医疗设备及其可视化的制作方法
【专利说明】医疗设备及其可视化发明领域
[0001]本发明涉及改善医疗干预，并且在某些情况下涉及图像数据特别是在医疗干预或医疗程序中获得的数据的生成。本发明还涉及待成像的目标部位中结构的可见性以及如何可以将其增强。
[0002]发明背景
[0003]受试体的医疗图像可能包括难以解释的信息，并且医疗图像中呈现信息的方式可能是至关重要的。
[0004]不同类型的医疗图像对成像部位的不同的特征敏感。例如，MRI或超声成像对软组织敏感，X射线成像对更致密的骨组织敏感并且多普勒成像方法对运动敏感。然而，在单一类型的图像中也许不可能清楚地显现全部的重要或相关信息。例如，可能难以对引入的结构体(诸如在为了示出软组织特征而优化的图像中的针或医疗装置)的精确位置进行定位。
[0005]逐页显示或重叠显示不同类型的图像可能使得图像难以阅读(尤其是当观看变化的实时图像时)，或者可能会使重要的信息模糊，因此需要用以提高在医疗图像中信息的可视化的方法和设备。
[0006]发曰月概沐
[0007]根据本发明的第一方面，提供了生成目标部位的合成图像数据的方法，该方法包括；
[0008]接收从对包含引入的结构体的目标部位的测量获得的第一数据；
[0009]接收包含目标部位的图像数据的第二数据；
[0010]基于第一数据确定结构的位置或者结构位置的重现；以及
[0011]生成来自第二数据并且包括所确定的结构体或结构体的一部分的位置的重现的目标部位的合成图像数据。
[0012]因此，合成图像数据是从第二数据生成的，其包括表示结构体或结构体的至少一部分的位置的附加数据。如果第一和第二数据的共同显示也许是不可能的或不期望的的话，这可能是特别有利的。例如，如果从第一数据生成的图像会使得从第二数据生成的图像的一些或全部模糊的话(或者反之亦然)，或者如果由于例如对比效果、图像伪像(artefact)、噪声或其他外来的信息引起不管哪个图像的解释可能更加困难的话，第一和第二图像数据的共同显示也许是不可能的或不期望的。
[0013]该结构体的位置的重现可以包括对结构体的全部或一部分的位置的任何指示，例如，结构体的全部或一部分的剪影、局部剖视图(phantom)、廓线或透视图(rendering)，光标，十字准线，顶点(vertex)或顶点(apex)，或这些中每个的不止一个或这些的组合。
[0014]第一数据可以是第一图像数据并且因此该方法可以包括接收目标部位的第一图像数据和接收目标部位的第二图像数据。
[0015]可以同时或顺序地接收第一和第二数据。可以以任何顺序接收第一和第二数据，并且对所述结构体的位置的确定可以在接收第二数据之前或之后进行。
[0016]第一数据和/或第二数据可以是医疗数据或医疗图像数据。目标部位可以是受试体(如患者)的部位。所述结构体可以是医疗装置或工具。因此，该方法可以准备生成受试体的合成图像，该合成图像示出否则不可能在涉及第二数据的图像中清晰可见的表示医疗工具或装置在受试体内的位置的计算图像。
[0017]例如，第一数据和/或第二数据可以包括声谱数据(例如超声数据、弹性成像图像数据或声辐射数据)或光学图像数据(如扩散光学图像数据或拉曼图像数据)或放射线图像数据(如X射线、CT或PET图像数据)，或磁或电图像数据(如脑电图图像数据、脑磁电图图像数据或MRI图像数据)。
[0018]第一和第二图像数据中的至少一个，或在一些实施方案中第一和第二图像数据两者，可以包括超声图像数据。第一图像数据可以包括多普勒超声数据并且第二图像数据可以包括B模式超声数据。第一图像数据可以包括多普勒和B模式超声数据两者。
[0019]在备选的实施方案中，第一和第二数据可以是地质数据、地质图像数据、大气图像数据或者可以是材料图像数据。
[0020]第一图像数据可以是对第二图像数据的补充。例如，第一图像数据可以比第二图像数据包含更多关于结构体的信息，并且第二图像数据可以比第一图像数据包含更多关于的目标部位的信息。
[0021]可以将第一图像数据和/或第二数据与附加的图像数据一同接收，并且该方法可以包括从附加的图像数据中提取第一和/或第二图像数据。例如，第一图像数据和第二图像数据可以一起接收(例如，作为同一图像的一部分)，并且该方法可以包括从其中提取第一图像数据和/或第二图像数据。
[0022]可以通过阈值处理从附加图像数据提取第一 /第二图像数据。例如，该方法可包括提取具有高于阈值的强度/幅度值的数据，提取具有高于阈值的灰度或RBG值或者偏离平均值高于阈值量的灰度或RGB值的像素或三维像素(vexel)。备选地或附加地，该方法可以包括通过边缘分析或通过其他任何合适的数据提取方法提取数据。
[0023]例如，第一图像数据可以是与B模式超声图像数据一起接收的多普勒图像数据，例如，以包括超声图像和B模式超声图像的图像的形式，并且该方法可以包括从合并的多普勒和B模式超声图像数据提取多普勒超声图像数据。
[0024]该方法可以包括变换第一图像数据(或与附加的图像数据一起的第一图像数据)，例如通过:执行压缩算法，进行从RGB到灰度格式的变换，从相位数据转变成幅度或功率数据，执行模糊算法，或本领域公知的技术的任何其他合适的变换。
[0025]该方法可以包括选择第一图像数据的范围。例如，可以选择包括具有高于阈值(其可以与用于提取的阈值相同或不同)的数据值的数据的数据范围，或者可以选择包括具有高于阈值的平均值或中值的数据值的数据范围，或者可以选择其中预定比例的数据点具有高于阈值的数据值的数据范围。
[0026]可以进行选择、提取和/或变换，以便减少处理需求，并且使得能够更迅速地或用更少的处理能力生成图像。可以进行选择、提取和/或变换，以便通过例如减少在从其中生成算得的图像数据的数据中的噪声量，提高所算得的图像的计算的精度或准确度。
[0027]基于第一数据的对结构体的位置的确定可以包括从第一数据确定距离。例如，可以从A模式超声数据确定对应于从收发器到结构体的距离的信号。
[0028]该方法可以包括生成算得的图像数据，并从第二数据和算得的图像数据生成目标部位的合成图像数据。
[0029]可以通过将第一数据(其可以为所选择的、所提取的和/或所变换的第一图像数据)对结构数据拟合来生成算得的图像数据。结构数据反映出结构体的特性(例如，结构体的尺寸或形状，或者结构体的边缘或拐角的位置)，并且可以配合第一数据以确定该结构的位置。
[0030]例如，该结构体可包含一个或多个直边缘并且结构数据可以包括围绕一个或多个直边缘的模板或屏蔽(mask)。结构数据可以包括结构体的外周的或外周的一部分的模板或屏蔽，或围绕结构体的外周的或外周的一部分的模板或屏蔽。
[0031]拟合可以包括确定第一图像数据(其可以为已选择的、已提取的和/或已变换的)和结构数据之间的最大的对应性。
[0032]该方法可以包括进行结构数据的变换或多个变换以确定最大的对应性。该方法可以包括对结构数据进行多个变换，以及确定结构数据和/或结构数据的变换的一些或全部与第一图像数据之间的对应性，以确定最大的对应性。
[0033]该方法可以包括矩阵匹配或图案匹配，以确定最大的对应性。
[0034]所述(或每个)变换可以是结构数据的旋转变换、位置变换(S卩，以改变结构数据的坐标位置)或尺度变换(即相对于所述第一图像数据的坐标系统)。
[0035]该方法可以包括进行结构数据的旋转变换或多个旋转变换。
[0036]可以基于第一图像数据(可以为已选择的、已提取的和/或已变换的)的相关变量分析，诸如主成分分析(PCA)或多线性PCA分量分析或因子分析，来生成算得的图像。该分析可以基于结构体的性质，诸如结构体的边缘、拐角或尺寸。
[0037]因此，有关该结构体的位置的位置信息可以从将结构数据对第一数据拟合获得。
[0038]位置信息可以包括取向信息。取向信息可以包括结构体的边缘的取向或倾斜，或定位信息(例如结构的顶点的位置)或比例信息(例如该结构体的顶点或边缘的相对位置)。
[0039]确定结构体的位置可以包括确定第一图像数据的端点或不止一个端点。端点可以对应于结构体的一部分，如结构体的边缘、拐角或末端。
[0040]端点可以基于位置信息对第一图像数据进行阈值分析或其他合适的分析确定。在一些实施方案中，端点可以通过沿着由相关变量分析或最大对应性的确定所导出的轨迹线的阈值分析(对于非零PRG或灰度像素/三维像素(voxel)值)来确定端点。
[0041]端点可以由全部的第一图像数据确定，或者在第一图像数据的选择上(例如在已提取的、已选择的或已变换的第一图像数据上)确定。
[0042]选择、提取和变换、端点确定和拟合可以以任何顺序进行。
[0043]该方法可以包括将结构数据对第一图像数据拟合并随后确定端点和/或提取，和/或该方法可以包括选择、提取和/或变换第一图像数据并且随后对结构数据拟合。
[0044]该方法可以包括更新合成图像数据(即生成更新的合成图像数据)。该方法可以包括从所生成的合成图像数据的序列生成视频图像数据。
[0045]第一图像数据、第二图像数据、算得的图像数据和/或合成图像数据可以是可以由其生成图像的数据，诸如从成像设备输出的格式的原始数据。第一图像数据、第二图像数据、算得的图像数据和/或合成图像数据可以是图像或图像文件格式(例如，PNG、JPEG,GIF、TIFF、BMP等)或视频文件格式(如MPEG, AV1、MP4、3GP等)的数据。
[0046]因此，该方法可以包括生成来自第二数据并且包括该结构体或结构体的一部分的位置的重现的目标部位的合成图像。该重现可以包括例如，结构体的全部或一部分的剪影、局部剖视图、廓线或透视图，光标，十字准线，顶点或顶点，或这些中每个的不止一个或这些的组合。
[0047]第一图像数据、第二图像数据、算得的图像数据和/或合成图像数据可以是2D图像数据或3D图像数据。
[0048]该方法可以包括通过例如断层摄影从3D图像数据生成2D图像数据。
[0049]该方法可以包括显示合成图像(从合成图像数据导出的)。合成图像可以显示在显示屏上。
[0050]该结构的位置的重现可以在合成图像的全部或仅一部分上显示。该重现可以在一些或全部时间显示。例如，该重现可以根据用户的命令(诸如键盘输入或光标移动)显示，或者重现可以是间歇性的。
[0051]该方法可以包括显示更新的合成图像序列(例如视频)，其可以是实时的。
[0052]该方法可以包括从所生成的合成图像数据序列生成视频图像数据。因此，该方法可以为对的交互式地测量和控制目标部位的结构体的位置做好准备。
[0053]该方法可以包括获取第一和第二数据。该方法可以包括获取受试体的第一和第二医疗图像数据。
[0054]因此，本发明扩展到一种对目标部位例如受试体的目标部位成像的方法，所述成像的方法包括；通过测量包含引入的结构体的目标部位，获取第一数据；获取包含目标部位的图像数据的第二数据；基于第一数据确定结构体的位置或结构体的位置的重现；以及生成来自第二数据并且包括与从第一数据导出的所确定的结构体或结构体的一部分的位置的重现有关的数据的目标部位的合成图像数据。
[0055]第一数据可以是与第一成像技术有关的第一图像数据并且第二数据可