[发明专利]用于配准第一图像数据组和第二图像数据组的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于配准患者的目标区域的第一图像数据组和第二图像数据组的方法和设备，其中，第一和第二图像数据组使用不同的成像模态或者使用不同的成像技术在同一成像模态下获取。另外，本发明涉及一种计算机程序和电子可读存储介质。

背景技术

在医疗应用中，经常利用两个或更多个不同的模态对患者的目标区域进行成像，以获得单个模态无法描绘的附加信息。在空间上对齐来自两个或更多个图像模态的互补的信息具有宽范围的应用，包括诊断、规划、模拟以及特别是引导。已经对来自不同模态的图像数据组的配准进行了密集研究，并且提出了许多解决方案。这些方法中的许多要求相同的解剖结构或地标中的至少一些在两种模态下是可见的。使用这种跨模态信息来进行配准。然而，在许多情况下，存在很少或者不存在跨模态信息，从而无法基于其进行配准。因此，无法应用诸如使用地标、图像强度、相互信息、基于梯度的方法和学习相似性函数的已知方法。

在诸如心脏再同步治疗(“CRT”)的图像引导的介入中，使用术前MR或者SPECT图像来分析组织特性或功能，并且使用术中X射线透视来引导手术。术前和术中模态在根本上是不同的，并且不共享重要的跨模态信息。在这些情况下，需要替代的配准策略。

在K.S.Rhode等的论文“Registration and tracking to integrate X-ray and MR images in an XMR facility”,IEEE TMI 22(11),1369–1378(2003)中，已经提出了使用基准标记和光学跟踪设备在心脏再同步治疗中进行配准。然而，这种方法需要紧接在手术之前的术前MR成像以及手术室中的附加硬件。另外，提出了解剖结构配准，其中，根据导管推断血管的位置，并且将血管的位置与从术前图像中分割的血管对齐(例如参见Bourier,F.,Brost,A.,Yatziv,L.,Hornegger,J.,Strobel,N.,Kurzidim,K.:Coronary Sinus Extraction for Multimodality Registration to Guide Transseptal Puncture.In:8th Interventional MRI Symposium.pp.311-313(2010)，以及Truong,M.V.N.,Aslam,A.,Rinaldi,C.A.,Razavi,R.,Penney,G.P.,Rhode,K.:Preliminary Investigation:2D-3D Registration of MR and X-ray Cardiac Images Using Catheter Constraints.pp.1-9(2009))。然而，导管可能使血管变形，并且磁共振的分辨率可能太低，而不能准确地分割血管。

在规划和视觉化的范围内，Tracy L.Faber等在：“Three-Dimensional Fusion of Coronary Arteries with Myocardial Perfusion Distributions:Clinical Validation”,J Nucl Med 2004(45),pp.745–753中，提出了特别是为了规划的目的，通过手动匹配地标，即将室间沟匹配于管状动脉血管，进行迭代最近点(ICP)细化，最后进行非线性扭曲以获得具有融合信息的图像，来视觉化左心室及其周围部分，来将术前SPECT图像数据组与透视图像数据组配准。这种方法依赖于在术前数据中准确地识别地标，这是具有挑战性地，因为解剖结构的变化可能导致不准确性。另外，由于这些不准确性和用于改善视觉化的非线性的扭曲步骤，不能实现术前的第一图像数据组和第二图像数据组之间的准确配准。这种方法无论如何都不能用于介入期间的图像引导，因为必须进行血管在各个沟中的手动放置，以使得ICP能够找到合适的开始点。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖的方法，用于共享不足的共同信息来配准多形态图像，以使配准基于其，所述方法能够完全自动进行并且产生也可以用于介入期间的基于图像的引导的准确的配准信息。

上述目的通过根据本发明的方法、根据本发明的配准设备、根据本发明的计算机程序和根据本发明的电子可读存储介质来实现。

本发明提供一种用于配准患者的目标区域的第一图像数据组和第二图像数据组的方法，其中，第一和第二图像数据组使用不同的成像模态获得，所述方法包括以下步骤：