[发明专利]身体和身体轮廓的3D重建

说明书

本发明涉及医学成像的领域。尤其是，本发明涉及一种用于身体和身体轮廓的3D重建的检查装置、涉及一种用于身体和身体轮廓的3D重建的方法、一种计算机可读介质、一种程序元件和一种图像处理设备。

除了其他应用以外，根据本发明的实施例尤其有用于导引的活组织检查。

高对比成像特别是为医生提供用于诊断的有价值信息的X射线系统的一种重要的临床应用。为了保持施加于患者的剂量尽可能小或由于在床旁或在手术室中的机械限制，医生常常仅仅对从不同角度获得的少数二维荧光透视感兴趣。

另一个例子来自血管树的旋转血管造影术。尽管测得的投影数量可以从80变化到200，但是属于一个心脏相位的投影明显较小，例如大约为4-10。然而，用标准滤波反投影技术(FBP)从有限数量的投影进行的三维重建可能被模糊。迭代最大似然(ML)算法可以提高信噪比，但是若没有附加的正则化，合理重建是不可能。

近年来在重建稀疏对象(例如剂团填充(bolus filled)血管)方面有一些发展。提出了基于多面体对象模型的另一种技术，其中衰减值是已知值。两种技术利用先验知识(例如“稀疏性(sparseness)”)或对象的多面体性质以便稳定重建。

在活组织检查的情况下，可能在实际获取活组织检查样本之前使用那些高对比图像，即，用于对其进行计划。

为了各种癌症疾病的正确诊断而进行活组织检查。这可以经由内窥镜的内腔或经由针和导管的活组织检查进行。为了找到进行活组织检查的正确位置，使用各种成像模态，例如X射线、CT、MRI和超声。在例如前列腺癌的情况下，在多数情况下活组织检查由超声引导。尽管是有帮助的，但是这些引导方法远非理想。

与活组织检查直接相关的问题在于成像系统的分辨率受到限制，并且因此常常盲目地进行活组织检查，针相对于目标肿瘤的位置的反馈有限，这额外导致不确定针是否击中病变。显然需要改善引导以将活组织检查针靶向到组织中的正确位置。

解决朝着可疑组织导航的一种方式是通过利用例如电磁导向导航活组织检查针尖端。然而该方法的精度被限制到几毫米。因此对于小尺寸可疑组织体积来说有一定的机会在错误位置进行活组织检查。进一步的限制在于即使可以将活组织检查针引导到对应于预记录图像的正确位置，由于组织的可压缩性，也决不能保证这就是正确位置。由于在前进期间活组织检查针作用于组织的力，组织会变形。

如果获取的样本看上去是癌性的，在多数情况下该癌性组织将通过手术被去除(尤其是当肿瘤被明确定位时)或者使用RF、微波或冷冻消融进行经皮治疗。

外科医生示例性地仅仅使用他们的眼睛和手(触诊)来寻找肿瘤并且必须依赖预记录图像的信息的事实使手术进路混淆不清。这些预记录图像提供关于肿瘤的位置的信息，但是并不总是清楚地显示肿瘤边界。有时，外科医生在图像引导下植入标记物，在手术操作期间为他或她提供聚焦的参考点。将定位丝再次引导到正确位置是困难的。

活组织检查设备也可以用作用于在身体中的某个位置施予药物或疗法(例如消融)而不去除组织的设备，例如用于在患病身体部分的正确位置注射流体。其中难以将活组织检查设备引导到正确位置的这些介入有同样缺陷。

因此，进行获取活组织检查样本的当前方式具有缺陷，难以将活组织检查设备优选地引导到待调查组织的中心。

希望以改善对感兴趣对象的身体以及身体轮廓的建模作为改善活组织检查导向的基础。此外，希望拥有一种装置，借助于该装置可以在手术中(即，在活组织检查样本的获取期间)定位和跟踪活组织检查设备的位置。

本发明提供了一种带有根据各个独立权利要求的特征的检查装置、方法、用户接口、计算机可读介质和图像处理设备。

本发明提出了使用多面体对象模型从横向截断投影重建患者的形状。可能的临床应用出现在配备有平板探测器的采集系统上进行导引的活组织检查的领域中，其中在胸和腹扫描协议中不能避免截断投影。患者形状的3D体积重建和表面网格重建都从旋转运动产生，然后同时被可视化以便帮助医生引导活组织检查设备并判断从患者的皮肤到重建体积内部的感兴趣组织的距离。

通常，根据本发明的用于感兴趣对象的身体和身体轮廓的3D重建的检查装置包括用于采集感兴趣对象的投影数据的数据采集设备，适于执行感兴趣区域的重建和在感兴趣区域外部的均匀多面体的重建的步骤的计算单元，以及用于显示所重建的感兴趣区域和所重建的多面体的组合可视化的显示设备。