醫(yī)用圖像處理裝置、以及醫(yī)用圖像匹配性判定方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠在多個醫(yī)用圖像的位置對準中，判定位置對準的程度的醫(yī)用圖像處理裝置。本實施方式所涉及的醫(yī)用圖像處理裝置具備：位置對準單元（14），實施和第1圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的位置對準相關(guān)的第1位置對準、以及和第1圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的不同于第1位置對準的位置對準相關(guān)的第2位置對準；匹配性判定單元（16），根據(jù)基于第1位置對準與第2位置對準的位置對準的差，判定第1圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的匹配性程度。
【專利說明】醫(yī)用圖像處理裝置、以及醫(yī)用圖像匹配性判定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書所記載的實施方式一般涉及用于判定數(shù)據(jù)集的匹配性的方法和用于判定數(shù)據(jù)集的匹配性的裝置，例如，涉及用于判定以不同的時間或者不同的方式取得的I對醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集的匹配性的方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)用攝影的領(lǐng)域中，為了進行比較，經(jīng)常需要將醫(yī)用圖像彼此進行位置對準。例如，有時通過將患者的現(xiàn)在的圖像與同一患者的以前的圖像進行位置對準，來進行例如腫瘤的尺寸的比較等，進行疾病的惡化或者治療的效果的評價。
[0003]例如，知道有一種通過將由X射線計算機斷層攝影(CT)以及磁共振攝影(MR)等不同的攝影方式取得的圖像彼此進行比較或者組合，來有效利用以各個方式通過掃描得到的各種信息的技術(shù)。
[0004]但是，一般而言，關(guān)于解剖學特征部的位置，由于例如患者的姿勢不同，患者的移動、攝影方式不同，或者攝影參數(shù)不同等原因，在各種圖像彼此之間產(chǎn)生差異。為了實現(xiàn)2個圖像的準確的位置對準，需要對一個圖像進行變換，以使得各解剖學特征部的坐標在結(jié)果得到的各圖像中相同。這通過圖像位置對準以及圖像變換的處理來實現(xiàn)。
[0005]剛體位置對準涉及用于通過剛體變換(只伴隨旋轉(zhuǎn)參數(shù)以及平行移動參數(shù)的變換)對2個以上的圖像或者體積進行位置對準的技術(shù)類型。剛體位置對準的有用的用途在于，在追蹤研究中將現(xiàn)在的體積以及以前的體積的位置對準作為目的。仿射位置對準是利用了仿射變換(旋轉(zhuǎn)、平行移動、放大縮小(scaling)、或者剪斷)的位置對準。
[0006]為了進行圖像位置對準，有時使用旋轉(zhuǎn)、平行移動、以及均等縮放分量的操作有用。由此，得到與相比剛體變換為一般的、但是沒有仿射變換那樣一般的變換相關(guān)的空間。
[0007]非剛體位置對準(非剛體變換)是指使用比能夠進行包含局部變形的變形更一般的變形的技術(shù)類型。這些特別適用于對臟器或者軟組織的圖像進行位置對準的情況。
[0008]用于對圖像進行位置對準的技術(shù)已被熟知。一般而言，位置對準是優(yōu)化的問題，其目的在于，通過找出2個圖像間的最優(yōu)的變換，將一個圖像的坐標系中的點向另一個圖像的坐標系中的對應(yīng)的點映射，從而將這些圖像中的對應(yīng)的特征部彼此建立關(guān)系。
[0009]相似性測度是2個圖像間的相似性的程度。例如，在互信息(mutualinformat1n:MI)方法中，各圖像中的點根據(jù)2個圖像間的統(tǒng)計相似性(互信息)來識別，并建立關(guān)聯(lián)。
[0010]為了對2個圖像進行位置對準，也可以將一個圖像保持恒定，另一圖像則按照由位置對準類型規(guī)定的參數(shù)集(例如，在剛體位置對準中，合適的維數(shù)中的旋轉(zhuǎn)參數(shù)以及平行移動參數(shù))進行變換。接著，判定結(jié)果得到的這2個圖像間的相似性測度。由此，根據(jù)這些參數(shù)規(guī)定對于相似性測度的目標函數(shù)。接著，目標函數(shù)例如使用梯度下降方法、爬山算法、或者鮑威爾優(yōu)化等優(yōu)化函數(shù)進行優(yōu)化，實現(xiàn)將2個圖像建立關(guān)系的最優(yōu)的變換。
[0011]為了與第I圖像進行位置對準，并取得具有共同的坐標系變換圖像，將該最優(yōu)的變換用于第2圖像。
[0012]位置對準能夠手動地(例如,通過手動選擇各圖像上的相互對應(yīng)的點)、半自動地、或者自動地實施。目前，在大多數(shù)的醫(yī)用攝影系統(tǒng)中，與以前相比較，位置對準被更大地自動化。
[0013]位置對準不一定常常成功地進行，或者也不一定總是能夠進行。以下，說明2個圖像數(shù)據(jù)集的位置對準的嘗試中的位置對準失敗的2個例子。
[0014]在第I失敗例中，雖然出現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的2個集的良好的位置對準，但位置對準算法不能找出該良好的位置對準。在該例子中，希望通過改良位置對準算法，來提高成功進行的可能性。
[0015]在第2失敗例中，由于在所輸入的數(shù)據(jù)集彼此之間不存在重疊，因此，不能進行2個圖像數(shù)據(jù)集的良好位置對準。例如，位置對準算法想要嘗試位置對準的2個數(shù)據(jù)集表示頭部以及腳部等身體的完全不同的部位的圖像。在該例子中，通過任何算法，都不能實現(xiàn)良好的位置對準。當某一算法要求找出針對不能位置對準的圖像對的位置對準時，該情況有時被稱為失策(blunder)。
[0016]當圖像對的位置對準失敗時，用戶有時尋求使用代替的位置對準方法，或者，有時想要確定錯誤地選擇位置對準對象的圖像對的情況。從而，需要能夠通過執(zhí)行位置對準算法的系統(tǒng)檢測失敗。目前，大多數(shù)的位置對準算法將能夠進行位置對準作為前提，通常接受位置對準結(jié)果。即，不會自動地檢測出包含失策的位置對準失敗。
[0017]位置對準算法例如也可以通過與由臨床專家提供的信息等準確的信息進行比較等，通過與正確數(shù)據(jù)(ground truth)進行比較來評價。另外,知道有如下技術(shù):不使用正確數(shù)據(jù)，使用多個不同的算法考慮體積的集間的所有的位置對準的組合，并對其結(jié)果進行統(tǒng)計組合，來評價位置對準算法。為了使該過程變得最有效，多個數(shù)據(jù)集以及多個位置對準算法與大量的統(tǒng)計處理一起使用。該過程用于位置對準算法的離線評價。
[0018]以下，將實施方式作為非限定的例子進行說明，在以下的附圖中示出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]目的在于，提供一種能夠在多個醫(yī)用圖像的位置對準中，判定位置對準的程度的醫(yī)用圖像處理裝置、以及醫(yī)用圖像匹配性判定方法。
[0020]根據(jù)本實施方式所涉及的醫(yī)用圖像處理裝置，具備:位置對準單元，實施和第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的位置對準相關(guān)的第I位置對準、以及和所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間的不同于所述第I位置對準的位置對準相關(guān)的第2位置對準；位置對準判定單元，根據(jù)基于所述第I位置對準與所述第2位置對準的位置對準之差，判定所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間的位置對準的程度。
[0021]根據(jù)本實施方式，能夠提供一種在多個醫(yī)用圖像的位置對準中，能夠判定位置對準的程度的醫(yī)用圖像處理裝置、以及醫(yī)用圖像匹配性判定方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是基于一個實施方式的圖像處理系統(tǒng)的概略圖。
[0023]圖2是大致示出圖1的實施方式的動作的流程圖。[0024]圖3是示出能夠進行位置對準的2個圖像和作為它們的位置對準的結(jié)果而得到的被位置對準了的圖像的圖。
[0025]圖4是示出不能位置對準的2個圖像的圖。
[0026]圖5a是原型實現(xiàn)下的正常的位置對準的程度的直方圖。
[0027]圖5b是原型實現(xiàn)下的異常的位置對準的程度的直方圖。
[0028]符號說明
[0029]2…處理裝置、4…CT掃描儀、6…顯不器畫面、8…輸入設(shè)備、10...存儲器單兀、12…CPU (中央運算處理單元)、14…位置對準單元、16...匹配性判定單元。
【具體實施方式】
[0030]幾個實施方式提供一種醫(yī)用圖像處理裝置，該醫(yī)用圖像處理裝置具備:位置對準單元，構(gòu)成為實施第I圖像數(shù)據(jù)集與第2數(shù)據(jù)集之間的第I位置對準以及第I圖像數(shù)據(jù)集與第2數(shù)據(jù)集之間的第2位置對準；匹配性判定單元，構(gòu)成為判定第I位置對準與第2位置對準之間的差，根據(jù)第I位置對準與第2位置對準之間的差，判定第I圖像數(shù)據(jù)集與第2數(shù)據(jù)集之間的匹配性測度(程度)。
[0031]在圖1中，概略地示出構(gòu)成為判定2個數(shù)據(jù)集間的匹配性程度的基于第I實施方式的醫(yī)用圖像處理裝置。在該第I實施方式中，各數(shù)據(jù)集具備CT數(shù)據(jù)。在代替的實施方式，這些數(shù)據(jù)集的一個或者兩者具備任意的合適的醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)，該情況下的醫(yī)用包含獸醫(yī)用。在另一個實施方式中，第I數(shù)據(jù)集具備醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)，第2數(shù)據(jù)集具備例如與標準位置對準圖像或者位置對準參數(shù)集相關(guān)的數(shù)據(jù)等的合成數(shù)據(jù)、平均數(shù)據(jù)、或者計算機生成數(shù)據(jù)。例如，匹配性程度也可以在醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集與來自人體的解剖圖譜的數(shù)據(jù)集之間進行判定。
[0032]本醫(yī)用圖像處理裝置在該例子中具備作為個人計算機(PC)或者工作站的處理裝置2，該處理裝置2與CT掃描儀4、顯示器畫面6、計算機鍵盤以及鼠標等輸入設(shè)備或者多個輸入設(shè)備8連接。在該實施方式中，CT掃描儀例如是Toshiba Aquil1n (注冊商標)系列的CT掃描儀中之一。作為代替，CT掃描儀也可以是構(gòu)成為取得三維圖像數(shù)據(jù)的任意的CT掃描儀。在代替的實施方式中，CT掃描儀例如通過MRI掃描儀等、輔助其他的攝影方式的掃描儀來置換或者補充。
[0033]在該實施方式中，由CT掃描儀得到的圖像數(shù)據(jù)集存儲于存儲器單元10，之后，供給至處理單元2。在代替的一個實施方式中，圖像數(shù)據(jù)集由能夠形成圖像保管通信系統(tǒng)(Picture Archiving and Communicat1n:PACS)的一部分的遠程數(shù)據(jù)蓄積部(未圖示)來供給。存儲器單元10以及遠程數(shù)據(jù)蓄積部也可以具備任意的合適的方式的存儲裝置。
[0034]處理裝置2提供用于自動地或者半自動地對圖像數(shù)據(jù)集進行處理的處理裝置。處理裝置2具備中央運算處理單元(CPU) 12，所述中央運算處理單元(CPU) 12能夠進行作動，加載以及執(zhí)行構(gòu)成為實施將圖2作為參照而在以下說明的方法的各種軟件模塊或者其他的軟件構(gòu)成要素。
[0035]該處理裝置2具備用于實施數(shù)據(jù)集的位置對準的位置對準單元14和用于判定數(shù)據(jù)集間的匹配性程度的匹配性判定單元16。在該實施方式中，位置對準單元14以及匹配性判定單元16分別通過具有能夠執(zhí)行以實施本實施方式的方法的計算機可讀命令的計算機程序(醫(yī)用圖像匹配性判定程序)，安裝在處理單元2內(nèi)。但是，在其他的實施方式中，各單元也可以在軟件、硬件、或者硬件以及軟件的任意的合適的組合中安裝。在幾個實施方式中，各個單元也可以作為I個或者多個ASIC (特定用途集成電路)來安裝。
[0036]另外，處理裝置2具備硬盤驅(qū)動器和包含具有RAM、ROM、數(shù)據(jù)總線、各種設(shè)備驅(qū)動器的作動系統(tǒng)、以及包含顯卡的硬件設(shè)備的、PC的其他的構(gòu)成要素。為了清晰化，這些構(gòu)成要素在圖1中沒有圖示出。
[0037]圖1的系統(tǒng)構(gòu)成為:實施具有在圖2的流程圖中概略地圖示的那樣的一系列的階段的過程。
[0038]在第I階段30中，處理裝置2從存儲器單元10收到第I圖像數(shù)據(jù)集A和第2圖像數(shù)據(jù)集B。在本實施方式中，A具備從最近被攝影的患者的CT掃描得到的圖像數(shù)據(jù)集，B具備從以前被攝影的同一患者的CT掃描得到的圖像數(shù)據(jù)集。各圖像數(shù)據(jù)集分別具有固有的坐標系，距離在患者空間(以毫米來測定)內(nèi)被規(guī)定。
[0039]在第2階段32中，位置對準單元14使用位置對準算法在A與B之間實施2個位置對準。在該實施方式中，位置對準算法具備鮑威爾優(yōu)化和互信息相似性程度。
[0040]位置對準單元14實施第2位置對準，該第2位置對準關(guān)聯(lián)于和第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的位置對準相關(guān)的第I位置對準、以及和第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的第I位置對準不同的位置對準相關(guān)。
[0041]具體而言，位置對準單元14實施將第I圖像數(shù)據(jù)集A位置對準于第2圖像數(shù)據(jù)集B的第I位置對準。位置對準單元14根據(jù)該第I位置對準，導出將A坐標系中的點與B坐標系中的對應(yīng)的點建立關(guān)系的第I變換TBA。在此，相互對應(yīng)的點表示與根據(jù)互信息程度判定的點相同的特征部。在該流程圖中，變換Tba圖示為旋轉(zhuǎn)，但Tba也可以具備平行移動或者放大縮小(均等縮放)、或者平行移動、旋轉(zhuǎn)、以及放大縮小的任意的組合。
[0042]另外，位置對準單元14實施將第2圖像數(shù)據(jù)集B位置對準于第I圖像數(shù)據(jù)集A的第2位置對準。位置對準單元14根據(jù)第2位置對準，導出具備平行移動、旋轉(zhuǎn)、以及放大縮小的任意的組合的第2變換Tabij在代替的一個實施方式中，Tba以及Tab分別具備剛體變換。在另一個實施方式中，Tba以及Tab分別具備仿射變換。
[0043]在該實施方式中，所使用的位置對準算法不是對稱算法。第2變換Tab (從B向A的位置對準)不是第I變換Tba (從A向B的位置對準)的逆運算。從而，第I位置對準以及第2位置對準在大多數(shù)的例子中，可以預料到在2個圖像數(shù)據(jù)集間實現(xiàn)有些不同的點的位置對準。
[0044]在追加的一個實施方式中，Tab以及Tba也可以通過進行組合，實現(xiàn)具有可能比原來的位置對準算法高的精度的、插入了位置對準失敗的檢測的對稱位置對準算法。
[0045]在下一階段34中，匹配性判定單元16通過由矩陣乘法對第I變換Tba以及第2變換Tab進行組合，來生成往返矩陣Tm。Tab沒有被制約為Tba的逆運算，因此，Taba當然不是單位矩陣。Taba如以下詳述的那樣，用于導出第I位置對準與第2位置對準之間的差的程度。當該差小時，Taba與單位變換接近。
[0046]在階段36中，匹配性判定單元16在A坐標系內(nèi)選擇點集。在該實施方式中，所選擇的點是A坐標系內(nèi)的立方體的8個角。該立方體具有20mm的棱長(立方體的一邊的長度=20mm)，立方體的中心成為按照A坐標系由第I圖像數(shù)據(jù)集A表示的、在該例子中作為體積的區(qū)域的中心。在該例子中，立方體不是已經(jīng)存在于第I圖像數(shù)據(jù)集A中的構(gòu)造體或者與特征部建立關(guān)系的構(gòu)造體，而為了判定匹配性程度來構(gòu)筑。
[0047]關(guān)于立方體的各點V，匹配性判定單元16使用往返矩陣v’=TABAv，從而實施具備變換后的點V’的計算的變換過程。接著，匹配性判定單元16關(guān)于8個選擇出的各點以毫米來計算V與V’之間的歐幾里得距離。
[0048]在階段38中，匹配性判定單元16計算8個歐幾里得距離的平均。即，距離為第I位置對準與第2位置對準之間的差的程度。在這些位置對準非常相似的情況下，平均距離變小。在這些位置對準之間存在顯著的差異時，平均距離變得更大。
[0049]在階段40中，匹配性判定單元16通過將平均距離對于閾值進行比較，從而判定第I圖像數(shù)據(jù)集A與第2圖像數(shù)據(jù)集B之間的匹配性程度。在平均距離是25mm以下的情況下，被視為位置對準正常(匹配性程度等于I)。在平均距離超過25mm的情況下，被視為位置對準異常(匹配性程度等于O)。
[0050]S卩，匹配性判定單元16根據(jù)基于第I位置對準與第2位置對準的位置對準的差，來判定第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的匹配性程度。
[0051]在代替的實施方式中，代替上述的那樣的平均距離，計算代替的距離。在幾個實施方式中，該距離是單一點的移動距離、點間的加權(quán)平均距離、8個(或者其他的個數(shù))的距間隔的標準偏差、8個(或者其他的個數(shù))的距離的方差、或者任意的其他的合適的程度。在其他的實施方式中，2個位置對準間的差的程度不是距離。這些距離或者程度均可以具有為了判定匹配性程度而應(yīng)用的閾值。
[0052]任意的合適的個數(shù)的選擇點能夠在各種實施方式中使用。例如，在幾個實施方式中，使用3?10個、或者3?50個、或者3?100個選擇點。
[0053]在其他的實施方式中，匹配性程度是二進制值以外的概率水平或者可信度。在一個實施方式中，如上述那樣計算出的平均距離用于判定作為零平均距離相當于100%的位置對準概率的概率值的匹配性程度。
[0054]階段40是流程圖內(nèi)的判定階段。當匹配性程度是I (正常的位置對準)時，下一階段為階段42。在階段42中，接受(采用)該位置對準。第2圖像數(shù)據(jù)集B使用第2變換Tab來變換。來自第I圖像數(shù)據(jù)集的圖像以及來自變換了的第2圖像數(shù)據(jù)集的圖像均以被位置對準了的形態(tài)顯示在顯示器畫面6上。
[0055]當匹配性程度是O (異常的位置對準)時，階段40之后的下一階段為階段44。在階段44中，否認(不采用)位置對準。通過顯示器畫面6上的信息將失敗通知給用戶。來自第I圖像數(shù)據(jù)集A的圖像以及來自第2圖像數(shù)據(jù)集B的圖像在沒有嘗試位置對準的原來的形態(tài)下顯示給用戶。接著，用戶例如判斷系統(tǒng)是否想要對在數(shù)據(jù)內(nèi)不存在重疊的2個圖像數(shù)據(jù)集A以及B進行位置對準。在該例子中，用戶能夠使用不同的對的初始圖像數(shù)據(jù)集再次開始圖2的過程。作為替代，在用戶能夠看到所顯示的圖像是能夠進行位置對準的圖像的情況下，用戶能夠嘗試A以及B的手動位置對準。在幾個實施方式中，在通過匹配性判定單元16否認位置對準的情況下，位置對準單元14自動向代替的位置對準方法返回。
[0056]從而，在一個實施方式中，2個位置對準間的差通過計算平均距離來測定。該平均距離用于判定匹配性程度。匹配性程度用于接受(采用)或者否認(不采用)將同一研究的現(xiàn)在的被檢體與以前的被檢體的比較作為目的的自動位置對準。[0057]圖3以及圖4圖示出能夠進行位置對準的圖像以及不能進行位置對準的圖像。圖3以及圖4的圖像是MR圖像，但即使對于CT圖像、以及對于基于任意的其他的合適方式的圖像也符合同樣的考察。
[0058]圖3圖示出能夠進行位置對準的2個圖像50以及52、和為了進行比較而將圖像50以及圖像52位置對準的、位置對準了的視圖54?？梢灶A料到:與圖像50相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)集以及與圖像52相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)集的第I位置對準以及第2位置對準將作為結(jié)果帶來這些位置對準間的小的差、遠遠低于25mm的平均距離、以及I個匹配性程度。
[0059]圖4圖示出由于在圖像數(shù)據(jù)中完全不存在重疊，因此不能進行位置對準的2個圖像60以及62。圖像60是腳的圖像，圖像62是頭部的圖像。在2個圖像數(shù)據(jù)集是與身體的非重疊部位相關(guān)的數(shù)據(jù)集的情況下，通常通過第I圖像數(shù)據(jù)集的位置對第2圖像數(shù)據(jù)集的位置對準，產(chǎn)生與第2圖像數(shù)據(jù)集對第I圖像數(shù)據(jù)集的位置對準大大不同的結(jié)果，這是由于這兩個結(jié)果是假的(錯誤的)。從而，可以預料到:在該情形中，在2個位置對準間存在大的差異，平均距離超過25mm，匹配性程度成為O。
[0060]本實施方式的過程也可以用于評價所導入的系統(tǒng)位置對準結(jié)果。本過程能夠在與存在對應(yīng)的位置對準算法的任意的二維醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)或者三維醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)中使用。在一個實施方式中，存在在顯示了位置對準的體積彼此之間直接實施的比較協(xié)議。在發(fā)生了失敗事例的情況下，系統(tǒng)自動向手動位置對準返回。
[0061]一般而言，位置對準是使用某一相似性程度的優(yōu)化問題。該相似性程度的最終值大概能夠用于評價匹配性程度。但是，相似性程度的最終值可能根據(jù)噪聲、形態(tài)、序列(例如MR)、以及多個其他的因素大幅度地發(fā)生變動。在通過與手動生成的正確數(shù)據(jù)進行比較來判斷的情況下，在最終相似性值與最終位置對準質(zhì)量之間有時不存在良好的相關(guān)性，但上述中導出的距離或者匹配性程度在與位置對準質(zhì)量之間實際上具有高的相關(guān)性。
[0062]在原型實現(xiàn)中，在圖2中示出概要的方法為了對醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集進行位置對準而在位置對準系統(tǒng)中實施。接著，通過另一種方法關(guān)于已經(jīng)判定了匹配性的試驗數(shù)據(jù)進行試驗。在該以前的匹配性判定中，臨床專家在各對圖像數(shù)據(jù)集上確定多個對應(yīng)的點(正確數(shù)據(jù)點)。測定位置對準后的這些相互對應(yīng)的點彼此之間的平均距離。實施對于這些正確數(shù)據(jù)點的剛體變換的最小二乘法擬合，找出存在能夠?qū)崿F(xiàn)剛體位置對準的可能性的最小距離。在該測定的距離是最小的5mm的范圍內(nèi)的情況下，視為位置對準正常。在這以外的情況下，視為位置對準失敗。在與圖5的直方圖相關(guān)的說明中，該測定的距離被稱為誤差，不足5_的誤差表示正常的位置對準。圖5a表示與在以前的匹配性判定中判定為正常(< 5mm)的圖像數(shù)據(jù)集的對相關(guān)的結(jié)果。圖5b表示與在以前的匹配性判定中判定為失敗(> 5_或者沒有位置對準)的圖像數(shù)據(jù)集的對相關(guān)的結(jié)果。
[0063]試驗數(shù)據(jù)具備:
[0064]?由兩圖像數(shù)據(jù)集具備MR數(shù)據(jù)的53個正常例、以及第I圖像數(shù)據(jù)集是CT數(shù)據(jù)，第2圖像數(shù)據(jù)集是MR數(shù)據(jù)的2個正常例構(gòu)成的55個正常例；
[0065]?由第I圖像數(shù)據(jù)集是CT數(shù)據(jù)，第2圖像數(shù)據(jù)集是MR數(shù)據(jù)的17個失敗例、兩圖像數(shù)據(jù)集具備MR數(shù)據(jù)的I個失敗例、以及兩圖像數(shù)據(jù)集具備MR數(shù)據(jù)但在這2個數(shù)據(jù)集間不存在重疊的19個失敗例構(gòu)成的37個失敗例。
[0066]在該原型執(zhí)行中，通過圖2的過程，使用25mm的閾值，準確地識別了 37個失敗例中的36個和55個正常例中的54個。
[0067]圖5a是與正常例相關(guān)的結(jié)果的直方圖。直方圖的區(qū)間(bin)(區(qū)域)表示往返變換下的選擇點的平均距離。各條的高度是對應(yīng)的區(qū)間內(nèi)所包含的例子的個數(shù)，例子的總數(shù)歸一化為I。在該原型執(zhí)行中，55個例子中的54個包含于往返變換下的平均距離不足25mm的第I直方圖區(qū)間，表示正常的位置對準。I個例子表示由于錯誤導致的失敗。在該例子中，數(shù)據(jù)包含噪聲，位置對準算法找出不準確的局部最優(yōu)。
[0068]圖5b是與失敗例相關(guān)的結(jié)果的直方圖。區(qū)間也是平均距離，各條的高度表示該區(qū)間內(nèi)的例子的個數(shù)。失敗例的總數(shù)歸一化為I。往返變換下的平均距離的值表示在各位置對準的結(jié)果實質(zhì)上是假的情況下所預想的、相當大的誤差。37個試驗例中的36個包含于表示往返變換下的超過25mm的平均距離的區(qū)間內(nèi)。I個例子表示由于錯誤造成的正常，但在該例子中，2個位置對準間的差小。這是意外的情況。
[0069]在上述以及該原型中執(zhí)行的第I實施方式中，在2個圖像數(shù)據(jù)集間實施2個位置對準，第I位置對準是從第I圖像數(shù)據(jù)集向第2圖像數(shù)據(jù)集的位置對準，第2位置對準是從第2圖像數(shù)據(jù)集向第I圖像數(shù)據(jù)集的位置對準。雖然使用同一位置對準算法，但是在分別不同的方向使用。在能夠?qū)D像數(shù)據(jù)集進行位置對準的位置對準中，存在小的差異，在不能對圖像數(shù)據(jù)集進行位置對準的位置對準中，存在大的差異。
[0070]能夠構(gòu)筑具有如下的同樣的特性的多個其他的位置對準對:在能夠?qū)?個圖像數(shù)據(jù)集進行位置對準的情況下，第I位置對準與第2位置對準之間的差小，在不能對2個圖像數(shù)據(jù)集進行位置對準的情況下，第I位置對準與第2位置對準之間的差大。關(guān)于這些對的各個對，用于第2位置對準的位置對準步驟也可以視為用于第I位置對準的位置對準步驟的一個變形或者一個攝動。在上述的例子中，該變形具備在反方向上的位置對準的實施。代替的小變形也可以具備:使對于在位置對準步驟之一中使用的位置對準算法的變更比對于在位置對準步驟中的其他的步驟中使用的位置對準算法的變更小的步驟、變更位置對準算法的初始條件的步驟、對于圖像數(shù)據(jù)集的一個或者兩個進行小的變更的步驟或者進行具有所希望的特性的任意的其他的變更的步驟。在各例子中，關(guān)于所使用的基本位置對準算法，用于第I位置對準的算法與用于第2位置對準的算法也可以相同，對于該實施而進行變更。位置對準算法能夠包含多個固定參數(shù)。在幾個實施方式中，算法的變形具備固定參數(shù)的個數(shù)或者值的變更。
[0071]位置對準算法為了進行優(yōu)化而具備多個參數(shù)。例如，針對第I實施方式的位置對準算法,這些參數(shù)具備與3個正交軸的各個軸相關(guān)的旋轉(zhuǎn)參數(shù)、平行移動參數(shù)、以及放大縮小(均等縮放)參數(shù)。另外，位置對準算法具備不具有物理含義但支配算法的性能的變量。它們也可以具備調(diào)整參數(shù)、常數(shù)、初始設(shè)定、以及其他的變量。對這些變量進行調(diào)整，以使得在該算法的展開中，實現(xiàn)穩(wěn)定的算法性能。對這些變量進行調(diào)整，以使得針對2個能夠進行位置對準的圖像數(shù)據(jù)集等的良好的輸入數(shù)據(jù)，通過變更少量的調(diào)整參數(shù)，實質(zhì)上實現(xiàn)同樣的位置對準，在相似性程度的最終的優(yōu)化值中不會帶來大量的變化。
[0072]在關(guān)于所提供的圖像對完成了良好的位置對準的情況下，可以預料到:通過第2位置對準的方法是第I位置對準的方法的小變形的位置對準對，得到關(guān)于相似性程度具有全局的最優(yōu)值的、大致相同的位置對準。與其相反，在不存在良好的位置對準的情況下，小變形有可能帶來具有假的局部最優(yōu)的實質(zhì)上不同的位置對準。[0073]在一個實施方式中，第I位置對準方法與第2位置對準方法之間的差異在于，位置對準算法中的調(diào)整參數(shù)在第I位置對準與第2位置對準之間變更了 5%這一點。
[0074]在另一個實施方式中，位置對準算法需要用于設(shè)定位置對準的初始開始點。第I位置對準方法與第2位置對準方法之間的不同在于，用于第2位置對準的開始點對于用于第I位置對準的開始點移動了 5mm這一點。
[0075]在另一個實施方式中，位置對準算法通過隨機提取來計算。在該例子中，為了使算法開始而需要隨機數(shù)。雖然實施了 2個位置對準，但為了開始第2位置對準而使用的隨機數(shù)與為了開始第I位置對準而使用的隨機數(shù)不同。
[0076]在另一個實施方式中，與用于第2位置對準的位置對準算法相同的算法被用于第I位置對準。但是，當實施第2位置對準時，噪聲分量被加入到第2圖像數(shù)據(jù)集。
[0077]在這些實施方式的各個實施方式中，第2位置對準在與第I位置對準相同的方向?qū)嵤謩e針對第I位置對準以及第2位置對準，將第I圖像數(shù)據(jù)集位置對準于第2圖像數(shù)據(jù)集。再次通過從第I位置對準導出第I變換，以及從第2位置對準導出第2變換，并對這些變換進行組合形成往返變換，來測定這些位置對準間的差。但是，在該例子中，該步驟也可以不通過如第I實施方式那樣地乘以2個變換，而是通過以第2變換的倒數(shù)乘以第I變換來實現(xiàn)。
[0078]結(jié)果得到的往返變換具有與在上述的圖1以及圖2的實施方式中說明的往返變換相同的特征。在第I位置對準與第2位置對準之間的差小的情況下，往返變換為與單位變換接近的變換。
[0079]在實現(xiàn)了往返變換之后，以與在第I實施方式中詳述的階段相同的方式使用圖2的在前的階段36。選擇8個點，分別對于8個點使用往返變換，以得到作為位置對準間的差的程度的平均距離。接著，為了判定匹配性程度而使用閾值。
[0080]在其他的實施方式中，在第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間實施3個以上的位置對準。也可以使用任意的合適的小變形。在一個實施方式中，位置對準單元14在第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間，使用同一位置對準算法，但是，針對5個位置對準分別使用不同的隨機數(shù)，來實施5個位置對準。位置對準單元14針對5個位置對準分別導出各自的變換。所選擇的點集分別使用所導出的變換來變換。匹配性判定單元16計算結(jié)果得到的點彼此之間的標準偏差。匹配性判定單元16根據(jù)計算出的標準偏差判定匹配性程度。
[0081]在上述的以及圖2所圖示的方法的階段36中，匹配性判定單元16選擇接受往返變換的點集。在第I實施方式中，所選擇的點是在第I圖像數(shù)據(jù)集A的坐標系的中心的周圍構(gòu)筑的立方體的角。但是，在原則上，也可以選擇坐標系內(nèi)的任意的點集。優(yōu)選的是，點應(yīng)該位于位置對準中心附近。在該情況下，位置對準中心是在第I圖像與第2圖像的兩者中成為特征的區(qū)域的中心。另外，希望這些點應(yīng)該位于臨床上最重要的圖像的部分的附近。這是由于該部分是需要最好的位置對準的位置。這些特征均不能由圖像數(shù)據(jù)集預見地知道。但是，第I圖像數(shù)據(jù)集的中心有可能接近位置對準中心和臨床上最重要的部位這兩者。這是由于通常各圖像被進行幀設(shè)定，以使得臨床上最重要的特征部到達中心。從而，優(yōu)選在階段36中選擇位于A坐標系的中心的周圍的點。
[0082]例如，也可以以所有的選擇點與坐標系的邊緣部相比，位于圖像的坐標系的中心近的方式來選擇點。針對各選擇點、以及針對坐標系的邊緣部上的各點，從坐標系的中心到選擇點的距離小于從坐標系的中心到坐標系的邊緣部上的點的距離的50%。
[0083]選擇圖像的中心附近的點的另一優(yōu)點在于，這些點是幾乎沒有受到旋轉(zhuǎn)造成的影響的點。在圖像以該中心作為中心旋轉(zhuǎn)的情況下，位于圖像的邊緣部的點接受比位于圖像的中心的點大的毫米位移量。通過選擇位于圖像的中心附近的點，從而有可能將計算出的變換下的點的移動抑制在最小限度。
[0084]點也可以以幾何學構(gòu)成來選擇，或者，也可以使用隨機點選擇。在該第I實施方式中，選擇立方體的角。這是由于立方體的面因為由同一長度構(gòu)成并處于正交關(guān)系從而對于3個軸各自的變化能夠得到均等的靈敏度。作為替代，也可以選擇點格，優(yōu)選地，這些點分別沿著3個正交方向?qū)嵸|(zhì)上均等地間隔。通過同樣的考察，也符合于能夠選擇正方形或者其他的幾何學形圖形或者格子上的點的2D圖像。點優(yōu)選在坐標系的中心的周圍實質(zhì)上對稱地分布，由此，在各種方向上能夠得到均等的靈敏度。
[0085]上述的第I實施方式針對I對圖像數(shù)據(jù)集的位置對準進行了說明。以下的實施方式針對多對的圖像數(shù)據(jù)集的位置對準進行說明。
[0086]在一個實施方式中，掃描儀是MRI掃描儀。從存儲器單元10調(diào)出多個第I圖像數(shù)據(jù)集(由Al、A2、A3等表示)以及多個第2圖像數(shù)據(jù)集(由B1、B2、B3等表示)。知道在多個第I圖像數(shù)據(jù)集以及對應(yīng)的多個第2圖像數(shù)據(jù)集中的幾個或者全部之間存在對應(yīng)關(guān)系，但不知道哪些數(shù)據(jù)集彼此存在關(guān)系。圖2的過程的一個變形用于選擇對哪一對或者哪些多對的圖像數(shù)據(jù)集進行位置對準。
[0087]在階段30中，處理裝置2例如從多個第I圖像數(shù)據(jù)集接受Al等第I圖像數(shù)據(jù)集，例如從多個第2圖像數(shù)據(jù)集接受B3等第2圖像數(shù)據(jù)集。在階段32中，位置對準單元14實施第I位置對準和第2位置對準。第2位置對準的方法以上述那樣的小變形的量，與第I位置對準的方法不同。位置對準單元14生成第I變換(例如，Tbsai)和第2變換(例如，TA1B3)。
[0088]在階段34中，匹配性判定單元16將這些變換組合到往返變換(Taib3ai)。對于作為在該例子中位于第I圖像數(shù)據(jù)集的坐標系的中心的立方形的角的、所選擇的點集，使用該往返變換(階段36)。接著，在階段38中，匹配性判定單元16在往返變換下計算選擇點所移動的平均距離。該平均距離存儲于存儲器。
[0089]接著，處理裝置2使用從多個第I圖像數(shù)據(jù)集中選擇出的第3圖像數(shù)據(jù)集以及從多個第2圖像數(shù)據(jù)集中選擇出的第4圖像數(shù)據(jù)集的對，在階段30至階段38重復該過程。對于所有的可能的對重復該過程，直到針對可能的各對計算出平均距離。
[0090]接著，匹配性判定單元16為了判定哪一圖像集對是最有可能位置對準的對，使用平均距離作為匹配性程度。與對相關(guān)的匹配性程度的數(shù)值和與該對相關(guān)的平均距離相等。針對該匹配性程度，匹配性程度的值越低，則表示越良好的位置對準(通過往返變換結(jié)果得到的更低的平均距離)。
[0091]如以下那樣根據(jù)匹配性程度將對進行分類(劃分)。各可能的對與在上述中判定的那樣的建立了關(guān)聯(lián)的匹配性程度一起列出。具有最低的匹配性程度的對被視為最有可能位置對準的對。例如，這也可以是A2以及BI。在該例子中，接受(采用)A2以及BI的位置對準。BI通過使用變換Tbia2進行變換，來將變換了的BI位置對準于A2。伴隨著BI或者A2的所有的其他的對被從列表中去除。
[0092]接著，將各剩余的對和建立了關(guān)聯(lián)的匹配性程度一起列出，接著，判定最有可能位置對準的對。在一個實施方式中，繼續(xù)該過程，直到所有的圖像數(shù)據(jù)集都成對。在另一個實施方式中，繼續(xù)進行對選擇，直到剩余的最有可能位置對準的對在該實施方式中具有超過作為超過25mm的平均距離的閾值的匹配性程度。在該時間點，停止對選擇過程，任意的剩余的圖像沒有形成對而原樣地剩余。
[0093]在圖像數(shù)據(jù)集間的對應(yīng)關(guān)系不明，多個圖像數(shù)據(jù)集各自不具有共同的坐標系或者參照系的情況下，在需要多個圖像數(shù)據(jù)集成為根據(jù)各可能的對之間的位置對準質(zhì)量而建立了關(guān)聯(lián)的對的任意的情況下，能夠使用上述的對選擇方法。
[0094]在另一個實施方式中，從存儲器單元10調(diào)出多個第I圖像數(shù)據(jù)集(Al、A2、A3等)以及多個第2圖像數(shù)據(jù)集(B1、B2、B3等)。多個第I圖像數(shù)據(jù)集作為第IMRI掃描的一部分來取得，具備共有第I整體坐標系的各種圖像數(shù)據(jù)集。這些各種圖像數(shù)據(jù)集也可以是表示身體的各種部位的數(shù)據(jù)集。
[0095]多個第2圖像數(shù)據(jù)集作為第2MRI掃描的一部分來取得，具備共有第2整體坐標系的各種圖像數(shù)據(jù)集。并不限定于在2個多個圖像數(shù)據(jù)集中在身體區(qū)域彼此之間一定存在I對I的對應(yīng)關(guān)系。
[0096]在代替的實施方式，圖像數(shù)據(jù)集是來自CT掃描或者任意的其他的合適的三維掃描的數(shù)據(jù)集，或者某些多個數(shù)據(jù)集由圖譜取得。
[0097]為了在被稱為參照系的這2個坐標系間進行位置對準，在事先處理環(huán)境中使用該實施方式。各坐標系具有由多個數(shù)據(jù)集表示的多個圖像體積。
[0098]由于他們共有共同的整體坐標系，因此，Al、A2、A3等之間的空間關(guān)系是已知的。同樣地，B1、B2、B3等之間的空間關(guān)系也是已知的。在該例子中，為了對所有的掃描進行位置對準，只不過需要在從多個第I圖像數(shù)據(jù)集中選擇的第I圖像數(shù)據(jù)集與從多個第2圖像數(shù)據(jù)集中選擇的第2圖像數(shù)據(jù)集之間具有I個良好的位置對準。不一定需要實施圖像間的所有的位置對準。從而，進行以下的步驟。
[0099]從多個第I圖像數(shù)據(jù)集中選擇具備m個圖像數(shù)據(jù)集的第I子集，從多個第2圖像數(shù)據(jù)集中還選擇具備m個圖像數(shù)據(jù)集的第2子集。在一個例子中，m=3，從各多個圖像數(shù)據(jù)集中選擇3個圖像數(shù)據(jù)集。該選擇可以是隨機的選擇，或者也可以是基于某一合適的發(fā)現(xiàn)的方法的選擇。例如，所選擇的圖像數(shù)據(jù)集也可以是具有最大體積的數(shù)據(jù)集。
[0100]在階段30中，處理裝置2從第I子集接受例如作為Al的第I圖像數(shù)據(jù)集，從第2子集接受例如作為B3的第2圖像數(shù)據(jù)集。在階段32中，位置對準單元14實施第I位置對準和第2位置對準，生成第I變換(Tb3ai)和第2變換(TA1B3)。在階段34中，匹配性判定單元16將這些變換組合到往返變換(Taib3ai)。對于所選擇的點集使用該往返變換(階段36)。在該例子中，要留意所選擇的點集具備第I圖像數(shù)據(jù)集的坐標系的中心的立方體的角的點，而不是全局坐標系的中心。在階段38中，匹配性判定單元16計算在往返變換下選擇點所移動的平均距離。變換以及平均距離存儲于存儲器。
[0101]接著，處理裝置2使用從第I子集中選擇的圖像數(shù)據(jù)集以及從第2子集選擇的圖像數(shù)據(jù)集的另一對，從階段30到階段38重復該過程。對子集內(nèi)所有的可能的對重復該過程，直到針對可能的各對計算出變換以及平均距離。
[0102]例如，關(guān)于各子集，在m=3的情況下，合計存在18個變換(對于9個可能的各對，存在第I變換以及第2變換)和9個平均距離(對于各可能的對存在I個)。[0103]接著，匹配性判定單元16以子集中的變換的各對具有良好的匹配性的方式，尋找具有最小尺寸k (例如，k=3，由3個變換構(gòu)成的子集)的變換集的子集。該子集或者子集平均應(yīng)該帶來所有的掃描的良好的位置對準。
[0104]在相同的2個掃描彼此之間的變換中不一定需要限定這些對。例如，通過Al與A2之間共有的全局坐標系以及B2與B3之間共有的全局坐標系，使用Taib3以及Tb2a2依然能夠得到有效的往返變換。
[0105]在不存在子集內(nèi)的所有的變換對都具有良好的匹配性的尺寸k的變換集的子集的情況下，以更大的值m (更多的所選擇的掃描集)重復該過程，直到存在所有的變換對都具有良好的匹配性的尺寸k的變換集的子集。通過增加m (圖像數(shù)據(jù)集的個數(shù))，從而存在所有的變換對具有良好的匹配性的尺寸k的變換集的子集的可能性變得更高。但是，通過使m增加，所需時間也會增加。
[0106]穩(wěn)健(堅韌)性能夠通過調(diào)整尺寸k和用于良好的匹配性的閾值，以速度作為交換來獲得。例如，在以k=3得到偶然的不準確的結(jié)果的情況下，接著，也可以將k增加到4。為了找出正常的結(jié)果，將需要更長的時間，但產(chǎn)生不準確的結(jié)果的可能性變得更低。
[0107]在該實施方式的一個例子中，圖像數(shù)據(jù)集表示CT胴部掃描。CT研究一般包含全身掃描(從頭到下腹部)，使用專用重組內(nèi)核來分開肺掃描和腹部掃描，這很常見。3個掃描全部同時進行，從而具有同一全局坐標系。同一患者的追蹤研究也可以包含腹部的2個以上的掃描，但完全不包含肺的掃描。雖然能夠?qū)嵤┒鄠€位置對準，但所需要的全部是能夠用于將第I掃描中的全部圖像與第2掃描的全部圖像建立關(guān)系的單一的變換。
[0108]在另一個實施方式中，處理裝置2再次從存儲器單元10接受在第IMRI掃描中攝影得到的多個第I圖像數(shù)據(jù)集和在第2MRI掃描中攝影得到的多個第2圖像數(shù)據(jù)集。多個圖像數(shù)據(jù)集的各個再次具備與身體的不同的部位相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)集，多個圖像數(shù)據(jù)集的各個再次具備全局坐標系。
[0109]來自第I掃描的所有的圖像數(shù)據(jù)集共有第I全局坐標系，來自第2掃描的所有的圖像數(shù)據(jù)集共有第2全局坐標系，因此，能夠預料到:能夠通過多個第I圖像數(shù)據(jù)集所包含的圖像數(shù)據(jù)集與多個第2圖像數(shù)據(jù)集所包含的圖像數(shù)據(jù)集之間的正常的位置對準來實現(xiàn)同樣的變換。例如，將第I頭部掃描與第2頭部掃描建立關(guān)系的變換和將第I胴部掃描與第2胴部掃描建立關(guān)系的變換相同。
[0110]在該實施方式中，從第IMRI掃描取得的圖像數(shù)據(jù)集以及從第2MRI掃描取得的圖像數(shù)據(jù)集通過上述的匹配方法，或者例如通過圖像對的手動選擇等任意的其他的方法的任一個，作為對來建立關(guān)聯(lián)，并進行位置對準。關(guān)于各對，匹配性判定單元16判定匹配性程度。該匹配性程度可以是與上述相同的平均距離，或者是任意的合適的匹配性程度。
[0111]實際上，判明了某幾個位置對準比其他的位置對準更好。例如，良好的位置對準在與頭部相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)集之間實現(xiàn)，但與胴部圖像相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)集間的位置對準則為更低質(zhì)量的位置對準。這可能相當于例如在胴部圖像的一個或者兩個中包含噪聲的情況等。另外，根據(jù)經(jīng)驗性實例得知，更多的圖像數(shù)據(jù)集具有實現(xiàn)良好的位置對準的更高的可能性。
[0112]位置對準質(zhì)量能夠通過將匹配性程度進行比較或者閾值化處理，或者通過任意的其他的方法來進行評價。更低質(zhì)量的位置對準不一定是異常的位置對準。例如，頭部位置對準具有不足Imm的平均距離，胴部位置對準具有15mm的平均距離。它們都不足25mm的閾值，但很明顯，胴部位置對準比頭部位置對準質(zhì)量低。
[0113]在該例子中，由良好的位置對準得到的變換能夠用于對具有更低質(zhì)量的位置對準的對的圖像中之一進行變換，與在這些圖像間的原來的位置對準中實現(xiàn)的位置對準相比，更好地進行這些圖像的位置對準。
[0114]這例如在MR圖像等中、圖像有可能包含噪聲的情況下特別有益。包含噪聲的圖像也可以使用從噪聲少的圖像、或者從包含能夠更容易地識別的特征部的圖像中導出的位置對準來變換。但是，也可以針對使用被預料到在不同的圖像對之間能夠同樣地得到位置對準的2個多個圖像數(shù)據(jù)集的任意的情況而使用該方法。
[0115]任意的合適的圖像數(shù)據(jù)也可以通過代替的實施方式進行位置對準，該數(shù)據(jù)并不限定于CT數(shù)據(jù)或者MRI數(shù)據(jù)。例如，也可以將基于正電子放射斷層攝影(Positron Emiss1nTomography:PET)或者單光子發(fā)射計算機斷層攝影(Single-Photon Emiss1n ComputedTomography:SPECT)的掃描進行位置對準。一般將PET或者SPECT對于CT或者MR進行位置對準。但是，還能夠進行PET-PET間或者SPECT-SPECT間的位置對準，但不是一般的情況。
[0116]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，實施方式是通過具有能夠執(zhí)行以實施該實施方式的方法的計算機可讀命令的計算機程序(醫(yī)用圖像匹配性判定程序)來安裝某一功能性的。計算機程序功能性也可以(例如，通過CPU)安裝在硬件中。但是，這些實施方式也可以通過I個或者多個ASIC (特定用途集成電路)，或者通過硬件以及軟件的混合來安裝。
[0117]在本說明書中，說明了特定的單元，但在代替的實施方式中，這些單元中的I個或者多個功能性能夠通過單一的單元、處理源或者其他的構(gòu)成要素來實現(xiàn)，或者由單一的單元實現(xiàn)的功能性可以通過2個以上的單元或者其他的構(gòu)成要素的組合來實現(xiàn)。不管實現(xiàn)該單元的功能性的多個構(gòu)成要素是否相互分離，對單一的單元的論述都包含該構(gòu)成要素，對多個單元的論述都包含實現(xiàn)這些單元的功能性的單一的構(gòu)成要素。
[0118]另外，本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在實施階段，在不脫離發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)，能夠?qū)?gòu)成要素進行變形并具體化。另外，能夠通過適當?shù)亟M合在上述實施方式中公開的多個構(gòu)成要素來形成各種發(fā)明。例如，也可以從實施方式所示的全部構(gòu)成要素中刪除幾個構(gòu)成要素。另外，也可以適當?shù)亟M合不同的實施方式所涉及的構(gòu)成要素。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于，具備: 位置對準單元，實施和第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間的位置對準相關(guān)的第I位置對準、以及和所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間的不同于所述第I位置對準的位置對準相關(guān)的第2位置對準；以及 匹配性判定單元，根據(jù)基于所述第I位置對準與所述第2位置對準的位置對準的差，判定所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間的匹配性程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述匹配性判定單元根據(jù)所述匹配性程度，接受或者否認所述第I位置對準與所述第2位置對準中的至少一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述否認具備向代替的位置對準方法的自動轉(zhuǎn)換。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述位置對準單元從所述第I位置對準導出第I變換，從所述第2位置對準導出第2變換， 所述匹配性判定單元使用所述第I變換以及所述第2變換來計算所述第I位置對準與所述第2位置對準之間的所述差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述匹配性判定單元使用組合了所述第I變換與所述第2變換的往返變換來計算所述差。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述匹配性判定單元計算表示所述第I位置對準與所述第2位置對準之間的所述差的距離，根據(jù)所述距離判定所述匹配性程度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 作為所述距離，所述匹配性判定單元通過應(yīng)用了從所述第I位置對準以及所述第2位置對準導出的至少I個變換的變換過程，來計算至少I個點的變換前和后的所述點的位置間的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述匹配性判定單元通過應(yīng)用了從所述第I位置對準以及所述第2位置對準導出的至少I個變換的變換過程，計算多個點的變換前和后的所述點的位置間的距離的平均作為所述距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述匹配性判定單元根據(jù)所述距離與閾值的比較來判定所述匹配性程度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述第I位置對準具備從所述第I圖像數(shù)據(jù)集向所述第2圖像數(shù)據(jù)集的位置對準， 所述第2位置對準具備從所述第2圖像數(shù)據(jù)集向所述第I圖像數(shù)據(jù)集的位置對準。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述位置對準單元使用第I位置對準步驟來實施所述第I位置對準，使用作為所述第I位置對準步驟的一個變形的第2位置對準步驟來實施所述第2位置對準。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于，關(guān)于在所述第2位置對準步驟中使用的位置對準算法和在所述第I位置對準步驟中使用的位置對準算法，至少I個位置對準算法參數(shù)的值、和位置對準算法參數(shù)的個數(shù)中的至少一個不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 關(guān)于所述第I位置對準步驟和第2位置對準步驟，以下各項中的至少一個不同: 在所述第I位置對準與第2位置對準的一個、和所述第I位置對準與第2位置對準的另一個的比較中的初始條件的差； 所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集中的I個或者多個中的變更； 不同的隨機數(shù)、 對至少I個圖像數(shù)據(jù)集施加的噪聲分量、 位置對準的開始點的不同的值。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述位置對準單元在所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間至少實施3個位置對準， 所述匹配性判定單 元根據(jù)所述3個位置對準間的差來判定所述匹配性程度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述匹配性判定單元通過對所選擇的多個點的各個點應(yīng)用所述第I位置對準和所述第2位置對準，來計算所述差。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述所選擇的多個點的分布是三維分布、和在3個正交方向中實質(zhì)上均勻分布中的至少一個。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述所選擇的多個點在由所述第I圖像數(shù)據(jù)集表示的區(qū)域、由所述第2圖像數(shù)據(jù)集表示的區(qū)域、由所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集的兩者表示的區(qū)域中的I個的中心的周圍實質(zhì)上對稱地分布。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 關(guān)于所述所選擇的多個點的各個點，從所述所選擇的點到由所述第I圖像數(shù)據(jù)集表示的區(qū)域、由所述第2圖像數(shù)據(jù)集表示的區(qū)域、以及由所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集的兩者表示的區(qū)域中的I個的中心的距離不足所述中心與所述區(qū)域的邊緣部之間的最短距離的50%。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述位置對準單元關(guān)于多個第I圖像數(shù)據(jù)集以及多個第2圖像數(shù)據(jù)集，在所述多個第I圖像數(shù)據(jù)集的各個第I圖像數(shù)據(jù)集與所述多個第2圖像數(shù)據(jù)集的各個第2圖像數(shù)據(jù)集之間，實施第I位置對準和第2位置對準， 所述匹配性判定單元在所述多個第I圖像數(shù)據(jù)集的各個第I圖像數(shù)據(jù)集與所述多個第2圖像數(shù)據(jù)集的各個第2圖像數(shù)據(jù)集之間，判定所述匹配性程度， 根據(jù)所判定的所述匹配性程度，從所述多個第I圖像數(shù)據(jù)集中選擇第I圖像數(shù)據(jù)集，以及從所述多個第2圖像數(shù)據(jù)集中選擇第2圖像數(shù)據(jù)集。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于，所述位置對準單元從所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間的所述第I位置對準導出變換， 所導出的所述變換用于對第3圖像數(shù)據(jù)集與第4圖像數(shù)據(jù)集進行位置對準。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述第I位置對準以及所述第2位置對準具備以下變換中的至少一個: 剛體變換、 包含旋轉(zhuǎn)、平行移動、以及均等縮放分量的變換、 仿射變換、 非剛體變換。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的醫(yī)用圖像處理裝置，其特征在于， 所述第I圖像數(shù)據(jù)集以及第2圖像數(shù)據(jù)集分別具備醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集、CT數(shù)據(jù)、MR數(shù)據(jù)、PET數(shù)據(jù)、SPECT數(shù)據(jù)中的至少一個。
23.一種醫(yī)用圖像匹配性判定方法，用于在第I圖像數(shù)據(jù)集與第2圖像數(shù)據(jù)集之間判定匹配性程度，其特征在于， 實施和所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間的位置對準相關(guān)的第I位置對準， 實施和與所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間的不同于所述第I位置對準的位置對準相關(guān)的第2位置對準， 根據(jù)基于所述第I位置對準與所述第2位置對準的位置對準的差，在所述第I圖像數(shù)據(jù)集與所述第2圖像數(shù)據(jù)集之間判定所述匹配性程度。
【文檔編號】G06T3/00GK104036486SQ201410076894
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】J·馬修 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社