[发明专利]用于使用不同类型的图像来生成导出的图像的方法和设备

说明书

引言：

在本领域中需要处理第一类型的第一图像以从第一图像自动地导出第二类型的导出的图像的有效的技术。例如，强烈期望将新患者图像(图像类型/模态是磁共振(MR))转换为对应的导出的图像(图像类型/模态是计算层析成像(CT))。这样的转换可以表征为“伪CT生成”。由于由CT图像的数据点包含的CT数据与由MR图像的数据点包含的MR数据表示不同的患者特征，因此对医务人员来说经常非常有用的是，评估患者的感兴趣的区域的MR特征和CT特征两者以决定最佳治疗或诊断。导出的CT图像也可以用于促进放射治疗计划中的患者剂量计算。通过从MR图像准确地生成伪CT图像，可以使患者免于遭受由于CT成像而产生的额外的放射性照射以及接受额外的CT成像的时间和成本。

为促进这样的导出，可以使用图谱(atlas)图像。图谱图像是预先存在的图像，其被用作参考来促进新图像如何被转换，以生成导出的图像。例如，在伪CT生成的情况下，图谱MR图像和图谱CT图像可以被用作用于从新患者MR图像生成导出的CT图像的参考。常见的情况是，图谱图像将是作为新MR图像的被摄体的相同患者的相同感兴趣的区域的预先生成的图像，其中，这些图谱图像已经被分析以标识感兴趣的结构。例如，在许多治疗或诊断的情况下，患者在治疗/诊断的过程中的多个不同时间将需要接受成像。然而，并不需要这样——例如，图谱图像不需要是同一个人的图像。

优选地，经由配准技术将图谱MR图像和图谱CT图像彼此对齐(这样的图谱MR图像和图谱CT图像可以说是彼此“配准”或处于“配准”中)。利用这样的配准，被摄体的特定位置的图谱MR图像中的给定点将被映射到相同特定位置的图谱CT图像中的给定点(反之亦然)。然而，应该理解，可以预期，在这种配准中将存在某些错误。如此，图谱MR图像和图谱CT图像之间的配准将不是完美的。

例如，在没有错误存在于图谱MR图像与图谱CT图像配准中以及新患者MR图像可以完美地与图谱MR图像配准的理想化的假设情况下，那么将由此可见，可以通过将患者MR图像中的每个点映射到配准的图谱MR图像中的对应点、然后将图谱MR图像中的该点映射到它在配准的图谱CT图像中的对应点，简单地从患者MR图像导出患者CT图像。然后，可以与患者MR图像中的数据点的MR信息相结合地使用图谱CT图像中的该映射的数据点的CT信息与图谱MR图像中的映射的数据点的MR图像之间的关系，以计算导出的CT图像的数据点。然而，由于这样的简化的变换技术没有考虑相对于图像配准而存在的错误容差(在患者与图谱配准中以及图谱与图谱配准中)，本发明人相信，本领域中尚有改进的余地。

为此，本发明人公开了一种用于基于第二图像和第三图像将第一类型的第一图像转换为第二类型的导出的图像的方法，第二图像是第一类型，第三图像是第二类型，第二图像和第三图像彼此配准，第一图像包括多个数据点，每个第一图像数据点包括第一图像的第一类型数据，第二图像包括多个数据点，每个第二图像数据点包括第二图像的第一类型数据，第三图像包括多个数据点，每个第三图像数据点包括第三图像的第二类型数据，所述方法包括：(1)在第一图像的一个块和第二图像的多个块之间执行多次比较，以生成多个相似度指标，所述相似度指标表示第一图像数据点和多个第二图像数据点之间的相似度，(2)基于所述相似度指标计算多个权重因子，计算出的权重因子与多个第三图像数据点相关联，(3)计算对应于第一图像数据点的导出的图像数据点，作为与计算出的权重因子相关联的第三图像数据点的加权组合，所述加权组合是按照计算出的权重因子的，以及(4)对于多个不同的第一图像数据点，重复比较执行步骤、权重因子计算步骤以及导出的图像数据点计算步骤，以由此从所述多个计算出的导出的图像数据点生成导出的图像，以及其中，方法步骤是由处理器执行的。

应该理解，如此处所使用的关于图像的术语“块”是指该图像的数据点的子集。如此，通过比较第一图像的块与第二图像的块，考虑了较大的数据点的池，以评估第一图像的给定数据点映射到第二图像的给定点的程度。这样的基于块比较的加权组合的好处是，它更好地适应图像配准中的错误的存在。即，基于块比较的加权组合被预期为对于图像配准错误是鲁棒的，因为它允许汇集(pooling)来自图像的较大部分的信息。