[发明专利]基于运动模型的组间图像配准

说明书

下文总体涉及图像处理，并且尤其应用于计算机断层摄影(CT)。然而，其还适用于其他医学成像应用和非医学成像应用。

对于成像应用，其中受检者体内的感兴趣结构(例如，肿瘤、器官等)由于受检者的周期性运动结构(例如，肺)而相对于受检者随时间移动，四维(4D)图像序列能够用于估计运动周期期间感兴趣结构的运动。这有用的一种特定应用是对肺中肿瘤的放射治疗。在这样的应用中，肿瘤的相对位置可能随着呼吸周期而变化。为了计算剂量，肿瘤的随时间变化的相对位置应当被考虑到并且可以通过4D图像序列来确定。

利用一种4D成像技术，在若干运动周期期间同时采集图像投影和呼吸信号。呼吸信号按时间映射到数据采集，并用于基于常见的呼吸相位(phase)对图像投影分组。然后在呼吸周期的不同相位上重建三维(3D)图像集。然后为了计算放疗剂量，在呼吸周期的不同相位中分割感兴趣的肿瘤。在一种情况下，医师在每幅图像中分割肿瘤。遗憾的是，这会是耗时并且繁琐的任务，因为一项研究可能有数十或数百幅图像。

在另一种情况下，基于相邻图像的经配准的成对(pair-wise)图像被用来从一个图像帧到下一图像帧的迭代地传递表示肿瘤的轮廓(contour)。根据成对的配准，能够获得呼吸周期期间的运动图并且可以将所述运动图用于估计结构的运动。遗憾的是，成对的配准对局部图像伪影敏感，这会导致感兴趣结构的图像在形状和尺寸上发生错误的变化。或者，可以使用解剖模型传递轮廓，在解剖模型中，感兴趣结构的当前有效(active)形状模型从一个呼吸相位传递到下一呼吸相位。类似地，基于解剖模型的传递对例如由于解剖模型和实际解剖结构之间的差异而造成的误差敏感。

本申请的各方面解决了上述问题和其他问题。

根据一个方面，一种方法，包括：基于在图像、图像序列中的至少一个内识别的受检者或对象的感兴趣区域和指示对采集图像序列期间受检者或对象的运动的估计的运动模型，根据时间序列的图像生成组间(group-wise)配准的图像的集合。

在另一实施例中，一种系统，包括：感兴趣区域识别器，其识别在移动对象的一系列图像中的至少一幅图像内的感兴趣区域；模型库，其包括指示移动对象的周期运动的一个或多个模型；以及配准部件，其基于来自模型库的运动模型组间配准图像。

在另一实施例中，一种包含指令的计算机可读存储介质，当所述指令由计算机执行时，令计算机执行以下动作：获取移动对象或受检者时序图像序列；获取指示对象或受检者的运动的运动模型；在图像序列的图像中限定感兴趣区域；以及利用运动模型基于图像的组间配准而将感兴趣区域传递到图像序列中的一幅或多幅图像。

在另一实施例中，一种包含指令的计算机可读存储介质，当所述指令由计算机执行时，令计算机执行以下动作：获取移动对象或受检者的时序图像序列；获取指示对象或受检者的运动的运动模型；在图像序列的图像中限定感兴趣区域；以及基于图像序列、运动模型和感兴趣区域使图像组间配准。

本发明可以具体化为不同的部件或部件布置，以及具体化为不同的步骤和步骤安排。附图仅用于图示说明优选实施例，而不应解释为是对本发明的限制。

图1图示说明了范例成像系统。

图2图示说明了范例方法。

下文总体涉及基于运动模型对受检者或对象的感兴趣区域(ROI)的序列图像或时序图像的组间配准，所述运动模型估计或建模数据采集期间受检者或对象的运动。这样的配准能够减小选通伪影，选通伪影可能在配置中发生，在配置中，执行成对的、基于解剖模型的或者其他类型的图像配准。这样一来，经配准的图像很适合于将在至少一幅图像中识别的诸如轮廓、网格等的ROI自动传递到图像序列中的一幅或多幅其他图像。下文中，在CT成像的背景下描述组间配准。然而，应当认识到，这样的配准还能够结合诸如MR、US等其他成像模态而使用。

图1图示了成像系统或CT 100。成像系统100包括固定机架102和旋转机架104，旋转机架104由固定机架102可旋转地支撑并关于纵轴或z轴绕检查区域106旋转。诸如x射线管的辐射源108由旋转机架104支撑并发射贯穿检查区域106的辐射。辐射敏感的探测器阵列110在跨越检查区域106与辐射源108的对侧呈一角度弧并探测贯穿检查区域106的辐射。探测器阵列110生成指示探测到的辐射的信号。重建器112重建来自探测器阵列110的信号并生成指示所述信号的体积图像数据。通用计算机系统充当操作员控制台114。驻留在控制台114上的软件允许操作员控制系统100的操作。诸如床的患者支撑物116在检查区域106中支撑诸如人类患者的对象或受检者。