[发明专利]采用器官外部解剖特征的器官图像的配准

说明书

相关申请的交叉参照

本申请要求2006年10月9日申请的美国临时专利申请60/828703的权益，在此引入作为参考。

技术领域

本发明一般涉及图像处理，尤其涉及用于医学图像的分析和显示的方法和系统。

背景技术

在一些医疗成像应用中，来自不同源的用多种模态产生的图像被一个个的配准并显示。例如，美国专利5568384，其公开的内容在此引入作为参考，其描述了用于将3D多模态图像集合合成为单一组合图像的方法。最初用半自动分割技术从两个或更多不同的、将被匹配的图像中提取表面。表面被表示为具有将被匹配的共同特征的轮廓。匹配方法包括查找多参数空间和调节一个表面或多个表面以找出其中最适合的。Makela等人在“A Review of Cardiac Image Registration Methods”中研究了图像配准的方法，该文章发表于IEEE Transactions on Medical Imaging 21：9(2002年9月)，1011～1021页，其被引入于此作为参考。

Aylward等人在美国专利6690816和International Journal of ComputerVision55：2-3(2003年11-12月)，第123～138页的“Registration and Analysisof Vascular Images”中描述了在医学图像中管状目标的处理方法，这两篇都在此引入作为参考。他们指出在多维图像中管状目标的配准有助于医学成像的应用。这类管状目标配准对准了源图像和目标图像之间的管状目标的图像单元，该源图像和目标图像可以用不同的图像模态来产生。本专利给出一个用于肝脏损害的射频切除治疗，配准手术前CT或MR数据和手术内超声数据的例子。

发明内容

以下所描述的本发明的实施例提供了利用器官外解剖特征，配准所述器官的不同医学图像的方法和系统。术语“图像”被广泛用在本专利申请的上下文和权利要求书中，以表示器官的形状或轮廓的任何三维(3D)图示。下文描述的方法可用于配准使用不同模态捕获的图像，诸如配准器官的预采集3D图像和器官内用侵入性探针实时生成的器官的3D图示。

在一些实施例中，器官外的管状结构诸如血管被用于配准图像。基于管状结构的分段表面，采用下文描述的快速准确的方法可以在3D图像中识别管状结构。由于用于治疗器官的侵入性探针，诸如心导管常常穿过血管插入靶器官(target organ)中，所以在探针穿过血管的过程中，使用探针可以产生血管的实时图像。这个图像可以与预采集图像中的相应血管配准，使得在探针平滑进入靶器官之前，探针的参考结构可以与预采集的图像配准。

可选择地或附加地，手术者可以在预采集的图像中交互地指示靶器官外的标志点，例如，用指示装置在显示器上标记相应的点。于是手术者可以通过使探针与标志点位置物理接触，在实时图像中指示相应点。再次参考以上提到的血管例子，标志点可以是在主动脉或腔静脉中的位置，并且当探针穿过通向心脏的、将被讨论的血管时，手术者可以使探针接触这些位置。

因此，根据本发明的实施例，提供一种成像方法，包括：

接收受检者体内的器官附近的第一个三维(3D)图像；

创建器官附近第一个3D图像中的管状结构的几何模型；

将侵入性探针插入器官；

使用侵入性探针捕获包含器官的第二个3D图像；

使用侵入性探针在管状结构的表面上定位一个或多个点，以及

通过将一个或多个点与几何模型匹配，将第二个3D图像与第一个3D图像配准。

在一些实施例中，定位一个或多个点包括将侵入性探针插入管状结构，以及当侵入性探针在管状结构中时识别管状结构的表面。在一个实施例中，识别表面包括使探针与一个或多个点接触，以及确定探针的坐标。定位一个或多个点可以包括接收来自使用者的输入，以在第一个3D图像上标记一个或多个点。可选择地或附加地，将侵入性探针插入管状结构包括使侵入性探针经由管状结构进入器官。在公开的实施例中，器官包括受检者心脏，并且侵入性探针穿过的管状结构包括与心室相通的血管。