腦的磁共振圖像中的鉸接結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)的制作方法
【專利摘要】一種配準(zhǔn)處理器(74)被配置用于使用所采集的腦圖像數(shù)據(jù)和模板腦圖像數(shù)據(jù)來獲得鉸接腦結(jié)構(gòu)。所述配準(zhǔn)處理器(74)對腦圖像數(shù)據(jù)進行注釋；使用全局腦配準(zhǔn)來將所述腦圖像數(shù)據(jù)與模板圖像數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn)；并且使用局部腦子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)來將所述腦圖像數(shù)據(jù)的至少一個腦結(jié)構(gòu)與所述模板圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)腦結(jié)構(gòu)進行配準(zhǔn)。所述配準(zhǔn)處理器(74)使用所述鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)來對經(jīng)配準(zhǔn)的腦結(jié)構(gòu)的鉸接子結(jié)構(gòu)進行鉸接，以改進配準(zhǔn)。
【專利說明】
腦的磁共振圖像中的鉸接結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)
【背景技術(shù)】
[0001]阿茲海默癥以及其他類型的癡呆癥是身體衰退的癥狀，影響數(shù)百萬人。對這樣的癥狀的發(fā)作的早期檢測能夠促進早期干預(yù)并改善患者健康、生活質(zhì)量以及總體效果。這些癥狀與腦的海馬體區(qū)的萎縮有關(guān)聯(lián)。
[0002]腦磁共振(MR)體積的配準(zhǔn)是用于處理腦信息的基本操作。這種信息被用于對腦腫瘤、兒童的腦發(fā)育、卒中處置以及神經(jīng)退行性疾病的診斷。一個腦(待處理以進行診斷的目標(biāo)腦)與另一個腦(包含關(guān)于其結(jié)構(gòu)的已知信息的模板或圖集腦)的配準(zhǔn)允許臨床醫(yī)師比較在目標(biāo)腦與模板腦之間的逐個體素的形狀和強度信息。對在目標(biāo)腦與模板腦之間的形狀/強度差異的識別和量化允許臨床醫(yī)師自動地或者半自動地生成用于腦診斷的特征。
[0003]當(dāng)前用于腦配準(zhǔn)的方法被分為:(i)全局配準(zhǔn)和(ii)局部配準(zhǔn)。在全局配準(zhǔn)方法中，通過(質(zhì)心的)平移和旋轉(zhuǎn)的組合，諸如通過仿射變換，將整個目標(biāo)腦配準(zhǔn)至模板腦。在局部配準(zhǔn)中，目標(biāo)腦中的每個體素被變換為匹配模板腦體素的形狀和強度特征。
[0004]上文所呈現(xiàn)的這些當(dāng)前已知的方法提出了通過計算解剖學(xué)中的全局配準(zhǔn)(諸如仿射變換)或局部配準(zhǔn)或者這兩者的組合來進行對2D/3D區(qū)域/對象的配準(zhǔn)。然而，這些配準(zhǔn)方法沒有并入處理全局或局部配準(zhǔn)的對象結(jié)構(gòu)信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)一個實施例，一種腦配準(zhǔn)系統(tǒng)，包括:具有處理器的配準(zhǔn)處理器，其被配置為:對腦圖像數(shù)據(jù)進行注釋;使用全局腦配準(zhǔn)來將腦圖像數(shù)據(jù)與模板圖像數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn);使用局部腦子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)將腦圖像數(shù)據(jù)的至少一個腦結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)到模板圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)的腦結(jié)構(gòu)；并且使用鉸接(ar t i cu I at ed)子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)對經(jīng)配準(zhǔn)的腦結(jié)構(gòu)的鉸接子結(jié)構(gòu)進行鉸接以改進配準(zhǔn)。
[0006]根據(jù)一種方法，一種用于腦配準(zhǔn)的方法，包括:對腦圖像數(shù)據(jù)進行注釋;使用全局腦配準(zhǔn)來將腦圖像數(shù)據(jù)與模板圖像數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn);使用局部腦子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)將腦圖像數(shù)據(jù)的至少一個腦結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)到模板圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)腦結(jié)構(gòu);并且使用鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)對經(jīng)配準(zhǔn)的腦結(jié)構(gòu)的鉸接子結(jié)構(gòu)進行鉸接以改進配準(zhǔn)。
[0007]根據(jù)另一個實施例，一種腦配準(zhǔn)系統(tǒng)，包括:注釋模塊，其用于對腦圖像數(shù)據(jù)進行注釋;全局配準(zhǔn)模塊，其用于使用全腦配準(zhǔn)將腦圖像數(shù)據(jù)與模板圖像數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn)；局部配準(zhǔn)模塊，其用于使用局部腦子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)將腦圖像數(shù)據(jù)的至少一個腦結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)到模板圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)腦結(jié)構(gòu)；以及鉸接模塊，其用于使用鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)對經(jīng)配準(zhǔn)的腦結(jié)構(gòu)的鉸接子結(jié)構(gòu)進行鉸接以改進配準(zhǔn)。
[0008]—個優(yōu)點是腦MRI與模板腦之間增加的重疊。
[0009]另一優(yōu)點是在全局和局部腦配準(zhǔn)方法之間的橋接。
【附圖說明】
[0010]通過閱讀和理解下文的詳細描述，本發(fā)明的更進一步優(yōu)點對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見的。
[0011]圖1描繪了用于在腦的磁共振圖像中鉸接結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)的MRI系統(tǒng)。
[0012]圖2描繪了用于在腦的磁共振圖像中鉸接結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)的方法；
[0013]圖3描繪了疊加在腦組織上的經(jīng)注釋的腦子結(jié)構(gòu)。
[0014]圖4描繪了被配準(zhǔn)到模板結(jié)構(gòu)的海馬體目標(biāo)。
[0015]圖5描繪了用于鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)的詳細的方法。
[0016]圖6描繪了關(guān)于接合部的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例
[0017]本申請?zhí)峁┝嗽谌趾途植颗錅?zhǔn)之間工作的方法。本申請?zhí)峁┯糜谟梢唤M鉸接子結(jié)構(gòu)表示的腦結(jié)構(gòu)的配準(zhǔn)。這將由一組子結(jié)構(gòu)構(gòu)成的諸如海馬體、丘腦以及腦殼的解剖學(xué)和功能性的腦結(jié)構(gòu)考慮在內(nèi)。這些子結(jié)構(gòu)的形狀、姿態(tài)和強度隨腦的不同而不同，并且即使在同一腦的不同腦半球之間也是不同的。每個腦子結(jié)構(gòu)通過剛性形狀及其相關(guān)聯(lián)的表面強度值來描述，并且其如鉸接對象那樣變形。這種鉸接變形描述了關(guān)于與機械鉸鏈類似的接觸點的一組旋轉(zhuǎn)。每個子結(jié)構(gòu)還能夠被分解為更小的子部件以使得配準(zhǔn)盡可能的精確。
[0018]參照圖1，磁共振(MR)成像系統(tǒng)1利用MR來對患者12的感興趣區(qū)域(ROI )，即腦，進行成像。系統(tǒng)10包括掃描器14，掃描器14限定尺寸適于容納ROI的成像體積16(以體膜指示)ο能夠采用患者支撐體來將患者12支撐在掃描器14中并促進在成像體積16中對ROI進行定位。
[0019]掃描器14包括主磁體18，主磁體18產(chǎn)生穿過成像體積16延伸的強的、靜Bo磁場。主磁體18通常采用超導(dǎo)線圈來產(chǎn)生靜Bo磁場。然而，主磁體18還能夠采用永磁體或阻抗磁體。在采用超導(dǎo)線圈的情況下，主磁體18包括用于超導(dǎo)線圈的冷卻系統(tǒng)，諸如液氦冷卻的低溫恒溫器。成像體積16中靜Bo磁場的強度通常是如下中的一個:0.23特斯拉、0.5特斯拉、1.5特斯拉、3特斯拉、7特斯拉等，但其他強度也是可預(yù)期的。
[0020]控制掃描器14的梯度控制器20以使用掃描器14的多個磁場梯度線圈22將磁場梯度，諸如x、y和z梯度，疊加在成像體積16的靜Bo磁場上。磁場梯度對成像體積16內(nèi)的磁自旋進行空間編碼。通常，多個磁場梯度線圈22包括在三個正交空間方向上進行空間編碼的三個分離的磁場梯度線圈。
[0021]此外，控制諸如收發(fā)器的一個或多個發(fā)射器24，以利用一個或多個發(fā)射線圈陣列，諸如利用掃描器14的全身線圈26和/或表面線圈28，將&共振激勵和操縱射頻(RF)脈沖發(fā)射到成像體積16中。B1脈沖通常是短持續(xù)時間的，并且當(dāng)結(jié)合磁線圈梯度時，實現(xiàn)了對磁共振的選定操控。例如,B1脈沖激勵氫偶極子共振，并且磁場梯度對共振信號的頻率和相位中的空間信息進行編碼。通過調(diào)節(jié)RF頻率，能夠在其他偶極子中激勵共振，諸如磷，其傾向于聚集在諸如骨的已知組織中。
[0022]控制諸如收發(fā)器的一個或多個接收器30，以從成像體積16接收經(jīng)空間編碼的磁共振信號并將所接收的經(jīng)空間編碼的磁共振信號解調(diào)為MR數(shù)據(jù)集。所述MR數(shù)據(jù)集例如包括k空間數(shù)據(jù)軌跡。為了接收經(jīng)空間編碼的磁共振信號，接收器30使用一個或多個接收線圈陣列，諸如掃描器14的全身線圈26和/或表面線圈28。接收器30通常將MR數(shù)據(jù)集存儲在緩存存儲器中。
[0023]系統(tǒng)10的后臺系統(tǒng)58使用掃描器14對ROI進行成像。后臺系統(tǒng)58通常遠離掃描器14并且包括多個模塊60(下文進行論述)，以使用掃描器14執(zhí)行對ROI的成像。有利地，所述后臺系統(tǒng)能夠表征心肌而不受不精確反轉(zhuǎn)時間選擇的影響，并且提供標(biāo)準(zhǔn)尺度上的真實定量信號量化。
[OO24 ]后臺系統(tǒng)5 8的控制模塊6 2控制后臺系統(tǒng)5 8的總體操作?？刂颇K6 2使用后臺系統(tǒng)58的顯示設(shè)備64來向后臺系統(tǒng)58的用戶合適地顯示圖形用戶界面(GUI)。此外，控制模塊62合適地允許操作者使用后臺系統(tǒng)58的用戶輸入設(shè)備66與GUI進行交互。例如，用戶能夠與GUI進行交互以指令后臺系統(tǒng)58來協(xié)調(diào)對ROI的成像。
[0025]后臺系統(tǒng)58的數(shù)據(jù)采集模塊68執(zhí)行對ROI的MR掃描。針對每次MR掃描，數(shù)據(jù)采集模塊68根據(jù)掃描參數(shù)，諸如切片的數(shù)量，來控制發(fā)射器24和/或梯度控制器20，以在成像體積16內(nèi)實施成像序列。成像序列限定仏脈沖和/或磁場梯度的序列，其從成像體積16產(chǎn)生空間編碼的MR信號。此外，數(shù)據(jù)采集模塊68根據(jù)掃描參數(shù)控制接收器30和驅(qū)動器電路36的調(diào)諧/解調(diào)控制信號，以采集空間編碼的MR信號至MR數(shù)據(jù)集。MR數(shù)據(jù)集通常被存儲在后臺系統(tǒng)58的至少一個存儲存儲器70中。
[0026]為了準(zhǔn)備MR采集，ROI被定位在成像體積16內(nèi)。例如，患者12被定位在患者支撐體上。然后，將表面線圈28，例如8或32通道接收頭部線圈，定位在患者12上，并且患者支撐體將ROI移動到成像體積16中。
[0027]后臺系統(tǒng)58的重建模塊72將MR診斷掃描的MR數(shù)據(jù)集重建為ROI的MR圖像或映射圖。這包括，針對由MR數(shù)據(jù)集捕獲的每個MR信號，通過磁場梯度對空間編碼進行空間地解碼，以確認來自諸如每個像素或體素的每個空間區(qū)域的MR信號的屬性。MR信號的強度或幅度通常是確認的，而關(guān)于相位、弛豫時間、磁化轉(zhuǎn)移等的其他屬性也是能夠確認的。所采集的MR圖像或映射圖通常被存儲在存儲存儲器70中。存儲器70還存儲了描繪正常和/或各種疾病狀況的腦模板或圖集。
[0028]后臺系統(tǒng)58的配準(zhǔn)處理器74執(zhí)行目標(biāo)腦內(nèi)的鉸接結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)的增強的方法100，如在圖2中所示。方法100允許目標(biāo)腦內(nèi)的分割結(jié)構(gòu)到模板腦結(jié)構(gòu)的經(jīng)改進的配準(zhǔn)。方法100描述了利用海馬體子結(jié)構(gòu)的分割和配準(zhǔn)，而其他解剖結(jié)構(gòu)也是可預(yù)期的。
[0029]根據(jù)所圖示的方法100，配準(zhǔn)處理器74從數(shù)據(jù)采集模塊68接收MR數(shù)據(jù)。所述MR數(shù)據(jù)包括目標(biāo)腦或其他感興趣區(qū)域所攝取的MR圖像。配準(zhǔn)處理器74然后執(zhí)行腦子結(jié)構(gòu)注釋104，例如，對成像區(qū)域中內(nèi)部和相鄰結(jié)構(gòu)的腦結(jié)構(gòu)的分割。例如基于局部形狀、相鄰結(jié)構(gòu)等來識別并標(biāo)記分割的結(jié)構(gòu)。腦子結(jié)構(gòu)注釋104基于專家注釋來確定先驗?zāi)X子結(jié)構(gòu)形狀和姿態(tài)。參照圖3，專家注釋的海馬體子結(jié)構(gòu)202被疊加在所采集的目標(biāo)腦圖像上。
[0030]配準(zhǔn)處理器74執(zhí)行全局腦配準(zhǔn)106。配準(zhǔn)處理器74首先基于零階和一階力矩來計算所采集的目標(biāo)和參考模板MRI腦圖像的質(zhì)心(CM)?；谠撔畔?，平移模板腦圖像，從而使其CM與所采集目標(biāo)腦圖像的CM共位置。第二，配準(zhǔn)處理器74基于力矩來計算針對模板和所采集的目標(biāo)腦圖像的取向的三個正交軸，并且然后，旋轉(zhuǎn)模板腦坐標(biāo)軸以使得其與所采集目標(biāo)腦圖像的坐標(biāo)軸對準(zhǔn)。第三，配準(zhǔn)處理器74沿三個坐標(biāo)軸縮放(scale)感興趣腦體積的模板，從而使兩個腦體積的重疊最大化;這被稱作基于各向同性力矩的全局配準(zhǔn)。在一個實施例中，不執(zhí)行縮放，這被稱作基于各向異性力矩的全局配準(zhǔn)。在一個實施例中，使用諸如Elastix的配準(zhǔn)軟件來執(zhí)行全局腦配準(zhǔn)。
[0031]為了找到感興趣體積，S卩，整個海馬體，配準(zhǔn)處理器74計算模板腦的每個正交方向上的邊界的交點。配準(zhǔn)處理器74使用模板感興趣體積來計算目標(biāo)腦的感興趣體積。
[0032]配準(zhǔn)處理器74執(zhí)行鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)108。鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)使用腦結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在的鉸接來將一幅能鉸接的圖像(例如所采集目標(biāo)腦MRI)對準(zhǔn)到固定的一個，例如模板腦圖像。參照圖4，配準(zhǔn)的目標(biāo)海馬體與模板腦圖像疊加，海馬體的部分被疊加并且部分沒有對準(zhǔn)。在所采集目標(biāo)腦圖像的海馬體正確地配準(zhǔn)到模板腦圖像的情況下302，圖像是例如以綠色彩色編碼的(斜條紋區(qū)域)。在海馬體部分未正確對準(zhǔn)的情況下304，目標(biāo)圖像是例如以紅色彩色編碼的(水平條紋區(qū)域)，并且在參考模板圖像中的海馬體結(jié)構(gòu)的未對準(zhǔn)的部分306以第三種顏色(例如白色(白))來彩色編碼。通過旋轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中的每個子結(jié)構(gòu)，例如在所采集的目標(biāo)圖像中的未對準(zhǔn)的海馬體部分，鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)108補償了不正確的配準(zhǔn)304，從而使得到目標(biāo)和模板圖像上的重疊306增加。鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)108將海馬體的子結(jié)構(gòu)或部分相對于海馬體的其他部分進行鉸接以增加重疊。參照圖5，鉸接海馬體被示為根據(jù)海馬體的各部分被分為子結(jié)構(gòu)。所述子結(jié)構(gòu)包括下托SUB、齒狀回DG、內(nèi)嗅皮層EC或海馬體角CAl、CA2、CA3o
[0033]為了找到每個子結(jié)構(gòu)的感興趣體積，配準(zhǔn)處理器74計算模板腦的每個正交方向上的邊界是交點。配準(zhǔn)處理器74使用模板感興趣子結(jié)構(gòu)體積來計算目標(biāo)腦的感興趣子結(jié)構(gòu)體積。
[0034]配準(zhǔn)處理器74執(zhí)行局部腦配準(zhǔn)110以將目標(biāo)腦結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)到模板腦結(jié)構(gòu)。局部配準(zhǔn)對目標(biāo)腦圖像中的每個體素進行變換以匹配對應(yīng)的模板腦圖像體素的形狀和強度特征。局部腦配準(zhǔn)包括例如針對局部像素(體素)強度應(yīng)用B樣條插值。在一個實施例中，使用諸如Elastix或FSL FLIRT的配準(zhǔn)軟件來執(zhí)行局部腦配準(zhǔn)。
[0035]參照圖6，配準(zhǔn)處理器74通過首先計算腦子結(jié)構(gòu)鏈接接合部502來執(zhí)行鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)108。鏈接接合部是連接例如未對準(zhǔn)和對準(zhǔn)的海馬體部分的兩個子結(jié)構(gòu)的鏈接點。MR圖像像素/體素被映射到空間中的物理點以使得每個像素包含圖像的強度值和該值的物理位置。配準(zhǔn)處理器74將兩個子結(jié)構(gòu)之間的接合部表示為空間中的物理點。參照圖7，圖像中的兩個對象602/604表示兩個子結(jié)構(gòu)，諸如圖4中的海馬體部302和304。配準(zhǔn)處理器74找到接合部606，作為腦子結(jié)構(gòu)鏈接接合部。配準(zhǔn)處理器74通過計算它們之間具有最小歐幾里得距離的一對像素/體素(一個像素/體素來自結(jié)構(gòu)602并且一個像素來自結(jié)構(gòu)604)來計算接合部606。在一個實施例中，計算一組像素對，這是因為可能存在超過一對具有相同的最小距離。配準(zhǔn)處理器74通過獲得像素/體素對的所有組合并比較每對之間的距離來計算具有最小歐幾里得距離的像素對。配準(zhǔn)處理器74從所計算的像素對組計算來自每個結(jié)構(gòu)602、604的像素/體素中的每個的平均位置，以找到每個結(jié)構(gòu)的極點。配準(zhǔn)處理器74計算極點之間的中點作為接合部606。
[0036]配準(zhǔn)處理器74施加關(guān)于所計算的接合部606的旋轉(zhuǎn)504以使對準(zhǔn)最大化。在海馬體范例中，配準(zhǔn)處理器74關(guān)于接合部606旋轉(zhuǎn)在所采集的目標(biāo)腦圖像中的海馬體的未對準(zhǔn)部分以優(yōu)化與模板腦圖像中的對應(yīng)海馬體部的對準(zhǔn)。配準(zhǔn)處理器74首先計算在所采集圖像與模板圖像之間的相似性度量506，以根據(jù)所述相似性度量來使圖像之間的相似性最大化。所述相似性度量能夠是平方差的和、歸一化互相關(guān)系數(shù)或交互信息度量等中的一個。使用所述相似性度量，配準(zhǔn)處理器74計算最優(yōu)變換，例如鉸接移動。在一個實施例中，配準(zhǔn)處理器74使用迭代處理來計算最優(yōu)變換，其中，配準(zhǔn)處理器74施加預(yù)選定量的旋轉(zhuǎn)并計算所述相似性度量，然后，增加關(guān)于接合部606的旋轉(zhuǎn)并再次計算所述相似性度量。配準(zhǔn)處理器74對MRI二值圖像迭代地應(yīng)用變換，其使目標(biāo)結(jié)構(gòu)與MRI圖像之間的重疊最大化。
[0037]多個模塊60、100、110中的每個模塊能夠通過處理器可執(zhí)行指令、電路(S卩，獨立處理器)或者這兩者的組合來實現(xiàn)。所述處理器可執(zhí)行指令被存儲在后臺系統(tǒng)58的至少一個程序存儲器76上并且由后臺系統(tǒng)58的一個或多個處理器78來執(zhí)行。如所圖示的，多個模塊60通過處理器可執(zhí)行指令來實現(xiàn)。然而，應(yīng)當(dāng)認識到，各種變化是可預(yù)想到的。例如，數(shù)據(jù)采集模塊68能夠是電路。
[0038]如在本文中所使用的，存儲器包括如下中的一個或多個:非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)；磁盤或其他磁存儲介質(zhì)；光盤或其他光學(xué)存儲介質(zhì)；隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)或者其他電子存儲設(shè)備或芯片或可操作內(nèi)部互連芯片組;英特網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，可以經(jīng)由英特網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或局域網(wǎng)從英特網(wǎng)/內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器檢索所存儲的指令;等。此外，如在本文所使用的，處理器包括如下中的一個或多個:微處理器、微控制器、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、FPGA等;控制器包括:(1)處理器和存儲器，所述處理器執(zhí)行存儲器上實現(xiàn)控制器的功能的計算機可執(zhí)行指令;或者(2)模擬和/或數(shù)字硬件，其執(zhí)行控制器的功能；用戶輸入設(shè)備，其包括如下中的一個或多個:鼠標(biāo)、鍵盤、觸屏顯示器、按鈕、開關(guān)、聲音識別引擎等;數(shù)據(jù)庫，其包括一個或多個存儲器；用戶輸出設(shè)備，其包括顯示器設(shè)備、聽覺設(shè)備等；以及顯示器設(shè)備，其包括如下中的一個或多個:液晶(IXD)顯示器、發(fā)光二極管(LED)顯示器、等離子顯示器、投影顯示器、觸屏顯示器等。
[0039]已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。在閱讀和理解上文的詳細描述之后，他人可以想到一些變化和修改。其意圖是將本發(fā)明構(gòu)造為包括所有這些變化和修改，只要這些變化和修改落在所附權(quán)利要求或其等效體的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種腦配準(zhǔn)系統(tǒng)，包括: 具有處理器的配準(zhǔn)處理器(74)，其被配置為: 對腦圖像數(shù)據(jù)進行注釋； 使用全局腦配準(zhǔn)將所述腦圖像數(shù)據(jù)與模板圖像數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn)； 使用鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)對經(jīng)配準(zhǔn)的腦結(jié)構(gòu)的鉸接子結(jié)構(gòu)進行鉸接，以改進配準(zhǔn);并且使用局部腦子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)將所述腦圖像數(shù)據(jù)的至少一個腦結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)到所述模板圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)腦結(jié)構(gòu)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述配準(zhǔn)處理器(74)還被配置為: 識別在所述鉸接子結(jié)構(gòu)之間的鏈接接合部。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述配準(zhǔn)處理器(74)還被配置為: 關(guān)于所述鏈接接合部旋轉(zhuǎn)所述至少一個腦子結(jié)構(gòu)以使重疊最大化。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述配準(zhǔn)處理器(74)還被配置為: 計算在所述至少一個腦結(jié)構(gòu)與對應(yīng)模板結(jié)構(gòu)之間的相似性度量。5.根據(jù)權(quán)利要求2-4中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述配準(zhǔn)處理器(74)還被配置為: 關(guān)于所述鏈接接合部來迭代地旋轉(zhuǎn)在所述腦圖像數(shù)據(jù)和所述模板圖像數(shù)據(jù)的一個中的所述子結(jié)構(gòu)，并針對每次迭代計算在腦圖像子結(jié)構(gòu)與模板圖像子結(jié)構(gòu)之間的相似性度量;并且 選擇使所述相似性度量最大化的迭代。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述配準(zhǔn)處理器(74)還被配置為: 對所述腦圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用變換以使在所述至少一個腦結(jié)構(gòu)與所述對應(yīng)模板結(jié)構(gòu)之間的重疊最大化。7.根據(jù)權(quán)利要求2-6中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述配準(zhǔn)處理器(74)還被配置為: 針對在所述鉸接子結(jié)構(gòu)之間的所有像素/體素對來計算歐幾里得距離； 選擇具有最小歐幾里得距離的像素/體素對;并且 計算在所選擇的像素/體素對之間的中點，作為在所述子結(jié)構(gòu)之間的所述鏈接接合部。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中的任一項所述的系統(tǒng)，其中，所述全局腦配準(zhǔn)包括基于各向同性力矩的全局配準(zhǔn)。9.一種用于腦配準(zhǔn)的方法，包括: 對腦圖像數(shù)據(jù)進行注釋； 使用全局腦配準(zhǔn)將所述腦圖像數(shù)據(jù)與模板圖像數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn)； 使用鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)對經(jīng)配準(zhǔn)的腦結(jié)構(gòu)的鉸接子結(jié)構(gòu)進行鉸接，以改進配準(zhǔn);并且使用局部腦子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)將所述腦圖像數(shù)據(jù)的至少一個腦結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)到所述模板圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)腦結(jié)構(gòu)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，所述鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)包括: 識別在所述鉸接子結(jié)構(gòu)之間的鏈接接合部。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)包括: 關(guān)于所述鏈接接合部旋轉(zhuǎn)所述至少一個腦子結(jié)構(gòu)以使重疊最大化。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，所述鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)包括: 計算在所述至少一個腦結(jié)構(gòu)與對應(yīng)模板結(jié)構(gòu)之間的相似性度量。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，所述鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)包括: 關(guān)于所述鏈接接合部來迭代地旋轉(zhuǎn)所述腦圖像數(shù)據(jù)和所述模板圖像數(shù)據(jù)的一個中的子結(jié)構(gòu)，并針對每次迭代計算在腦圖像子結(jié)構(gòu)與模板圖像子結(jié)構(gòu)之間的相似性度量;并且選擇使所述相似性度量最大化的迭代。14.根據(jù)權(quán)利要求9-13中的任一項所述的方法，包括: 對所述腦圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用變換以使所述至少一個腦結(jié)構(gòu)與所述對應(yīng)模板結(jié)構(gòu)之間的重疊最大化。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，計算所述鏈接接合部包括: 針對在所述鉸接子結(jié)構(gòu)之間的所有像素/體素對來計算歐幾里得距離； 選擇具有最小歐幾里得距離的像素/體素對;并且 計算在所選擇的像素/體素對之間的中點，作為在子結(jié)構(gòu)之間的所述鏈接接合部。16.根據(jù)權(quán)利要求9-16中的任一項所述的方法，其中，所述全局腦配準(zhǔn)包括基于各向同性力矩的全局配準(zhǔn)。17.—種非瞬態(tài)計算機可讀介質(zhì)，其具有指令以執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求9-16中的任一項所述的方法。18.—種腦配準(zhǔn)系統(tǒng)，包括: 注釋模塊，其用于對腦圖像數(shù)據(jù)進行注釋； 全局配準(zhǔn)模塊，其用于使用全部腦配準(zhǔn)將所述腦圖像數(shù)據(jù)與模板圖像數(shù)據(jù)進行配準(zhǔn)；鉸接模塊，其用于使用鉸接子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)對經(jīng)配準(zhǔn)的腦結(jié)構(gòu)的鉸接子結(jié)構(gòu)進行鉸接，以改進配準(zhǔn)；以及 局部配準(zhǔn)模塊，其用于使用局部腦子結(jié)構(gòu)配準(zhǔn)將所述腦圖像數(shù)據(jù)的至少一個腦結(jié)構(gòu)與所述模板圖像數(shù)據(jù)的對應(yīng)腦結(jié)構(gòu)進行配準(zhǔn)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，包括: 識別模塊，其識別在所述鉸接子結(jié)構(gòu)之間的鏈接接合部； 旋轉(zhuǎn)模塊，其關(guān)于所述鏈接接合部來旋轉(zhuǎn)所述至少一個腦子結(jié)構(gòu)，以使重疊最大化； 度量模塊，其計算在所述至少一個腦結(jié)構(gòu)與所述對應(yīng)模板結(jié)構(gòu)之間的相似性度量；以及 變換模塊，其對所述腦圖像數(shù)據(jù)應(yīng)用變換以使所述至少一個腦結(jié)構(gòu)與對應(yīng)模板結(jié)構(gòu)之間的重疊最大化。20.根據(jù)權(quán)利要求18-19中的任一項所述的系統(tǒng)，包括: 迭代模塊，其關(guān)于鏈接接合部來迭代地旋轉(zhuǎn)所述腦圖像數(shù)據(jù)和所述模板圖像數(shù)據(jù)的一個中的子結(jié)構(gòu)，并針對每次迭代計算在腦圖像子結(jié)構(gòu)與模板圖像子結(jié)構(gòu)之間的相似性度量；以及 選擇模塊，其選擇使所述相似性度量最大化的迭代。
【文檔編號】G06T7/00GK106030655SQ201580003903
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2015年1月6日
【發(fā)明人】G·圣地亞哥弗洛雷斯, O·索爾代亞, R·S·雅辛斯基
【申請人】皇家飛利浦有限公司