血管造影中的时间解剖靶标记
阅读：940发布：2020-05-15
专利汇可以提供血管造影中的时间解剖靶标记专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且图像处理 装置和方法将术前基准图像(OP)和 血管造影 图像(A1‑A3)的流(A)作为输入。基于所述基准图像(PO)中的多个预定义的感兴趣区域(ROIa‑c)，从血管造影图像(A1‑A3)的流(A)当中探测到当被显示时最佳地示出所述感兴趣区域(ROIa‑c)中的相应的一个的所述血管造影图像。探测到的血管造影图像与所述感兴趣区域相关联以形成关联数据结构(DS)。生成用户图形 接口 (GUI)，所述用户图形接口允许在用户在所述用户图形接口(GUI)上所述选择所述感兴趣区域(ROIa‑c)中的任意一个之后基于所述关联数据结构(DS)来检索相关联的血管造影。，下面是血管造影中的时间解剖靶标记专利的具体信息内容。
1.一种图像处理装置(IP)，包括：
输入单元(IU)，其用于接收帧的流(A)，所述帧的流是在一体积的造影剂传播通过感兴趣目标时被采集的，造影剂体积经过多个感兴趣区域(ROIa-c)并且随着所述造影剂体积传播通过所述目标而灌注所述多个感兴趣区域(ROIa-c)中的各个相应的感兴趣区域；
配准单元(RU)，其被配置为将多个所述帧配准到术前基准图像数据集，所述基准图像集包括与所述感兴趣区域(ROIa-c)中的至少一个相对应的分割；
识别器(ID)，其被配置为针对所述感兴趣区域(ROIa-c)中的所述至少一个来识别在所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)处的所述造影剂体积的浓度高于预定义的阈值时采集到的主帧；
关联器(AS)，其被配置为将所述感兴趣区域(ROIa-c)中的所述至少一个与识别出的主帧相关联，由此形成关联ROI-帧数据结构；以及
输出单元(UIC)，其被配置为基于所述关联ROI-帧数据结构来生成用户接口(UI)，所述用户接口当被显示在屏幕上时允许用户选择所述多个感兴趣区域(ROIa-c)中的至少一个，所述输出单元响应于所述选择来控制所述屏幕以显示与对所述至少一个感兴趣区域的ROI分割相关联的所述主帧，所述用户接口由此向所述用户提供通过所述帧的流的时间导航。
2.如权利要求1所述的装置，所述识别器被配置为还识别在所述相应的主帧之前或之后采集到的至少一个另外的帧，所述关联器被配置为将所述另外的帧与所述至少一个ROI分割相关联，所述数据结构由此针对每个ROI记录所述造影剂灌注的时间线。
3.如权利要求2所述的装置，所述关联器被配置为将示出了所述至少一个ROI处的造影剂浓度的演化的局部曲线关联到所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)，所述曲线基于所述主帧和另外的帧中的图像信息。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述识别器被布置为将在所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)中的所述造影剂体积的浓度是它的最大值时采集的帧识别为所述主帧。
5.如权利要求1-3中的任一项所述的装置，所生成的用户接口包括与所述至少一个感兴趣区域相关联的至少一个交互按钮，所述按钮带有指示所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)的解剖名称或功能的注释，所述按钮允许所述用户实现对所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)的所述选择。
6.如权利要求2所述的装置，其中，所述用户接口允许所述用户在与所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)相关联的所述主帧和所述至少一个另外的帧之间进行切换，或者如果形成的数据结构(DS)包括来自所述感兴趣区域(ROIa-c)当中的另一个感兴趣区域(ROIb)，则所述用户接口允许所述用户在与来自所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)和所述另一个感兴趣区域(ROIb)当中的能由用户定义的选集中的任何一个相关联的所述主帧和所述另外的帧之间进行切换。
7.如权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述流是所述目标的由X射线成像器采集到的血管造影的序列。
8.如权利要求1-3中的任一项所述的装置，其中，所述基准图像数据集是所述目标的3D CT或MR图像体积。
9.一种图像处理的方法，包括如下步骤：
接收(S402)帧的流，所述帧的流是在一体积的造影剂传播通过感兴趣目标时被采集的，造影剂体积经过多个感兴趣区域(ROIa-c)并且随着所述造影剂体积传播通过所述目标而灌注所述多个感兴趣区域(ROIa-c)中的各个相应的感兴趣区域；
将多个所述帧配准(S404)到术前基准图像数据集上，所述基准图像数据集包括与所述多个感兴趣区域(ROIa-c)中的至少一个相对应的分割；
针对所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)来识别(S406)在所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)处的所述造影剂体积的浓度高于预定义的阈值时采集到的主帧；
将所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)与识别出的主帧相关联(S408)，由此形成关联ROI-帧数据结构；并且
基于所述关联ROI-帧数据结构来生成用户接口(UI)，所述用户接口当被显示在屏幕上时允许用户选择所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)，输出单元响应于所述选择来控制所述屏幕以显示与所选择的感兴趣区域(ROIa-c)相关联的所述主帧，所述用户接口由此向所述用户提供通过所述帧的流的时间导航。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述识别的步骤包括还识别在所述主帧之前或之后采集到的另外的帧，所述关联的步骤包括将所述另外的帧与所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)相关联，所述数据结构由此针对所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)记录所述造影剂灌注的时间线。
11.一种图像处理系统，包括：
如前述的权利要求1-8中的任一项所述的装置；
提供所述帧的流(A)的X射线成像器(100)；
屏幕(M)。
12.一种图像处理的设备，包括：
用于接收帧的流的模块，所述帧的流是在一体积的造影剂传播通过感兴趣目标时被采集的，造影剂体积经过多个感兴趣区域(ROIa-c)并且随着所述造影剂体积传播通过所述目标而灌注所述多个感兴趣区域(ROIa-c)中的各个相应的感兴趣区域；
用于将多个所述帧配准到术前基准图像数据集上的模块，所述基准图像数据集包括与所述多个感兴趣区域(ROIa-c)中的至少一个相对应的分割；
用于针对所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)来识别在所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)处的所述造影剂体积的浓度高于预定义的阈值时采集到的主帧的模块；
用于将所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)与识别出的主帧相关联，由此形成关联ROI-帧数据结构的模块；以及
用于基于所述关联ROI-帧数据结构来生成用户接口(UI)的模块，所述用户接口当被显示在屏幕上时允许用户选择所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)，输出单元响应于所述选择来控制所述屏幕以显示与所选择的感兴趣区域(ROIa-c)相关联的所述主帧，所述用户接口由此向所述用户提供通过所述帧的流的时间导航。
13.如权利要求12所述的设备，其中，用于识别的所述模块包括用于还识别在所述主帧之前或之后采集到的另外的帧的模块，用于关联的所述模块包括用于将所述另外的帧与所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)相关联的模块，所述数据结构由此针对所述至少一个感兴趣区域(ROIa-c)记录所述造影剂灌注的时间线。
14.一种在其上存储有程序单元的计算机可读介质，所述程序单元用于控制如权利要求1-8中的任一项所述的装置，其中，所述程序单元在由处理单元执行时适于执行如权利要求9-10所述的方法的步骤。
血管造影中的时间解剖靶标记
技术领域
背景技术
[0002] 在血管内介入期间，导管被插入到患者的血管系统中以到达靶或处置区域，比如从而部署支架。这大体上在荧光检查的控制下完成。由于血管的能见度差，所以可以使用特定的导管来注射造影剂。在血管造影期间，造影剂随血液流传播通过血管系统。靶解剖结构的能见度最高的帧一般被选择并且然后被挨着实况图像显示。
[0003] 然而，在诸如血管内动脉瘤修复(EVAR)的一些介入中，造影剂被施予到检查目标的区域相对远离靶区域。
[0004] 此外，在单个介入过程期间可能存在远距离散布的若干感兴趣解剖区域，并且所述感兴趣解剖区域需要在单个血管造影过程期间被筛查。比如，EVAR介入覆盖范围是从肾动脉到股动脉的广泛区域。在这些状况下，需要选择若干帧以覆盖所有靶区域。
发明内容
[0007] 应当注意，以下描述的本发明的各方面同样适用于图像处理方法、适用于图像处理系统、适用于计算机程序单元、并且适用于计算机可读介质。
[0008] 根据本发明的一方面，提供了一种图像处理装置，所述图像处理装置包括：
[0009] 输入单元，其用于接收帧的流，所述帧的流是在一体积的造影剂传播通过感兴趣目标时被采集的，造影剂体积经过多个感兴趣区域(ROI)并且随着所述造影剂体积传播通过所述目标而灌注所述多个ROI中的各个相应的ROI。
[0010] 配准单元，其被配置为将多个所述帧配准到术前基准图像数据集上，所述基准图像集包括对ROI的分割；
[0011] 识别器，其被配置为针对所述多个所述ROI中的每个来识别当在相应的ROI处的造影剂体积的浓度高于预定义的阈值时采集到的主帧。
[0012] 关联器，其被配置为将所述多个ROI中的每个与识别出的主帧中的相应一个相关联，由此形成关联ROI-帧数据结构；以及
[0013] 输出单元，其被配置为基于所述关联数据结构来生成用户接口(UI)，所述UI当被显示在屏幕上时允许用户选择所述ROI中的任何一个，所述输出单元响应于所述选择来控制所述屏幕以显示与所述选定的ROI相关联的所述主帧，所述用户接口由此向所述用户提供通过所述帧的流的时间导航。
[0014] 根据一个实施例，帧的流或序列是由X射线成像器采集的血管造影(“angios”)并且包括所述ROI中的至少一个的至少一个投影视图。在一个实施例中，所述ROI是被视为针对介入相关的患者的解剖结构的部分，在所述介入期间，血管造影被采集。
[0015] 在一个实施例中，在各个ROI处具有最高或最大的造影剂浓度的帧被识别，被标记为所述主帧并且接着被转发到关联器。所述造影剂浓度阈值与在相应的图像部分处的图像对比度直接相关，所述相应的图像部分与相应的帧中的经灌注的ROI的足迹相对应。所述ROI足迹以与所述帧的图像平面的所述足迹的边界外部的图像部分相比较高的对比度(根据像素值)突出，所以，取决于在屏幕上显示所述帧时针对所述帧选出的像素值-灰度编码或映射，所述ROI足迹通常显得比所述图像部分更“暗”或更亮。因此在一个实施例中，当在所述相应的感兴趣区域处存在足够的造影剂浓度时，所述识别器使用像素值阈值来识别采集到的帧。根据一个实施例，选择所述阈值以使得所述“主”帧被识别，即当在所述相应的ROI处的所述造影剂浓度基本是它的最大值时采集帧，因此所述区域被示为最暗的或具有与所述串中的其他帧相比的最佳对比度。可以按照所述部分边界上的平均像素灰度值梯度、或者由所述区域的边界封闭的像素灰度值的平均值、或者时间上的平均值的演化来定义图像部分的对比度阈值。
[0016] 经分割或经勾画的ROI是所述基准图像中的用户预定义的图像部分。所以所述基准图像在它的操作中经由它的经分割的ROI来“指导”所述关联器建立所述数据结构。在血管造影的流被接收到之前所述用户在所述基准图像中人工地或经由半自动分割器来影响所述分割。在一个实施例中，由被适合地编程的自动分割器来设置所述感兴趣区域。在一个实施例中，包括3D或2D分割的所述基准图像数据集是3D CT或MR图像体积，所述目标的所述3D CT或MR图像体积已经被获得从而包括所述ROI的视图。然而，在其他的实施例中，所述基准图像还可以是2D图像。所述基准图像是术前图像，换言之，它是在采集血管造影的流之前被从所述目标采集的。
[0017] 由图像处理器IP产生的所述数据结构可以被视为“局部”时间线的族，每个针对所述ROI中的一个。每个时间线借助于相关联的帧示出了在血管造影期间对所述相应的ROI的利用造影剂的灌注。在一个实施例中，还存在根据所述时间线的族产生的全局时间线，其中，包括所述ROI的经灌注的解剖结构的集合与每个帧相关联，并且可以根据所述时间线的族来计算与相应的解剖结构相关联的灌注演化曲线。
[0018] 根据一个实施例，所述全局时间线是与所述术前图像数据集中的所述ROI相对应的帧索引与帧标签之间的映射。可以利用所述ROI的相应的解剖名称来注释它们。每个帧索引与标签的集合相关联。每个标签指代被灌注或填充有造影剂那些ROI，所述造影剂具有如由所述对比度阈值关于像素亮度指定的水平。在所述局部时间线中，每个标签与其中由所述标签指代的所述ROI是能见度最高的帧相关联，或者与其中对比度(或在所述帧的采集时间时的造影剂的浓度)至少是如指定的那样的帧索引的集合相关联。
[0019] 根据一个实施例，所述装置被配置为通过将同样的“中间解剖结构”包括进来从而扩展所述数据结构，除了所述ROI的所述分割，所述“中间解剖结构”的分割也在术前基准中。
[0020] 所述装置向所述用户提供接收到的血管造影的流内的“语意”时间导航，这是因为可以在所述用户指定他们希望在所述血管造影帧中看到的所述ROI的所述解剖名称，即所述标签之后检索相关帧，所述ROI被“最佳地”填充(灌注)有造影剂。通过自动地选择背景适当的帧并且使它们基于用户要求是可用的，所述装置可以帮助所述介入在所述过程期间在所述帧的流内容易地导航。产生的数据结构，即所述全局时间线和所述局部时间线的族也可以被用作接下来的处理步骤的输入。
[0021] 不需要对诸如导管尖端的原位医学设备的真正“实况”呈现。作为替代，如本文中提出的所述装置单纯地使用来自所述基准图像的图像中信息和接收到的血管造影来获取所述数据结构。形成的数据结构有助于对以足够的对比度示出所述ROI中的期望的一个的血管造影的检索。
[0022] 根据一个实施例，所述识别器被配置为还识别在所述相应的主帧之前或之后采集到的帧，所述关联器被配置为以相似的方式使所述另外的帧与所述ROI中的相应的一个相关联，由此所述数据结构针对每个ROI记录造影剂灌注的时间线。换言之，相应的另外的帧记录通过相应的感兴趣区域的造影剂的通过体积。在该实施例中，所述阈值被这样选择，以至于还识别这样的帧，即其中所述相应的ROI中的造影剂的浓度仍是足够高的但不像所述主帧那么高。将所述另外的帧包括到所述数据结构中有助于检索示出在所述ROI中的用户选择的一个或多个处的造影剂浓度的局部演化的血管造影。
[0023] 根据一个实施例，所述关联器被配置成为所述ROI中的每个关联示出了在所述相应的ROI处的造影剂浓度的演化的局部曲线，所述曲线基于所述主帧和另外的帧的相应的序列中的图像信息。
[0024] 根据一个实施例，随着所述造影剂传播通过所述目标，并且所述装置随着接收到更多的血管造影更新所述数据结构。
[0025] 根据一个实施例，生成的UI是包括交互按钮的图形UI(GUI)，每个交互按钮与所述ROI中的相应的一个相关联。每个按钮带有指示所述相应的ROI的解剖名称或功能的注释。
[0026] 根据一个实施例，所述UI允许所述用户从切换与所述ROI中的相应的一个相关联的所述主帧和另外的帧，或者切换与所述ROI中的用户可定义选择中的任意一个相关联的所述主帧和所述另外的帧。
[0027] 根据一个实施例，可以通过在所述GUI上将每个标签产生为颜色条来表示所述时间线。所述颜色条在显示出的帧索引的表格中沿那样的帧的索引延伸，其中，由于在所述相应的帧的采集时间时存在的造影剂的量，由相应的标签解剖结构帧的索引能被以足够的对比度显示。
[0028] 本发明可以被用在X射线导管实验室系统中。
[0029] 应当理解，在一些实施例中，所述图像处理器可以只对所述多个ROI中的一个ROI起作用，或者只对所述多个ROI中的用户定义的子选择起作用，而不是对所述多个ROI中的所述ROI中的每个起作用。在一些实施例中，术前基准可以只包括具有针对单个ROI的一个分割的所述ROI。在这些实施例中，仅对于所述一个ROI或对于所述经子选择的ROI中的每个来说所述主帧和另外的帧由识别器识别的并且接着由关联器分别关联。因此所述数据结构可以包括在极端情况下只有一个关联或比所述基准图像中的多个被分割的ROI中的ROI的数量少的关联。
[0030] 定义
[0031] 血管造影(“angio”)是在X射线图像采集期间造影剂驻留在所述目标的血管中而由此赋予所述目标的血管的不透明度而获取的2D投影图像。在荧光检查2D投影图像中没有造影剂驻留，所以当显示荧光检查图像时大体上只有诸如导管的医学设备(以及其他辐射不透明物体，例如骨骼、后肌肉组织等)是可见的，但是当显示荧光检查图像时不能分辨血管软组织。
[0032] 本文中可交换地使用“视角”和“投影方向”。
[0033] “标记”可以指代术前基准图像或数据中的ROI的名称或标签。
[0035] 现在将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例，其中：
[0036] 图1示出了图像处理系统的方框图；
[0037] 图2示出了具有造影剂的解剖区域的示意性视图；
[0038] 图3示出了图1的系统中的图像处理器的方框图；
[0039] 图4是图像处理方法的流程图。
具体实施方式
[0040] 图1示出了包括C型臂型X射线成像器100的图像处理系统。X射线成像器100被用在介入中以捕捉目标OB(例如患者)的X射线投影图像A1-A3的流或序列。在一个实施例中，在EVAR介入中的感兴趣器官是患者的骨盆区域。
[0041] 目标OB或患者在介入期间被放置在检查桌上。成像器100包括以轴的形式固定在支架上的刚性C型臂结构。轴颈允许C型臂绕通过轴颈的第一轴旋转。因此C型臂结构可以被定位在绕目标OB的多个旋转角度α处。C型臂还能绕垂直于第一轴的轴旋转以采取不同的回转角度β，以使得C型臂享有至少两个自由度。然而，本领域技术人员应意识到，以上的对根据角度α/β的C型臂自由度的表征是出于说明性的目的，并且应意识到对C型臂成像几何配置的完全表征实际具有多于两个的自由度。
[0042] C型臂140在它的一端处承载X射线源X并且在另一端处以与X射线源X相反的空间关系来承载探测器S。探测器S包括探测器单体的阵列(未示出)。
[0043] 从X射线源X发射X射线。X射线通过目标OB并且接着在探测器S处被探测到。X射线是由X射线束p形成的。
[0044] 每个X射线束p在它通过目标OB的血管并且冲击目标OB的血管时衰减。在探测器S处探测到的是该经衰减的X射线束。
[0045] X射线束冲击血管的入射角(“投影方向”)是由旋转角度α和回旋角度β的对(α、β)来定义的。每个独立的X射线束p所经历的衰减的程度取决于射线p通过的组织的类型和量。每个经衰减的X射线束p撞击在探测器单体上并且在那里生成与衰减的程度成反比的电信号。针对撞击X射线束p在每个探测器单体处生成的电信号接着经由数据采集系统(未示出)被转化为将对应的灰度值进行编码的像素值。该像素值接着被存储在形成以特定的投影方向(α、β)得到的投影图像矩阵结构中。角度(α、β)形成可能包括另外的参数的成像几何配置以指定束与患者之间的空间关系。应当理解，在除了C型臂成像器的成像器中不同的角度或其他量指定了相对于患者的投影方向。
[0046] 利用大体沿不同的投影方向采集的独立投影图像A1、A2、A3和针对同样的成像几何配置在整个给定的时间段上采集到的若干血管造影，在图像采集时段或者对目标OB的介入期间采集投影图像的流A。投影图像的序列A接着可以被存储在数据库(未示出)上以用于稍后的检索。可以以DICOM格式来存储投影图像A1-A3。DICOM格式包括元数据，所述元数据针对每个投影图像来编码所述投影图像被采集的投影方向、以及它的采集时间。
[0047] 血管在其本身中不具有辐射透明度，或者比周围组织明显更小的辐射透明度，意味着血管的投影(“足迹”)通常在投影图像A1-A3中不可见。为了对此进行补救，在C型臂成像器100采集图像不久之前，一体积的造影剂CA经由适合的造影剂给药器CAA被施予到患者OB。造影剂逐渐地传播通过目标OB的血管，并且因此赋予同样的辐射不透明度。由于造影剂，每个投影图像A1-A3(也称为“血管造影”)中包括沿投影方向或者沿经灌注的血管或器官的部分的足迹的在得到相应的图像A1、A2或A3时的投影视图。
[0048] 在本发明期间采集的血管造影A1-A3的流A或序列形成随着介入的进度并且随着采集到越来越多的血管造影A1-A3而逐渐增长的高维度图像数据块。
[0049] 介入可以持续大约5分钟，其中，对于异常介入以大约3帧每秒、而对于心脏介入以高达15帧每秒来采集独立的帧A1-A3。因此流中帧A的总数可以容易地达到几百帧甚至多于一千幅图像A1-A3。所述块是多维的，这是因为每帧A1-A3包括在每个位置x、y处的像素灰度值形式的二维图像信息并且每幅图像由它的成像几何配置和它的采集时间来索引。大体上，在介入期间的给定时间以固定的成像几何位置来采集多个帧。
[0050] 由人类操作员从中央计算机操作台CC来控制成像器C型臂成像器100的操作。计算机操作台CC包括诸如游戏手柄的适合的致动单元，所述致动单元允许操作者在介入期间调节成像几何配置。计算机操作台CC还允许(例如经由所述游戏手柄控制器)操作者触发曝光以采集独立的帧A1-A3。计算机操作台CC与监视器M通信。操作台CC还可以运行允许在屏幕M上查看独立的血管造影A1-A3的适合的查看器软件。目标OB一般包括在介入期间待检查的若干不同的感兴趣区域ROIa-ROIc。范例是对将访问这些感兴趣区域ROIa-c中的任意一个的导管的引入。
[0051] 参考图2，示出了关于目标OB的解剖结构的相对较大部分的示意性视图。之前施予的造影剂的体积CA(“团剂”)随着流动的血液行进或传播通过血管V并且随着时间的进行一个接一个地经过独立的感兴趣区域ROIa-c，由此依次灌注感兴趣区域ROIa-c中的任意一个。
[0052] 虽然在图2中团剂被示为具有定义的(卵形)形状，但是应当理解，在实际中所述团剂将在整个血管上扩散并且体积随时间进行而散开。然而对于足够短的时间段并且如图2中描绘的，团剂可以被认为是移动的点或在其周围的造影剂体积的量被浓缩的中心区域。
[0053] 可以看出，由所述体积的造影剂CA对每个独立感兴趣区域(ROIa-c)的灌注的量随时间变化。换言之，ROIa-c位置中的每个处的在时间上的造影剂浓度曲线大致是钟形曲线，当在相应的位置ROIa-c处的造影剂浓度具有它的最大值时所述曲线具有它的相应的峰值。
[0054] 在一些介入状况下并且如图2中示意性地示出的，单个的血管造影A1-A3不能够示出散布在相对较大的解剖区域上的所有感兴趣区域ROIa-c。此外，由于团剂的动态性，任何单个ROIa-c被以最大值灌注有造影剂的时刻t＝t1、t2或t3一般是不同的，所以在其中以最高对比度示出ROIa-c中的任意一个的血管造影A1-3是不同的。
[0055] 现在，参考回图1，图像处理系统还包括图像处理器IP，图像处理器IP通过自动地从血管造影的流A找到并且选择血管造影A1-A3当中的那些“主”帧MF，在所述“主”帧MF中感兴趣区域ROIa-c中的至少一个被示为填充有适当量的造影剂以允许以最大的对比度或至少以高于可调节阈值的对比度查看感兴趣区域，能根据图像中像素值量度来定义所述可调节阈值。在感兴趣区域ROIa-c中的至少一个中当造影剂浓度处于它的最大值时采集主帧。换言之，主帧MF是当被查看时其中相应的ROIa-c最可见的帧，或者是在相应的ROI处被“最佳地填充”有造影剂CA时采集的帧。
[0056] 图像处理器IP在介入期间需要血管造影的流A时将血管造影的流A作为输入得到并且得到基准图像PO。目标OB的基准图像PO可以是之前采集到的MR或CT 3D数据体积集。用于采集所述基准PO的具体成像几何配置被认为是被编码在组本身(例如作为DICOM元数据)中的，或者它可以被从保有该信息的适合的数据库检索到。
[0057] 基准图像PO在之前被自动地或由操作者人工地“标记”或分割成若干独特的解剖结构，即具有经定义的边界的能独立寻址的图像部分每个表示是ROI或是中间结构的解剖结构。经分割的解剖结构包括感兴趣区域ROIa-c，而且可能包括另外的解剖结构。在一个实施例中，每个分割被注释为由标记索引，在解剖数据库中查找到之后所述标记被翻译成自然语言说明的字符串(例如该解剖结构的解剖名称)，所述解剖结构的投影足迹由相应的分割来表示。
[0058] 广义来说，装置图像处理器IP产生可以被称为“ROI-帧”关联数据结构的数据结构DS作为输出。在数据结构DS中，每个感兴趣区域ROIa-c与在团剂经过该感兴趣区域ROIa、ROIb或ROIc时采集的对血管造影的选集相关联。这样与感兴趣区域ROIa、ROIb或ROIc相关联的对血管造影的选择包括针对该感兴趣区域ROIa、ROIb或ROIc的相应的主帧。因此每个感兴趣区域ROIa-c与示出了在相应的位置或区域ROIa-c处的造影剂CA浓度的进展的“局部”时间线Ta-Tc相关联。
[0059] 根据一个实施例，数据结构DS可以被扩展。在经扩展的数据结构中，每个到来的血管造影A1-A3与相应的解剖结构相关联，所述解剖结构在相应的血管造影A1-A3中是能见度最大的但是在按照基准图像OP的预定义的感兴趣区域ROIa-c当中可能不是能见度最大的。换言之，这样的经扩展的数据结构在团剂经过血管V并且同时在团剂经过期间采集血管造影时形成被连续灌注的解剖结构的“全局”时间线。因此由团剂在预定义的感兴趣区域之间行进时访问的解剖结构可以被包括。在一个实施例中，数据结构可以被重新映射或转换成“帧-ROI”数据结构，以使得现在它是与在相应的帧中被示有如之前由识别器ID确定的足够的对比度的相应的ROI或中间解剖结构相关联的每个帧。
[0060] 还考虑所述“非ROI”中间解剖结构将在介入期间不期望地变得相关的那些结构添加灵活性。这还允许考虑术前图像中的分割，所述分割在最初并没有被打算，但是当例如使用全自动分割器来分割术前基准图像时仍然被产生。
[0061] 不论是否被扩展，数据结构接着可以被用户接口控制器UIC用来对交互图形用户接口GUI进行后端支持以用于在屏幕M上显示，操作者可以利用屏幕M来方便地进行交互以通过采集到的血管造影的流进行导航。GUI对针对介入时刻最相关的来自接收到的血管造影的串A的血管造影的简单且直观的检索。相关的血管造影可以是这样的一个，即最佳地示出了具体的感兴趣区域ROIa-c或对那些ROI的用户可选择设定。用户还可以选择期望的“中间”解剖结构，团剂在它通过感兴趣区域ROIa-c之间的经成像血管的行进中访问所述“中间”解剖结构。
[0062] 根据一个实施例，如从经分割的基准图像PO获得的解剖识别器在数据结构中与相应的帧相关联。基准图像PO可以被当作目标OB中的解剖结构的词典，接着所述解剖结构被分配到相应的血管造影。
[0063] 应当理解，每个独立的血管造影可以示出多于一个的中间结构或感兴趣区域ROIa-c，因此每个独立的血管造影可以被分配有多于只有一个的识别器。
[0064] 根据一个实施例，图像处理器实时或“在线”运行，所以数据结构DS随着在介入期间采集血管造影的流并且随着在图像处理器IP处接收血管造影的流而逐渐建立。
[0065] 然而在另一个备选的“线下”实施例中，首先采集针对具体介入的所有血管造影，并且接着该完整的流被馈送到图像处理器(IP)中。只有完整的数据结构被输出为可用、或者被转发到UIC。之前的在线实施例是优选的，这是因为它允许“飞行中”更快的处理以及到另外的图像后处理器中的后继“管道传送(piping)”或馈送(实时的)。
[0066] 广义来说，图像处理器输出数据结构DS作为血管造影的经标注时间线Ta-c的集或族，每条时间线表示在介入期间相应的ROI是怎样被灌注的；或者与跟相应的ROI或中间解剖结构相关联的每个相应的血管造影一起输出经灌注的全局时间线。时间线的集可以被用作GUI中的导航工具。时间线或以时间线为基准的帧还可以被转发作为到其他图像处理器(例如自动勾画算法)的输入以根据血管造影来计算ROI的边界。接着如此计算出的边界可以被用作“实况”荧光检查图像上的叠加图形，所述荧光检查图像在介入期间被显示在分别的监视器上并且示出在介入中使用的导管或引导线的侧面影像。可能需要自动勾画步骤来考虑被投影的ROI分割的边界和相应的血管造影所示的实际边界的差异。
[0067] 操作
[0068] 参考图3，现在将更详细地解释对图像处理器IP的操作。
[0069] 图像处理器IP经由适合的输入接口IU接收：i)具有经注释并且被分割的解剖结构的基准图像PO、以及ii)血管造影的流A。基准术前图像PO中的解剖区域与在介入期间将要被筛查的目标OB的区域相对应。假设包括意在的感兴趣区域ROIa-c的不同解剖结构是能探测到的，因此当记录所述基准图像时可能已经要求之前使用造影剂。
[0070] 假设血管造影A将采集每个血管造影A1-A3时使用的相应的采集或成像几何配置编码在血管造影A的元数据中。所述血管造影成像几何配置还可以由图像处理器IP从外部数据库(未示出)来分别检索。由分割器S来执行对术前基准PO的分割。可以通过通用算法来自动地或半自动地实现对术前基准图像PO中的解剖结构的分割或标记，从而提取3D体积中的可辨别的解剖结构。接着由配准器单元RU来建立术前基准图像PO相对于X射线成像器100的基准帧的位置。换言之，3D数据体积和血管造影中的每个被沿公共参考坐标系对齐。该公共参考坐标系使得能够在整个3D数据体积PO和血管造影中的每个中找到同一被勾画的解剖结构的对应的“足迹”。对血管造影A的每个帧执行配准，但是也可以只对血管造影中的选定的几个执行配准。在实施例中，可以从配准中排除低质量的血管造影或者可以被先验排除的不含有用的或相关的数据的血管造影，由此节省CPU时间。
[0071] 根据一个实施例，配准单元RU通过使用在当前血管造影顶上的一个或若干投影来建立与血管造影相关的3D体积的位置。出于这个目的，在一些实施例中，存在在C型臂成像器100的不同C型臂处采集的额外的荧光检查图像。配准单元RU针对每个血管造影输出刚性的或弹性的仿射配准变换，可以利用所述仿射配准变换来实现对相应的血管造影与基准图像PO沿公共坐标系的对齐。
[0072] 识别器ID对血管造影中的每个或血管造影的选集进行筛查以建立在采集相应的图像时解剖结构的哪部分被灌注。根据一个实施例，针对血管造影中的每个计算造影剂图。在一个实施例中，如果可以假设在采集那些帧期间不存在患者的运动，那么相对于不显示对比度的基线图像建立逐像素的差异图像。然而如果存在患者运动，那么可以使用更先进的差分技术来补偿所述运动。识别器ID针对每个血管造影根据图像像素坐标输出在相应的图像中描画造影剂灌注的部分的图像部分。可以使用设定灰度阈值来建立所述经灌注的血管造影部分。
[0073] 如由配准单元RU所提供的配准变换集和如由识别器ID所提供的血管造影中识别出的经灌注部分接着被转发到关联器AS。对于每个血管造影，接着相应的配准变换依次应用到基准图像PO中的经分割的感兴趣区域ROIa-c，由此所述基准图像PO被投影成考虑到的相应的血管造影的经对齐图像平面。接着尝试由关联器AS将如此获得的相应的ROIa-c的投影足迹与如由识别器ID所识别的相应的血管造影中的图像部分匹配起来。如果匹配被配准，则将血管造影相应地进行标记并且接着与相应的感兴趣区域ROIa-c相关联。随着关联器在针对如在基准图像PO中记录的感兴趣区域ROIa-c的每个分割的每个血管造影上进行迭代，以这种方式来逐渐地建立数据结构DS。数据结构DS可以基于关联的阵列数据类型(例如在Perl中被称为“哈希(hash)”或在C++中被称为“映射(maps)”)。在一个实施例中，一旦匹配被配准，则该情况通过视觉提示(例如用户图形接口(GUI)上的闪烁控件)或通过由计算机操作台CC发出的声学信号被立即指示给操作者。对于所述匹配，可以使用设定灰度阈值来调节匹配器的响应能力。以这种方式，不仅主帧被匹配起来并且与相应的感兴趣区域ROIa-c相关联，而且在主帧的采集时间之前或之后的间隔采集血管造影也被被匹配起来并且与相应的感兴趣区域ROIa-c相关联。所述间隔的长度是灰度阈值的函数。一旦被关联器包括在数据结构中，每个主帧MF被相应地标记以方便稍后对它的检索。在主帧之前或之后采集的相邻的帧可以通过他们相对于主帧的采集时间的采集时间来索引。
[0074] 如之前提到的，根据一个实施例，关联器AS被配置为扩展数据结构DS从而将中间解剖结构与帧中的相应的一个相关联。中间解剖结构是不在术前基准图像PO中的预定义ROI分割当中的那些。为了这个目的，关联器AS被配置为如果没有将给定的血管造影与预定义感兴趣区域ROIa-c中的任一个的匹配配准，则操作逆匹配。在逆匹配中，所述“不匹配”血管造影中的识别出的经灌注部分被投影到基准图像PO中，并且尝试与除了感兴趣区域ROIa-c的解剖结构匹配。如果找到匹配，则接着将所述解剖中间解剖结构与该非感兴趣区域相关联。以这种方式，每个血管造影都可以与当采集所述血管造影时经灌注的解剖结构相关联。以此方式可以随着关联器在接收到的血管造影的流A上进行迭代以建立解剖结构-帧扩展数据结构DS。无论数据结构DS是否被扩展，接着都使数据结构DS对于用户接口控制器UIC可用，接着户接口控制器UIC可以使用该信息来为图形用户接口GUI提供操作性后端。
[0075] 再次参考图1，现在更详细地解释由所述图形用户接口GUI承担的功能。
[0076] 在一个实施例中，来自基准图像PO的切片在GUI上被示为叠加有交互按钮Ba、Bb、Bc的背景图像，每个交互按钮指代ROIa-c中的相应的一个，或者可以按期望包括针对其他中间结构的另外的按钮。通过诸如计算机鼠标的指针工具PT或在监视器M是触摸屏的情况下通过触摸对按钮Ba-c中的任意一个的致动调用UIC来检索数据结构DS中记录的分别关联的血管造影。重复的对按钮Ba-c的致动将允许在主帧和与相应的感兴趣区域ROIa、ROIb或ROIc相关联的相应的另外的帧上进行切换。在一个实施例中，还存在例如通过连续的鼠标右击动作来选择多于一个按钮(例如Ba和Bb)的选项。对选定的按钮Ba、Bb中的任何一个的致动接着将允许在主帧中的全部和与由按钮Ba或按钮Bb指代的感兴趣区域ROIa、ROIb相关联的另外的帧上进行循环或切换。在在线实施例中，在图像处理器处理到来的血管造影的流并且一旦找到了相应的主帧时，相应的按钮Ba-c将“跳出”。在一个实施例中，发出诸如闪烁图标或其他GUI控件或声学信号的通知信号，从而针对每个感兴趣区域ROIa-c来通知已经找到了相应的主帧并且装置现在准备好检索相应的主帧。
[0077] 根据一个实施例，按钮Ba-c包括针对相应的解剖结构的注释AN。
[0078] 在一个实施例中，按钮被形成为如当前显示的基准图像PO的切片中示出的相应的感兴趣区域的描画出的图像部分。
[0079] 在一个实施例中，检索按钮Ba-c被布置为表格的交互元素，每个交互元素带有注释相应的解剖结构的解剖名称的注释AN中的一个。将所述按钮Ba、Bb、Bc致动之后，可以检索相应的血管造影以用于显示在屏幕M上。
[0080] 根据一个实施例，图形用户接口控制器UIC被配置为在以上提到的由图像处理器IP进行的计算之前针对显示在图形用户接口中生成来自基准图像PO的可选择切片。在该“按需计算”的实施例中，针对经分割的感兴趣区域示出了按钮Ba-c，并且在对按钮中的一个的致动之后，相应的分割接着被馈送到图像处理器IP中，并且由识别器ID和关联器AS只对该需要的解剖结构并且对由此远在图像处理器IP处接收到的血管造影A执行以上描述的计算。在该实施例中，并非在所有预定义的感兴趣区域ROIa-c的背景中建立(一个或多个)数据结构，而是根据需要建立数据结构DS并且只在用户要求术前基准图像OP中的特定的血管造影之后更新数据结构DS。
[0081] 图3中示出了图像处理器IP的部件全部在驻留在所述图像处理器上。然而，这只是示范性实施例。在其他的实施例中，一些部件可以运行于分布的架构中并且以适合的通信网络连接。在一个实施例中，部件被作为计算机操作台CC上的软件线程运行。部件还可以被布置为专用FPGA或硬线连接的独立芯片。可以以适合的科学计算平台(例如 或)来编程部件并且接着将部件转换成保留在库中的C++或C线程并且当由图像处理器IP或计算机操作台CC调用时链接部件。
[0082] 参考图4，借助于流程图示出了图像处理方法的步骤。
[0083] 在步骤S402中，将包括感兴趣区域ROIa-c的经注释图像分割的术前CT或MR图像PO与到来的血管造影的流A一起接收。
[0084] 在步骤S404中，血管造影帧A1-3或对其的选择被配准到具有感兴趣区域ROIa-c的分割的术前基准图像PO上。配准包括配准到被使用的X射线成像器的基准帧上。
[0085] 在步骤S406中，识别之前在给自的感兴趣区域ROIa-c处施予的造影剂的浓度高于预定义的阈值时被采集的多个血管造影中的感兴趣区域ROIa-c的足迹。根据一个实施例，这包括针对每个ROIa-c识别主帧，其中，造影剂浓度在采集相应的主帧时具有最大值；而且取决于由用户选择的阈值有多高而包括在主帧之前和之后的间隔内采集的帧。浓度阈值直接与图像中的像素灰度值相关，并且因此可以使用对应的像素灰度值阈值来确定主帧。
[0086] 在一个实施例中，识别步骤S406包括在采集相应的血管造影时针对每个血管造影探测经灌注的中间解剖结构，然而所述结构不在预定义的感兴趣区域ROIa-c当中。利用造影剂将所述结构填充得如何的灌注水平取决于如以上用来识别感兴趣区域的阈值设定。当被运行以包括“非ROI”中间解剖结构时，步骤S406类似于对感兴趣区域ROIa-c的探测。
[0087] 在步骤S408中，接着将感兴趣区域或它们的分割与它们的被识别出的主帧中的相应的一个相关联，由此建立关联的ROI-帧数据结构。在一个实施例中，所述关联是通过将血管造影帧中的识别出的足迹与术前基准图像中的经分割的ROI匹配来完成的。
[0088] 在一个实施例中，相应的ROI还与在所述主帧之前或之后采集的另外的帧相关联，因此将每个ROI与记录团剂通过相应的ROI的通路的帧(包括主帧)的集相关联。
[0089] 在一个实施例中，也考虑到非ROI中间解剖结构，并且步骤S408中的关联操作包括将识别出的经灌注区域的足迹与经配准的CT/MR术前图像中的非ROI经注释结构匹配。
[0090] 并且根据具有另外的帧的一个实施例，步骤S408接着针对血管造影帧返回经灌注结构的集合，所述经灌注结构是ROI或中间结构；和/或针对每个结构或感兴趣区域ROIa-c返回最佳填充帧。
[0091] 在步骤410中，在屏幕上生成并显示图像用户接口，所述GUI包括交互按钮或允许用户选择感兴趣区域ROIa-c或可能的中间结构中的任意一个或多个的其他的选择控件。接着在用户选择之后，使用关联数据结构来检索分别相关联的主帧，并且接着在屏幕上显示分别相关联的主帧。
[0092] 作为对步骤S410的替代或补充，在任选的步骤412中，可以将产生的关联数据结构转发到其他的图像后处理器。
[0093] 以上提到的用来建立关联的阈值被理解为能由用户通过设定变量来定义的，所述变量允许用户根据他们的需要来定制系统性能。
[0094] 在一个实施例中，系统可以被配置为总是与针对主帧的具有最高的最大对比度的图像相关联。然而，这可能并不总是适当的，这是因为需要更快的响应时间。在特定的情况下用户可能对系统已经找到这样的血管造影而感到满意，即在所述血管造影中虽然不一定具有最大对比度但是相应的ROI足够可见。因此可以通过如期望的设定识别步骤S406中的阈值来调节系统的响应。使用的阈值设定还可以考虑屏幕M的图形能力。
[0095] 可以在线或离线执行所述方法，即在采集血管造影期间或在已经采集了所有的血管造影之后执行。
[0096] 在本发明的另一个示范性实施例中，在适当的系统上提供了计算机程序或计算机程序单元，所述计算机程序或计算机程序单元的特征在于，适于执行根据前述实施例中的一个的方法的方法步骤。
[0097] 因此计算机程序单元可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行以上描述的方法的步骤或引入对以上描述的方法的步骤的执行。此外，它可以适于操作以上描述的装置的部件。计算单元可以适于自动运行和/或适于执行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此可以装备数据处理器以执行本发明的方法。
[0098] 本发明的该示范性实施例覆盖从开始就使用本发明的计算机程序以及借助于更新将存在的程序变为使用本发明的程序的计算机程序两者。
[0099] 另外，计算机程序单元可以能够提供用来完成如以上描述的方法的示范性实施例的程序的所有必要步骤。
[0100] 根据本发明的又一实施例，提出了诸如CD-ROM的计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质具有存储在其上的由前述段落描述的计算机程序单元。
[0101] 计算机程序可以被存储和/或分布在适合的介质上，例如与其他的硬件一起提供的或作为其他的硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，例如经由因特网或其他的有线或无线电信系统分布。
[0102] 然而，计算机程序还可以存在于如万维网的网络上，并且可以被从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器。根据本发明的又一示范性实施例，提供了用于使计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据之前描述的本发明的实施例中的一个的方法。
[0103] 应当注意到，参考不同的主题描述了本发明的实施例。具体而言，参考方法型权利要求描述了一些实施例，而参考装置型权利要求描述了其他的实施例。然而，本领域技术人员将从以上和以下的说明中总结出，除了属于同一类型的主题中的特征的任何组合，与不同的主题相关的特征之间的任何组合也被视为包括在本申请内，除非做出其他说明。然而，所有特征可以被组合提供多于比特征的简单加成更多的协同作用。
[0104] 尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这种说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求书，在实践要求保护的本发明时，能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。
[0105] 在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以满足权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
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