[发明专利]使用二维图像投影的跟踪系统与图像的空间配准

说明书

一种示例方法包括使用医学成像模态获取第一图像，该第一图像包括二维视场以包括患者和多模式标记。使用医学图像模态获取第二图像。第二图像包括患者和多模式标记并且相对于第一图像沿着非重合角。多模式标记的预定部分在第一图像和第二图像中可见并且相对于可由跟踪系统检测的至少一个传感器具有已知的位置和朝向。该方法还包括估计多模式标记的预定部分的三维位置。该方法还包括确定用于将跟踪系统的三维坐标系与医学成像模态的三维坐标系配准的仿射变换。

对相关应用的交叉引用

本申请要求于2019年4月4日提交的标题为“SPATIAL REGISTRATION OF TRACKINGSYSTEM WITH AN IMAGE USING TWO-DIMENSIONAL IMAGE PROJECTIONS”的美国临时申请No.62/829,394的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开一般而言涉及用于使用二维图像投影将跟踪系统与图像空间配准的系统和方法。

背景技术

图像配准是确定用于使两个或更多个图像坐标系彼此对准的空间变换的处理。一个示例是计算机断层扫描(CT)和锥形束计算机断层扫描(CBCT)图像的配准。例如，CT图像可以在规程之前获得，诸如在规程(例如，研究或治疗)之前的几天或几周。CBCT图像可以恰在规程之前或在规程时获得。对CBCT图像集进行数学处理以将其与先前的CT图像空间配准。这种CT和CBCT配准用于多种目的，诸如计划、诊断和治疗(例如，介入放射学、图像引导疗法等)。但是，获取CBCT图像的装备可能不可用。此外，CBCT成像通常涉及对于患者和医疗人员的大量辐射能量。

发明内容

本公开一般而言涉及使用一个或多个二维图像投影将跟踪系统与图像空间配准的系统和方法。

作为示例，一种方法包括使用医学成像模态获取第一二维投影图像。第一图像包括二维视场，该二维视场包括患者和多模式标记。该方法还包括使用医学图像模态获取第二二维投影图像。第二图像包括患者和多模式标记并且相对于第一投影图像沿着非重合角。多模式标记的预定部分在第一投影图像和第二投影图像中可见并且相对于可由跟踪系统检测的至少一个传感器具有已知的位置和朝向。该方法还包括根据预定部分在相应的第一和第二二维投影图像中的每一个中的位置来估计多模式标记的预定部分相对于医学成像模态的坐标系的三维位置。该方法还包括基于多模式标记的相应预定部分的估计位置和至少一个传感器与多模式标记的预定部分之间的已知关系确定用于将跟踪系统的三维坐标系与医学成像模态的三维坐标系配准的仿射变换。

作为另一个示例，一种系统包括一个或多个非暂态计算机可读介质以存储可由处理器执行的数据和指令。数据包括针对患者获取的先前的三维图像数据。数据还包括二维图像数据，该二维图像数据包括通过医学成像模态获取的至少一个二维图像以包括患者和多模式标记。多模式标记的预定部分在至少一个二维图像中是可见的并且相对于可由跟踪系统检测的至少一个跟踪传感器具有已知的位置和朝向。指令被编程为执行一种方法，包括：

根据至少一个二维图像中的每一个二维图像中的预定部分的相应位置，估计多模式标记的预定部分相对于医学成像模态的坐标系的三维位置；以及

基于多模式标记的相应预定部分的估计位置和至少一个跟踪传感器与多模式标记的预定部分之间的已知关系，确定用于将跟踪系统的三维坐标系与医学成像模态的三维坐标系配准的仿射变换。