[发明专利]从C臂血管造影术的单扫描估算3D心脏运动的方法和系统

说明书

本申请要求于2011年1月20日提交的美国临时申请No.61/434,558的权益，其公开内容在此引入作为参考。

技术领域

本发明涉及心脏成像，并且更特别地涉及从C臂血管造影术的单扫描估算3D心脏运动。

背景技术

心脏病在全球范围内影响了许多人并且在美国已成为导致死亡的主要病因。心脏运动和畸变的估算是医学图像分析中关注的领域，因为这种心脏运动和畸变对于心肌发育能力来说具有重要的临床意义。已经尝试多种研究旨在不同成像模态中解决估算心脏运动和畸变，包括心脏计算机断层摄影(CT)、超声以及磁共振成像(MRI)。

C臂图像采集系统的近期发展通过在介入治疗期间在同一系统上允许生成心脏的实时X光透视图像和3D图像，而提供更大的适应性。C臂图像采集系统通过从2D投影重建3D图像而生成3D图像。但是，由于心脏运动，所重建的3D图像因为属于不同心脏时相(phase)的所有投影的平均而典型地变得模糊。提取心脏运动的一种可能方式就是通过一些配准操作而将每个投影映射到特定心脏时相中。但是，转换之后图像的精度留有一个问题。另一种可能方式就是执行C臂系统的多重扫描以及通过回顾性地选择投影而重建一系列3D图像，所选择的投影靠近所期望的心脏时相。每个C臂扫描需要大约五秒，并且典型地，必须扫描六次，从而在相同心脏时相处生成足够的投影，导致整个扫描时间需要大约30秒。在实际的临床实践中，难以要求患者这样长时间地保持他或她的呼吸，尤其是针对重病患者或处于全身麻醉下的患者。另外，多重扫描耗费更多的造影剂，其通常会产生副作用(如过敏或肾功能不全)，并且致使患者接受更多的辐射。如果只进行单扫描，则对于每个心脏时相只能获取有限数目的投影图像，这会由于丢失数据或残留运动而产生重建伪影。

发明内容

本发明提供一种用于从C臂血管造影术的单扫描估算3D心脏运动的方法和系统。所估算的3D心脏运动可以用于生成运动补偿的3D计算机断层摄影(CT)重建。

在本发明的一个实施例中，根据多个2D投影图像重建3D体积。2D投影图像可以在单C臂扫描中获取。通过对初始3D体积中的对象进行分割来提取静态网格。将静态网格投影到每个2D投影图像。针对每个2D投影图像而确定心脏时相。基于该心脏时相的2D投影图像的每一个中的对象的二维轮廓，针对多个心脏时相的每一个生成变形网格。

参照下面详细的描述以及附图，本发明的这些以及其他优点对本领域的普通技术人员来说将变得显而易见。

附图说明

图1示意了使用非门(un-gated)方法以及使用来自相同心脏时相的各投影图像，从单C臂扫描产生C臂CT重建结果；

图2示意了从根据本发明实施例的C臂血管造影术的单扫描估算3D心脏运动的方法；

图3示意了将3D静态网格投影到2D投影图像上的实例；

图4示意了使用一组投影图像中2D左心室轮廓的尺寸来确定相对心脏时相的实例；

图5示意了根据本发明实施例的针对每个心脏时相生成变形网格的方法；

图6示意了左心室投影网格上的示例性廓影(silhouette)检测；

图7示意了确定2D投影图像中的廓影点的变形位置的示例性结果；

图8示意了基于2D投影图像中的轮廓确定网格点的变形。

图9示意了左心室网格的示例性变形；

图10示意了用于从单C臂CT扫描估算左心室、左心室流出道以及大动脉的运动的示例性结果；

图11示意了投影在2D投影图像上的变形网格；以及

图12是能够实现本发明的计算机的高级框图。

具体实施方式

本发明涉及用于从C臂血管投影术的单扫描估算三维(3D)心脏运动的方法和系统。在此对本发明的各实施例进行描述，从而给出3D心脏运动估算方法的视觉理解。数字图像通常由一个或多个对象(或形状)的数字表示组成。在此通常根据识别和操纵对象来描述对象的数字表示。这种操纵是在计算机系统的存储器或其他电路/硬件中完成的虚拟操纵。因此，可以理解为，本发明的各实施例可以在计算机系统中使用存储在计算机系统中的数据进行。