[发明专利]用于在介入过程中将二维和三维体积数据对准的图像处理系统和方法

说明书

技术领域

本发明一般地涉及一种用于将在介入过程中获得的实时二维图像与三维体积数据对准的图像处理系统和方法。

背景技术

参考图1和图2，典型的X射线系统包括由机械臂3支撑以靠近手术台2的摆动臂(c-arc或G-arc)1。摆动臂1中具有X射线管4和X射线探测器5，X射线探测器5被配置用于接收穿过病人7的X射线6，从而产生代表其中强度分布的电信号。通过移动摆动臂1，可将X射线管4和探测器5放置在与病人7相关的任何所需位置和方向上。

在各种情形和疾病的治疗中，由病人的血管系统中的导管传播的荧光提供了一种特别的医疗应用。因此，在介入期间，需要将导管或导线在X射线监视(透射)下尽可能准确地穿过血管送向相关的内部。在进行该过程时，通过引入穿过导管的短时脉冲放射阻挡造影剂并获得例如采用图1和图2所示的系统的x射线图像，血管结构在第一监视器上将是短时间可见的，并呈以二维实时图像的形式。

为了病人的安全，非常需要减少X射线的曝光，也需要减少引入身体中的造影剂的量，因此在介入期间在第二监视器上显示相关区域获得一个或多个预介入X射线图像用以辅助导航是公知的。对医生来说，需要进一步以三维方式察看介入期间获得的二维荧光图像数据，因为这将使介入数据能被实时跟踪，而同时可以在介入过程中显著减少用在病人上的造影液和X射线曝光量。

美国专利No.6,666,579描述了一种包括诸如图1和图2中所示的X射线系统的医学成像系统，其中，摆动臂穿过采集路径，沿采集路径各个不同位置获得若干身体的二维图像。然后，图像处理器基于获取的二维图像构造三维体积数据，从而显示身体的三维图像。采用位置跟踪系统在图像获取期间跟踪病人和摆动臂的相对位置，以及在介入期间跟踪穿过身体的手术仪器的运动。可将介入期间获取的二维图像与正向医生显示的身体的三维图像叠加(superimpose)。

因此，对X射线系统来说，产生荧光数据的摆动臂位置是公知的，因此，可以参考利用摆动臂的相同位置来重构三维体积数据的再现(rendering)。然后可以将二维荧光数据和三维再现在-起显示。因为采用相同的X射线系统，具有相同的导管几何形状来产生二和三维数据，因此将三维数据与二维荧光数据对准是相对简单的。

然而，如果已经采用诸如CT(计算机断层扫描)或MR(核磁共振)等不同手段获得三维图像数据(先于介入)，就不是那么简单了。有很多治疗方法，其中，将预介入地处理的CT和/或MR图像数据与介入期间获得的荧光图像数据“融合”可以产生益处。适用于通过将荧光和MR图像对准来获得改进的治疗实例包括那些涉及利用软组织和骨组织的牢固联系以进入诸如瘤等软组织的治疗，从而荧光可以在介入过程中给出有关骨结构的状态的准确信息(由软组织推断出)。可以通过将荧光和CT图像对准来获得改进的治疗，包括那些涉及进入能通过X射线和添加造影剂视觉化的结构的治疗，而结构的几何形状在放射投影图像中可以是任意的。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种图像处理方法和系统，其能将利用第一成像系统获得的与身体相关的实时二维图像数据相对于利用第二成像系统获得的三维体积数据来显示。

根据本发明，提供了一种用于显示在介入过程中获得的与身体有关的图像数据的系统，所述系统包括：用于接收利用第一成像系统获得的所述身体体积三维图像数据的装置；用于接收在介入过程中利用所述第一成像系统获得的与所述身体有关的二维图像数据的装置；用于将所述二维图像数据与利用所述第一成像系统获得的所述三维图像数据的对应区域相映射的装置；用于接收利用与所述第一成像系统不同手段的第二成像系统获得的所述身体三维图像数据的装置；用于将利用所述第二图像系统获得所述三维图像数据与利用所述第一成像系统获得的所述三维图像数据对准并从而将所述二维图像数据与利用所述第二成像系统获得的所述三维图像数据的对应区域相映射的装置；以及用于在利用所述第二成像系统获得的所述身体的所述三维图像数据的所述对应区域中显示所述二维图像数据的装置。