[发明专利]使用局部加权拟合的图像配准

说明书

一种用于图像配准的计算机实施的方法包括接受器官的三维(3‑D)图像。该图像包括具有相应图像坐标的多个第一图像点。接受定义器官上的生理学参数值的分布的图。该图包括具有相应图坐标的多个第二图点。使置信水平与一个或多个图坐标和图像坐标相关联。根据各个图坐标和图像坐标的置信水平，对至少一些图点和图像点分配权重。通过基于权重计算在图坐标和图像坐标之间的几何变换来将3‑D图像与图拟合。

技术领域

本发明一般而言涉及医学成像和绘图，尤其涉及利用三维(3-D)图像对生理学参数的图进行配准的方法和系统。

背景技术

在各种医学应用中，身体部分或器官的计算机生成的重建被显示给用户。例如，美国专利6,456,867描述了一种对体积的图进行重建的方法，该专利的公开被结合于此以作参考。该方法包括：确定在该体积的表面上位置的坐标，并且产生在接近于所确定的位置的3-D空间中限定重建表面的点的网格。对于该网格上的每个点，根据在网格上的一个或多个点与一个或多个位置之间的位移来定义各自的向量。然后根据各自的向量通过充分地移动网格上的每个点来调整该重建表面，使得该重建表面变形以与该表面的构型类似。

在一些应用中，来自多模态或成像源的图像被相互拟合并被呈现。例如，美国专利5,568,384描述了一种用于把3-D多模态图像集合并成单个合成图像的方法，该专利的公开被结合于此以作参考。最初使用半自动分段技术从待匹配的从两个或更多个不同图像中提取表面。这些表面被表示为具有待匹配的共同特征的轮廓。对一个表面图像执行距离变换，并且使用该距离图像来产生用于匹配过程的成本函数。几何变换包括三维平移、旋转和缩放以适应不同位置、方向和大小的图像。该匹配过程包括：搜索多参数空间，并且调整一个表面或多个表面以找到它们之间的最佳拟合，这使成本函数最小化。

发明内容

一些医学方法和系统测量并呈现用于显示在成像的器官上某个生理学参数的分布的图。例如，显示在心内膜(心脏的内表面)上局部电位的分布的电解剖图在各种心脏过程中是有用的。

有时期望显示参数图连同器官的3-D图像，例如基于磁共振成像(MRI)、计算机断层扫描(CT)、X射线或超声的图像。为了共同显示该图和3-D图像，器官的这两种视图应该首先被配准到一个共同的坐标系。在一些情况下，参数图和/或3-D图像的坐标可以具有不同的置信水平。具有低置信水平的图或图像的点或区域会对配准过程的精度具有不利影响。

为了改善配准过程的精度，本发明的实施例提供用于在考虑到图坐标和/或图像坐标的不同置信水平时将参数图与3-D图像进行配准的方法和系统。3-D图像通常包括具有相应图像坐标的多个图像点。在一些实施例中，图像点定义了成像的器官或其部分的3-D实体积模型、表面模型或3-D线框模型。在一些实施例中，根据图和图像坐标的置信水平，对图点与图像点分配权重。然后通过基于权重计算和应用几何变换来将该图和3-D图像拟合在一起。

在此描述的一些示例性实施例中，使用磁位置跟踪系统来获得参数图。在这些实施例中，诸如导管之类的探头装有传感器，例如电极，其测量在成像的器官中不同位置的生理学参数。位置跟踪系统在进行测量时用于跟踪探头的坐标，以便产生用于指示在器官上参数值的分布的图。

因此，根据本发明的实施例，提供一种用于图像配准的计算机实施的方法，该方法包括：

接受器官的三维(3-D)图像，该图像包括具有相应图像坐标的多个第一图像点；

接受定义器官上的生理学参数值的分布的图，该图包括具有相应图坐标的多个第二图点；

使相应置信水平与一个或多个图坐标和图像坐标相关联；

根据各个图坐标和图像坐标的置信水平，对至少一些图点和图像点分配权重；以及

通过基于权重计算在图坐标和图像坐标之间的几何变换来将3-D图像与图拟合。