[发明专利]用于图像对准的图像处理系统和方法

说明书

技术领域

本发明总的涉及用于相对同一主体体积(body volume)使图像序列与先前获得的图像序列对准的图像处理系统和方法，并且更具体地，涉及这样一种用于通过补偿所述图像之间的所述主体体积的运动而实现这种图像对准(alignment)的系统和方法。

背景技术

主体体积的成像尤其在医学诊断和治疗领域，即在X射线荧光透视上下文中实现。因此，生物主体体积的X射线投影将在下文中作为例子来考虑，但是本发明不意欲限制到此，而是可以用于具有相似的二级(secondary)条件的所有应用领域。

在冠心病治疗上，使用了预介入和介入X射线图像。在预介入冠状血管造影中，在冠状动脉中注入的不透X线(radio-opaque)造影剂用来使相应的动脉可见。许多的血管造影片被记录并用作例如狭窄的诊断且作为随后的X射线控制介入的路线图。在冠心病的治疗中的特定医学应用是通过对导管在病人的动脉系统中的传导的荧光透视来提供的。这样，在介入期间，导管或导线在X射线监视(荧光透视)下通过脉管前行到病变处。导管的顶端必须尽可能精确地前行至将被治疗或检查的关注区域，例如一个狭窄处，或者导线应当定位于该关心区域之后，以这样的方式使得导管的顶端被正确定位。在执行这个过程的同时，通过经导管引入造影剂的短突发(short burst)，脉管结构在短时间内可看见。

为了辅助导航，已知在第二监控器上、邻近主体体积的当前图像而显示上面提到的主体体积的预介入冠状血管造影片中手动选择的一个。所选择的血管造影图像做为脉管系统的“脉管图”或“路线图”来为当值医师支持取向。然而，这个路线图自然是静态的，并且因此不适合于达到在血管造影图像和当前图像中的、具有毫米或亚毫米范围内的精度的对应位置的期望精确对准，因为正被观察的病人的主体体积受控于(subject to)特别由心跳和呼吸引起的运动。换言之，因为上面所提到的路线图是静态的，所以它与荧光透视图像中的瞬间心跳和呼吸运动不一致。

为了改进在导管放置期间的指导，已经提出了在荧光透视图像上覆盖血管造影片的运动补偿的路线图信息的方法，正如举例而言WO2004/034329中所描述的。这一覆盖在反应时间预算(latencybudget)的约束之下来执行并且因此在关于所选算法的复杂度方面受限。

用在这些已知方法中的血管造影片的选择取决于病人的呼吸状况和收缩状况(以及造影剂填充的水平)。虽然荧光透视和血管造影的收缩状况可以通过分析两个序列的心电图仪(ECG)而易于比较，但是呼吸状况的重要配准并非如此简单。当前，血管造影和荧光透视被与一个参考血管造影相比较，该参考血管造影显示病人处于完全吸气或呼气状态。

荧光透视和血管造影参考帧的相似性值不能直接与血管造影和参考血管造影的相似性值相比较，因为荧光透视本质上不如其他血管造影与(血管造影)参考帧那么相似。因此，是将任何进入的帧的相似性值与血管造影的相似性跨度(span)相比较并且呼吸相位从这个比例来计算。血管造影帧以类似的方式来处理：对于每个血管造影，计算与参考帧的相似性。从这个相似性值和出现相似性值的跨度，计算呼吸相位。然后通过配对具有相似呼吸相位的荧光透视和血管造影来完成对准。

与这个方法相关的一个问题在于它要求血管造影序列和荧光透视序列都显示大约相同的呼吸跨度。通常，在呼吸深度上的小的改变通过使用用于估计荧光透视呼吸跨度的滑动最大/最小窗来补偿，但是使用这个方法，不可能检测没有相匹配的血管造影呼吸状态的帧，因为它们是在血管造影呼吸跨度之外，也不可能应付在血管造影或荧光透视中的系统地偏离的呼吸深度。

发明内容

因此，本发明的一个目的是解决上述问题并且提供改进的图像处理系统和方法。