[发明专利]基于特征的2D/3D图像配准

说明书

本发明涉及医学成像技术。在一些实施例中，其涉及将二维(2D)x射线透视图像与通过计算机断层摄影、磁共振成像、或其他成像模式采集的三维(3D)图像进行配准。然而，更通常地，本发明涉及将通过任意医学成像模式采集的二维图像与通过相同或不同医学成像模式采集的三维图像进行配准。

在医学成像程序中，有时存在使用二维和三维成像两者采集相关成像数据的情况。在一些这样的情况中，生成三维图像的二维表示并将所述三维图像的二维表示与对应的二维图像进行配准，从而比较由两种技术提供的信息并将所述信息进行组合是有用的。

一个示例有时在介入性心脏电生理学中出现。在这一程序中，x-射线透视有时被用于对导管或其他介入工具可视化。有利地，使用“C形臂”类装置可以采集x-射线荧光图像，在C形臂类装置中x-射线管和x-射线检测器安装在C形臂的相对端，并且患者被置于间隙中。C形臂类装置相对开放，从而使得患者易于接近医学人员。然而，通过x-射线透视不能对一些软组织解剖结构有效地成像。另外，通常在低x-射线剂量下采集透视图像，这会降低分辨率。

因此，已知在进行心脏电生理学程序之前，使用诸如多切片计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)的三维成像技术采集患者的手术前图像，所述多切片计算机断层摄影(CT)或磁共振成像(MRI)的任一种提供比x-射线透视更好的软组织对比度。之后，将手术前采集的CT或MRI图像与在心脏电生理学程序中采集的x-射线透视图像进行融合，从而使得CT或MRI图像提供丢失的软组织对比度。

CT或MRI图像通常针对三维体积生成；然而，x-射线荧光图像为二维的。已知使用射线投射技术将三维图像数学投影到二维图像。对CT或MRI图像应用射线投射生成二维图像。然而，数学上投影的CT或MRI图像通常与x-射线透视图像不是空间配准的，这是由于关于患者的x-射线透视的投影几何通常与在CT或MRI投影的数学生成中使用的投影几何不同。在一些情况下，由于在x-射线透视图像和/或在三维CT或MRI图像中的畸变或其他缺陷或伪影可以引起另外的误差。

下面提供了克服上述问题以及其他问题的改进。

公开了一种图像配准过程，包括：从二维图像提取二维特征集；从三维图像提取三维特征集；使用投影几何将三维特征集数学投影成二维投影特征集；将二维特征集与二维投影特征集进行第一次配准；并且使用从第一次配准导出的参数将二维图像与三维图像的数学投影进行第二次配准。

数字存储介质和媒介能够存储可由数字系统执行以实现前段所述的方法的指令。

公开了一种图像配准装置，包括：特征检测器，其配置用于从二维图像提取二维特征集以及从三维图像提取三维特征集；投影处理器，其配置用于将三维数据投影成二维投影数据；以及配准处理器，其配置用于(i)调节参数以将二维特征集与由投影处理器使用投影几何投影的三维特征集进行配准，以及(ii)使用经调节的参数将二维图像与由投影处理器使用投影几何投影的三维图像进行配准。

也公开了一种装置，包括：二维成像器，其配置用于采集二维图像；三维成像器，其配置用于采集三维图像；特征检测器，其配置用于从二维图像提取二维特征集以及从三维图像提取三维特征集；投影处理器，其配置用于将三维数据投影为二维投影数据；以及配准处理器，其配置用于使用这样的参数将二维图像和由投影处理器投影的三维图像进行配准的，所述参数被调整用于将二维特征集与由投影处理器投影的三维特征集进行配准。

一个优势在于较快的2D/3D图像配准。

另一个优势在于更精确的2D/3D图像配准。

另一个优势在于更快的介入成像。

本领域普通技术人员在阅读并理解下述详细说明之后将能够理解本发明的其他优势。

附图仅为了说明优选实施例，而不应该将其理解为限制本发明。

图1示意性地示出了2D/3D多模态成像装置；

图2示意性地示出了一种3D/3D多模态成像装置，其中由不同模态采集的三维图像的二维投影是配准的。

参照图1，2D/3D多模态成像系统包括二维成像器10，例如x-射线透视装置，以及三维成像器12，例如磁共振成像(MRI)系统、计算机断层摄影(CT)成像系统、正电子发射断层摄影(PET)扫描器、伽马摄像机等。二维成像器10可选地能够进行三维成像，但是在当前2D/3D成像系统中被用作二维成像器。例如，可以预期二维成像器10为在台架不旋转的情况下工作的CT扫描器。