專(zhuān)利名稱：用于狹窄檢測(cè)的放射圖像的處理過(guò)程的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域并且更具體地涉及應(yīng)用于血管放射介入成像領(lǐng)域的放射領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
血管介入放射包括在成像控制下實(shí)行的過(guò)程并且具體地治療心肌缺血。心肌缺血是一種在發(fā)達(dá)國(guó)家影響超過(guò)三分之一人口的疾病并且它經(jīng)由狹窄(即， 動(dòng)脈縮窄)來(lái)體現(xiàn)。存在若干用于治療該疾病的治療，其包括在冠狀動(dòng)脈內(nèi)插入支架。對(duì)此，心臟病專(zhuān)家利用介入成像，其向他提供冠狀動(dòng)脈的可能的損傷和量化和表征、并且更具體地是狹窄的表征以便選擇要弓I入的支架的尺寸。心臟病專(zhuān)家通常使用包括要治療的動(dòng)脈的區(qū)域圖像，在其上他沿著要治療的動(dòng)脈人工安置若干標(biāo)記來(lái)實(shí)行狹窄分析，即來(lái)確定狹窄位于的地方并且確定用于狹窄治療所必需的支架的尺寸。該檢測(cè)和量化需要放射科醫(yī)師與醫(yī)學(xué)成像裝置交互以及檢測(cè)要治療的動(dòng)脈的先前的步驟。這里的劣勢(shì)是檢測(cè)和量化費(fèi)時(shí)間并且對(duì)于醫(yī)師是難以執(zhí)行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明消除這些劣勢(shì)。根據(jù)第一方面，本發(fā)明涉及用于處理患者的感興趣區(qū)的放射圖像的過(guò)程，這些放射圖像是2D投影中的圖像，其中長(zhǎng)形器具已經(jīng)事先插入動(dòng)脈中，該過(guò)程包括下列步驟獲得由感興趣區(qū)的第一圖像和第二圖像構(gòu)成的至少一組圖像，該第一圖像是其中事先注入對(duì)照品的感興趣區(qū)的圖像，該第二圖像是沒(méi)有對(duì)照品或具有極少數(shù)量對(duì)照品的感興趣區(qū)的圖像，每組對(duì)應(yīng)于給定角度；該過(guò)程對(duì)于每組還包括下列步驟分割該第一圖像以檢測(cè)感興趣區(qū)的多個(gè)動(dòng)脈；分割該第二圖像以檢測(cè)并且隔離該器具；在第一分割圖像中限定多條線，每條線限定動(dòng)脈；從第二分割圖像和所限定的線確定對(duì)應(yīng)于其中已經(jīng)插入器具的動(dòng)脈的感興趣動(dòng)脈，該感興趣動(dòng)脈的線最接近該器具；將冠狀動(dòng)脈損傷的定量分析算法應(yīng)用于該感興趣動(dòng)脈來(lái)檢測(cè)該感興趣動(dòng)脈的損傷。由于檢測(cè)感興趣動(dòng)脈，能夠量化狹窄而不需要沿著動(dòng)脈人工限定點(diǎn)并且從而沒(méi)有與醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)交互。這在執(zhí)行血管損傷檢測(cè)中提供快速和簡(jiǎn)便。該過(guò)程的其他方面如下-通過(guò)使用沿著感興趣動(dòng)脈的線放置的點(diǎn)進(jìn)行定量分析算法的應(yīng)用；-確定感興趣動(dòng)脈的步驟包括利用距離判據(jù)，其結(jié)合動(dòng)脈線的歐幾里得距離 (Euclidian distance)與全部沿著限定長(zhǎng)形器具的曲線的器具與該線的取向差異的評(píng)
3估；-限定動(dòng)脈的線是分別限定動(dòng)脈的對(duì)稱軸線的中心線；-獲得至少兩組圖像，該過(guò)程包括在完成對(duì)于每組的感興趣動(dòng)脈的確定時(shí)，進(jìn)行 3D重構(gòu)步驟以獲得感興趣動(dòng)脈的3D圖像；-在感興趣的3D動(dòng)脈上使用定量分析算法；-獲得一系列成組的圖像，其中在對(duì)于每組檢測(cè)的每個(gè)感興趣動(dòng)脈上完成感興趣動(dòng)脈的識(shí)別來(lái)獲得感興趣動(dòng)脈的線的二維移動(dòng)場(chǎng)；-獲得多個(gè)系列的成組的圖像，其中在每組圖像上使用定量分析算法來(lái)獲得在感興趣動(dòng)脈的線的圖像中投影的移動(dòng)場(chǎng)；-合成的放射圖像是先前采集并且存儲(chǔ)在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的存儲(chǔ)器單元中的圖像。根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一方面的過(guò)程的部件。根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)程序，其包括用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的第一方面的過(guò)程的機(jī)器指令。


本發(fā)明的其他特性和優(yōu)勢(shì)將從純粹是說(shuō)明性和非限制性的并且必須結(jié)合附圖考慮的下列說(shuō)明中顯露，其中圖I圖示根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)5 ；圖2示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的放射圖像的處理過(guò)程的步驟；圖3圖示通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的放射圖像的處理過(guò)程獲得的第一圖像；圖4圖示通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的放射圖像的處理過(guò)程獲得的第二圖像；圖5示意地圖示在根據(jù)本發(fā)明的放射圖像的處理過(guò)程期間獲得的感興趣動(dòng)脈。
具體實(shí)施例方式醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)圖I示意地圖示用于采集放射圖像的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)100。該醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)100包括用于收容要檢查的患者10的支架I、設(shè)計(jì)成發(fā)射X射線束3的源2、放置在該源2對(duì)側(cè)并且配置成檢查由該源2發(fā)射的X射線的檢測(cè)器4、控制單元6、存儲(chǔ)單元7和顯示單元8。X射線的源2和檢測(cè)器4由C形臂5附連。這樣的臂5更通常稱為拱。該臂5可以根據(jù)三個(gè)自由度定向。檢測(cè)器4可以是半導(dǎo)體圖像傳感器，其包括例如非晶硅的晶體管/光電二極管矩陣上的碘化銫磷(閃爍體)。其他適合的檢測(cè)器是=CCD傳感器，一種直接將X射線轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的直接數(shù)字檢測(cè)器。在圖I中圖示的檢測(cè)器4是平面的并且限定平面圖像表面， 而其他幾何形狀可以是合適的?？刂茊卧?通過(guò)有線或無(wú)線連接而連接到拱5?？刂茊卧?通過(guò)固定例如要由X 射線源發(fā)射的輻射劑量和臂5的角度定位等若干參數(shù)控制采集。控制單元6控制臂5的位置，即，源2相對(duì)于檢測(cè)器4的位置。
控制單元6可以包括讀取裝置(未示出)，例如磁盤(pán)讀取器、或⑶-ROM讀取器、 DVD-ROM讀取器或連接端口，連接端口用于讀取例如磁盤(pán)、⑶-ROM、DVD-ROM或USB密鑰等指令介質(zhì)(未示出)的處理過(guò)程的指令或更一般地通過(guò)任何可移除存儲(chǔ)介質(zhì)或甚至經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接讀取指令介質(zhì)(未示出)的處理過(guò)程的指令。存儲(chǔ)單元7連接到控制單元6用于記錄采集的參數(shù)和圖像。能夠使存儲(chǔ)單元7位于控制單元6內(nèi)部或它外部。存儲(chǔ)單元7可以由硬驅(qū)動(dòng)或SSD或任何其他可移除和可重寫(xiě)存儲(chǔ)部件(USB密鑰、 存儲(chǔ)器卡等)形成。存儲(chǔ)單元7可以是控制單元6的R0M/RAM存儲(chǔ)器、USB密鑰、存儲(chǔ)器卡、 中央服務(wù)器的存儲(chǔ)器。顯示單元8連接到控制單元6用于顯示采集的圖像和/或關(guān)于采集控制參數(shù)的信息。
顯示單元8可以是例如計(jì)算機(jī)屏幕、監(jiān)視器、平面屏幕、等離子屏幕或已知類(lèi)型的任何其他類(lèi)型的顯示裝置。這樣的顯示單元8允許醫(yī)師控制放射圖像的采集。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)100耦合于處理系統(tǒng)200。該處理系統(tǒng)200包括計(jì)算單元9和存儲(chǔ)單元10。處理系統(tǒng)200接收采集并且存儲(chǔ)在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)100的存儲(chǔ)單元4中的圖像，處理系統(tǒng)200使用該圖像實(shí)施某些數(shù)量的處理(見(jiàn)下文)。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)100的存儲(chǔ)單元4的數(shù)據(jù)傳送到處理系統(tǒng)200的計(jì)算單元9可以經(jīng)由內(nèi)部或外部信息網(wǎng)絡(luò)或用例如磁盤(pán)、⑶-ROM、DVD-ROM、外部硬驅(qū)動(dòng)、USB密鑰、SD卡等任何適合的物理存儲(chǔ)器介質(zhì)進(jìn)行。計(jì)算單元9是例如計(jì)算機(jī)或多個(gè)計(jì)算機(jī)、處理器或多個(gè)處理器、微控制器或多個(gè)微控制器、微型計(jì)算機(jī)或多個(gè)微型計(jì)算機(jī)、可編程自動(dòng)機(jī)或多個(gè)自動(dòng)機(jī)、專(zhuān)用集成電路或多個(gè)這樣的電路、其他的可編程電路或包括例如工作站等計(jì)算機(jī)的其他裝置。作為變化形式，計(jì)算器9可以包括讀取裝置(未示出)，例如磁盤(pán)讀取器、⑶-ROM 或DVD-ROM讀取器或連接端口，連接端口用于讀取例如磁盤(pán)、CD-ROM、DVD-ROM或USB密鑰等指令介質(zhì)(未示出)的處理過(guò)程的指令或更一般地通過(guò)任何可移除存儲(chǔ)介質(zhì)或甚至經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)連接讀取指令介質(zhì)(未示出)的處理過(guò)程的指令。而且，處理系統(tǒng)包括用于存儲(chǔ)由計(jì)算單元9生成的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元11。計(jì)算單元9可以連接到顯示單元8(如在圖I中的)或另外連接到另一個(gè)顯示單元(未示出)。放射圖像的處理過(guò)程根據(jù)本發(fā)明的放射圖像的處理過(guò)程的實(shí)施例在下文描述。圖2示意地圖示該過(guò)程的步驟。第一 I1和5個(gè)第二 I2圖像的獲得SI、S2。放射圖像的處理過(guò)程利用患者的感興趣區(qū)的兩個(gè)放射圖像I1U2，器具已經(jīng)事先引入該患者中，在下文是長(zhǎng)形器具。該類(lèi)型的器具是例如導(dǎo)絲、導(dǎo)管或其的組合，并且優(yōu)選地是能夠容易地引入支架的導(dǎo)絲。
第一圖像I1對(duì)應(yīng)于其中已經(jīng)注入對(duì)照品的感興趣區(qū)的放射圖像。這樣的對(duì)照品是例如碘，并且感興趣區(qū)典型地是要治療的患者的冠狀動(dòng)脈區(qū)。第二圖像I2對(duì)應(yīng)于其中沒(méi)有對(duì)照品或具有極少數(shù)量對(duì)照品的感興趣區(qū)的放射圖像。極少數(shù)量對(duì)照品意指顯示了器具但該器具沒(méi)有被動(dòng)脈遮蔽的對(duì)照品的數(shù)量。第一和第二圖像Ip I2可以通過(guò)在放射圖像的整個(gè)處理過(guò)程中采用的采集部件而獲得，或可以從醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元獲得。要注意第一和第二圖像Ip I2源于通過(guò)在上文描述的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)對(duì)于給定角度 (即，X射線源相對(duì)于正交于支承臺(tái)(患者放置在其上)方向的取向)做出的采集。第一和第二圖像I1U2是2D投影圖像。在其余的描述中，一組圖像限定為是由對(duì)于給定角度采集的第一和第二圖像構(gòu)成的配對(duì)。還考慮一系列成組圖像，S卩，對(duì)于給定角度，在不同的時(shí)間采集的若干組圖像Ip
I2O第一圖像I1的分割S3該步驟包括從第一圖像I1并且由于注入的對(duì)照品提取和隔離患者的動(dòng)脈。更精確地，提取和隔離感興趣區(qū)的動(dòng)脈網(wǎng)絡(luò)。圖3示意地圖示第一分割圖像I/的示例,其包括顯示的患者的動(dòng)脈網(wǎng)絡(luò)101、包括對(duì)應(yīng)于要檢測(cè)的損傷的縮窄102的動(dòng)脈103。第二圖像I2的分割S4該步驟S4包括從顯示的沒(méi)有對(duì)照品的感興趣區(qū)提取和隔離插入患者的感興趣動(dòng)脈的器具。圖4示意地圖示第二分割圖像12’的示例，其包括與第一分割圖像I1'相同的用虛線圖示的網(wǎng)絡(luò)101，以及器具201，這里導(dǎo)絲插入動(dòng)脈網(wǎng)絡(luò)101的動(dòng)脈中。實(shí)際上，當(dāng)完成該分割步驟S4時(shí)，在圖像12’中只顯示器具，而網(wǎng)絡(luò)101這里通過(guò)指示而代表。要注意分割圖像是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員眾所周知的技術(shù)并且將不進(jìn)行任何進(jìn)一步的詳細(xì)描述。動(dòng)脈的線的限定S5該步驟S5包括對(duì)于每個(gè)動(dòng)脈限定線Ci,例如限定動(dòng)脈的對(duì)稱軸線的中心線。限定中心線Ci例如用以下文獻(xiàn)中描述的技術(shù)實(shí)現(xiàn)Karl Krissian, Gregoire Malandain, Nicholas Ayache, Regis VaiIIant 和 Yves Trousset :“Model-Based Detection of Tubular Structures in 3D Images，，Computer Vision and Image Understanding, Vol. 80、num. 2，p.130-171，2000。圖5圖示圖像I/，對(duì)于該圖像I3’已經(jīng)在動(dòng)脈網(wǎng)絡(luò)101中限定9條中心線CiQ = I 至 9)。包括器具的動(dòng)脈的檢測(cè)S5該步驟S5包括檢測(cè)感興趣動(dòng)脈(即其中已經(jīng)插入器具的動(dòng)脈)。感興趣動(dòng)脈的檢測(cè)從第二圖像12’和從圖像I/實(shí)施。這樣的檢測(cè)使用在第二分割圖像12’中隔離和檢測(cè)的器具201與限定的中心線Ci之間的距離判據(jù)來(lái)實(shí)施。感興趣動(dòng)脈對(duì)應(yīng)于對(duì)于動(dòng)脈而言器具和中心線C之間的距離是最小的動(dòng)脈。這可以是結(jié)合動(dòng)脈的中心線C的歐幾里得距離與器具與該中心線C的取向差異的評(píng)估的距離判據(jù)。感興趣動(dòng)脈的可能的狹窄的確定S6一旦識(shí)別其中已經(jīng)插入器具的感興趣動(dòng)脈，可以進(jìn)行定量分析。為了做到這點(diǎn)，冠狀動(dòng)脈損傷(“定量冠狀動(dòng)脈分析”(QCA))的定量分析的過(guò)程應(yīng)用于感興趣動(dòng)脈。這樣的分析過(guò)程例如在以下文獻(xiàn)中描述Paul L. Van Herck等人 的“Quantitative Coronary Arteriography on Digital Flat-PaneI System，，Catheterization and Cardiovascular Interventions, p.192-200,2004。QCA分析基于臨床上有效地用于檢測(cè)輪廓的算法并且能夠確定閉塞的百分比，正常動(dòng)脈和展現(xiàn)狹窄的動(dòng)脈的直徑和大小的閉塞。具體地，這樣的算法分析全部沿著中心線C的動(dòng)脈并且具體地確定中心線的每個(gè)點(diǎn)處的動(dòng)脈的視直徑。該直徑的變化并且具體地減小是例如動(dòng)脈損傷等病理存在的指示物。量化包括通過(guò)相對(duì)于正常直徑區(qū)域百分比來(lái)確定該減小。獲得(S8、S8’)3D圖像上文描述的該過(guò)程可以應(yīng)用于對(duì)于不同角度采取的若干2D投影圖像。使用已知類(lèi)型并且能應(yīng)用于線的3D重構(gòu)可以產(chǎn)生3D線，其描述動(dòng)脈的幾何形狀。 更具體地，能夠獲得感興趣動(dòng)脈的3D視圖。這可以應(yīng)用于一系列圖像來(lái)獲得一系列3D圖像并且因此獲得下列要素-分析由在該系列圖像中識(shí)別的線的演變描述的動(dòng)脈移動(dòng)的投影；-定量分析動(dòng)脈在連續(xù)的圖像中的投影；-從根據(jù)不同角度采集的若干系列圖像的處理來(lái)分析動(dòng)脈在三維空間中的移動(dòng)；-感興趣動(dòng)脈的三維和時(shí)間定量分析。計(jì)算機(jī)程序放射圖像的處理過(guò)程可以采用計(jì)算機(jī)程序(其包括用于執(zhí)行該過(guò)程的機(jī)器指令) 的形式有利地實(shí)現(xiàn)。部件列表
權(quán)利要求
1.一種患者的感興趣區(qū)的放射圖像的處理過(guò)程，所述放射圖像是2D投影圖像，其中長(zhǎng)形器具已經(jīng)事先插入動(dòng)脈中，所述過(guò)程包括下列步驟-獲得(SI、S2)由所述感興趣區(qū)的第一圖像(I1)和第二圖像(I2)構(gòu)成的至少一組圖像，所述第一圖像(I1)是其中事先已經(jīng)注入對(duì)照品的所述感興趣區(qū)的圖像，所述第二圖像是沒(méi)有對(duì)照品或具有極少數(shù)量對(duì)照品的所述感興趣區(qū)的圖像，每組對(duì)應(yīng)于給定角度；所述過(guò)程對(duì)于每組包括下列步驟-分割(S3)所述第一圖像(I1)以檢測(cè)所述感興趣區(qū)的多個(gè)動(dòng)脈；-分割(S4)所述第二圖像(I2)以檢測(cè)并且隔離所述器具；-在所述第一分割圖像中限定(S5)多條線(Ci),每條線(Ci)限定動(dòng)脈；-從所述第二分割圖像和所述限定的線確定(S6)對(duì)應(yīng)于其中已經(jīng)插入所述器具的動(dòng)脈的感興趣動(dòng)脈，所述感興趣動(dòng)脈的線(C7)最接近所述器具；-將冠狀動(dòng)脈損傷的定量分析算法應(yīng)用(S7)于所述感興趣動(dòng)脈來(lái)檢測(cè)所述感興趣動(dòng)脈的損傷。
2.如權(quán)利要求I所述的過(guò)程，其中所述定量分析算法的應(yīng)用通過(guò)使用沿著所述感興趣動(dòng)脈的線放置的點(diǎn)來(lái)進(jìn)行。
3.如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的過(guò)程，其中用于確定所述感興趣動(dòng)脈的步驟包括: 采用距離判據(jù)，其中結(jié)合動(dòng)脈線的歐幾里得距離和全部沿著限定所述長(zhǎng)形器具的曲線的所述器具與所述線的取向差異的評(píng)估。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的過(guò)程，其中限定所述動(dòng)脈的線是分別限定動(dòng)脈的對(duì)稱軸線的中心線。
5.如權(quán)利要求中1-4中任一項(xiàng)所述的過(guò)程，其中獲得至少兩組圖像(I1U2),所述過(guò)程包括當(dāng)完成對(duì)于每組的所述感興趣動(dòng)脈的確定時(shí)，進(jìn)行3D重構(gòu)步驟以獲得所述感興趣動(dòng)脈的3D圖像。
6.如權(quán)利要求5所述的過(guò)程，所述定量分析算法根據(jù)所述過(guò)程在感興趣的3D動(dòng)脈上使用。
7.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的過(guò)程，其中獲得一系列成組的圖像，并且其中在對(duì)于每組檢測(cè)的每個(gè)感興趣動(dòng)脈上使用所述感興趣動(dòng)脈的識(shí)別來(lái)獲得所述感興趣動(dòng)脈的線的二維移動(dòng)場(chǎng)。
8.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的過(guò)程，其中獲得多個(gè)系列的成組的圖像并且其中在每組圖像上使用所述定量分析算法來(lái)獲得在所述感興趣動(dòng)脈的線的圖像中投影的移動(dòng)場(chǎng)。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的過(guò)程，其中獲得的所述放射圖像是先前采集并且存儲(chǔ)在所述醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的存儲(chǔ)器單元中的圖像。
10.醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，其包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)要求的過(guò)程的部件。
11.計(jì)算機(jī)程序，其特征在于它包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求I至9中任一項(xiàng)要求的過(guò)程的機(jī)器指令。
全文摘要
本發(fā)明提供用于狹窄檢測(cè)的放射圖像的處理過(guò)程。本發(fā)明涉及患者的感興趣區(qū)的放射圖像的處理過(guò)程，這些放射圖像是2D投影圖像，其中長(zhǎng)形器具已經(jīng)事先插入動(dòng)脈中，該過(guò)程包括下列步驟獲得(S1、S2)由該感興趣區(qū)的第一圖像(I1)和第二圖像(I2)構(gòu)成的至少一組圖像，該第一圖像(I1)是其中事先注入對(duì)照品的該感興趣區(qū)的圖像，該第二圖像是沒(méi)有對(duì)照品或具有最小數(shù)量對(duì)照品的該感興趣區(qū)的圖像，每組對(duì)應(yīng)于給定角度；該過(guò)程對(duì)于每組包括下列步驟分割(S3)該第一圖像(I1)以檢測(cè)該感興趣區(qū)的多個(gè)動(dòng)脈；分割(S4)該第二圖像(I2)以檢測(cè)并且隔離該器具；在第一分割圖像中限定(S5)多條線(Ci)，每條線(Ci)限定動(dòng)脈；從第二分割圖像和限定的線確定(S6)對(duì)應(yīng)于其中已經(jīng)插入該器具的動(dòng)脈的感興趣動(dòng)脈，該感興趣動(dòng)脈的線(C7)最接近該器具；將冠狀動(dòng)脈損傷的定量分析算法應(yīng)用(S7)于該感興趣動(dòng)脈來(lái)檢測(cè)該感興趣動(dòng)脈的損傷。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102592274SQ20111038780
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者R·韋蘭, S·喬治斯, V·比斯穆特 申請(qǐng)人:通用電氣公司