解剖信息。相反，因?yàn)樵诔晥D像中肝的血管看起來(lái) 比背景更暗，因此可基于超聲圖像的陰影來(lái)檢測(cè)肝的血管結(jié)構(gòu)。在超聲圖像中，可基于肝的 血管結(jié)構(gòu)來(lái)估計(jì)肝的位置。另外，可通過(guò)比較從MR圖像或CT圖像提取的肝的血管結(jié)構(gòu)來(lái) 配準(zhǔn)超聲圖像和MR圖像或CT圖像。然而，在肝癌患者或肝硬化患者的情況下，由于肝組織 的壞死，在超聲圖像中可能難以識(shí)別肝的血管結(jié)構(gòu)。結(jié)果，肝癌患者或肝硬化患者的超聲圖 像難以與MR圖像或CT圖像配準(zhǔn)。
[0036] 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)裝置110獲取的第一醫(yī)學(xué)圖像和從第二醫(yī)學(xué) 裝置120獲取的第二醫(yī)學(xué)圖像。醫(yī)學(xué)圖像的配準(zhǔn)包括對(duì)由第一醫(yī)學(xué)裝置110和第二醫(yī)學(xué)裝 置120使用的坐標(biāo)系進(jìn)行映射。例如，第一醫(yī)學(xué)裝置110和第二醫(yī)學(xué)裝置120可使用基于 醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信（DICOM)的坐標(biāo)系。
[0037] 根據(jù)示例性實(shí)施例，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可對(duì)第二醫(yī)學(xué)圖像和第一醫(yī)學(xué)圖像進(jìn) 行配準(zhǔn)，其中，在第二醫(yī)學(xué)圖像中，沒(méi)有出現(xiàn)器官的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)和器官的血管結(jié)構(gòu)。醫(yī)學(xué)圖 像配準(zhǔn)設(shè)備130通過(guò)使用與在外部的與器官鄰近的一個(gè)或更多個(gè)解剖學(xué)對(duì)象，而不使用與 由于第二醫(yī)學(xué)圖像中的噪聲而不能識(shí)別的疾病和感興趣區(qū)域的器官直接相關(guān)的解剖結(jié)構(gòu)， 來(lái)執(zhí)行配準(zhǔn)。
[0038] 例如，在肝癌患者的超聲醫(yī)學(xué)圖像的情況下，可能無(wú)法識(shí)別與肝的疾病和形狀有 關(guān)的信息，但是在肝癌患者的超聲圖像中可清楚地識(shí)別出與肝的界面鄰近的隔膜以及與肝 鄰近的下腔靜脈（IVC)。
[0039] 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130通過(guò)使用與在肝區(qū)域的第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像中 清楚地顯現(xiàn)的隔膜和IVC有關(guān)的信息來(lái)配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。因此，即使當(dāng) 在第二醫(yī)學(xué)圖像中丟失了與作為感興趣器官的肝有關(guān)的所有信息時(shí)，仍可通過(guò)使用IVC和 隔膜配準(zhǔn)肝區(qū)域的第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。
[0040] 然而，上述肝、隔膜和IVC僅是示例性的，并且示例性實(shí)施例不限于此。例如，當(dāng)感 興趣區(qū)域是肝時(shí)，可使用與肝鄰近的門靜脈、肝靜脈和下腔靜脈（IVC)中的至少一個(gè)。當(dāng)感 興趣區(qū)域是腎時(shí)，可使用與腎鄰近的IVC、肝、膽囊、脾和腎靜脈中的至少一個(gè)。當(dāng)感興趣區(qū) 域是甲狀腺時(shí)，可使用與甲狀腺鄰近的頸動(dòng)脈和頸靜脈中的至少一個(gè)。當(dāng)感興趣區(qū)域是胰 腺時(shí)，可使用與胰腺鄰近的IVC、脾靜脈、脾動(dòng)脈和脾中的至少一個(gè)。
[0041] 在示例性實(shí)施例中，配準(zhǔn)后的圖像可以是第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像的融合圖 像。在另一示例性實(shí)施例中，配準(zhǔn)后的圖像可以是通過(guò)將第一醫(yī)學(xué)圖像和在觀察時(shí)間點(diǎn)的 第二醫(yī)學(xué)圖像對(duì)齊而獲得的圖像。配準(zhǔn)后的圖像被顯示在圖像顯示裝置140上。
[0042] 圖2是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130的框圖。參照?qǐng)D2,醫(yī)學(xué)圖 像配準(zhǔn)設(shè)備130包括用戶接口（I/F) 20、存儲(chǔ)單元（在這里也被稱為"存儲(chǔ)器"和/或"存 儲(chǔ)裝置"）21、醫(yī)學(xué)圖像獲取單元（在這里也被稱為"醫(yī)學(xué)圖像獲取裝置"）22和圖像處理器 23。然而，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130還可包括除示出的組件之外的通用組件。
[0043] 醫(yī)學(xué)圖像獲取單元22從第一醫(yī)學(xué)裝置110和第二醫(yī)學(xué)裝置120獲取第一醫(yī)學(xué)圖 像和第二醫(yī)學(xué)圖像。醫(yī)學(xué)圖像獲取單元22包括第一醫(yī)學(xué)圖像接口 221和第二醫(yī)學(xué)裝置接 口 222,其中，第一醫(yī)學(xué)圖像接口 221和第二醫(yī)學(xué)裝置接口 222分別被配置為用于從第一醫(yī) 學(xué)裝置110獲取第一醫(yī)學(xué)圖像和從第二醫(yī)學(xué)裝置120獲取第二醫(yī)學(xué)圖像。第一醫(yī)學(xué)裝置接 口 221和第二醫(yī)學(xué)裝置接口 222直接或間接連接到第一醫(yī)學(xué)裝置110和第二醫(yī)學(xué)裝置120。
[0044] 第一醫(yī)學(xué)裝置接口 221可直接連接到第一醫(yī)學(xué)裝置110,以獲取通過(guò)使用第一醫(yī) 學(xué)裝置110在將被執(zhí)行的醫(yī)學(xué)手術(shù)之前捕捉到的第一醫(yī)學(xué)圖像。在另一示例性實(shí)施例中， 當(dāng)經(jīng)由外部存儲(chǔ)介質(zhì)（例如，USB、⑶或DVD)或網(wǎng)絡(luò)接口獲取第一醫(yī)學(xué)圖像時(shí)，可省略第一 醫(yī)學(xué)裝置接口 221。醫(yī)學(xué)圖像獲取單元22將獲取的第一醫(yī)學(xué)圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元21中。 第二醫(yī)學(xué)裝置接口 222獲取由第二醫(yī)學(xué)裝置120捕捉的第二醫(yī)學(xué)圖像。
[0045] 用戶接口 20從用戶接收用于操作醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130的輸入，并輸出由醫(yī)學(xué)圖 像配準(zhǔn)設(shè)備130獲取的配準(zhǔn)后的醫(yī)學(xué)圖像、第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。用戶接口 20可 包括使用戶能夠操作醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130的按鈕、鍵盤、開關(guān)、旋鈕或觸摸界面中的任意 一個(gè)或更多個(gè)。用戶接口 20可包括用于顯示圖像的觸摸屏。在另一示例性實(shí)施例中，用戶 接口 20可包括用于連接人機(jī)接口裝置（HID)的輸入/輸出（I/O)端口。用戶接口 20可包 括用于輸入/輸出圖像的I/O端口。
[0046] 用戶接口 20可輸出在存儲(chǔ)單元21中存儲(chǔ)的第一醫(yī)學(xué)圖像中的2D截面。因此，用 戶接口 20可接收對(duì)輸出截面中的至少一個(gè)點(diǎn)的選擇。
[0047] 圖像處理器23配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像，并將配準(zhǔn)后的醫(yī)學(xué)圖像輸出 到用戶接口 20?？蓮拇鎯?chǔ)單元21加載第一醫(yī)學(xué)圖像，并經(jīng)由第二醫(yī)學(xué)裝置接口 222實(shí)時(shí)獲 取第二醫(yī)學(xué)圖像。
[0048] 圖像處理器23從第一醫(yī)學(xué)圖像提取包括經(jīng)由用戶接口 20選擇的點(diǎn)的第一解剖學(xué) 對(duì)象。圖像處理器23從第一醫(yī)學(xué)圖像提取與經(jīng)由用戶接口 20選擇的點(diǎn)鄰近的第二解剖學(xué) 對(duì)象。圖像處理器23從第二醫(yī)學(xué)圖像提取與第一解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第三解剖學(xué)對(duì)象和與 第二解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第四解剖學(xué)對(duì)象。
[0049] 圖像處理器23基于從第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像提取的解剖學(xué)對(duì)象（S卩，第一 解剖學(xué)對(duì)象、第二解剖學(xué)對(duì)象、第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖學(xué)對(duì)象）之間的幾何關(guān)系來(lái)配 準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。這里，幾何關(guān)系可包括與解剖學(xué)對(duì)象之間的相對(duì)位置關(guān) 系相應(yīng)的矢量。
[0050] 基于配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像的操作的結(jié)果，圖像處理器23計(jì)算用于 將第二醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)變換或逆變換成第一醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)的坐標(biāo)變換函數(shù)。在計(jì)算了坐 標(biāo)變換函數(shù)之后，當(dāng)?shù)诙t(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)通過(guò)探頭121的移動(dòng)/旋轉(zhuǎn)被改變時(shí)，圖像處理器 23使用坐標(biāo)變換函數(shù)來(lái)輸出與第二醫(yī)學(xué)圖像的改變后的坐標(biāo)相應(yīng)的第一醫(yī)學(xué)圖像。圖像處 理器23可使用坐標(biāo)變換函數(shù)來(lái)使第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像的視點(diǎn)和坐標(biāo)同步。
[0051] 圖像處理器23包括第一對(duì)象提取單元（在這里也被稱為"第一對(duì)象提取器"和/ 或"第一對(duì)象提取裝置"）231、第二對(duì)象提取單元（在這里也被稱為"第二對(duì)象提取器"和/ 或"第二對(duì)象提取裝置")232、配準(zhǔn)單元（在這里也被稱為"配準(zhǔn)器"和/或"配準(zhǔn)裝置")233、 二值化單元（在這里也被稱為"二值化器"和/或"二值化裝置"）234以及第三對(duì)象提取單 元（在這里也被稱為"第三對(duì)象提取器"和/或"第三對(duì)象提取裝置"）235。在本示例性實(shí) 施例中，圖像處理器23從第一醫(yī)學(xué)圖像提取兩個(gè)解剖學(xué)對(duì)象，并從第二醫(yī)學(xué)圖像提取兩個(gè) 解剖學(xué)對(duì)象；然而，示例性實(shí)施例不限于此。例如，圖像處理器23可從任意一個(gè)或兩個(gè)醫(yī)學(xué) 圖像提取三個(gè)或更多個(gè)解剖學(xué)對(duì)象，以增加圖像配準(zhǔn)的準(zhǔn)確性。
[0052] 第一對(duì)象提取單元231從第一醫(yī)學(xué)圖像提取第一解剖學(xué)對(duì)象，第二對(duì)象提取單元 232從第一醫(yī)學(xué)圖像提取第二解剖學(xué)對(duì)象。
[0053] 第一對(duì)象提取單元231通過(guò)使用經(jīng)由用戶接口 20選擇的點(diǎn)的解剖學(xué)特征來(lái)提取 第一解剖學(xué)對(duì)象。為了確定第一解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域，第一對(duì)象提取單元231檢測(cè)與選擇的 點(diǎn)鄰近并具有與選擇的點(diǎn)的解剖學(xué)特征相似的解剖學(xué)特征的點(diǎn)。
[0054] 第一對(duì)象提取單元231通過(guò)使用檢測(cè)到的點(diǎn)來(lái)確定包括選擇的點(diǎn)的第一解剖學(xué) 對(duì)象的區(qū)域。例如，為了檢測(cè)具有與選擇的點(diǎn)的解剖學(xué)特征相似的解剖學(xué)特征的點(diǎn)，第一對(duì) 象提取單元231可在對(duì)比度增強(qiáng)的第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)點(diǎn)，所述點(diǎn)相對(duì)于選擇的點(diǎn)的亮度 值差（即，對(duì)比度）小于或等于臨界值。在此情況下，第一對(duì)象提取單元231可提取相對(duì)于 選擇的點(diǎn)的亮度差小于或等于臨界值并位于距選擇的點(diǎn)預(yù)定距離內(nèi)的每個(gè)點(diǎn)，并提取相對(duì) 于提取的點(diǎn)的亮度值差小于或等于臨界值并位于距提取的點(diǎn)預(yù)定距離內(nèi)的點(diǎn)。以下將參照 圖4對(duì)此進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0055] 第二對(duì)象提取單元232可在對(duì)比度增強(qiáng)的第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)具有落在預(yù)定亮 度值范圍（Imin，Imax)內(nèi)的亮度值的點(diǎn)。第二對(duì)象提取單元232可計(jì)算檢測(cè)到的點(diǎn)將被包 括在第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域中的概率，并形成一個(gè)或更多個(gè)由計(jì)算出的概率大于或等于預(yù) 定臨界值的點(diǎn)構(gòu)成的簇。第二對(duì)象提取單元232可從形成的一個(gè)或更多個(gè)簇中提取具有最 大體積的簇，作為第二解剖學(xué)對(duì)象。
[0056] 為了從第一醫(yī)學(xué)圖像提取第一解剖學(xué)對(duì)象而選擇的點(diǎn)的亮度值可不落在預(yù)定亮 度值范圍（Imin，Imax)內(nèi)，以從第一醫(yī)學(xué)圖像提取第二解剖學(xué)對(duì)象。
[0057] 二值化單元234基于第二醫(yī)學(xué)圖像的亮度值來(lái)產(chǎn)生第二醫(yī)學(xué)圖像的二值化圖像。 二值化單元234可基于將從第二醫(yī)學(xué)圖像提取的第四解剖學(xué)對(duì)象的超聲反射特性來(lái)確定 臨界亮度值。在此情況下，第四解剖學(xué)對(duì)象可與第一醫(yī)學(xué)圖像的第二解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)。
[0058] 二值化單元234可通過(guò)使用被確定的臨界亮度值對(duì)第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行二值化。二 值化單元234可通過(guò)使用" 1"來(lái)表示作為第四解剖學(xué)對(duì)象的候選的候選點(diǎn)，并可通過(guò)使用 "0"來(lái)表示其他的點(diǎn)。如上所述,在B型超聲圖像中，隔膜具有相對(duì)大的亮度值的超聲反射 特性，IVC具有相對(duì)小的亮度值的超聲反射特性。因此，在隔膜提取的情況下，候選點(diǎn)是在 二值化圖像中具有值"1"的點(diǎn)。
[0059] 第三對(duì)象提取單元235從第二醫(yī)學(xué)圖像提取第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖學(xué)對(duì)象。
[0060] 第一解剖學(xué)對(duì)象與第三解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)，第二解剖學(xué)對(duì)象與第四解剖學(xué)對(duì)象相 應(yīng)。這里，分別彼此相應(yīng)的解剖學(xué)對(duì)象可以是相同的解剖學(xué)對(duì)象，或可以是鄰近的解剖學(xué)對(duì) 象。例如，第一解剖學(xué)對(duì)象可以是MR圖像中的IVC，第二解剖學(xué)對(duì)象可以是MR圖像中的肝， 第三解剖學(xué)對(duì)象可以是超聲（US)圖像中的IVC，第四解剖學(xué)對(duì)象可以是US圖像中的隔膜。 在此情況下，肝和隔膜不是相同的解剖學(xué)對(duì)象，但是因?yàn)楦蔚慕缑娼佑|隔膜，所以肝和隔膜 是彼此相應(yīng)的解剖學(xué)對(duì)象。具體地，當(dāng)隔膜被認(rèn)為是肝的界面時(shí)，可通過(guò)使用隔膜的位置來(lái) 檢測(cè)肝的位置。
[0061] 例如，第三對(duì)象提取單元235計(jì)算第二醫(yī)學(xué)圖像在由二值化單元234進(jìn)行二值化 的二值化圖像的各個(gè)候選點(diǎn)處的海森矩陣（Hessian matrix)的特征值?；谟?jì)算出的特 征值，第三對(duì)象提取單元235確定第二醫(yī)學(xué)圖像的各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在將從第二醫(yī)學(xué) 圖像提取的第四解剖學(xué)對(duì)象中。為了確定二值化圖像的各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在將從第二 醫(yī)學(xué)圖像提取的第四解剖學(xué)對(duì)象中，第三對(duì)象提取單元235可基于計(jì)算出的特征值來(lái)計(jì)算 平坦度，并然后基于計(jì)算出的平坦度來(lái)確定各個(gè)候選點(diǎn)中的每個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第四 解剖學(xué)對(duì)象中。基于確定結(jié)果，第三對(duì)象提取單元235從第二醫(yī)學(xué)圖像提取第四解剖學(xué)對(duì) 象。
[0062] 第三對(duì)象提取單元235可提取第四解剖學(xué)對(duì)象的邊界，并然后對(duì)提取的邊界執(zhí)行 曲線擬合，以提取與邊界相應(yīng)的曲線。
[0063] 另外，第三對(duì)象提取單元235可將被包括在位于距提取的邊界預(yù)定距離內(nèi)的區(qū)域 中的點(diǎn)確定為候選點(diǎn)，并針對(duì)各個(gè)候選點(diǎn)計(jì)算海森矩陣的特征值。
[0064] 基于計(jì)算出的特征值，第三對(duì)象提取單元235確定各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第三 解剖學(xué)對(duì)象中。為了確定各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在將從第二醫(yī)學(xué)圖像提取的第三解剖學(xué)對(duì) 象中，第三對(duì)象提取單元235可基于計(jì)算出的特征值來(lái)計(jì)算血管測(cè)度（vesselness)，并然 后基于計(jì)算出的血管測(cè)度來(lái)確定各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第三解剖學(xué)對(duì)象中?；诖_定結(jié) 果，第三對(duì)象提取單元235從第二醫(yī)學(xué)圖像提取第三解剖學(xué)對(duì)象。
[0065] 配準(zhǔn)單元233配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。配準(zhǔn)單元233通過(guò)對(duì)第一解剖 學(xué)對(duì)象和第二解剖學(xué)對(duì)象之間的解剖學(xué)關(guān)系與第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖學(xué)對(duì)象之間的 解剖學(xué)關(guān)系進(jìn)行比較，來(lái)配準(zhǔn)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。配準(zhǔn)單元233包括第一對(duì)象 配準(zhǔn)單元（在這里也被稱為"第一對(duì)象配準(zhǔn)器"和/或"第一對(duì)象配準(zhǔn)裝置"）2331、第二對(duì) 象配準(zhǔn)單元（在這里也被稱為"第二對(duì)象配準(zhǔn)器"和/或"第二對(duì)象配準(zhǔn)裝置"）2332和變 換函數(shù)計(jì)算單元（在這里也被稱為"變換函數(shù)計(jì)算器"和/或"變換函數(shù)計(jì)算裝置"）2333。
[0066] 第一對(duì)象配準(zhǔn)單元2331通過(guò)使用從第一醫(yī)學(xué)圖像提取的第一解剖學(xué)對(duì)象來(lái)對(duì)齊 第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像。例如，第一對(duì)象配準(zhǔn)單元2331對(duì)齊第一醫(yī)學(xué)圖像，使得第 一醫(yī)學(xué)圖像的第一解剖學(xué)對(duì)象被布置在預(yù)定坐標(biāo)軸方向上。第一對(duì)象配準(zhǔn)單元2331對(duì)齊 第二醫(yī)學(xué)圖像，使得第三解剖學(xué)對(duì)象被布置在第一解剖學(xué)對(duì)象的布置方向上。
[0067] 在第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像被對(duì)齊時(shí)，第二對(duì)象配準(zhǔn)單元2332通過(guò)使用第 二解剖學(xué)對(duì)象來(lái)移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)第一醫(yī)學(xué)圖像或第二醫(yī)學(xué)圖像。例如，第二對(duì)象配準(zhǔn)單元 2332旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)第一醫(yī)學(xué)圖像或第二醫(yī)學(xué)圖像，使得第二解剖學(xué)對(duì)象和第三解剖學(xué)對(duì) 象之間的距離差被最小化。在此情況下，第二對(duì)象配準(zhǔn)單元2332在第一解剖學(xué)對(duì)象和第三 解剖學(xué)對(duì)象被對(duì)齊的范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)和/或移動(dòng)第一醫(yī)學(xué)圖像或第二醫(yī)學(xué)圖像。
[0068] 由于第一對(duì)象配準(zhǔn)單元2331和第二對(duì)象配準(zhǔn)單元2332的使用，第一醫(yī)學(xué)圖像的 第一解剖學(xué)對(duì)象和第二解剖學(xué)對(duì)象之間的幾何關(guān)系變成與第二醫(yī)學(xué)圖像的第三解剖學(xué)對(duì) 象和第四解剖學(xué)對(duì)象之間的幾何關(guān)系相同。
[0069] 變換函數(shù)計(jì)算單元2333將已由第一對(duì)象配準(zhǔn)單元2331和第二對(duì)象配準(zhǔn)單元2332 對(duì)齊、移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)的第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)系進(jìn)行映射。例如，變換函數(shù) 計(jì)算單元2333計(jì)算變換函數(shù)，其中，所述變換函數(shù)用于將在第一對(duì)象配準(zhǔn)單元2331和第 二對(duì)象配準(zhǔn)單元2332的處理之前的原始第二醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)變換成在第一對(duì)象配準(zhǔn)單元 2331和第二對(duì)象配準(zhǔn)單元2332的處理之后的第二醫(yī)學(xué)圖像的坐標(biāo)。
[0070] 將參照將在以下描述的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法來(lái)描述醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130的更詳 細(xì)操作。在以下的描述中，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130的組件執(zhí) 行基于以上描述的相應(yīng)處理。
[0071] 圖3是示出根據(jù)示例性實(shí)施例的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法的流程圖。
[0072] 參照?qǐng)D3,在操作A305,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130輸出第一醫(yī)學(xué)圖像。例如，醫(yī)學(xué)圖 像配準(zhǔn)設(shè)備130輸出存儲(chǔ)的第一醫(yī)學(xué)圖像的3D截面。在此情況下，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130 可從用戶接收與哪個(gè)截面將被輸出有關(guān)的輸入。圖10的圖像G91是由醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備 130輸出的肝區(qū)域的任意一個(gè)截面的MR圖像。
[0073] 在操作A310,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130接收對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像中的至少一個(gè)點(diǎn)的選 擇。例如，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可接收對(duì)圖10的圖像G91中的點(diǎn)G911的用戶選擇。例 如，用戶可選擇點(diǎn)G911來(lái)表示對(duì)比度增強(qiáng)的MR圖像G91中的IVC的解剖學(xué)特征。如另一示 例，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可基于在第一醫(yī)學(xué)圖像中包括的點(diǎn)的亮度值自動(dòng)地提取點(diǎn)G911 來(lái)表示IVC的解剖學(xué)特征。
[0074] 在操作A315,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130從第一醫(yī)學(xué)圖像提取第一解剖學(xué)對(duì)象和第二 解剖學(xué)對(duì)象。將參照?qǐng)D4描述由醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130提取第一解剖學(xué)對(duì)象的處理的示例 性實(shí)施例。
[0075] 參照?qǐng)D4,在操作A405,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130輸出第一醫(yī)學(xué)圖像中的任意一個(gè)截 面，并接收對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像中的至少一個(gè)點(diǎn)的選擇。此操作與圖3的操作A305和A310相 應(yīng)，并因此將省略其重復(fù)描述。
[0076] 在操作A410,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將選擇的點(diǎn)的亮度值設(shè)置為參考亮度值。例 如，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將點(diǎn)G911的亮度值設(shè)置為參考亮度值。參考亮度值用于確定第 一醫(yī)學(xué)圖像中的點(diǎn)是否被包括在第一解剖學(xué)對(duì)象中。
[0077] 在操作A415,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130在第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)與選擇的點(diǎn)鄰近的 點(diǎn)。與選擇的點(diǎn)鄰近的點(diǎn)可以是與選擇的點(diǎn)接觸的點(diǎn)，但是不限于此。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備 130可檢測(cè)位于距選擇的點(diǎn)預(yù)定距離內(nèi)的點(diǎn)作為與選擇的點(diǎn)鄰近的點(diǎn)。
[0078] 例如，可將與第一解剖學(xué)對(duì)象的特征之中的第一解剖學(xué)對(duì)象的形狀和/或大小有 關(guān)的信息預(yù)先輸入醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130。當(dāng)與IVC的直徑有關(guān)的信息被預(yù)先輸入醫(yī)學(xué)圖 像配準(zhǔn)設(shè)備130時(shí)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可檢測(cè)與選擇的點(diǎn)鄰近的點(diǎn)，作為位于與選擇的 點(diǎn)相距IVC的直徑的范圍內(nèi)的點(diǎn)。
[0079] 與選擇的點(diǎn)鄰近的點(diǎn)可位于與選擇的點(diǎn)相應(yīng)的截面上,或可位于與包括選擇的點(diǎn) 的截面鄰近的截面上。例如，可在圖像G91中檢測(cè)與選擇的點(diǎn)鄰近的點(diǎn)，或可在與圖像G91 鄰近的截面（未示出）中檢測(cè)與選擇的點(diǎn)鄰近的點(diǎn)。具體地，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可基 于選擇的點(diǎn)在第一醫(yī)學(xué)圖像的3D空間中檢測(cè)與選擇的點(diǎn)鄰近的點(diǎn)。
[0080] 在操作A420,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130對(duì)檢測(cè)到的點(diǎn)的亮度值與參考亮度值進(jìn)行比 較。例如，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130計(jì)算選擇的點(diǎn)G911的亮度值和檢測(cè)到的點(diǎn)的亮度值之間 的差。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130確定檢測(cè)到的點(diǎn)的亮度值和參考亮度值之間的差是否小于或 等于臨界值。可在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130中預(yù)先設(shè)置所述臨界值。
[0081] 當(dāng)檢測(cè)到的點(diǎn)的亮度值和參考亮度值之間的差小于或等于臨界值時(shí)，在操作 A425,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130將檢測(cè)到的點(diǎn)包括在第一解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域中。這可被理解 為增長(zhǎng)區(qū)域，該增長(zhǎng)區(qū)域通過(guò)將選擇的點(diǎn)用作第一解剖學(xué)對(duì)象的種子值（seed value)來(lái)擴(kuò) 大第一解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域。當(dāng)檢測(cè)到的點(diǎn)的亮度值和參考亮度值之間的差大于臨界值時(shí)， 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130確定檢測(cè)到的點(diǎn)不被包括在第一解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域中。
[0082] 在操作A435,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130確定是否已在第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)了所有 點(diǎn)。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可基于預(yù)先輸入的第一解剖學(xué)對(duì)象的特征來(lái)確定是否已在第一 醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)了所有點(diǎn)。例如，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130確定是否已在與圖像G91中選擇 的點(diǎn)G911相距IVC的直徑的范圍內(nèi)檢測(cè)了所有點(diǎn)。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可按與圖像G91 相似的方式來(lái)檢測(cè)其它截面，并且將被檢測(cè)的其它截面的范圍可考慮肝區(qū)域中的IVC的長(zhǎng) 度被確定。具體地，當(dāng)IVC的長(zhǎng)度減小時(shí)，被檢測(cè)的截面的數(shù)量減小。另外，當(dāng)IVC的長(zhǎng)度 增加時(shí)，被檢測(cè)的界面的數(shù)量增加。
[0083] 當(dāng)在第一醫(yī)學(xué)圖像中還未檢測(cè)完所有點(diǎn)時(shí)，在操作A430,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130 檢測(cè)未被檢測(cè)的其它點(diǎn)。檢測(cè)其它點(diǎn)的方法與操作A415中檢測(cè)鄰近點(diǎn)的方法相似。在操作 A430,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可優(yōu)先檢測(cè)與在操作A425中被包括在第一解剖學(xué)對(duì)象中的最 后一個(gè)點(diǎn)鄰近的點(diǎn)。根據(jù)示例性實(shí)施例，可在操作A430調(diào)整參考亮度值。例如，可基于在 操作A425中被包括在第一解剖學(xué)對(duì)象中的最后一個(gè)點(diǎn)的亮度值來(lái)調(diào)整參考亮度值；然而， 示例性實(shí)施例不限于此。
[0084] 當(dāng)在第一醫(yī)學(xué)圖像中已檢測(cè)了所有點(diǎn)時(shí)，在操作A440,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130從 背景劃分出第一解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域。例如，圖10的圖像G92中示出了從背景劃分出的3D IVC G921。
[0085] 將參照?qǐng)D5描述由醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130從第一醫(yī)學(xué)圖像提取第二解剖學(xué)對(duì)象的 處理的示例性實(shí)施例。
[0086] 在操作A505,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130接收與第二解剖學(xué)對(duì)象的解剖學(xué)特征有關(guān)的 信息的輸入。例如，可在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130中預(yù)先輸入與各種解剖學(xué)對(duì)象的特征有關(guān) 的信息。當(dāng)?shù)谝会t(yī)學(xué)圖像是肝區(qū)域的圖像時(shí)，可預(yù)先設(shè)置醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130以將IVC 選擇作為第一解剖學(xué)對(duì)象并將肝選擇作為第二解剖學(xué)對(duì)象。當(dāng)肝被選擇作為第二解剖學(xué)對(duì) 象時(shí)，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130加載與第二解剖學(xué)對(duì)象的解剖學(xué)特征有關(guān)的信息。例如，與第 二解剖學(xué)對(duì)象有關(guān)的信息可包括與第二解剖學(xué)對(duì)象的亮度值范圍、形狀和/或體積有關(guān)的 信息。
[0087] 在操作A510,醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130在第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)滿足與第二解剖學(xué)對(duì) 象的特征有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)。例如，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130檢測(cè)第二解剖學(xué)對(duì)象的（最小亮 度值Imin，最大亮度值Imax)范圍內(nèi)的點(diǎn)。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可針對(duì)多個(gè)截面執(zhí)行檢 測(cè)。例如，可基于與第二解剖學(xué)對(duì)象的形狀和體積有關(guān)的信息來(lái)確定將被檢測(cè)的截面的數(shù) 量。
[0088] 在操作A515,基于在（最小亮度值Imin，最大亮度值Imax)范圍內(nèi)的被檢測(cè)的點(diǎn) 的亮度值，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)設(shè)備130可計(jì)算被檢測(cè)的點(diǎn)包括在第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域中的概 率。
[0089] 根據(jù)貝葉斯法則（Bayes Rule)，可將被檢測(cè)的點(diǎn)（第一點(diǎn)）包括在第二解剖學(xué)對(duì) 象的區(qū)域中的概率表示為等式1。
[0090][等式 1]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于對(duì)不同類型的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的方法，所述方法包括： 接收對(duì)非實(shí)時(shí)獲取的第一醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)的至少一個(gè)點(diǎn)的選擇； 從第一醫(yī)學(xué)圖像提取包括選擇的點(diǎn)的第一解剖學(xué)對(duì)象以及與選擇的點(diǎn)鄰近的第二解 剖學(xué)對(duì)象； 從實(shí)時(shí)獲取的第二醫(yī)學(xué)圖像提取與第一解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第三解剖學(xué)對(duì)象以及與第 二解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第四解剖學(xué)對(duì)象； 基于第一解剖學(xué)對(duì)象、第二解剖學(xué)對(duì)象、第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖學(xué)對(duì)象之間的幾 何關(guān)系來(lái)對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取第一解剖學(xué)對(duì)象的步驟包括： 檢測(cè)與選擇的點(diǎn)鄰近并具有與選擇的點(diǎn)的解剖學(xué)特征相似的解剖學(xué)特征的至少兩個(gè) 占. 通過(guò)使用檢測(cè)到的所述至少兩個(gè)點(diǎn)來(lái)確定第一解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，檢測(cè)具有與選擇的點(diǎn)的解剖學(xué)特征相似的解剖學(xué) 特征的所述至少兩個(gè)點(diǎn)的步驟包括：在對(duì)比度增強(qiáng)的第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)至少兩個(gè)點(diǎn)，其 中，所述至少兩個(gè)點(diǎn)相對(duì)于選擇的點(diǎn)的對(duì)比度小于或等于預(yù)定值。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取第二解剖學(xué)對(duì)象的步驟包括： 在對(duì)比度增強(qiáng)的第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)具有落在預(yù)定亮度值范圍內(nèi)的亮度值的至少兩 個(gè)候選點(diǎn)； 計(jì)算檢測(cè)到的至少兩個(gè)候選點(diǎn)將位于第二解剖學(xué)對(duì)象中的概率； 形成由計(jì)算出的概率大于或等于預(yù)定臨界值的點(diǎn)構(gòu)成的至少一個(gè)簇； 將所述至少一個(gè)簇中的一個(gè)簇確定為第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，將所述至少一個(gè)簇中的一個(gè)簇確定為第二解剖學(xué) 對(duì)象的區(qū)域的步驟包括：將所述至少一個(gè)簇中具有最大體積的簇確定為第二解剖學(xué)對(duì)象的 區(qū)域。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，將所述至少一個(gè)簇中的一個(gè)簇確定為第二解剖學(xué) 對(duì)象的區(qū)域的步驟包括： 計(jì)算所述至少一個(gè)簇中的每個(gè)簇中包括的點(diǎn)被包括在第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域中的平 均概率； 將所述至少一個(gè)簇中具有計(jì)算出的最大平均概率的簇確定為第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，在第一醫(yī)學(xué)圖像中選擇的點(diǎn)的亮度值未落在所述 預(yù)定亮度值范圍內(nèi)。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提取第四解剖學(xué)對(duì)象的步驟包括： 基于第二醫(yī)學(xué)圖像的亮度值產(chǎn)生第二醫(yī)學(xué)圖像的二值化圖像； 計(jì)算在二值化圖像的各個(gè)候選點(diǎn)處的海森矩陣的特征值； 基于計(jì)算出的特征值來(lái)確定二值化圖像的所述各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第四解剖學(xué) 對(duì)象中。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，產(chǎn)生第二醫(yī)學(xué)圖像的二值化圖像的步驟包括： 基于第四解剖學(xué)對(duì)象的至少一個(gè)超聲反射特性來(lái)確定臨界亮度值； 通過(guò)使用所述臨界亮度值對(duì)第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行二值化。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，確定二值化圖像的所述各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在 第四解剖學(xué)對(duì)象中的步驟包括： 基于計(jì)算出的特征值來(lái)計(jì)算所述各個(gè)候選點(diǎn)中的每個(gè)候選點(diǎn)各自的平坦度； 基于計(jì)算出的平坦度來(lái)確定所述各個(gè)候選點(diǎn)中的每個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第四解剖 學(xué)對(duì)象中。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從第二醫(yī)學(xué)圖像提取第三解剖學(xué)對(duì)象的步驟包 括： 提取第四解剖學(xué)對(duì)象的邊界； 將位于距提取的邊界預(yù)定距離內(nèi)的點(diǎn)確定為候選點(diǎn)； 計(jì)算在候選點(diǎn)處的海森矩陣的特征值； 基于計(jì)算出的特征值來(lái)確定每個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第三解剖學(xué)對(duì)象中。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的步驟 包括： 基于第一解剖學(xué)對(duì)象將第一醫(yī)學(xué)圖像與第二醫(yī)學(xué)圖像對(duì)齊； 基于第二解剖學(xué)對(duì)象移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)對(duì)齊后的第一醫(yī)學(xué)圖像和對(duì)齊后的第二醫(yī)學(xué)圖 像中的任意一個(gè)。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，其中，對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的步 驟還包括：將移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)后的圖像的坐標(biāo)系映射到未被移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)的圖像的坐標(biāo) 系。
14. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中， 第一醫(yī)學(xué)圖像包括在醫(yī)學(xué)治療之前捕捉的以下圖像中的一個(gè)：三維（3D)磁共振（MR) 圖像、計(jì)算機(jī)斷層掃描（CT)圖像、正電子發(fā)射斷層掃描（PET)圖像、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層 掃描（SPECT)圖像和X射線圖像， 第二醫(yī)學(xué)圖像包括以下圖像中的一個(gè)：在醫(yī)學(xué)治療期間實(shí)時(shí)捕捉的二維（2D)超聲圖 像以及在醫(yī)學(xué)治療期間實(shí)時(shí)捕捉的3D超聲圖像。
15. -種對(duì)不同類型的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 存儲(chǔ)裝置，被配置為存儲(chǔ)非實(shí)時(shí)獲取的第一醫(yī)學(xué)圖像； 用戶接口，被配置為輸出存儲(chǔ)的第一醫(yī)學(xué)圖像并接收對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像內(nèi)的至少一個(gè)點(diǎn) 的選擇； 醫(yī)學(xué)圖像獲取裝置，被配置為實(shí)時(shí)獲取與第一醫(yī)學(xué)圖像不同類型的第二醫(yī)學(xué)圖像； 圖像處理器，被配置為從第一醫(yī)學(xué)圖像提取包括選擇的點(diǎn)的第一解剖學(xué)對(duì)象和與選擇 的點(diǎn)鄰近的第二解剖學(xué)對(duì)象，從第二醫(yī)學(xué)圖像提取與第一解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第三解剖學(xué)對(duì) 象和與第二解剖學(xué)對(duì)象相應(yīng)的第四解剖學(xué)對(duì)象，并基于第一解剖學(xué)對(duì)象、第二解剖學(xué)對(duì)象、 第三解剖學(xué)對(duì)象和第四解剖學(xué)對(duì)象之間的幾何關(guān)系來(lái)對(duì)第一醫(yī)學(xué)圖像和第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn) 行配準(zhǔn)。
16. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，圖像處理器包括：對(duì)象提取器，被配置為檢測(cè)與 選擇的點(diǎn)鄰近并具有與選擇的點(diǎn)的解剖學(xué)特征相似的解剖學(xué)特征的至少兩個(gè)點(diǎn)，并通過(guò)使 用檢測(cè)到的所述至少兩個(gè)點(diǎn)來(lái)確定第一解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域， 其中，對(duì)象提取器還被配置為在對(duì)比度增強(qiáng)的第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)相對(duì)于選擇的點(diǎn)的 對(duì)比度小于或等于預(yù)定值的點(diǎn)，以檢測(cè)具有與選擇的點(diǎn)的解剖學(xué)特征相似的解剖學(xué)特征的 所述至少兩個(gè)點(diǎn)。
17. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，圖像處理器包括：對(duì)象提取器，被配置為在對(duì)比 度增強(qiáng)的第一醫(yī)學(xué)圖像中檢測(cè)具有落在預(yù)定亮度值范圍內(nèi)的亮度值的候選點(diǎn)，計(jì)算檢測(cè)到 的候選點(diǎn)位于第二解剖學(xué)對(duì)象中的概率，形成由計(jì)算出的概率大于或等于預(yù)定臨界值的點(diǎn) 構(gòu)成的至少一個(gè)簇，并將所述至少一個(gè)簇中的一個(gè)簇確定為第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域， 其中，在第一醫(yī)學(xué)圖像中選擇的點(diǎn)的亮度值未落在所述預(yù)定亮度值范圍內(nèi)。
18. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，對(duì)象提取器還被配置為將所述至少一個(gè)簇中具 有最大體積的簇確定為第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域。
19. 如權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，對(duì)象提取器還被配置為計(jì)算所述至少一個(gè)簇中 的每個(gè)簇中包括的點(diǎn)被包括在第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域中的平均概率，并將所述至少一個(gè)簇 中具有最大平均概率的簇確定為第二解剖學(xué)對(duì)象的區(qū)域。
20. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，圖像處理器包括： 二值化器，被配置為基于第二醫(yī)學(xué)圖像的亮度值產(chǎn)生第二醫(yī)學(xué)圖像的二值化圖像； 對(duì)象提取器，被配置為計(jì)算在二值化圖像的各個(gè)候選點(diǎn)處的海森矩陣的特征值，并基 于計(jì)算出的特征值來(lái)確定二值化圖像的所述各個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第四解剖學(xué)對(duì)象中。
21. 如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，二值化器還被配置為基于第四解剖學(xué)對(duì)象的至 少一個(gè)超聲反射特性來(lái)確定臨界亮度值，并通過(guò)使用確定的臨界亮度值對(duì)第二醫(yī)學(xué)圖像進(jìn) 行二值化。
22. 如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中，對(duì)象提取器還被配置為基于計(jì)算出的特征值來(lái) 計(jì)算二值化圖像的所述各個(gè)候選點(diǎn)中的每個(gè)候選點(diǎn)各自的平坦度，并基于計(jì)算出的平坦度 來(lái)確定所述各個(gè)候選點(diǎn)中的每個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第四解剖學(xué)對(duì)象中。
23. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，圖像處理器包括：對(duì)象提取器，被配置為提取第 四解剖學(xué)對(duì)象的邊界，將位于距提取的邊界預(yù)定距離內(nèi)的點(diǎn)確定為候選點(diǎn)，計(jì)算在候選點(diǎn) 處的海森矩陣的特征值，并基于計(jì)算出的特征值來(lái)確定每個(gè)候選點(diǎn)是否被包括在第三解剖 學(xué)對(duì)象中。
24. 如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中，圖像處理器還被配置為基于第一解剖學(xué)對(duì)象將 第一醫(yī)學(xué)圖像與第二醫(yī)學(xué)圖像對(duì)齊，其中，圖像處理器包括：配準(zhǔn)器，被配置為基于第二解 剖學(xué)對(duì)象移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)對(duì)齊后的第一醫(yī)學(xué)圖像和對(duì)齊后的第二醫(yī)學(xué)圖像中的任意一個(gè)。
25. 如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中，配準(zhǔn)器還被配置為將移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)后的圖像的 坐標(biāo)系映射到未被移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)的圖像的坐標(biāo)系。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104424647SQ201410450193
【公開日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】黃英珪, 金亭培, 吳煐澤, 方遠(yuǎn)喆, 李敏宇 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社, 三星生命公益財(cái)團(tuán)