用于配准成像设备与跟踪设备的配准系统的制作方法_4

文档序号:9650656阅读:来源:国知局
、41内的位置。
[0080]尽管在上述实施例中跟踪设备适于通过使用0SS来跟踪设备,但是在其他实施例中也能够使用其他跟踪技术,例如电磁跟踪技术。此外,尽管在上述实施例中配准被用在介入应用中,但是在另一个实施例中配准也能够被用在需要在用于跟踪对象的跟踪设备与用于对对象进行成像的成像设备之间的配准的另一应用中。
[0081]如果标记被添加到不同视图,即到对应于不同投影方向的不同图像,则这些标记并不需要指代导丝上的相同物理点。这实现改进的用户友好性,因为用户仅需要识别导丝上的任何点,而不受不同视图中的点的对应性干扰。此外,该配准是非常鲁棒的,因为不需要关于所识别的点的对应性的假设,即不存在从对应性失配得到的不准确性。此外,由于不必将物理标记元件物理地附接到导丝并且对应地由于不需要在图像中识别这些物理标记元件,当使用上面参考图1至图11所描述的配准系统和方法时透视缩短并不是一个问题,所述透视缩短当物理技术标记在特定视图中不可见时,会是问题。所述配准也不需要关于各自的图像中的可见解剖结构的假设。此外,配准能够在介入流程开始之前的校准步骤期间被执行。然而,配准当然也能够在介入流程期间被执行。此外,配准流程能够基于低质量图像,例如基于低剂量荧光成像图像,其中,图像质量仅需要足以允许用户将标记添加到图像。
[0082]尽管在上述实施例中对象检测单元适于通过基于所添加的标记确定多个线段或曲线来确定导丝在各自的图像中的表示,但是在其他实施例中,对象检测单元也能够适于提供所添加的标记作为对象在各自的图像中的表示,而不确定例如多个线段或曲线。在这种情况下,配准单元适于基于导丝在成像设备的视场中的所跟踪的位置并且基于所添加的标记在各自的图像中的位置来确定配准参数。图12示意性并且示范性地图示了用于确定配准参数的配准流程,其基于导丝在成像设备的视场中的所跟踪的位置并且基于所添加的标记在各自的图像中的位置。
[0083]图12示出了两幅二维投影图像7、8,其具有由用户添加的标记9,以便指示在相应投影图像7、8中的导丝3被定位于其中的任意位置。虚线11指示由跟踪设备跟踪的导丝3的投影的位置,并且箭头19指示所添加的标记9与投影位置11上的对应的最近点之间的距离。配准单元能够适于通过确定跟踪设备的坐标系与成像设备的坐标系之间的空间变换来确定配准参数,这使距离19最小化,尤其是使平方距离19的总和或指示所添加的标记9与投影位置11之间的偏差的另一量度最小化。
[0084]尽管在上述实施例中用户已经将标记添加到两幅不同的投影图像,但是在其他实施例中,用户可以不将标记添加到全部投影图像,而仅到例如第一投影图像,其中,针对该投影图像,能够基于所添加的标记来提供对象的第一表示。在另一投影图像即第二投影图像中,能够基于第二投影图像的图像值来确定对象的第二表示。例如,能够基于第二图像的图像值来确定指示导丝在第二投影图像中的位置的位置信息。尤其是,分割算法能够被应用于第二投影图像以便对第二图像中的导丝进行分割,其中,分割的导丝可以被视为是位置信息并且在这种情况下也可以被视为是第二表示。然后配准单元能够适于基于导丝在成像区域中的所跟踪的位置并且基于导丝在第一和第二投影图像中的第一和第二表示的位置来确定配准参数。在配准流程期间,第一表示优选地接收比第二表示更大的权重,因为假设第一表示比第二表示更可靠。
[0085]可以为用户提供任意数量的用户友好方式以在设备定位中辅助形状到图像的配准。这些方式包括:(1)通过定义小于整体图像的R0I的用户辅助,(2)通过从算法的结果中选择设备区段的用户辅助或者(3)通过将设备定位在算法要求的位置中的用户辅助。
[0086]在一个实施例中,用户通过在显示投影图像的屏幕上移动R0I来指示设备点的位置。R0I能够在各个方向中移动并且其尺寸能够通过放大或者缩小来调节。所述算法在该限制的用户定义的区域中搜索一个或多个设备点。
[0087]R0I的放置和定位可以从当前的触摸屏监测器(TSM)设备(通过使用箭头按钮)以及更加新的TSM设备来实现,其中,能够同时看到图像并触摸它们以提供输入。
[0088]在图13(a)_(c)中,通过在投影图像67、68、69上移动矩形来进行设备定位。向用户提供矩形52以指示R0I。如图13(a)-(c)所示,用户经由TSM按钮来移动矩形52并调整(缩放)矩形52至设备的端部。R0I被提供在图13(a)中。此处,R0I采取矩形52的形式,但是能够采取将定义一区域的任何封闭形式。用户朝向投影图像68中的端部53移动图13(b)中的R0I矩形52并且固定位置。在图13(c)所示的阶段处,算法在所提供的R0I矩形52中自动检测端部并且在投影图像69上示出结果。在该阶段处,该算法在所提供的R0I矩形52中自动检测端部53并显示结果。
[0089]此外,该系统可以在监测器上示出感兴趣区域,诸如绑定框,并且请求用户在使用图像进行配准之前将设备端部定位在框内。
[0090]在图14(a)_(c)中,通过在R0I中移动设备来进行设备定位。系统展呈现了在显示投影图像的屏幕55上指示R0I的矩形54。用户将设备56定位在该矩形内并且接纳该图像作为用在形状到X射线的配准中的图像。R0I矩形54被呈现在预期将找到设备之处(图14(b))。用户将设备定位在定义的/突出显示的R0I矩形54中并且采集X射线图像。算法在所提供的R0I矩形54中自动检测端部57并示出结果(图像中的在图像14(c)中的端部57处的点)。
[0091]备选地,用户可以从通过应用图像分析算法所获得的一组候选结果中选择设备点。每个TSM按钮触摸会将焦点系连到图像上显示的另一候选结果(系连导航)。当正确的点是焦点对准的时,用户将这设置为设备点。在触摸敏感屏中。用户能够通过仅在所显示的候选结果中的一个或多个上/周围触摸来指示点。
[0092]在图15(a)_(c)中,从(一幅或多幅)投影图像70、71、72中的自动检测的端部候选中进行选择。算法检测针对设备端部的多个候选。用户可以改变检测阈值和/或选择对应于实际端部的候选点。图15(a)中的候选端部位置58’、58〃、58〃’、58〃〃、58〃〃’是自动呈现的。用户能够通过增加检测阈值来减少所检测的端部的数量(减少到58’、58〃、58〃〃’),如图14(b)所示。用户按压TSM以系连所检测的端部位置。图14(c)中所示的是用星形标记的所选择的实际端部58’。也被标记有星形的58’ 〃〃指示下一要被选择的。
[0093]在图16(a)、(b)中,通过在投影图像73、74中的定义的解剖位置中移动设备来进行设备定位。系统请求用户将设备定位在特定解剖位置处,诸如图16(a)中的59-R、60、61、62、63处。具有处于请求的位置处的设备的X射线图像由用户接纳作为用于配准的图像。此处,请求位置是60。设备被导航到请求位置60并且此时的X射线图像被用于配准。
[0094]此外,系统可以将R0I设置在预先定义的解剖位置处(根据来自规划步骤的X射线/CT配准结果,解剖信息可用于算法)。当设备端部接近于预期位置时,操作者采集X射线图像用于配准。
[0095]该系统可以示出具有独特标签的多个ROI (R0I能够被定位为规则的网格或者能够根据图像分析算法被定位)并且用户选择一个或多个R0I来指示设备。用户可以使用声音命令、TSM按钮、触摸屏或鼠标来选择一个或多个R0I。
[0096]图17图示了从投影图像75上的多个R0I进行选择。该系统提供多个R0I,例如65’、65"、65"’,以供用户选择。用户通过读出R0I的标识符或者触摸、点击或使用标签来选择R0I中的一个或多个。R0I能够具有规则的栅格结构,能够被自动缩放并且能够是分层级的。例如,一旦R0I被选择,相同的栅格操作就能够被应用于所选择的R0I上以定义更限制的区域。
[0097]在一些情况下,除了端部外,能够期望在图像中提供设备的进入点。在图18中,滑块66出于该目的用于定义线的进入位置。为了将线进入的位置定义到图像,能够使用滑块66,如图18所示。用户将滑块移动到进入点77的位置。在该图的下方,切片的分段定义设备的进入区域。红色分段的宽度能够被调节。
[0098]如果被示为更加有效,则本发明能够与组合上面方法中的任何。例如,在视场中可以存在多个设备,并且然后能够有用于令用户首先指示R0I并且然后从算法结果选择候选。
[0099]此外,如果多个视图用于配准,则一个视图上的任何输入能够被用于改进在其他视图中呈现的结果。例如,当利用用户输入在第一视图中检测端部时,第二视图上的外极线(epipolar line)能够被示出和/或仅外极线周围的点候选能够被呈现为有效选项。可以呈现所呈现的矩形以使得其中心为在所计算的外极线上并且仅沿着该线移动。
[0100]尽管在上述实施例中已经描述了用于确定定义跟踪设备与成像设备的配准的配准参数的特定方式,但是在其他实施例中,配准单元能够适于以另一方式确定配准参数。例如,在用户已经将标记添加到对应于不同投影方向的若干二维投影图像之后,配准单元能够基于被添加到不同二维投影图像的标记来确定对象的三维位置,其中,配准参数能够基于已经从被添加到二维投影图像的标记导出的该三维位置并且基于由跟踪设备提供的对象的三维位置来确定。
[0101]尽管在上述实施例中成像设备适于提供二维图像,其中,对象检测单元适于允许用户将标记添加到二维图像以便指示对象被定位于其处的二维图像中的任意位置,但是在其他实施例中,成像设备也能够适于生成对象的三维图像,如计算机断层摄影图像、磁共振图像、从由X射线C型臂系统采集的不同二维投影图像重建的三维图像等,并且对象检测单元能够适于允许用户在三维图像中添加标记并且基于所添加的标记来提供三维表示。在这种情况下,配准单元能够适于基于对象在成像设备的视场中的所跟踪的三维位置并基于对象的表示在三维图像中的三维位置来确定配准参数。
[0102]在跟踪设备已经与成像设备配准之后,如果已经配准到跟踪设备的成像设备与另外的成像设备彼此配准,则对象的所跟踪的位置也能够被示出在尚未由所述成像设备采集但是由另外的成像设备采集的另外的图像中。这些另外的图像能够是例如计算机断层摄影图像、磁共振图像等,其在介入流程之前或介入流程期间可能已经被采集。
[0103]尽管在上面参
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