專(zhuān)利名稱：用于掃描活動(dòng)對(duì)象的時(shí)間序列的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及用于掃描活動(dòng)對(duì)象的時(shí)間序列的方法和設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及用于產(chǎn)生活體中器官的部位的體積圖像序列的方法和設(shè)備。本發(fā)明的領(lǐng)域在于醫(yī)療成像和可從活體內(nèi)的器官獲得圖像序列的設(shè)備，所述活體優(yōu)選為人。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的領(lǐng)域是斷層密度計(jì)量學(xué)(tomodensitometry)或傳統(tǒng)成像以及磁共振成像。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，采用包括X射線、斷層密度計(jì)量學(xué)或磁共振在內(nèi)的若干技術(shù)來(lái)進(jìn)行器官檢查，同時(shí)病人要屏住呼吸。這使獲得的一個(gè)圖像序列可以平均至多延續(xù)30秒。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)然可以在病人再次開(kāi)始呼吸的時(shí)候繼續(xù)檢查，但是這不太受人關(guān)注，或者根本就不受關(guān)注。事實(shí)上，大多數(shù)器官會(huì)受到呼吸和心動(dòng)周期的影響。就呼吸周期而言，這種情況對(duì)靠近膈膜的器官更是如此。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，在病人正常呼吸時(shí)獲得的圖像是不可用的。實(shí)際上，檢查的目的是為了從器官的特定部位獲得圖像序列。呼吸的影響使得它促成器官位移，這導(dǎo)致的直接后果是，所捕獲的圖像不再對(duì)應(yīng)于想要觀察的部位，或者所捕獲的圖像對(duì)應(yīng)于該部位，但器官已變形，或者圖像模糊。在所有情況中，圖像序列都不可用，因?yàn)樗遣豢勺x的或者就局部而言是不恰當(dāng)?shù)?。這在很大程度上是真實(shí)的，以致于在病人呼吸時(shí)進(jìn)行圖像捕獲是不切實(shí)際的。
在現(xiàn)有技術(shù)中，希望對(duì)器官和器官中的血液流動(dòng)特性進(jìn)行研究。這是通過(guò)在血液中注入造影劑來(lái)顯現(xiàn)的。然而，與病人能屏住呼吸的時(shí)段對(duì)應(yīng)的檢查持續(xù)時(shí)間不足以顯示出在一次血液循環(huán)期間所產(chǎn)生的全部現(xiàn)象。具體地說(shuō)，可以研究血液循環(huán)中的動(dòng)脈相，但無(wú)法研究靜脈相。換言之，現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法對(duì)器官消除造影劑的循環(huán)進(jìn)行成像。
存在許多用于提取信息的方法。一個(gè)例子是采用在動(dòng)態(tài)圖像和延遲圖像之間的對(duì)準(zhǔn)。因此，圖像捕獲在兩個(gè)連續(xù)階段進(jìn)行，即病人屏住呼吸的動(dòng)態(tài)階段和病人自由呼吸的延遲階段。換句話說(shuō)，確定施加于動(dòng)態(tài)圖像上的平移和旋轉(zhuǎn)，使得該圖像很好地與延遲圖像結(jié)合在一起。這就允許確定從延遲圖像中提取的信息以完成動(dòng)態(tài)圖像序列。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這些問(wèn)題通過(guò)一種用于產(chǎn)生延續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的圖像序列的方法和設(shè)備以及通過(guò)在對(duì)象、如病人呼吸時(shí)處理所捕獲的圖像而得以解決。在本文中，除非另有說(shuō)明，否則圖像應(yīng)理解為指的是體積圖像。因此，圖像捕獲可在兩個(gè)連續(xù)階段進(jìn)行，即在病人屏住呼吸的動(dòng)態(tài)階段和在病人自由呼吸的延遲階段進(jìn)行。在動(dòng)態(tài)階段中，測(cè)量設(shè)備從器官的部位R產(chǎn)生圖像。每個(gè)圖像包括一定數(shù)量的N個(gè)固定剖面；根據(jù)傳感器的結(jié)構(gòu)，該數(shù)量是固定的。剖面可視為圖像平面，多個(gè)圖像平面的并置就可構(gòu)成體積圖像。在動(dòng)態(tài)階段中，病人一般是不動(dòng)的。在延遲階段中，測(cè)量設(shè)備產(chǎn)生包括部位R在內(nèi)的部位的圖像。因此，延遲圖像包括N+2P個(gè)剖面。這N+2P個(gè)剖面在空間上以在動(dòng)態(tài)階段中所捕獲的N個(gè)剖面為中心。相對(duì)于傳感器來(lái)移動(dòng)病人可完成這一過(guò)程。因此，病人可躺在活動(dòng)臺(tái)上?；顒?dòng)臺(tái)的位移是關(guān)于傳感器的位置對(duì)稱的。動(dòng)態(tài)圖像用于指在動(dòng)態(tài)階段捕獲的圖像，而延遲圖像指在延遲階段捕獲的圖像。對(duì)延遲階段來(lái)說(shuō)，通過(guò)相對(duì)于病人來(lái)移動(dòng)傳感器獲得相同的圖像。
在完成捕獲后，采用由動(dòng)態(tài)圖像所產(chǎn)生的信息來(lái)從延遲圖像中提取重構(gòu)N個(gè)剖面所需的信息。換言之，從N+2P個(gè)延遲圖像剖面中提取與動(dòng)態(tài)圖像中的N個(gè)剖面最相似的N個(gè)剖面；這些提取的N個(gè)剖面使得可以重構(gòu)與動(dòng)態(tài)圖像相當(dāng)?shù)膱D像。對(duì)于在延遲捕獲階段捕獲的每個(gè)延遲圖像重復(fù)這種重構(gòu)過(guò)程。由此得到包括動(dòng)態(tài)圖像和重構(gòu)圖像的圖像序列。


在閱讀以下描述并查看附圖后會(huì)最佳地理解本發(fā)明。這些描述和圖是為舉例說(shuō)明而提供的，并不限制本發(fā)明。圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的步驟的說(shuō)明；圖2a和圖2b是用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的方法的設(shè)備的示意表示；圖3是不同捕獲階段的探查部位的說(shuō)明；以及圖4a和4b是嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)的原理的說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式
圖1示出用于從活體中的器官動(dòng)態(tài)捕獲體積圖像的步驟101。實(shí)際上以及出于說(shuō)明的目的，活體是人。然而，本發(fā)明對(duì)于其它活體同樣有效，事實(shí)上，對(duì)于所有較高級(jí)的生命體均有效。這樣，調(diào)節(jié)執(zhí)行圖像捕獲的設(shè)備的捕獲參數(shù)就足夠了。
圖2a示意說(shuō)明體積圖像捕獲設(shè)備。在描述中考慮傳統(tǒng)的掃描儀，但實(shí)際上此設(shè)備也可以是磁共振設(shè)備。圖2a示出其上固定有臂202的底架201。底架201和臂202為捕獲裝置203和水平檢查臺(tái)204提供支撐。捕獲裝置203是大致環(huán)狀的，檢查臺(tái)204經(jīng)過(guò)定位，使得躺在該檢查臺(tái)上的病人處于裝置203的中央。裝置203包括發(fā)射器205和傳感器206，在發(fā)射器發(fā)出的輻射已穿過(guò)病人身體和希望成像的器官之后，傳感器206測(cè)量所述輻射。臺(tái)204包括平臺(tái)207，可相對(duì)于底架201和裝置203移動(dòng)。這里應(yīng)指出，這僅是圖像捕獲設(shè)備的一個(gè)例子。實(shí)際上，可以是傳感器相對(duì)于臺(tái)移動(dòng)，并且臺(tái)可以是垂直的或傾斜的。
圖2b說(shuō)明在直徑方向上相對(duì)設(shè)置發(fā)射器205和傳感器206。在各幅圖中，采用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同的元件。在檢查過(guò)程中，發(fā)射器205和傳感器206圍繞平臺(tái)207、因此圍繞躺在此平臺(tái)上的病人208作圓周運(yùn)動(dòng)。在圖像捕獲期間，病人208固定于平臺(tái)207上，平臺(tái)207在圖像捕獲期間根據(jù)希望成像的病人部位來(lái)定位。
圖2b還示出連接到處理裝置209的裝置203。該處理裝置209實(shí)施本發(fā)明中除圖像捕獲之外的步驟。處理裝置209與圖像捕獲設(shè)備接口，或者與此設(shè)備集成在一起。因此，處理裝置包括至少一個(gè)微處理器、連接到裝置203的連接裝置、程序和工作存儲(chǔ)器以及人/機(jī)界面。當(dāng)動(dòng)作是自動(dòng)的時(shí)，這意味著處理裝置在不需要人干預(yù)的情況下執(zhí)行動(dòng)作。人/機(jī)界面使得根據(jù)本發(fā)明的處理的結(jié)果直觀化。當(dāng)動(dòng)作由裝置引起時(shí)，此動(dòng)作由裝置的微處理器在存儲(chǔ)于裝置的程序存儲(chǔ)器中的指令代碼的控制下執(zhí)行。
如圖1所示，在步驟101，操作員讓病人208躺在平臺(tái)207上。然后，操作員根據(jù)必須要成像的器官來(lái)定位平臺(tái)。該器官可以是任何器官，例如肝臟、腎臟或胰腺。因此，該平臺(tái)定位成使病人的想要成像的部位Rdyn處于發(fā)射器205和傳感器206之間。一旦完成該定位，就要求病人屏住呼吸，這樣就開(kāi)始了動(dòng)態(tài)階段。此動(dòng)態(tài)階段的持續(xù)時(shí)間Tdyn或者是預(yù)定的，或者與病人的屏氣能力有關(guān)。因此，動(dòng)態(tài)階段的持續(xù)時(shí)間或者是任意預(yù)定的，或者是通過(guò)對(duì)病人進(jìn)行屏氣測(cè)試來(lái)預(yù)定，或者通過(guò)捕獲設(shè)備檢測(cè)病人的呼吸周期的重新開(kāi)始來(lái)確定。
在動(dòng)態(tài)階段中，圖像捕獲設(shè)備設(shè)置為在一定頻率下捕獲圖像。圖像結(jié)構(gòu)、特別是構(gòu)成圖像的剖面的數(shù)量以及這些剖面的厚度與傳感器的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。圖1說(shuō)明動(dòng)態(tài)階段的結(jié)果是一系列的Sdyn圖像，各個(gè)圖像均包括N個(gè)剖面。在圖1中，N等于4，實(shí)際中N等于16，但是，本發(fā)明仍可應(yīng)用于具有任何數(shù)量的剖面的捕獲圖像。通常，部位Rdyn的寬度為2厘米。此寬度隨所用傳感器的類(lèi)型而變。動(dòng)態(tài)階段持續(xù)Tdyn。在實(shí)際中，Tdyn等于30秒，很少超過(guò)45秒。在Tdyn期間，設(shè)備例如以每秒一個(gè)圖像的頻率捕獲圖像。如果設(shè)備允許，還可采用更高的頻率。如果檢查不要求這種精度，可采用更低的頻率。在動(dòng)態(tài)階段中可利用約1秒或更小的快速捕獲頻率，因?yàn)椴∪藳](méi)有沿傳感器的旋轉(zhuǎn)軸的位移。
在以下描述中，Tdyn等于30秒，圖像捕獲頻率為每秒一個(gè)圖像。因此，在步驟101結(jié)束時(shí)，裝置203已經(jīng)獲取了Sdyn＝30個(gè)動(dòng)態(tài)圖像。這些圖像記錄在處理裝置209中。
步驟101進(jìn)行到用于延遲圖像捕獲的步驟102。在此延遲階段中，平臺(tái)207沿著裝置203的旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行平移運(yùn)動(dòng)。此平移方向還與裝置203的成像方向正交。該方向是循環(huán)的，這樣在一個(gè)循環(huán)期間對(duì)包括部位Rdyn在內(nèi)的部位Rdel進(jìn)行成像。圖3說(shuō)明包括在部位Rdel302中的部位Rdyn 301。在實(shí)際中，部位Rdel以部位Rdyn為中心。部位Rdel包括M個(gè)剖面，M大于N，M＝N+2P。在這種情況下，部位Rdel在空間上對(duì)應(yīng)于已在兩側(cè)增加了P個(gè)剖面的部位Rdyn。例如，P等于N/2。例如，部位Rdel延伸了4厘米。這涉及假設(shè)P等于8或N等于16。這種延伸根據(jù)成像器官相對(duì)于膈膜的位置可在其它數(shù)值之間變化。部位Rdel不一定要關(guān)于部位Rdyn對(duì)稱，但部位Rdyn必須包括在部位Rdel中。
就病人相對(duì)于傳感器移位的程度而言，不可能保證與在動(dòng)態(tài)階段中一樣高的圖像捕獲頻率。就延遲階段而言，圖像捕獲頻率約為每5秒1個(gè)圖像。延遲階段持續(xù)Tdel。Tdel可以如所希望的那樣長(zhǎng)或短。在實(shí)際中，Tdel等于約2分30秒。因此在延遲階段中，裝置203捕獲Sdel＝30個(gè)圖像，這些圖像中的每一個(gè)均包括M個(gè)剖面。
因此在步驟102結(jié)束時(shí)，處理裝置209已經(jīng)記錄了S＝Sdel+Sdyn個(gè)圖像。在該描述的示例中，S等于60，對(duì)應(yīng)于Tdel+Tdyn＝3分鐘的檢查。因此，時(shí)段Tdel接近時(shí)段Tdyn。這意味著時(shí)段Tdel緊跟時(shí)段Tdyn。要再次指出，對(duì)于延遲階段的持續(xù)時(shí)間無(wú)任何限制，因此該時(shí)間也不限制在此階段中可捕獲的圖像數(shù)量。
步驟102進(jìn)行到用于選擇參考圖像或選定圖像的步驟103。根據(jù)此參考圖像，裝置209在延遲圖像中搜索相關(guān)信息。動(dòng)態(tài)圖像的特征在于，它們都以地為參照物。即，如果考慮一個(gè)動(dòng)態(tài)圖像的體素，則此動(dòng)態(tài)圖像中具有相同坐標(biāo)的所有體素都對(duì)應(yīng)于成像器官的相同部位。因此，從選擇的參照物的角度來(lái)看，所有動(dòng)態(tài)圖像都是等效的。在實(shí)際中采用第一個(gè)捕獲的動(dòng)態(tài)圖像，然而也可以利用任何所捕獲的動(dòng)態(tài)圖像來(lái)執(zhí)行處理。
步驟103進(jìn)行到用于定義參考曲線的步驟104。該步驟針對(duì)每個(gè)參考圖像剖面來(lái)進(jìn)行。參考曲線是例如描繪在一個(gè)剖面中成像的器官的輪廓的曲線。參考曲線還可以是一個(gè)剖面中的任何曲線。參考曲線的點(diǎn)最好在成像器官中或接近該成像器官。該參考曲線或者由操作員利用裝置209的人/機(jī)界面來(lái)繪制，或者由實(shí)現(xiàn)了形狀識(shí)別算法的裝置209來(lái)自動(dòng)確定。參考曲線對(duì)于不同剖面可以相同。
步驟104進(jìn)行到用于確定相似性函數(shù)的步驟105。在此步驟之前，裝置209已選擇了一個(gè)延遲圖像作為正處理的延遲圖像。在步驟104，裝置209選擇參考圖像的一個(gè)剖面，并計(jì)算此剖面與所處理的各延遲圖像剖面的相似值。相似值衡量?jī)蓚€(gè)剖面之間的相似程度。此計(jì)算的結(jié)果可由在其y軸上是相似值、在其x軸上是正處理的延遲圖像剖面索引的曲線來(lái)表示。對(duì)于每個(gè)參考圖像剖面計(jì)算這些曲線。因此，得到N個(gè)相似性曲線。
步驟106確定正處理的延遲圖像中與參考圖像剖面最相似的剖面。從相似性曲線中，為每個(gè)參考圖像剖面選擇所處理延遲圖像的、使與參考圖像剖面相關(guān)的相似性曲線最大的剖面。因此，在選擇過(guò)程結(jié)束時(shí)，得到N個(gè)延遲圖像剖面，使稱為重構(gòu)圖像的N個(gè)剖面的圖像可被重構(gòu)。重構(gòu)通過(guò)將選定剖面按照它們所對(duì)應(yīng)的參考圖像剖面的順序并置在一起來(lái)進(jìn)行。
在實(shí)際中不必計(jì)算相似性曲線，只需針對(duì)各參考圖像剖面來(lái)確定哪個(gè)延遲圖像剖面具有最大相似性，即哪個(gè)剖面最類(lèi)似于參考圖像剖面。引入相似性曲線是為了使選擇過(guò)程清楚地直觀化而作的變型。
例如通過(guò)計(jì)算在由第一剖面中的參考曲線所界定的關(guān)注部位(ROI)點(diǎn)和第二剖面中的類(lèi)似ROI之間存在的共同信息，得到這兩個(gè)剖面之間的相似值。獲得兩個(gè)剖面之間相似值的另一方式是計(jì)算由第一剖面中的參考曲線所界定的ROI體素值和第二剖面中的類(lèi)似ROI體素值之間的平均偏差。在后一種情況中，由于計(jì)算的值較小，因此相似性均較大?？舍槍?duì)參考曲線或任意點(diǎn)或所有剖面點(diǎn)來(lái)計(jì)算這些值。
在一種變型中，可以使延遲圖像剖面相對(duì)于參考圖像剖面位移，以便提高與參考圖像剖面的相似值。這種位移則在剖面平面中進(jìn)行。在延遲階段中，這種位移允許按照與平臺(tái)207的位移方向不共線的方向來(lái)考慮器官位移。這便是對(duì)準(zhǔn)。在這種變型中，相對(duì)于所處理的延遲圖像剖面，考慮與參考圖像剖面相關(guān)的幾個(gè)位置，并且保持給出最佳相似值的位置。
步驟106進(jìn)行到用于確定未處理延遲圖像的數(shù)量的步驟107。在步驟107，裝置209確定在延遲階段捕獲的所有圖像是否已被處理好。如果沒(méi)有處理好，則處理那些尚未處理的圖像中的下一個(gè)圖像。也就是說(shuō)，改變正在處理的延遲圖像，從步驟107轉(zhuǎn)到步驟105。這事實(shí)上便是延遲圖像的典型重復(fù)處理，因此對(duì)每個(gè)捕獲的延遲圖像得到重構(gòu)圖像。延遲圖像例如按照它們捕獲的順序來(lái)處理。在這種情況下，可在延遲捕獲階段結(jié)束前開(kāi)始處理所捕獲的第一延遲圖像。
如果所有延遲圖像均已被處理，那么步驟108從成像器官的部位Rdyn產(chǎn)生Sdyn+Sdel個(gè)圖像的序列。該序列是通過(guò)按照捕獲順序并置動(dòng)態(tài)圖像、接著按照它們所對(duì)應(yīng)的延遲圖像的捕獲順序來(lái)并置重構(gòu)圖像而產(chǎn)生的。一旦產(chǎn)生了該序列，便可通過(guò)裝置209的人/機(jī)接口和/或處理算法來(lái)直觀化、處理和解釋。
裝置209可實(shí)現(xiàn)步驟103至107。
在一種變型中，步驟103至107的過(guò)程由操作員來(lái)執(zhí)行。操作員通過(guò)直觀地評(píng)估剖面間的相似程度來(lái)執(zhí)行相似性計(jì)算。
在另一種變型中，從步驟103轉(zhuǎn)到用于定義參考面的步驟109。該參考面是在參考圖像體積中定義的，可能處于該圖像的幾個(gè)剖面中。該面用點(diǎn)來(lái)描繪，各點(diǎn)均具有坐標(biāo)。該面最好包括在作為檢查對(duì)象的器官中。
步驟109進(jìn)行到用于計(jì)算相似性的步驟110。在步驟109之前，裝置209已經(jīng)選擇了一個(gè)延遲圖像，它將被視為正處理的延遲圖像。在該前一步驟中，裝置209還將參考圖像定位在正處理延遲圖像中的開(kāi)始位置。事實(shí)上已經(jīng)知道，部位Rdyn包括在部位Rdel中。因此，可將動(dòng)態(tài)圖像置于延遲圖像中。優(yōu)選地，在該前一步驟中，將參考圖像置于正處理的圖像中央。
在步驟110，裝置209計(jì)算參考圖像與所處理圖像之間的相似性，該參考圖像這時(shí)被置于所處理圖像中。針對(duì)描繪參考面的點(diǎn)來(lái)進(jìn)行此計(jì)算。對(duì)于每個(gè)參考面點(diǎn)，裝置209還確定應(yīng)沿哪個(gè)方向移動(dòng)點(diǎn)，從而提高相似值。通過(guò)考慮定義參考面的各點(diǎn)的相鄰點(diǎn)來(lái)確定該方向。這種點(diǎn)就是定義點(diǎn)。
因此，針對(duì)各定義點(diǎn)，計(jì)算與所處理圖像中的所有相鄰點(diǎn)的相似值。相鄰點(diǎn)允許獲得最佳相似值，這便確定了應(yīng)沿哪個(gè)方向移動(dòng)定義點(diǎn)，從而提高位于所處理圖像中的參考圖像的所計(jì)算相似值。
在步驟110中的相似性計(jì)算結(jié)束時(shí)，裝置209就完全知道了位于所處理圖像中的參考圖像的相似值。對(duì)于每個(gè)定義點(diǎn)，裝置209還完全知道了應(yīng)當(dāng)沿哪個(gè)方向移動(dòng)定義點(diǎn)以提高上述相似值。
通過(guò)計(jì)算共同信息、各點(diǎn)的值之間的平均偏差或者其它任何可評(píng)估兩個(gè)圖像之間相似性的方法，完成相似性計(jì)算。方向例如是單位向量。向量的源頭是定義點(diǎn)，它在定義點(diǎn)的相鄰點(diǎn)的方向上延伸，使得相似值得到最大的提高。在一種變型中，方向具有無(wú)單位的向量長(zhǎng)度，該向量長(zhǎng)度與由所述相鄰點(diǎn)所導(dǎo)致的提高成比例。
步驟110進(jìn)行到用于評(píng)估閾值的步驟111。至少有兩種可能的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)估閾值。第一標(biāo)準(zhǔn)是預(yù)定的相似值。一旦達(dá)到了該值，就認(rèn)為已經(jīng)確定了與所處理圖像最相似的參考圖像的位置。第二閾值標(biāo)準(zhǔn)是用于處理延遲圖像的最大重復(fù)次數(shù)。根據(jù)步驟112，該重復(fù)對(duì)應(yīng)于位移。如果達(dá)到了該重復(fù)閾值，就認(rèn)為無(wú)法進(jìn)一步提高參考圖像和所處理圖像之間的相似程度。這兩種閾值標(biāo)準(zhǔn)可以結(jié)合起來(lái)使用，或者單獨(dú)使用。
如果達(dá)到了閾值，就從步驟111轉(zhuǎn)到步驟113，步驟113用于提取信息并確定要處理的下一個(gè)延遲圖像。
如果未達(dá)到閾值，就從步驟111轉(zhuǎn)到步驟112，步驟112用于確定變換，即平移和旋轉(zhuǎn)。
在步驟112，裝置209利用在步驟110中計(jì)算的方向來(lái)確定將設(shè)計(jì)的哪種合成變換施加到處于其當(dāng)前位置的參考圖像，以便提高相似值。一旦確定后，就將設(shè)計(jì)的合成變換施加到參考圖像，參考圖像則到達(dá)所處理圖像中的新位置。
該設(shè)計(jì)的合成變換是與定義點(diǎn)有關(guān)的所有方向的結(jié)果。因此，得到施加于參考圖像的平移和旋轉(zhuǎn)，從而在所處理圖像中移動(dòng)該圖像。這種位移具有提高所處理圖像和這樣移動(dòng)后的參考圖像之間相似值的效果。這示于圖4b中，圖中顯示了包括由定義點(diǎn)確定的參考面的參考圖像。在各定義點(diǎn)，與之相關(guān)的方向由向量來(lái)表示。各向量具有相對(duì)于其相連定義點(diǎn)的方向，各向量均具有向量長(zhǎng)度。步驟112進(jìn)行到步驟110。
步驟110到112可重復(fù)進(jìn)行，直到達(dá)到了閾值為止。這又回到使參考圖像在所處理圖像中一點(diǎn)一點(diǎn)地移動(dòng)，直到發(fā)現(xiàn)了使相似值最大的參考圖像的位置為止；即，直到所處理圖像和這樣定位的參考圖像之間相似程度最大為止。
確定設(shè)計(jì)的合成變換的動(dòng)作回到確定位移。該位移也用作重復(fù)結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)該位移變得小于預(yù)定值時(shí)，這種重復(fù)便中斷。
在步驟113，裝置209知道了參考圖像的位置。裝置209還知道了使參考圖像處于該位置的設(shè)計(jì)整體變換。這種設(shè)計(jì)的整體變換是在用于所處理圖像的步驟112中所確定的所有設(shè)計(jì)合成變換的結(jié)果。在達(dá)到了閾值時(shí)，裝置209便從所處理圖像中提取與參考圖像的位置對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。這樣就得到提取圖像，裝置209將在該提取圖像中施加設(shè)計(jì)整體變換的旋轉(zhuǎn)的反向，以得到重構(gòu)圖像。這種重構(gòu)圖像與參考圖像相當(dāng)，因?yàn)樗哂邢嗤拇笮?、相同的剖面?shù)量，并對(duì)應(yīng)于成像器官的相同部位。這示于圖4a中，圖中顯示了延遲圖像402中的參考圖像401的位置。該位置是傾斜的。從該位置，通過(guò)施加與設(shè)計(jì)整體變換相反的旋轉(zhuǎn)，從延遲圖像402信息中得到重構(gòu)圖像403，該重構(gòu)圖像403包括與參考圖像401相同數(shù)量的剖面。
在步驟113，裝置209確定是否保留至少一個(gè)未處理的延遲圖像。如果不這樣，則從步驟113轉(zhuǎn)到步驟108。如果是這樣，則裝置209獲取所處理圖像中按捕獲順序的下一延遲圖像。該圖像成為正處理的新圖像，并且進(jìn)行到步驟110。
步驟109到113的變型執(zhí)行嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，也就是說(shuō)，參考面不產(chǎn)生變形。在實(shí)際中，可以使用非嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)，允許參考面變形。這用于除移動(dòng)外還產(chǎn)生變形的器官。
裝置209實(shí)現(xiàn)步驟109到113。在一種變型中，操作員可評(píng)估使參考圖像和所處理圖像之間的相似性最大的位置。
上述嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)的原理也可應(yīng)用到步驟105到107的變型中。在這種情況下，考慮的是圖像(剖面)，而不是考慮體積(圖像)。這便構(gòu)成另一種變型。
在利用嚴(yán)格對(duì)準(zhǔn)的變型中，對(duì)于所有所處理的延遲圖像來(lái)說(shuō)，參考曲線可能是相同的，或者可以針對(duì)各延遲圖像來(lái)重新定義。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例允許進(jìn)行目的為產(chǎn)生圖像序列的檢查，這些檢查具有長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。“長(zhǎng)的”應(yīng)理解成指的是超過(guò)30秒，或者是比人的正常屏氣能力長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。
長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間的檢查處理使外滲現(xiàn)象可以更好地直觀化，建立更多的相關(guān)灌注圖，并且更廣義地說(shuō)，允許具有長(zhǎng)生理周期的所有現(xiàn)象的更佳直觀化。
該過(guò)程的所有步驟101到113可由裝置209自動(dòng)地執(zhí)行，即不需要操作員干預(yù)。
因此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于從活體中器官的部位Rdyn生成S個(gè)體積圖像的序列的方法和設(shè)備，各體積圖像包括N個(gè)剖面，該過(guò)程包括Sdyn個(gè)體積圖像的動(dòng)態(tài)捕獲步驟，此步驟在該活體屏氣期間的時(shí)段Tdyn上持續(xù)進(jìn)行。在動(dòng)態(tài)捕獲階段中，該活體可在某一表面上保持不動(dòng)，而該表面本身相對(duì)于傳感器的旋轉(zhuǎn)軸保持不動(dòng)。
該過(guò)程包括下列步驟。在活體中器官的部位Rdel中進(jìn)行Sdel個(gè)體積圖像的延遲捕獲，各體積圖像包括M個(gè)剖面，該延遲捕獲在與時(shí)段Tdyn相近的時(shí)段Tdel上持續(xù)進(jìn)行，部位Rdel包括部位Rdyn。對(duì)在延遲捕獲期間得到的M個(gè)剖面的各體積圖像提取信息要素，使得能夠重構(gòu)N個(gè)剖面，這些重構(gòu)的N個(gè)剖面對(duì)應(yīng)于與來(lái)自動(dòng)態(tài)捕獲階段中的體積圖像的N個(gè)剖面最相似的標(biāo)準(zhǔn)，這些重構(gòu)的N個(gè)剖面形成了部位Rdyn的體積圖像。通過(guò)按照其捕獲順序來(lái)并置Sdyn個(gè)捕獲體積圖像和Sdel個(gè)重構(gòu)體積圖像，得到S個(gè)體積圖像的序列，其中S＝Sdyn+Sdel。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠產(chǎn)生包括大量圖像的圖像序列。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠產(chǎn)生覆蓋了比檢查對(duì)象的最大屏氣能力或呼吸暫停更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間的圖像序列。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠產(chǎn)生覆蓋器官中血流的動(dòng)脈相和靜脈相的圖像序列。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠使器官中的外滲現(xiàn)象直觀化。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例能夠促進(jìn)對(duì)癌癥類(lèi)疾病的診斷。本發(fā)明的另一目的是允許對(duì)器官進(jìn)行非侵入性檢查。
在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，M大于N，M個(gè)剖面所探查的部位關(guān)于N個(gè)剖面所探查的部位對(duì)稱。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，在延遲捕獲步驟期間，活體在活動(dòng)面上保持不動(dòng)，該活動(dòng)面在平行于傳感器旋轉(zhuǎn)軸的方向上平移。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，活體在動(dòng)態(tài)捕獲步驟期間屏住呼吸，并在延遲捕獲步驟期間自由地呼吸。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，從在時(shí)段Tdel期間所捕獲的體積圖像中提取信息由操作員來(lái)進(jìn)行。在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，從在時(shí)段Tdel期間所捕獲的體積圖像中提取信息可自動(dòng)地進(jìn)行。
在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，為了重構(gòu)體積圖像，對(duì)在時(shí)段Tdel期間所捕獲的至少一個(gè)圖像實(shí)行下述步驟從來(lái)自動(dòng)態(tài)捕獲步驟的Sdyn個(gè)圖像中選擇參考體積圖像；為各選定的圖像剖面定義參考曲線；將各選定圖像剖面與在時(shí)段Tdel期間所捕獲的體積圖像的M個(gè)剖面進(jìn)行比較，以便為這M個(gè)剖面確定與選定圖像剖面相比較的相似性，這種比較涉及到與參考曲線對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)；為各選定圖像剖面選擇相似值最大的在時(shí)段Tdel期間所捕獲的體積圖像剖面，選擇的結(jié)果就是N個(gè)剖面的體積圖像。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于在時(shí)段Tdel期間所捕獲的各體積圖像，至少重復(fù)比較步驟和選擇步驟。
在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)在延遲階段捕獲的至少一個(gè)圖像進(jìn)行下述步驟從來(lái)自動(dòng)態(tài)捕獲步驟的Tdyn個(gè)圖像中選擇參考圖像；在參考圖像中確定參考面；計(jì)算參考圖像和在延遲階段捕獲的圖像之間的相似值；為在延遲階段捕獲的圖像評(píng)估處理完成的閾值；確定使在時(shí)段Tdel期間所捕獲的圖像與通過(guò)旋轉(zhuǎn)平移而變換的參考圖像之間的相似性函數(shù)最大的旋轉(zhuǎn)/平移；以及從在時(shí)段Tdel期間所捕獲的體積圖像中提取與已施加了選定的旋轉(zhuǎn)/平移的參考圖像的體積相對(duì)應(yīng)的信息。
在該方法的一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)于在時(shí)段Tdel期間所捕獲的各體積圖像，至少重復(fù)計(jì)算、評(píng)估和確定步驟。
在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以制訂或提出對(duì)所公開(kāi)實(shí)施例的功能和/或方式和/或結(jié)果和/或步驟和/或結(jié)構(gòu)的各種修改及其等效物。
權(quán)利要求
1.一種用于從對(duì)象的第一部位Rdyn(301)產(chǎn)生S個(gè)體積圖像的序列的方法，各體積圖像包括N個(gè)剖面，所述方法包括動(dòng)態(tài)捕獲(101)Sdyn個(gè)體積圖像，此步驟延續(xù)第一時(shí)段Tdyn；從所述對(duì)象的第二部位Rdel(302)延遲捕獲(102)Sdel個(gè)體積圖像，各體積圖像包括M個(gè)剖面，所述延遲捕獲延續(xù)與所述第一時(shí)段Tdyn相近的第二時(shí)段Tdel，所述第二部位Rdel包括所述第一部位Rdyn；對(duì)于在所述延遲捕獲期間所得的M個(gè)剖面的各體積圖像提取(103-107，103-113)信息要素，從而可以重構(gòu)N個(gè)剖面，所述重構(gòu)的N個(gè)剖面對(duì)應(yīng)于與來(lái)自所述動(dòng)態(tài)捕獲階段的體積圖像的N個(gè)剖面最相似的標(biāo)準(zhǔn)，所述重構(gòu)的N個(gè)剖面形成所述第一部位Rdyn的體積圖像；以及生成(108)S個(gè)體積圖像的序列，其中S等于所述動(dòng)態(tài)和延遲捕獲圖像之和(Sdyn+Sdel)，這是通過(guò)將所捕獲的動(dòng)態(tài)(Sdyn)體積圖像和所重構(gòu)的(Sdel)體積圖像按其捕獲順序并置在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，M大于N，所述M個(gè)剖面所探查的部位關(guān)于所述N個(gè)剖面所探查的部位對(duì)稱。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述延遲捕獲期間，所述對(duì)象在活動(dòng)面上保持不動(dòng)，所述活動(dòng)面沿著平行于傳感器的旋轉(zhuǎn)軸的方向平移。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述對(duì)象在所述動(dòng)態(tài)捕獲期間屏住呼吸，而在所述延遲捕獲期間自由地呼吸。
5.如權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從在所述第二時(shí)段Tdel期間捕獲的體積圖像中提取信息是由操作員來(lái)執(zhí)行的。
6.如權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從在所述第二時(shí)段Tdel期間捕獲的體積圖像中提取信息是自動(dòng)進(jìn)行的。
7.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)在所述第二時(shí)段Tdel期間捕獲的至少一個(gè)圖像進(jìn)行體積圖像的重構(gòu)包括從所述動(dòng)態(tài)捕獲的Sdyn個(gè)圖像之中選擇(103)參考體積圖像；為選定圖像的各剖面定義(104)參考曲線；將各選定圖像剖面與在所述第二時(shí)段Tdel期間捕獲的體積圖像中的M個(gè)剖面進(jìn)行比較(105)，以便為這M個(gè)剖面確定與所述選定圖像中的剖面之間的相似值，所述比較利用了與所述參考曲線對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)點(diǎn)；以及為各選定圖像剖面選擇使相似值最大的在所述第二時(shí)段Tdel期間捕獲的體積圖像剖面，所述選擇的結(jié)果是N個(gè)剖面的體積圖像。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，對(duì)在所述第二時(shí)段Tdel期間捕獲的各體積圖像，至少重復(fù)(107)所述比較和選擇步驟。
9.如權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，對(duì)在所述延遲階段期間捕獲的至少一個(gè)圖像進(jìn)行下述步驟從所述動(dòng)態(tài)捕獲的Tdyn個(gè)圖像中選擇(103)參考圖像；在所述參考圖像中確定(109)參考面；計(jì)算(110)所述參考圖像和在所述延遲階段期間捕獲的圖像之間的相似值；為在所述延遲階段期間捕獲的圖像評(píng)估(111)處理結(jié)束的閾值；確定(112)使在所述時(shí)段Tdel期間捕獲的圖像與通過(guò)旋轉(zhuǎn)平移而變換的參考圖像之間的相似性函數(shù)最大的旋轉(zhuǎn)/平移；以及從在所述時(shí)段Tdel期間捕獲的體積圖像中提取(113)與已被施加了選定旋轉(zhuǎn)/平移的所述參考圖像的體積相對(duì)應(yīng)的信息。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，對(duì)于在所述時(shí)段Tdel期間捕獲的各體積圖像，至少重復(fù)所述計(jì)算、評(píng)估和確定步驟。
11.一種用于從對(duì)象的第一部位Rdyn(30)產(chǎn)生S個(gè)體積圖像的序列的設(shè)備，各體積圖像包括N個(gè)剖面，所述設(shè)備包括用于提供所發(fā)出輻射的源的裝置(205)；用于接收穿過(guò)對(duì)象之后的所發(fā)出輻射的裝置(206)，所述對(duì)象處于所述用于提供所發(fā)出輻射的源的裝置和所述用于接收所發(fā)出輻射的裝置之間；用于處理穿過(guò)對(duì)象之后的所發(fā)出輻射的裝置(209)；用于根據(jù)穿過(guò)對(duì)象的所發(fā)出輻射來(lái)捕獲對(duì)象的圖像的裝置(203)；用于在第一時(shí)段Tdyn上進(jìn)行Sdyn個(gè)體積圖像的動(dòng)態(tài)捕獲(101)的裝置用于從所述對(duì)象的第二部位Rdel(302)延遲捕獲(102)Sdel個(gè)體積圖像的裝置，各體積圖像包括M個(gè)剖面，所述延遲捕獲延續(xù)與所述第一時(shí)段Tdyn相近的第二時(shí)段Tdel，所述第二部位Rdel包括所述第一部位Rdyn；用于對(duì)于在所述延遲捕獲期間獲得的M個(gè)剖面的各體積圖像提取(103-107，103-113)信息要素、從而可以重構(gòu)N個(gè)剖面的裝置，所述重構(gòu)的N個(gè)剖面對(duì)應(yīng)于與來(lái)自所述動(dòng)態(tài)捕獲階段的體積圖像的N個(gè)剖面最相似的標(biāo)準(zhǔn)，所述重構(gòu)的N個(gè)剖面形成所述第一部位Rdyn的體積圖像；以及用于生成(108)S個(gè)體積圖像的序列的裝置，其中S等于所述動(dòng)態(tài)和延遲捕獲圖像之和(Sdyn+Sdel)，這是通過(guò)將所捕獲的動(dòng)態(tài)(Sdyn)體積圖像和所重構(gòu)的(Sdel)體積圖像按其捕獲順序并置在一起來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于，在所述延遲捕獲期間，所述對(duì)象在活動(dòng)面上保持不動(dòng)，所述活動(dòng)面沿著平行于傳感器的旋轉(zhuǎn)軸的方向平移。
13.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括用于執(zhí)行權(quán)利要求1的步驟的裝置。
14.一種計(jì)算機(jī)程序，包括當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1的步驟的代碼裝置。
15.一種載體上的計(jì)算機(jī)程序，該載體上攜帶了當(dāng)在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)執(zhí)行權(quán)利要求1的步驟的代碼。
全文摘要
為了延長(zhǎng)掃描器進(jìn)行檢查的持續(xù)時(shí)間，該檢查分成兩個(gè)階段來(lái)進(jìn)行。在第一動(dòng)態(tài)階段(101)中，病人屏住呼吸，掃描器探查部位Rdyn，而在第二延遲階段(102)中，病人自由地呼吸，掃描器探查部位Rdel。部位Rdel包括了部位Rdyn。在延遲階段捕獲的圖像與至少一個(gè)動(dòng)態(tài)階段圖像對(duì)準(zhǔn)(103－107，109－113)。這種對(duì)準(zhǔn)可以得到關(guān)于部位Rdyn的覆蓋長(zhǎng)時(shí)段的圖像序列。這種對(duì)準(zhǔn)允許不受呼吸和心動(dòng)周期的影響。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1620988SQ200410100098
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月28日
發(fā)明者G·卡爾蒙, T·-Y·李, D·德魯蒙德, K·普羅克諾夫 申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司