两个或更多图像中的元件的识别方法

专利名称：两个或更多图像中的元件的识别方法
技术领域：
本发明总地涉及两个或更多图像中共有的元件的识别方法，随后基于该共
有的元件核对(collate)该两个或更多图像。本发明特别涉及用于识别位于人 体或动物体内与例如组织或器官的身体物质或其他身体物质相关的元件的方 法。
本发明还涉及建立人体或动物体内的身体参数，例如温度、血流量、神经 冲动，或其他受关注的身体参数。基于识别与受关注的身体物质相关的元件来 建立身体参数。
背景技术：
与现有医学成像技术相关的问题包括图像中的相同区域的视图的正确选 择和比较，该视图在不同时间由成像设备获得的，或通过主要使用例如CT、 MRI、 SPECT和PET的不同的图像形态在基本上相同的时间获得的图像而获 得，或者通过使用不同的设置条件在基本上相同的时间获得的图像而获得。这 个问题具有两个方面。
首先，为了将人体组织(anatomy)的图像中的信息与人体组织本身联系 起来，必须建立图像中的点和人体组织中的点之间的一对一的映射。这被称为 将图像空间注册到物理空间。
第二方面是一个图像空间到另一个图像空间的注册。注册两个任意定向的 图像的目的在于校准两个图像的坐标系，使得在扫描的人体组织中的任意给定 点在两个图像中被分配相同的地址。校准图像所需的严格的身体转换的计算需 要知道图像中人体组织的运动和旋转。
用于二维图像的坐标系的平面校准的人体组织的严格的身体变换的计算 需要知道图像中的至少两个单个的点或一条线的坐标。用于三维图像的坐标系 或多角度二维图像的三维校准的人体组织的严格的身体转换的计算需要知道 至少三个单个的点，图像中的两条线或者图像中的三维对象。标记图像中的相同位置的单个可识别的点被称为"基准点"或"基准，，， 并且所使用的该基准是被称为"基准标记"的标记的几何中心。这些基准被用 于将图像空间与物理空间相关联，并且用于将一个图像空间与另 一个图像空间 相关联。该基准标记提供了给定成像才莫式中可见的参考的恒定框架，以使得注 册成为可能。
该领域存在的一个问题是提供能够以若干成像形态使用的基准。MRI和X 射线CT图像是数字图像，其中该图像逐点形成的。这些点被称为图片元素或 像素，并且与从阴极射线管发射的光的强度相关，或者被用于在胶片上形成图 像。发光像素的阵列使得观察者可以看到图像。
改变或调制给定的像素密度的方式根据使用的成像形态而不同。在X射 线CT中，这样的调制主要是被扫描的每单位体积的电子数目的函数。在MR 成像中，主要影响这个调制的参数是质子自旋密度以及横向和纵向的驰豫时间 Tl和T2,其被分别称为自旋点阵的驰豫时间和自旋间的驰豫时间。
通过使用和组合不同的成像形态，可以从不同形态的特性中受益，有助于 一些体内对象在一种图像形态比在另 一种图像形态更清楚或更容易识别，反之 亦然。由此有助于体内对象的改进的识别和改进的诊断。
在构建基准标记过程中，必须意识到在一个成像形态可以被成像的试剂 (agent)在另一个形态不一定是可成^f象的。以给定标记在CT和MRI都可以 成像的能力将是特别有用的，其中可以注册来自不同成像形态的图像。例如， 注册CT和MR图像的能力允许将CT扫描提供的关于骨结构的信息与MRI 扫描提供的软组织解剖学信息结合起来。还存在在若干成像形态下用于建立已 知坐标系的基准标记的需要，这有助于不同图像的解剖学校准。
该领域的进一步的问题是由提供病人舒适的迫切需求引起的，这将使临床 医师导向标记尺寸的最小化，对于更少的外伤植入处理，临床医师期望在图像 中使用尽量亮且大的标记。这样的亮度是期望的，因为这将提供强的信号以能 够从成像系统中固有的噪声中识别出来。大尺寸标记的使用也是期望的，使得 标记的图像占据尽量多的完整像素。增加由标记占据的完整像素的数目将增加 可以确定标记位置的准确度，以及该基准点可以被清楚识别而不与图像中的其 他点混合的安全性。此外，使用基准标记的普通技术需要确定标记的质心(centroid);相对于 小的、暗的标记来说，更容易计算大的、亮的标记的质心。另一方面，现有技 术中的标记越大，当标记被植入组织中时，它存在更长时间病人越难忍受。对 标记还存在这样的需要，应该说明在标记使用过程中也应该由病人忍受的增加 尺寸的标记的存在的优点。还需要小的多形态标记，该标记被植入病人并在那 儿保留更长时间而不伤害病人。
此外，还需要单个标记，其提供关于不同图像内的至少三个点的坐标的信
台
这样的更永久的基准标记优选地可由非侵害的技术检测，使得其在物理空 间中的位置被确定，并且即使该标记在病人皮肤下面也能不被视4企地计算其质 心。
US633971描述了具有密封的腔体的可植入的基准标记，用于引入在若干 模式中，包括计算断层法成像(CT)和核磁共振成像(MRI),提供成像能力 的成像试剂。该标记可以是永久的，或者暂时的并可从它的固定点拆卸。在 CT扫描下可成像的化合物或试剂与在MRI扫描下可成像的试剂混合。成像试 剂的选择允许构建在CT和MRI成像形态下可见的标记。此外，通过使用包 括固体的外部和水样的内部的标记，该标记可以通过^f吏用非入侵式的经皮检测 系统来定位，该检测系统如应用超声波来检测水样的核和固体的外部之间的固 体-液体界面的存在的系统。始终避免固体金属的使用。金属的存在可能引起 图像中的不期望的假象以及图像失真，并且可能会妨碍定位标记的工作。
Visicoil ,来自美国Radiomed公司的产品，包括由超声波、X射线、CT、 MRI和高能光子(门静脉图像)自然可见的线性基准标记，允许内科医生在 一个模式下植入标记，并且之后通过用于治疗计划的另 一个技术将其显现。 VisicoilTM标记比大得多的点标记更容易识别，并且具有更少的混淆。需要两
个和更多VisiC0ilTM来拔供三维体积信息。VisiC0ilTM标记必须通过侵入式手术
而被植入到受关注的组织中，并且VisicoilTM技术需要至少两个标记以建立受
关注的组织位置的具体确定。由此，侵入式手术和两个甚至更多标记的植入增 加了病人外伤的风险。
从不同图像的校准受益的应用的 一个例子是关于例如肿瘤的生病组织的人体照射中的癌症损伤的治疗，使用该应用以破坏生病组织。该生病组织可以 位于身体的所有部位。当生病组织位于某些部位，照射生病组织而不严重损坏 身体的其他关键部位是困难的，并且在某些情况下，照射可以引起不可逆的损 害。
由此，生病组织的照射受限于照射量，健康组织可以忍受该照射量而不会 被严重和不可逆地损害。由于很难精确定位生病组织以及确定体内生病组织的 扩散的事实而进一步增加了对照射的限制。
由于不同的诊断成像技术导致病人体内的不同部位和器官可以被清楚地
识别，例如CT、 MR、 PET、 SPECT、 X射线、高压X射线的不同成4象技术的 组合通常^^用于定位受关注的身体物质(例如，作为照射目标的癌症肺瘤)。 使用数据处理设备可以将不同的图像合并为两个或更多图像的融合。通过合并 不同的成傳4支术，受关注的身体物质(例如，癌症肿瘤)的更精确的识别和定 位是可能的。为了使得受关注的身体物质的识别和定位精确，需要在受关注的 身体物质附近精确地校准图像。
例如，在计划放射疗法过程中使用由不同的成像技术生成的不同图像的组 合。在计划放射疗法的过程中，在诊断图像，例如CT、 MR、 SPECT、 X射线 中识别癌症肿瘤。此后，定位肿瘤的位置和形状，并且基于胂瘤的位置和形状 来生成要施加给病人的照射概况。
以不同成像技术和不同设备产生的诊断图像通常以图像之间的时间间隔 获得，并且对于每个图像，病人在不同卧榻(couch)上被重新定位。这导致 每个图像的不同的设置条件。不同的设置条件导致，与距受关注的身体物质一 定距离的图像中的视觉对象(病人身体的骨骼结构，外表面等)相比，在不同 图像中病人的体内受关注的身体物质的实际位置之间的差异。在不同图像中的 受关注的身体物质的位置之间的差异可以由病人身体内的内部器官运动引起， 和/或图像生成设备下病人的不正确定位引起。
今天，通常使用解剖学标记来校准不同诊断图像之间的融合，这些标记在 不同诊断图像(病人身体的骨骼结构，外表面等)中是可视的。这些解剖学标 记通常被定位在与受关注的身体物质有一定距离。由于受关注的身体物质与位 于受关注的身体物质一定距离的解剖学标记相比通常已经进行了相对运动的
ii事实，基于解剖学标记的不同图像的校准将导致受关注的身体物质附近的图像 的不正确4交准。
可选地，可以才艮据植入的基准标记或植入的线标记来校准不同诊断图像之 间的融合。可以导致图像的不正确校准的其他因素是对于成像设备或病人的设 置条件的不同(例如，图像不是以完全相同的角度获得，和/或在各个图像中 图像质量不相同，图像质量通常依赖于焦点)。
不同图像的组合也可以用于设置治疗器械，例如，用于癌症肿瘤的外部射 线放射疗法的照射设备。在治疗阶段之前的计划阶段过程中，照射目标被定位 在至少一个参考图像。当开始治疗阶段时，可以基于参考图像和在治疗之前或 治疗过程中获得的图像之间的融合来设置治疗器械。
US5853366描述了 一种要被用于肿瘤的放射疗法的系统。通过在肿瘤周围 的相关位置插入至少三个标记来实施肿瘤的定位。这些标记由能够在身体的传 统X射线图像中被检测出来的不锈钢形成，以在胂瘤的照射之前相对于肿瘤 定位照射源。每个标记被描述成X射线图像中的一个点。这些标记被直接插 入到肿瘤周围的组织中，并且这些标记是有倒钩或V型的，以安全地将标记 固定在组织中来防止标记的移动。在定位标记和照射肿瘤之后，有倒钩的标记 必须以侵入式手术除去。
W099/27839 >开了 一种系统，用于相对于治疗或成傳^几器定位和重新定 位病人身体的一部分该治疗或成像机器包括用于观测身体和该机器的多个照 相机。在三维空间由照相机识别和定位在病人身体外部放置的索引标记，该索 引标记或者是发光的、被动的，几何形状的，或者是自然陆标(landmark)。 从图像扫描确定的解剖学目标可以相对于与该治疗或诊断机器相关的参考位 置而被定位。 一些形式的照相机、索引标记、方法和系统适用于不同的临床使 用。病人的X射线成像进一步精确解剖学目标相对于该治疗或诊断成像参考 点的定位。由该系统和处理基于成像确定的解剖学目标相对于治疗或it断器械^ 上的参考点的比较分析，来控制病人的运动。
WO02/19908公开了一种方法和器械，用于在治疗过程中补偿病人的呼吸 和其他动作，该方法包括在治疗之前生成目标区域的图像；基于病人身体内 植入的标记来周期地生成关于内部目标区域的位置数据；使用 一个或多个外部传感器来连续地生成关于病人身体的外部动作的位置凄t据；以及，生成内部目 标区域的位置和外部传感器之间的对应关系，使得基于外部传感器的位置数据 将治疗导向病人的目标区域的位置。随后将目标区域的位置与手术前的图像中 的目标区域的位置相匹配。
WO02/100485公开了一种系统和方法，用于精确定位和追踪身体内例如 肿瘤等的目标的位置。在一个实施例中，该系统包括位于目标内或附近的一个 或多个易激活的信标(beacon )，外部激励源远程激励信标以产生可识别的信 号，并且多个传感器分散位于彼此已知的几何排列。计算机连接至传感器，并 且计算机使用信标信号来识别目标内部的目标等角点(isocenter )。计算机比较 目标等角点的位置与治疗等角点的位置。计算机还控制病人和病人支持装置的 运动，使得在放射治疗之前和放射治疗过程中目标等角点和治疗等角点一致。
如上所述的标记还用于定义生病装置区域的范围，和/或才喿纵治疗设备， 但是在图像中观看所有区域还是困难的。基于这个原因和当计划生病组织的照 射时的其他原因，医学从业者和主治医师通过应用照射余量(margin)以确保 所有生病组织区域被照射来计划照射。这个余量导致一些健康组织被不期望的 照射，并且由此可能发生前述严重损害。而且，仅公开了基准标记。基准标记 本身不提供识别标记的任何旋转的可能性。基准标记不提供不使用至少两个 (如公开所述)，优选的为三个基准标记来定位生病组织的可能性。
应用照射余量的进一步的原因是在照射设备下定位病人的不精确性、生病 组织的导出图像的精度的不精确性、以及内部器官可以随时间运动的事实。内 部器官的这样的运动可能是由呼吸和/或每天的运动引起的。使用植入标记以 如上所述操纵治疗可以在某些程度上改善病人的定位精度。
US6307914公开了一种移动体追踪照射装置，包括直线加速器，用于控 制医学治疗光束对肿瘤的照射，并且肿瘤标记埋入在肿瘤附近，第一X射线 荧光镜用于从第一方向得到所述肿瘤的图像，并且第二 X射线荧光镜用于从 第二方向与所述第一 X射线荧光镜同时获得所述肿瘤标记的图像；第一和第 二识别处理部，其通过将预先注册的肿瘤标记的才莫板图<象应用到由所述第 一和 第二图^f象输入部数字化的图像信息的阴影标准化相互关系方法，以预定帧率实 时执行才莫板匹配，并且计算所述肿瘤标记的第一和第二二维坐标；中心算术处理部，从所述第一和第二识别处理部计算的第一和第二二维坐标计算所述肿瘤
标记的三维坐标；以及，照射控制部，用于通过所述计算的胂瘤标记的三维坐 标来控制所述直线加速器的医学治疗光束的照射。
位于病人体内的现有技术的植入标记被埋入组织中，并且由此需要侵入式 手术来插入到体内，以及需要随后的进一步的侵入式手术来从体内取出。
以不同成像4支术和不同医学成像设备得到的诊断图像可以以图像之间的 时间间隔来得到，并且对于每个图像病人在不同卧榻被重新定位。这导致对每 个图像具有不同的设置条件。不同的设置条件导致与图像中与受关注的組织具 有一定距离的视觉清楚的对象(例如病人身体的骨骼结构，外表面等)相比， 不同图像中病人体内受关注的组织的实际位置之间的差异。在不同图像中感兴 趣的组织的位置之间的差异可以是由病人体内的内部器官运动和/或医学成像 设备下病人的不精确定位引起的。
然而，需要改进的标记，并且需要用于核对不同成像设备获得的不同图像、 和/或以该图像间的时间间隔获得的图像、和/或以该图像的不同设置条件获得 的图像的方法，以至少部分地克服与定位受关注的组织相关的现有技术中的缺 陷。改进的标记容易被;险测的并且充分精确以在不同成像设备中能检测到的标 记。改善的标记可选地或额外地为容易在人体或动物体内执行和/或从人体和 动物体内取出。

发明内容
本发明的目的在于提供一种方法，用于克服上述已知方法和系统的缺点和 缺陷。
变得明显的目的和优点。提供一种用于在两个或更多图像中识别元件的方法，， 该方法包括在图像中识别在该图像中可视的至少一个完整的三维元件的步骤， 所述至少一个完整的三维元件位于人体或动物体内相对于人体或动物体内的 受关注的身体物质的位置，所述方法包括以下步骤
在第一图像中识别在该第一图像中可见的三维元件；
在第二图像中识别在该第一图像中可见的三维元件；
基于对在第一图像中三维元件的位置和在第二图像中三维元件的位置的
14确定来核对第一图像和第二图像。
根据本发明的方法，采用了改进的标记，所述标记可以是具有至少三个可 识别的点的单个标记，产生迄今为止不知道的可获得的受关注的组织和器官 (优选地在三维中)的运动和/或旋转和/或形状的改变和/或范围。
通过相对于受关注的身体物质定位和固定三维元件，可以建立三维元件和 受关注的身体物质之间的相互关系。知道三维元件在图像中的位置给出了确切 的受关注的身体物质所处的位置，因为受关注的身体物质和三维元件之间已经 被发现具有实质性的固定关系，并且身体物质的任何可能的运动导致对应的三 维元件的运动，反之亦然。可以根据三维元件来校准图像，由此在图像中也校 准受关注的身体物质。
在本发明的上下文中，身体物质被解释为任何与身体相关的物质，例如， 任何不同的身体器官，身体组织(包括异常身体组织，例如肿瘤)，或者例如 腹水、胆汁、血液、脑脊髓液、淋巴和尿液等的身体物质。
在本发明的上下文中，组织被定义为在身体内聚集在一起形成组织的细 胞，即，聚集在一起以形成特定功能的相似细胞的集合。在人体内定义了四个
主要的组织类型
上皮组织-上皮組织的细胞压紧在一起形成连续的层，作为身体的不同部 分的内层。上皮组织作为薄膜内层组织并且帮助保持身体器官的隔离在自己的 位置并且受到保护。上皮组织的例子是皮肤的外层、口腔和胃肠的内部，以及 包围身体器官的组织，呼吸上皮细胞和各种血管的内皮。
连接组织-通常来说，连接组织向身体加入支持和结构。绝大多数类型的 连接组织包含蛋白胶原的纤维束以向连接组织增强力量。连接组织的一些例子 包括皮肤的内层，腱、韧带、软骨、骨和脂肪组织。除了这些形式的连接组织 之外，骨也被考虑作为连接组织的一种形式。
肌肉组织-肌肉组织是可以收缩的特定组织。肌肉组织包含特定的肌动蛋 白以及肌浆球蛋白，二者相互滑动以允许运动。肌肉组织的例子包括全身的肌 肉。
神经组织-神经组织包含两种类型的细胞神经元和神经胶质细胞。神经 组织具有在身体内产生和传导电信号的能力。这些电消息由大脑中的神经组织管理，并且从脊髓发射下去到身体。
在本发明的上下文中，器官被定义为包含为共同目的作用在一起的至少两 种类型的组织的结构。为了诊断和/和疗法和/或手术的目的可以将不同的身体
器官成像。在人体内有IO种主要的器官系统。
骨骼系统骨骼系统对身体提供支持，以保护内部器官和提供器官的附着 位置。主要的骨骼系统器官是骨头，包括头骨、软骨、腱和韧带。
月几肉系统肌肉系统提供运动。肌肉成对工作以运动四月支，以及提供有机 体的运动。肌肉还通过一些器官，例如胃和肠，心脏和循环系统，来控制物质 的运动。主要的肌肉系统器官是骨骼肌肉和平滑肌。
循环系统循环系统是在身体内传输营养、气体(例如氧气和二氧化碳)、 荷尔蒙和废物。主要循环系统器官是心脏、血管和血液。
神经系统神经系统在身体内传输电信号。神经系统主导行为和运动，以 及沿着内分泌系统控制例如消化、循环等生理过程。主要的神经系统器官是大 脑、脊髓和周边神经。
呼吸系统呼吸系统提供血液和环境的气体交换。主要地，从大气中将氧 气吸入到身体，以及从身体排出二氧化碳。主要地呼吸系统器官是鼻子、气管 和肺。
消化系统消化系统是分解和吸收成长和维持所必须的营养。主要的消化 系统器官是口、食道、胃和小肠和大肠。
排泄系统排泄系统从循环系统滤除细胞废物、毒素和过多的水和营养。 主要的排泄系统是肾、输尿管、膀胱和尿道。
内分泌系统内分泌系统在身体内传输化学消息。与神经系统相结合，这 些化学消息帮助控制生理过程，例如营养吸收、成长等。许多腺存在在体内， 其分泌内分泌荷尔蒙。其中，主要的内分泌系统器官是视丘下部、垂体、曱状 腺、胰腺、肾上腺。
生殖系统生殖系统产生允许生殖的细胞。在男性体内，产生精子以使女 性体内产生的卵细胞受精。主要的女性生殖系统器官是卯巢、输卵管、子宫、 阴道和乳腺。主要的男性生殖系统器官是前列腺、睾丸、精嚢、阴茎。
免疫系统免疫系统是从体内摧毁和移除侵入的细菌和病毒。淋巴腺系统也从血液内移出脂肪和液体。主要的免疫系统器官是淋巴腺、淋巴结和血管、
白血球、T和B细胞。
才艮据本发明的可能的方法，本发明进一步包括以下步骤
建立人体或动物体内受关注的身体物质的位置和/或范围和/或形状，该建 立是基于核对第一图像和第二图像。
根据本发明，每个单个图像可以是二维投影图像和三维图像，其中由医学 成傳_设备来得到和处理图像。
根据本发明，在两个或更多图像中来执行识别三维元件并基于图像中的三 维元件的位置的确定核对图像的步骤。
根据本发明，在以不同成像形态获得的图像中执行识别三维元件并基于图 像中的三维元件的位置的确定核对图像的步骤。
根据本发明，在以不同设置条件获得的图像(例如，从不同角度获得的图 像，或者以病人和/或受关注的组织的有意或无意的运动获得的图像(由此在 图像之间的三维元件的运动))中执行识别三维元件和基于图像中的三维元件 的位置的确定核对图像的步骤。
根据本发明，在以所获得的图像之间的时间间隔(潜在地导致图像中不同 的设置条件，和/或图像之间在人体和动物体内受关注地组织的运动(由此导 致三维元件的运动))而获得的图像中执行识别三维元件和基于图像中的三维 元件的位置的确定核对图像的步骤。
比现有技术的方法更精确地校准不同图像的可能性可以有助于在不同时 间获得的图像中追踪随时间的发展。在不同时间获得的图像中追踪随时间的发 展有助于追踪通常被称为身体物质的身体元素的运动和/或成长/收缩，用于更 好的诊断(例如，根据病人的呼吸周期来追踪癌症肿瘤的增长或追踪癌症肿瘤 的运动)。
可以受益于不同图像的精确校准的应用例子是
核对图像。通过才艮据本发明的方法校准(由不同成像技术获得的和/或在 不同平面/角度获得的)图像并引入用作标记的三维元件，来改善对身体物质 的识别，并且更好的识别导致更好的诊断。
与根据本发明的方法核对图像有关的可能的其他应用可以是下面的应用的非穷举的列表
-减少由于图像之间的设置差异引起的不准确。
-识别有害的体内元素(例如癌症肺瘤的位置和大小，结壳和结石的位置 和大小，异物或一个或多个胎儿的位置和大小)。
-治疗的计划和/或治疗目标的识别(例如，照射治疗的计划)。
-整形外科损伤(骨折、关节损伤或关节错位)的识别和/或:〖貪断。
-识别身体内腔的可能的阻塞(例如，由于结壳和异物引起的尿道阻塞， 由于结壳引起的心血管阻塞等)。
能够受益于不同图像的校准的进一步的应用例子是
比较图像(在不同时间获得的，比较当前图像和参考图像)。通过根据本 发明的方法比较图像并^ 1入用作标记的三维元件，来追踪运动的进展和/或受 关注的身体物质的增长/收缩。
关于通过根据本发明的方法比较图像的可能的应用可以是下面的应用的 非穷举的列表
-追踪癌症肿瘤的增长和收缩。
-追踪心血管内腔的增长和收缩。
-追踪异物、寄生虫等的运动。
-校准由于获得参考图像和获得当前图像之间的设置差异引起的不准确。 -校准由于在获得参考图像和获得当前图像之间内部身体器官运动引起 的不准确。
-追踪内部器官的运动。
可以针对不同原因建立对由于设置差异和/或由于内部身体器官运动而引 起的不准确的^f交准，和/或对内部器官的运动的追踪，例如
-根据线性运动和治疗目标的旋转来控制外部治疗设备(例如，操纵照射 设备)。
根据本发明的可能的方法步骤，在建立人体或动物体内的受关注的身体物 质的位置和/或建立身体物质的范围之后，基于建立身体物质的位置和/或范围 来得到身体参数。
在本发明的上下文中，身体参数可以被解释为与身体相关的任意参数，例如，诸如温度的生理参数，诸如腹水、胆汁、血液、脑脊髓液体、淋巴和尿液 的体液参数，诸如神经活动的身体电化学参数等等。
可以在计划疗法或手术的过程中使用由不同成像技术和/或在不同设置条 件下生成的不同图像的组合。在计划疗法或手术的过程中，在诊断图像中识别 受关注的身体物质，例如，诸如前列腺的受关注的器官，或诸如癌症肿瘤的受 关注的组织，或者诸如尿液的受关注的物质。此后，基于身体物质的形状和/ 或位置和/或范围来定位身体物质的位置和形状以及要给病人进行的疗法或手 术的规范。
在计划疗法或手术的过程中的身体物质的不准确的识别将导致治疗或手 术过程中的不准确，从而导致疗法和手术并不能对期望的受关注的身体物质产 生作用的风险。可能地，可以导致健康物质的损伤效果和/或导致部分不健康 物质没有在治疗过程中被治疗或被恰当地处理。
通过得到至少第一图像和第二图像，以及通过确定三维元件的位置来核对 图像，可以在图像中完全一致地定位三维元件以及由此定位受关注的身体物 质。由此，关于三维元件和受关注的身体物质之间的相互位置关系，可以在同 一时间获得第 一类型的医学成像设备的可能的优点和第二种类型的医学成像 设备的可能的其他或额外的优点。可以补偿由于当获得该图像时不同设置条件 导致的图像校准中的额外的或可选的不准确。
通过使用被定位在受关注的身体物质内部或者至少附近的三维元件作为 标记，在标记附近以及由此在受关注的身体物质附近可以非常准确的核对图 像。由此，可以基于在图像中三维元件的位置来准确地核对图像，从而在图像 中准确地确定受关注的身体物质的位置和/或形状和/或范围确保位于相关的三 维元件的正确位置上。
通过使用被定位在受关注的身体物质内部或者至少附近的三维元件作为 标记，可以进一步补偿图像的不同图像质量。通常， 一个图像的图像质量依赖 于图像的焦点。通过根据位于受关注的组织内部或附近的三维元件来核对图 像，有助于改善图像中的不同图像质量的补偿，和/或有助于补偿每个单个图 像的不同部分中的不同图像质量的改善。
假定更准确地确定了在不同医学成像设备的不同图像中的受关注的身体物质的位置和/或形状和/或范围，医生和/或医务人员将能够十分准确地识别和 定位受关注的身体物质，例如癌症肿瘤。
相反地，当根据现有技术的方法，尝试比较由不同医学成像设备得到的图 像时，由于在人体或动物体内不存在标记或标记没有被定位在能够确保标记和 位置和受关注的身体物质的位置之间的恒定相互关系的位置上的事实，不能够 准确建立标记和受关注的身体物质之间的相互位置关系。
通过使用作为三维元件(例如具有公知的三维几何排列的管状的腔内修补 物假体)的标记，可以通过对不同图像中的三维元件的自动检测来操纵不同图 像的核对，由此可以在不同图像中自动操纵三维元件以及由此受关注的身体物 质的位置的核对。
如果预先知道三维元件的尺寸，则三维元件的尺寸给出了该三维元件如何 被定位在体内以及也许在体内旋转的确切消息。通过预先获知三维元件的尺寸 以及通过能够在图像中检测该尺寸，可以自动计算三维元件在体内的具体位 置。知道在图像中建立的三维元件的位置也给出了受关注的身体物质定位在何 处的具体消息，因为受关注的身体物质和三维元件具有实质上固定的关系，并 且受关注的身体物质的任何可能的运动会导致三维元件的相应的运动，反之亦 然。
由此，基于元件的位置，即使病人和/或图像设备在图像阶段之间已经运 动或在设置病人和成像设备之前已经运动，也可以准确和自动地执行图像的校 准和在图像中示出的受关注的身体物质的校准。
在治疗病人过程中同样可以调整治疗设备，使得该元件以及由此的病人的 受关注的身体物质(例如肿瘤)位于治疗设备的焦点上。
通过基于该元件能够调整治疗设备，可以更精确地执行治疗，并且治疗设 备的调整可以由计算机自动进行。
额外地，根据本发明的方法可以进一步包括步骤 -随时间监视三维元件相对于图像的可能的运动。
随时间监视三维元件的运动以及由此监视受关注的身体物质的运动有助 于图像的恒定校准，和/或计算受关注的身体物质的周期运动(例如由于呼吸 引起的)，和/或治疗设备的恒定均衡，由此可以改善治疗。计算机可以计算和控制这样的追踪。
可以自动执行识别、建立、监视和调整的步骤，并且根据可用的设备可以
以恰当的频率，例如每3秒一次或更少，来执行该监视步骤。
根据本发明，三维元件的运动的监视可以根据医学成像设备，通过每秒最
多产生50个图像，每秒最少产生2-50个图像，每秒至少产生l个图像，每分
钟至少产生12个图像或每分钟至少产生2个图像来执行。
通过如上所述的频率来采样三维元素以及由此受关注的身体物质的运动，
可以几乎实时地追踪三维元素以及由此受关注的身体物质的运动。
由此，通过相对于三维元件的可能的运动来调整图像，可以使用身体和/
或元件的可能运动来均衡连续的图像。同样地，可以在连续成像过程中调整成
像设备，使得三维元件以及由此受关注的身体物质位于图像的焦点。此外，图
像的调整可以是成像设备的位置的调整，病人所躺的卧榻的调整，图像的焦点
的调整等。
此外，根据该追踪，身体和/或元件的可能的运动可以被用于调整治疗设 备，例如，照射设备。
要被追踪的运动可以是受力的运动，例如在照射过程中病人的倾斜或局部 旋转。该运动也可以是病人的有意或无意的运动。病人的有意运动可以是病人 在卧榻上的移动或在照射间走动，无意运动可以是由于肌肉运动疾病引起的运 动，例如帕金森病或大脑性麻痹。
作为标记的三维元件可以被用于核对两个或更多诊断图像，该诊断图像用 于识别、定位和生成在计划疗法或手术规范方案的过程中产生的疗法或手术方 案。使用相同的三维元件来既根据规范方案执行疗法和手术又核对用于计划规 范方案的图像是可行的，而不需要重新插入或重新定位三维元件。
作为标记的三维元件可以特别用于核对两个或更多诊断图像，该诊断图像 用于识别、定位和生成在计划放射疗法的过程中生成的照射概况。使用相同的 三维元件来既操纵外部光线放射疗法设备又核对用于计划放射疗法的图像是 可行的，而不需要重新插入或重新定位三维元件。
根据本发明的一个方面，三维元件可以被用于定位在人体或动物体内现有 的自然腔体，而不需要被埋入到组织中。与被植入到病人组织内的植入式标记
21相比，通过在现有的自然体腔内定位该三维元件，可以消除或至少最小化潜在 的组织损害和病人对元件的感知的风险。
此外，根据本发明的一个方面，三维元件的插入可以通过身体的自然开口 来执行，而完全不需要或者不需要实质上穿透身体的任何组织。插入作为标记 的三维元件的方式不需要侵入式手术，以及由此与通过^f曼入皮肤表面和/或组 织而插入的可植入的标记相比，可以消除或至少最小化这样的手术的风险。
此外，根据本发明的一个方面，三维元件的取出可以通过身体的自然开口 来执行，而完全不需要或者不需要实质上穿透身体的任何组织。通过自然腔体 或开口来取出三维元件，不使用侵入式手术来取出三维元件，以及由此与通过
侵入皮肤表面和/或组织而插入的可植入的标记相比，可以消除或至少最小化 这样的手术的风险。
由此，当三维元件被插入到自然腔体时不会破坏周围组织，因为腔体是身 体的自然开口。由此，元件不穿透^f壬何组织而被固定在体内。可以通过至少部
分地靠紧腔体的内部以使得三维元件在腔体内不移动来固定三维元件。
根据三维元件在人体或动物体内实际期望的位置，三维元件可以具有不同 的几何特性。额外地或可选地，根据三维元件在人体或动物体内实际期望的使 用，三维元件可以具有不同的物理特性，除了用作不同图像的标记之外。下文 中提到了几何和物理特性可能性。
由此，三维元件可以具有允许三维元件所处的腔体内部液体、气体或固体 通过的形状。由此即使疗法和手术可以导致腔体周围的一些身体物质的胂胀， 仍可以保持腔内的液体、气体和固体的自然流动，例如，尿道中的尿液，血管 中的血液，或例如肠内的肠内气体以及在气管和肺的呼吸，或者在肠内的固体
排泄物。
当在腔体内被释放时，三维元件可以从腔体内部朝向腔体扩张，以将三维 元件固定在根据受关注的身体物质的相对位置上。同样地，即使疗法和手术可 以导致腔体周围的一些身体物质的胂胀，也可以在腔体内部保持气体、液体、 固体的自然流动，例如，尿道中的尿液，血管中的血液，或例如肠内的肠内气
体以及在气管和肺的呼吸，或者在肠内的固体排泄物。
此外，通过扩张定位了至少一个完整的三维元件的腔体，该三维元件被牢
22固地定位在腔体内，而不在腔体内运动。任^r其他的紧固手段，例如三维元件 的有刺的形状，是可有可无的，并且该元件可以被容易地移除而不损坏腔体内 部。
三维元件可以具有管状形状，该形状允许在定位了三维元件的腔体内部保 持气体、液体、固体的通过。管状形状将保持腔体在照射过程以及在可能导致 的随后的肺胀中打开。
三维元件可以是管状的腔内修补物假体。由此，为了另一个目的，例如为 了扩张收缩的尿道或输尿管，三维元件已经被置于身体内部。该三维元件将保 持腔体在治疗以及可能由照射引起的肿胀过程中打开。该三维元件能够在至少 30天的周期过程中留在腔体内，并且由此能够保持腔体打开以在整个治疗阶 段中透过液体、气体或固体，即使该治疗被分为小时、天或星期的周期。
对于实质上为管状的腔内修补物假体的至少一个完整的三维元件，该三维 元件减少了对用来保持定位了三维元件的其他打开以透过液体、气体或固体的 任何其他导尿管的需要。
在本发明的另一个方面，该至少一个完整的三维元件可以是至少一根线的 螺旋形线圏。由此，通过将这根线从插入该线的自然腔体或开口拉出可以取出 三维元件。
三维元件可以具有设计，使得通过传统的内窥镜设备来插入和/或取出三 维元件。三维元件可以具有折叠的设计，使得当将三维元件插入人体或动物体 内的腔体时是折叠的设计，而当三维元件已经位于人体或动物体的腔体中时是 扩张的设计。
在三维元件被插入到体腔中的情况下，该腔体具有至少一个环绕壁，并且 根据本发明，该至少一个完整的三维元件可以具有当插入三维元件时的可折叠 的设计，并且所述三维元件可以具有当在腔体内被释放时可朝向腔体的环绕壁 扩张的设计。该可折叠的设计减少了对发生插入的自然腔体的内壁的影响。当 处于该折叠状态时，该元件可以具有实质上线性的范围，并且当处于扩张的状 态时，该元件可以从可能的线性范围变成三维范围。
可以结合本发明提供一种设备。所述设备能够执行根据前述方法的任一个
的方法，所述设备包括用于识别三维元件的装置；用于建立三维元件和/或疗法或手术设备的初步位置的装置；用于监视元件的可能的运动的装置；和/ 或响应于该运动调整疗法或手术设备或人体或动物体的装置。
在一个方面，用于识别三维元件的装置可以是用于图像检测的计算机程 序，以及用于建立三维元件的初步位置的装置可以是用于图像检测的计算机程 序。
例如用于治疗肺瘤的照射i殳备。用于监^f见元件的可能的运动的装置可以是计算 机，该计算机发射信号用于调整疗法或手术设备的装置，例如照射设备，或者 发射信号到用于响应于运动调整人体或动物体的装置。
三维元件可以由生物可兼容的材料(例如聚合物，生物材料)，或例如不 锈钢、钛、铂、钯、镍钛或其他合金的金属、或这些材料的任意组合制成。通 过将这样的生物兼容材料应用于三维元件，当三维元件位于人体或动物体的腔 体中时不会引起感染。
三维元件可以由形状记忆的合金制成，该合金具有转换温度，具有在高于 体温的温度下的单向记忆效果。通过应用形状记忆合金，三维元件可以在腔体 内扩张。
在本发明的另一个方面，至少一个完整的三维元件可以由形状记忆合金制 成，该合金具有体温之上的转换温度，优选地在37°C到50°C。通过使用具有 37。C到50。C的转换温度的形状记忆合金，身体内部的环绕不会被烫伤，否则 可能引起感染或损坏身体物质。
度。在本方法的绝大多数应用中，人的体温为大约37。C。
然而，体温可以根据是否是人体或动物体而不同。 一些动物具有比人更低 的正常体温，以及一些动物具有比人更高的正常体温。
此外，体温可以根据人或动物的物理状态而不同。如果人或动物患有引起 发烧的疾病，该温度可以由于发烧而较高，并且如果人或动物是新生的或年老 的，或者如果人或动物患有引起不稳定血流的疾病，则体温由于可能不稳定的 血流而较低。
通过应用形状记忆的合金，当三维元件被加热到转换温度时，三维元件能够在腔内扩张。假设转换温度大约为人体或动物体的体温，当身体使元件暖和 起来时执行扩张，不需要另外施加热来执行三维元件的扩张。在转换温度处于 高于体温的范围内，通过加热三维元件来获得扩张，例如冲具有温度高于转换 温度的消毒水或类似液体。
可选地或另外地，该三维元件可以在低于体温的温度下，优选地在〗氐于
37。C的温度下，更优选地在低于20。C高于5。C的温度下，由手可塑性变形的 材料制成。通过使用由手可塑性变形的材料，三维元件可以由治疗医师的手的 力量容易地取出，并且该三维元件在取出的过程中可以被容易地变形为更小的 尺寸。
即使在该可替换方式中，三维元件也可以由在体温下具有超级弹性的形状 记忆合金制成。
根据本发明的一个方面，医学成像设备可以下面的成像设备的任意一个 磁共振扫描(MR扫描)、核磁共振扫描(NMR扫描)、磁共振图像扫描(MRI 扫描)、计算机断层造影扫描(CT扫描)、锥形光线CT扫描、正电子发射断 层扫描(PET)、单个正电子发射计算断层造影(SPECT)、单个正电子发射断 层造影(SPET)、图像导向的放射疗法(IGRT)、 B超扫描或X射线高能量光 子设备，或高压设备。
根据本发明，可以通过利用治疗的照射源的能量来获得和处理图像。由此， 不再需要其他设备的4吏用，并且节省了大量的照射间的成本和空间。
在本发明的另一个方面，可以通过利用治疗照射光束的能量来获得和处理 图像。由此，不再需要其他设备的使用，并且节省了大量的照射间的成本和空 间。
医学标记元件可以通过标记元件传递系统传递到目标身体物质，例如身体 器官或身体组织。标记元件传递系统可以是拉长的装置，其达到身体血管或其 他身体腔体，或在目标器官或组织的附近。 一旦标记元件到位，则取出标记元 件传递系统，同时标记元件处于位置上。标记元件传递系统可以根据不同的参 考而特别地设计，例如标记元件的形状，和/或放置了标记的身体器官和/或身 体组织或身体腔体，和/或插入和取出标记元件传递系统的可能的身体开口 。 这样的标记元件传递系统的使用允许医疗人员以快速和非侵入的形式执行标"i己定^f立。
以三维标记核对两个或更多诊断图像可以是优点的可能的应用可以是下
面的非穷举的应用
-计划外部射线疗法治疗，即，利用光线设备或其他医学应用，其中具有 例如组织和/或身体部分的一些身体物质在一种形式的图像中比在另一类型的 图像中更容易被检测的效果。
-计划内部射线疗法治疗，包括近距离放射疗法或其他医学应用，其中具 有例如组织和/或身体部分的一些身体物质在一种形式的图像中比在另一类型 的图^f象中更容易被检测的效果。
-跟随病人解剖学的解剖学改变，例如某个身体物质的增长和收缩，该身 体物质例如是受关注的组织(诸如癌症肿瘤或其他异物)，或者例如是受关注 的身体器官(诸如肝、或其他或多或少的生命攸关的身体器官)，或者例如是 身体参数(诸如来自大脑的某个部分的神经活动)。
-跟随例如某个身体物质内部运动的治疗、手术或诊断，该身体物质例如 是受关注的组织(诸如癌症肿瘤或其他异物)，或者例如是受关注的身体器官 (诸如肝、或其他或多或少的生命攸关的身体器官)，或者例如是身体参数(诸 如来自大脑的某个部分的神经活动)。
-研究呼吸活动和/或节奏，例如治疗阶段的可能的选通(gating)的使用。
-获得图像时，通过追踪内部身体器官运动和/或对由于设置差异引起的 不准确的校准来操纵外部治疗设备，例如照射设备。
可以结合用于操纵位于人体外和动物体外的治疗设备来使用根据本发明 的方法。在下文中，使用外部光线放射疗法设备作为例子。然而，该方法可以 被用于其他治疗设备。所述"l喿纵方法包括以下步骤
-在图像中识别在该图^^中可见的至少一个完整的三维元件，所述至少一 个完整的三维元件处于人体或动物体的体腔内的位置；
-在图像中相对于一参考建立在该图像中可见的至少一个完整的三维元 件的初步位置；
-相对于该参考建立照射设备的初步位置；
-响应于该至少一个完整的三维元件相对于该参考的位置来相对于该参考调整该照射设备。
在图像中识别在该图像中可见的至少一个完整的三维元件的步骤中，该至 少一个完整的三维元件在恰当的位置。在图像中识别在该图像中可见的至少一 个完整的三维元件之前， 一个额外的步骤可以是将该至少一个完整的三维元件 插入到人体和动物体的腔体内。
通过识别该至少一个完整的三维元件相对于生病组织的位置的位置，可以 基于建立三维元件的位置来建立生病组织的位置。由于生病组织不是在可以识 别三维元件的所有类型的图像中都可识别的事实，这是有优势的。通过能够在 二维图像中建立三维元件的位置，由于该元件和生病组织相对于人体或动物体 同时移动的事实，可以建立生病组织的确切位置。
三维元件的尺寸是预先知道的，并且基于三维元件的二维图像，该尺寸给 出了三维元件如何定位在体内并且也许在体内旋转的确切消息。通过预先知道 三维元件的尺寸以及通过能够在图像中检测尺寸，可以计算体内的三维元件的 确切位置。在图像中建立的关于三维元件的位置的消息给出了生病组织被定位 在哪里的消息，因为已经发现生病组织和三维元件具有实质上固定的关系，并 且生病组织的任何可能的运动导致三维元件的对应的运动，反之亦然。
由此，基于元件的位置，即使病人已经在检查室和照射室之间运动，或者 在设置病人和用于照射的治疗设备之前病人已经移动，也可以准确地执行生病 组织的定位。同样地，在照射病人的过程中可以调整设备，使得元件并且由此 病人的例如肿瘤的生病组织保留在照射设备的焦点上。
通过基于元件能够调整照射设备，可以更精确地执行照射，并且可以由计 算机自动进行照射设备的调整。
此外，通过能够更精确地照射，病人能够承受更高的整体剂量的照射而不
损坏生病组织周围的组织，并且结果病人可以以相同的难控制的(refractory) 剂量照射更多次数，以更有效地消除生病组织，或者病人以更高的难控制的剂 量照射更少的次数，以更有效地消除生病组织而不伤害健康组织。
此外，可以结合用于调整位于人体外和动物体外的治疗设备来使用根据本 发明的方法。所述方法包括以下步骤
-监视三维元件相对于照射设备的可能的运动；-响应于三维元件的可能的运动来调整照射设备。
由此，响应于至少一个完整的三维元件的可能的运动，通过调整照射i殳备来均衡身体和/或元件的可能的运动，更加减少了前述不准确。同样地，在照射过程中，可能调整设备，使得三维元件以及由此病人的例如肿瘤的生病组织保持在照射设备的焦点。此外，照射设备的调整可以是照射设备位置的调整，病人所躺的卧榻的调整，照射源的功率的调整，光束的焦点的调整，照射光束的强度的调整，改变照射光束的形状的板或罩的运动，等等。
此外，照射设备的调整可以进一步是在照射过程中相对于任何运动偏转和聚焦照射光束。这样的运动可以是受力的运动，例如在照射过程中病人的倾斜或局部旋转。该运动也可以是病人的有意或无意的运动。病人的有意运动可以是病人在卧榻上的移动或在照射间走动，无意运动可以是由于肌肉运动疾病引起的运动，例如帕金森病或大脑性麻痹。
在照射过程中能够调整照射设备的优点在于可以从不同角度照射身体。由此，将可能照射生病组织周围的健康组织的缺点最小化。此外，可以执行该调整，使得避免照射某个关键健康组织。照射设备的调整还可以是限制某个角度的总的照射剂量，以避免超过健康组织的该角度的照射极限。
可以自动执行识别、建立、监视和调整的步骤，并且根据可用的设备可以
以恰当的频率执行监视步骤，例如每3秒一次或更少。
根据本发明的整体，而不仅仅涉及照射设备的操纵，下面揭示了不同方面
和优点
在一个方面中，参考可以是已被插入到体腔内的三维元件的原来的图像。这样的原来的图像传统地可以是这样的图像在其中，检测到例如肺瘤的受关注的身体物质，并且在病人的预检查过程中建立了受关注的身体物质的位置和/或形状。
在另一方面，至少一个完整的三维元件的原来的图像也可以是得到的三维元件的最后图像，或者在疗法或手术之前设置病人得出的图像。
此外，根据本发明的一个方面，三维元件的插入可以通过身体的自然开口来执行，而不完全需要或者不需要实质上穿透身体的任何组织。插入作为标记的三维元件的方式不需要侵入式手术，以及由此关于这样的手术的风险可以被
28消除或至少被最小化。
此外，根据本发明的一个方面，三维元件的取出可以通过身体的自然开口来执行，而不完全需要或者不需要实质上穿透身体的任何组织。通过自然腔体或开口来取出三维元件，而不使用侵入式手术来取出三维元件，以及由此关于这样的手术的风险可以被消除或至少被最小化。
由此，当三维元件被插入到自然腔体时不破坏周围组织，因为腔体是身体的自然开口。由此，元件不穿透任何组织而被固定在体内。可以通过至少部分地靠紧腔体的内部以使得三维元件在腔体内不移动来固定三维元件。
当结合用于调整例如照射设备的位于人体和动物体外的疗法或手术设备，的方法来使用本发明时，在照射例如胂瘤的生病组织的身体物质的疗法或手术过程中，可以执行监视和调整例如照射设备的疗法或手术设备。
在本发明的另一方面中，至少一个完整的三维元件可以实质上是腔内修补物假体。
此外，根据本发明，至少一个完整的三维元件的运动的可能监视可以根据
医学成像设备，通过每秒最多产生50个图像，每秒最少产生2-50个图像，每秒至少产生1个图像，每分钟至少产生12个图像或每分钟至少产生2个图像来执行。
通过如上所述的频率的釆样，几乎立刻均衡三维元素以及由此受关注的身体物质的可能的运动，并且几乎连续地执行该方法，由此可以实质上减少对健康组织的前述损坏。
根据本发明，每个单个图像可以是二维投影图像和三维图像，其中由医学成像设备来得到和处理该图像。
此外，当结合用于调整位于人体或动物体外的照射设备的方法来使用本发明时，不用必须照射病人。当计算照射的剂量时，包括了病人的照射，以产生图像来建立例如肿瘤的生病组织的范围。计算剂量使得周围的健康组织不被不可恢复地损坏。由此使用病人的照射以在正确的区域治疗病人，而不仅是产生检查图像。
通过使用与生病组织的照射相同的设备，当必须得到图像时，节省了来回改变设备的时间。
29当结合用于调整位于人体或动物体外的照射设备的方法来使用本发明时，通过利用来自正能量源的电能以产生照明源的电功率来得到和处理图像。
所述至少 一个完整的三维元件具有以传统内窺镜设备能够插入和/或取出三维元件的设计。通过在插入和/或取出三维元件的过程中使用传统的内窥镜设备，节省了额外设备的成本，并且减少了在插入和/或取出三维元件的过程中使用不同设备之间的转换时间。
在三维元件被插入到体腔中的情况下，该腔体具有至少一个环绕壁，并且根据本发明，该至少一个完整的三维元件可以具有当插入三维元件时是可折叠的设计，并且所述三维元件可以具有当在腔体内被释放时是可朝向腔体的环绕壁扩张的设计。该可折叠的设计减少对发生插入的自然腔体的内壁的影响。当处于该折叠状态时，该元件可以具有实质上线性的范围，并且当处于扩张的状态时，该元件可以从可能的线性范围变成三维范围。
可以结合本发明提供一种设备，所述设备能够执行根据前述方法的任一个
的方法，所述设备包括用于识别三维元件的装置，用于建立三维元件和/或疗法或手术设备的初步位置的装置，用于监视元件的可能的运动的装置，和/或响应于该运动用于调整疗法或手术设备或人体或动物体的装置。
在一个方面，用于识别三维元件的装置可以是用于图像检测的计算机程序，以及用于建立三维元件的初步位置的装置可以是用于图像检测的计算机程序。
疗法或手术设备可以是用于身体物质的疗法或手术治疗的任何传统设备，例如用于治疗肿瘤的照射设备。用于监视元件的可能的运动的装置可以是计算机，该计算机发射信号到用于调整疗法或手术设备的装置，例如照射设备，或者发射信号到用于响应于运动调整人体或动物体的装置。
医学标记元件可以通过标记元件传递系统传递到目标身体物质，例如身体器官或身体组织。标记元件传递系统可以是拉长的装置，其达到身体血管或其他身体腔体，或在目标器官或组织的附近。 一旦标记元件到位，则取出标记元件传递系统，同时标记元件处于位置上。标记元件传递系统可以根据不同的参数而特别地设计，例如标记元件的形状，和/或防止了标记的身体器官和/或身体组织或身体腔体，和/或插入和取出标记元件传递系统的可能的身体开口 。这样的标记元件传递系统的使用允许医疗人员以快速和非侵入的形式执行标
记定位。


下面将参考附图描述本发明，其中图1表示通过手术经人体组织插入的现有技术的标记；图2表示已经被插入到肿瘤周围的组织中的三个现有技术的标记；图3表示在照射设备所示的实施例中，在治疗或手术设备下躺在卧榻上的人体；
图4表示已经被插入到男性的尿道的自然腔体中的三维元件；
图5表示如图4所示的三维元件的X射线图像；
图6表示另一个三维元件的X射线图像；
图7表示已经被插入到男性的尿道的自然腔体中的三维元件；
图8表示三维元件的例子；
图9、 10和11表示三维元件的另一个例子；
图12和13表示在从兆压设备得到的图像中的三维元件的例子；以及图14表示在中心具有三维元件并且由CT扫描得到的图像的融合。这些附图是示意性的并且用于示例的目的。
图1表示通过使用侵入式手术经皮肤插入现有技术的标记m,完成该插入以在用于定位肿瘤d的照射的图像中定位生病组织d，例如肿瘤。当如图2所示插入时，相对于照射设备定位三个或更多标记m，并且将照射源打开一段时间周期。在照射该时间周期之后，中断该照射。当经过了至少若干天的时间时，可以继续肺瘤d的照射，使得周围的健康组织可以承受新的照射。在照射该时间周期过程中，决不为了补偿照射过程中的肿瘤的任何运动而调整照射设备。
图1和2所示的现有技术标记可以在两个照射周期之间在体内显著地运动，在这种情况下必须插入更多标记。
具体实施例方式
假设存在比现有技术中的方法更精确地核对、校准和比较不同图<象的可能性，使该可能性组合通过由不同成像设备得到的、可能通过不同成像形态得到的不同图像，并且在不同时间获得图像中追踪随时间的发展。组合由不同成像设备得到的，可能由不同成像形态得到的图像有助于改善受关注的身体物质的 识别，例如要由外部光束射线治疗设备照射的癌症组织的识别。在不同时间获 得图像之间追踪随时间的发展有助于追踪身体物质的运动和/或增长/收缩，用 于更好的诊断，例如，根据病人的呼吸周期追踪癌症肺瘤的增长或追踪癌症肿 瘤的运动。
在本发明的如下描述中，癌症肿瘤的识别，要被提供到癌症肿瘤的照射治 疗的规范计划，以及追踪癌症肿瘤的运动将被用作应用本发明的若干例子的一 个。
涉及使用根据本发明的方法核对图像的可能的其他应用可以是下面的应
用的非穷举的列表
-由于图像之间的设置差异引起的不准确的减少。在一个例如照射疗法的 实施例中，不准确可能仅导致难以照亮目标组织或难以控制照射强度。在诊断 的例子中，不准确可能导致难以执行医学安全诊断或执行足够快的诊断。在手 术的例子中，不准确可能导致难以执行复杂的手术或执行狭窄空间内的手术。
-识别有害的体内元件，例如癌症肿瘤的位置的大小，结壳(encrustation) 和结石(stone-formation)的位置和大小，异物的位置和大小。
-治疗的计划和/或治疗目标的识别，例如，照射治疗的计划，或在诊断 过程中治疗目标的识别，或基于不同角度的可能的不同图像在手术过程中的手 术处理的计划。
-整形外科损伤(骨折、关节损伤或关节错位)的识别和/或诊断，例如 识别在体内的小的骨折，或者诊断骨折的正确治疗或物理复杂的关节的错位。
-识别身体内腔的可能的阻塞，例如，由于结壳和异物引起的尿道阻塞， 由于结壳引起的心血管阻塞等。
关于通过根据本发明的方法比较图像的可能的应用可以是下面的非穷举 的列表的应用
-追踪身体物质的增长和收缩，例如在照射疗法过程中追踪癌症肿瘤的有 害增长或追踪癌症肿瘤的期望的收缩，或者追踪肝硬化的有害的进一步收缩， 或者最终内部身体器官的期望的增长，例如治疗的肝硬化。
-追踪心血管内腔的增长和收缩，例如追踪治疗过程中的血管的有害的缩
32窄收缩或者追踪血管缩窄的期望的增长，或者追踪尿道的有害的进一步的收 缩，或者追踪肺容量或心室的期望的增长。
-追踪异物、寄生虫等的运动，例如追踪有害的胆结石或追踪例如蠕虫的 肠内寄生虫。
-校准由于获得参考图像和获得当前图像之间的设置差异引起的不准确， 例如在治疗的不同时间之间发生的不准确，其中例如病床的外部元件被用作参 考，或者例如在第 一成像设备的参考图像和第二成像设备的另 一个参考图像之 间发生的不准确。
-校准由于获得参考图像和获得当前图像之间的内部身体器官运动引起 的不准确，例如在吸气和呼气过程中内部身体器官的运动，或者例如在成^f象身 体器官一个时间点和成像身体器官的稍后的时间点之间已经移动的内部身体 器官。
在本发明的下面的描述中，癌症肿瘤的识别，要被提供到癌症肿瘤的照射 治疗的规范计划，以及追踪癌症肿瘤的运动将被用作应用本发明的若干例子的 一个。在下文中，照射治疗的计划将被用作所有上述例子和应用的进一步的例 子中的 一个例子，普通技术人员可以将其看作根据本发明的方法的应用。
在下文中，肿瘤6将被用作生病组织的例子。然而，除了胂瘤之外的其他 类型的生病组织也可以在采用如上所述^f吏用设备指引方法时在指引照射设备 的过程中被治疗。此外，在应用例如如上所述的照射操纵的设备操作方法时， 除了生病组织之外的其他受关注的身体物质也可以在治疗或手术设备的操作 过程中经历通过疗法或手术的治疗。
如上所述，在下文中，将参考癌症肿瘤作为受关注的身体物质的例子来描 述本发明。然而，如前所述，在本发明的上下文中，身体物质可以被构造为与 身体相关的任意物质，例如，诸如前列腺的身体器官，诸如肿瘤的身体组织， 或诸如尿液的身体物质等。而且，本发明不局限于身体物质，而是还可以被应 用于身体参数。如前所述，在本发明的上下文中，身体参数可以被构造为与身 体相关的任意参数，例如，诸如温度的生理参数，诸如尿液流的体液参数，诸 如神经冲动的身体电化学参数等等。
此外，如上所述，在下文中，将参考照射和照射设备作为治疗的方法和设
33备的例子来描述本发明。然而，如前所述，在本发明的上下文中，治疗可以是 其它类型的疗法治疗或可以是手术治疗，例如近距离》文射疗法的疗法治疗，血 管或身体气体、液体或固体流的其他管的治疗等。手术治疗的可能类型可以是 插入近距离放射疗法中使用的照射试剂，插入活组织检查的手术设备，插入受 精治疗的手术设备，在身体的任意部位手术过程中操纵手术设备。
由此，癌症胂瘤作为受关注的身体物质的特定例子，以及照射作为疗法或 手术的治疗方法的特定例子，以及照射设备作为用于疗法或手术的治疗的设备 的特定例子不能被解释来限制权利要求的保护范围。
当病人1已经被给出了患有癌症的诊断，癌症通常以生病的身体物质的开
!7
式，即，生病组织6，例如图3所示的肿瘤，位于病人体内。生病组织可以导 致例如前列腺的生病器官。如果病人希望通过照射疗法治疗，通常执行计划要 提供照射规范的步骤。计划要被给出的照射规范通常基于表示癌症肿瘤内部和 周围的身体物质的图像。
计划要被给出的照射规范的一个重要部分是对于要被执行的照射定义目 标的形式。要被执行的照射概要的目标通常包括被识别为癌症肺瘤的组织，和 被识别为癌症肿瘤组织周围的余量，该余量用于对识别计划图像中的癌症肿瘤 中的任意不准确进行补偿，并且对照射治疗的实际执行中的任意不准确，例如， 在开始治疗阶段之前完全按照计划来定位照射设备和病人中涉及的不准确进 行补偿。
对在识别癌症肿瘤中的不准确的任何限制和对在精确定位照射设备和/或 的方式改善治疗。
研究用于计划要被给出的照射的规范的图像4，并且在病人l的实际治疗 之前将肿瘤l置于图像4中。可以得出一系列图像4以建立肿瘤6的范围。在 本发明的一个方面，使用例如MR扫描技术或X射线CT扫描技术，通过生成 一系列图像4来确定三维元件7的位置。当建立胂瘤的范围并且如果在病人1 的体内还没有定位到元件，则将适于作为肿瘤6的标记的三维元件7在获得图 像之前插入到病人1内部。在其他情况下，当建立肿瘤的范围时，在病人1体内已经定位了适于作为肿瘤6的标记的元件。三维元件被插入或者位于距要 被治疗的肿瘤6—定距离内的位置中或要#_治疗的体积内的位置中。当照射前 列腺内部的肿瘤6时，三维元件7通常位于前列腺的尿道内部，并且由此紧挨 着如图4、 5、 6、 7、 12、 13和14要被治疗的区域6的附近。
当使三维元件插入到病人体内癌症肿瘤内部的位置或者接近癌症肿瘤的 位置，并且已知三维元件位于并固定在病人体内的位置以与癌症肿瘤;f皮此相关 的关系运动时，三维元件可以被用于核对多个诊断图像，该诊断图像用于识别 治疗目标以及计划照射规范。
一些成像类型是已知的，以提供不同类型的身体物质的不同信息。由此， 在MR图像中可以更容易地检测一些组织物质(例如癌症组织)，但是在X射 线CT图像中可以更容易检测关于身体物质周围的其他关键信息，反之亦然。 由此，可以基于不同成像类型的图像的融合，例如通过核对MR图像和X射 线CT图像，来产生照射规范的改进的计划。
然而，现有技术的方法导致的已知问题是，通常很难产生不同类型的图像 的精确校准，因为获得不同图像时，成像设备和/或病人的设置条件不是完全 相同的。此外，由于不同成像类型的不同质量和特征，在不同图像中清楚地检 测相同点、线、面积或体积是困难的。
通过在获得图像之前将三维元件插入到病人中，在所有类型图像中可以清 楚检测到特征的三维元件可以被用作校准各个图像的坐标系的标记，使得根据 该三维元件可以三维地精确-欧准不同图<象。由于已知三维元件以与受关注的身 体物质的彼此相关的关系定位和固定在病人体内的位置中，因此在图像中的三 维元件的校准也可以导致在图像中的受关注的身体物质的校准。
即使在成像设备和/或病人的不同设置条件下获得图像，并且即使以图像 获得之间的时间间隔来获得图像，以及即使图像可以有不同的图片质量，基于 三维元件的图l象核对也将是精确的。
基于三维元件的已知几何形状，通过计算机操纵，可以自动执行用于计划 照射规范的图像的核对。
在本发明的一个方面，预治疗计划图像可以被存储作为稍后照射阶段的参 考。在预治疗计划图像中识别三维元件7的位置，并将三维元件相对于癌症肿瘤的位置存储用于稍后在实际照射阶段的参考。在预治疗图像中的参考位置可
以祐_设置为例如三维元件7的中部的点。
当开始实际照射治疗阶段时，根据照射规范的计划，通过获得任意成像类 型的新图像，基于这个图像与预治疗计划图像的核对并基于三维元件的位置， 可以将照射设备和/或病人操纵到期望的位置。当核对这个在治疗前一刻的图 像和预治疗计划图像时，与这个在治疗前一刻的图像和预治疗计划图像中的三 维旋转之间的差异和位置之间的差异有关的信息给出了补偿在照射设备和/或 病人位置的设置中的不准确所需要的信息。
通过在实际照射阶段得到额外的图像，可以基于根据在每个单个图像中三 维元件的位置对图像的核对，在实际照射阶段执行照射设备和/或病人位置的 类似操纵。由此，可以补偿在实际照射处理过程中可能发生的，照射设备或病 人的任意运动或病人体内的内部器官运动等。如果获得额外图像的频率是高 的，并且执行图像的快速自动核对，则几乎可以连续地操纵治疗。这有助于例 如根据由于肺的呼吸运动引起的内部器官运动所导致的癌症肺瘤的运动来操 纵照射。
下面的说明详细描述了根据本发明操纵内部光束射线疗法设备的可能方 法的细节。
可以通过产生一系列图像4来确定三维元件7的位置。图像4被输入到计 算机中。计算机计算并存储三维元件7和肿瘤之间的相互关系。该相互关系已 经通过建立肿瘤6和三维元件7之间的距离而获得，该距离在体内组织相对于 例如骨骼结构的任意种类的运动中或身体1作为整体的运动过程中是固定的。 固定距离在文字上意味着肿瘤6和三维元件7彼此之间没有实质上的相对运 动。
根据本发明，通过识别已知的几何形状，例如线圈形元件7的绕组之间的 节距，在三维元件7的结构转换中的弯曲，三维元件7的圓周或周线等，可以 执行相对于参考在图像4中建立三维元件7的初步位置。
随后，由计算机自动建立照射设备2的初步位置。可以通过测量从照射设 备发出辐射的位置到图4中的开始点/设置点的距离，包括识别定位了图像4 的平面的水平(level),来扭i行相对于参考建立照射设备2的初步位置。也可以通过识别体内某个骨骼结构关于照射头的定位来执行相对于参考建立照射 设备的初步位置，或者也可以通过建立卧榻和从照射设备发生的射线的位置之 间的相对关系来执行相对于参考建立照射设备的初步位置。
在激活照射设备2以照射肿瘤6的时间周期的过程中，监视任何可能的元 件7的位移。假设检测到了可能的运动，则响应于元件的运动而调整照射设备， 使得尽可能精确地执行对肿瘤的照射。
在这点上，照射设备2包括，在其他特征中，病人可以躺或座的卧榻、照 射源、照射光束、定义光束形状的板或罩。
由此，调整照射设备2可以是调整设施设备2的位置，调整卧榻5相对于 设备2的位置，调整照射源的功率，调整光束3的焦点，调整光束3的强度， 调整板或罩的运动以改变光束3的形状等等。调整照射设备2可以进一步是相 对于被照射的身体偏转照射光束3。
调整照射设备2还可以是当监视到元件7在某个区域之外时关闭照射源的 电源，和当元件7再次位于某个区域时再次打开电源。此外，可以在照射周期 的过程中调整照射源，以使得肿瘤6的某些区域比其他区域经受更高剂量的照 射，例如，使得照射余量区域比肿瘤6本身经受更小剂量的照射，或者使得人 体或动物体内某些非常关键的区域比肿瘤6本身经受更小剂量的照射。
取代打开或关闭电源，可以偏转照射光束或可以改变照射光束的焦点。通 过照射肿瘤6的整个区域，通过以预定运动模式移动照射光束来照射肿瘤6 可能是必须的。
依靠医学成像设备并且基于三维元件7的期望运动频率，可以以预定间 隔，例如1秒10-20次，例如每分钟1-2次等，监视三维元件7相对于照射设 备2的可能的运动。
当计划病人的照射时，即使该监视和调整的步骤提供用于减少照射余量的 尺寸，也需要使用照射余量以确保胂瘤6被充分照射。
在执行实际照射之前，当病人躺在照射卧榻上或当病人以任何其他方式位 于照射房间中时，放置已经被相对于肿瘤6定位的三维元件7。在一个实施例 中，可以通过使用照射设备2本身通过得到高压图像4来建立三维元件7的位 置。定位病人或照射设备2，使得三维元件如原来计划的那样被定位，或者使得参考位于三维元件7的中部的中心。由此，建立了起始点，该起始点也被称 为照射设备2的初步位置和元件7相对于参考的初步位置。
在这个方面，参考可以是任何原来得到的图〗象4，相对于三维元件7识别 肿瘤6。原来的图像4也可以是最后得到的图像4，以监视三维元件7的可能 运动，或者参考可以是在预检查的过程中得到的图像4。原来的图像4表示在 当前图像4之前得到的图像4，在原来的图像4中已经建立了三维元件7的位 置。
在另一个方面，参考可以是病人在照射过程中位于的卧榻，或者参考可以 是照射设备2本身。参考还可以是人体或动物体内或体外的某个骨骼结构或另 一个可识别的结构。
通过自动监视和检测三维元件7的可能运动，每次当三维元件7从建立的 预定位置运动时，该方法能够相对于彼此来调整照射设备2或病人。由此获得 对于由例如病人的呼吸或小的运动引起的肿瘤的频繁运动的补偿，所述运动可 以由于力产生，由于病人有意或无意产生。实现照射的精确性的显著改善并减 少健康组织的照射。
图14表示，基于三维元件7的边界内定位的图像的中心将不同图像4合 并到一起给出了受关注的组织，例如前列腺的十分正确的定位。
通过在肿瘤的照射过程中采样图像4，对三维元件7的可能运动以及对由 此胂瘤6的可能运动的监视可以在运动发生的绝大多数例子中被很快均衡。根 据用于产生图像4的设备的不同，采样频率可以从每秒10个图像或更快到每 3秒1个图像变化。
高压设备，例如照射设备2本身，具有小于例如MR扫描设备的采样频率 (或采样速度)。然而，当使用照射设备2本身时，其他设备是可有可无的。
通常，X射线被用于建立第一图像4，以相对于三维元件7定位肿瘤6， 但是同样也可以使用其他设备，例如CT扫描设备和MR扫描设备。由此在病 人进入照射间之前确定肺瘤6相对于三维元件7的位置。
在本发明的一个方面，病人本身将第一图像4输入照射设备的计算机中， 依靠所述第一图像4作为原来的图像4，并且由此作为照射设备2的计算机中 的参考。随后，计算机控制照射设备2产生图像来建立元件7相对于照射设备2的位置。然后如果必要，计算机相对于元件7的位置调整照射设备2，并且 开始人体或动物体的照射。
三维元件7可以是体内由于许多其他原因提供的各种对象。这样的对象可 以是通常为管状的各种类型的腔内f务补物布i体(endoluminal prosthesis )，例如 尿道以及其他自然腔体内放置的元件7,该自然腔体例如为人体内的泌尿道 箐、^;曾.胆詧、与.清、肠;曾S.!k詧—
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如果在要被照射的肿瘤附近已经存在元件7，元件7则将确保如上所述的 自然腔体内的液体、气体或固体的通过。已知已经被照射的组织变得扩张，并 且由此可以导致自然腔体的体积减少。三维元件7，例如管状腔内修补物假体， 可以帮助抵制腔体体积的这种减少。
由于避免自然腔体体积的减少的原因，可以提供一个或多个元件7，其被 用于操纵照射设备2以在照射过程中调整前述瞬时运动。
此外，在本发明的另一个方面，三维元件7可以具有能够在自然腔体中插 入和取出的形状。此外，当元件7^皮插入腔体时，元件7的一部分可以扩张以 向腔体壁周围施加力，来将元件7固定在该位置上。在本发明的另一个实施例 中，可以通过将元件7的至少一部分至少部分地连接至自然腔体外面的组织， 或者通过具有Y型、I型等形状的元件7处理在腔体(例如输尿管、血管等腔 体)的纵向上阻止运动的锁定机制来实现元件7相对于腔体的周围腔壁的紧 固。
才艮据本发明的三维元件7的例子是用于插入到如图4、 5、 7和8所示的前 列腺附近的尿道中的管状支架。当该支架已经位于男性尿道通过前列腺的部 位，并且已经发生了接近于外部尿道括约肌的元件7末端的扩张时，元件7 将保持在该位置上，并且允许尿液通过而不妨碍括约肌的功能。
当由于形状记忆的合金的元件7被冷却而变软而要将元件7从体腔中移除 或取出时，线设计的元件7特别有优势。可以通过抓紧螺旋形的缠绕线的任意 部分并且随后将该线圈作为线从腔体拉出来移除元件7。此外，除了缠绕的线 之外，元件7可以具有不同的设计，并且元件可以由不同合金组成，使得当变 冷时，该元件7变得非常有弹性，并且通过在取出之前将该元件7折叠来使得 元件可^皮取出。使用具有锁定机制的三维元件7的进一步的好处在于，在人体或动物体的 呼吸或其他部分运动的过程中，或者在如图7所示的身体的整体运动过程中， 元件7与肿瘤6 —起运动。由于元件7实质上对于肿瘤6没有相对运动的事实， 可以相对于三维元件7的可能运动来调整照射设备2，以精确地照射肿瘤6 在由照射设备2产生的图像4中，计算机不能检测肿瘤6，由于在这样的图像 6中肿瘤是不可见的。然而，在这样的图像4中更容易检测由金属，例如不锈 钢、钛、铂、钯、金、镍钛和其他合金，制成的三维元件7。由此，元件7可 能的瞬态移动是可检测的，并且可以调整照射设备2以均衡这样的瞬态运动。
元件7也可以是其他生物可兼容的材料，例如聚合体和在某些图像中可检 测的生物材料。
三维元件7可以具有在各种生物成像设备产生和得到的图像4中可检测的 各种形状，所述形状导致在所述图像4中的预定的几何结构。为了监^L可能的 运动，在图像4中识别预定的几何结构，并且照射设备2的调整可以移动身体 或可以响应于该移动恰当地调整照射设备2的其他参数的位置。
当使用前述插入到前列腺的附近的尿管中的元件7时，预定的几何结构可 以是螺旋形缠绕线的直径或者线圈的绕组之间的节距。这个几何形状给出了许 多可检测的点，并且通过在计算机上实施的图像处理可在图像4中自动检测到。 元件7的另 一个预定的几何结构可以是图7所示的元件7的直的部分和圓 锥部分之间的角度v，或者预定的几何结构可以是元件7的直的部分和线圈的 圓锥部分交叉的临界点。如前述方式的检测，这个才企测可以提供元件7的三维 定位。
元件7和其他类型的腔内修补物假体通常被制造为不同长度，并且前述预 定几何结构是独立于支架和其他腔内修补物4支体的长度的变化的。
如前所述，三维元件7可以具有各种形状，给出了在前述图像4中的可辨 别的定义的几何结构。图8-11示出了其他形状的例子。取代在这些图中示出 的螺旋缠绕类型的线圈，三维元件7可以是具有坚固的壁和/或可扩张部分的 管，或不同种类的锁定机制。管状元件7的壁可以以不同形式例如交叉形式， 编制形式等缠绕的线形成。在本发明的另一个方面，三维元件7可以被才直入，或者，参考可以被这样植入。
术语兆压设备是指工作在150kV以上，优选地高于1MV并且优选地低于 50MV的各种电子加速器操作。这样的电子加速器可以是用于通过照射肿瘤6 来治疗病人的照射设备2。
医学照射设备是指可用于产生生病组织和三维元件7的图4象4的各种设 备。这样的设备可以是磁共振扫描(MR扫描)、核磁共振扫描(NMR扫描)、 磁共振图像扫描(MRI扫描)、计算机断层造影扫描(CT扫描)、锥形光线CT 扫描、正电子发射断层扫描(PET)、单个正电子发射计算断层造影(SPECT)、 单个正电子发射断层造影(SPET)、图像操纵的放射疗法(IGRT)、 B超扫描 或X射线高能量光子设备，或高压设备。
术语形状记忆合金被定义为在某个温度范围(奥氏体开始到奥氏体结束 (AS到AF))具有从马氏体到奥氏体的转换的金属。在这个温度范围内(AS 到AF),三维元件7的扩张开始，并且当所有马氏体被转换为奥氏体时，扩张 结束。元件7在这个温度范围(AS到AF)"记忆"它的原始形状。在另一个 温度范围(马氏体开始到马氏体结束(MS到MF))，合金逆转回马氏体。在 该另一个温度下(MF)，元件7容易手动变形，并且由此元件7可以在体腔内 容易地变形，并且通过插入元件7的自然开口取出。可选地，元件可以通过除 了插入元件的开口之外的另 一个自然开口取出。形状记忆合金也可以称为温度 激活的合金。
术语形状记忆合金也可以是在某个温度，例如在大约为体温的37°C，具 有超级弹性特性的金属，并且在另一个温度，例如低于0。C,具有可塑性的金 属。词语超级弹性特性是指可以以与其他金属相比十分高的变形率将合金弹性 地变形，并且合金不必具有物质能够记忆其原始形状的温度(AS)。
形状记忆合金可以是镍钬合金，镍钬钴合金，其他转变和稀有金属合金， 或显现形状记忆特性的热塑性的热可设置材料。可以通过感应热，浸热、应用 RF能量或通过在特定温度以液体冲刷三维元件7的区域来实现对线的加热。
4权利要求
1. 一种用于在两个或更多图像中识别元件的方法，所述方法包括在图像中识别在所述图像中可视的至少一个完整的三维元件的步骤，所述至少一个完整的三维元件位于人体或动物体内相对于人体或动物体内的受关注的身体物质的位置，所述方法包括以下步骤在第一图像中识别在所述第一图像中可见的至少一个完整的三维元件；在第二图像中识别在所述第二图像中可见的所述至少一个完整的三维元件；基于对在所述第一图像中的所述至少一个完整的三维元件的位置和对在所述第二图像中的所述三维元件的位置的确定来核对所述第一图像和所述第二图像。
2. 如权利要求l所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤 参考人体或动物体内的所述受关注的身体物质来建立所述至少一个完整的三维元件的位置和/或范围和/或形状，所述建立是基于核对所述第一图^f象和 所述第二图像。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其中，识别所述至少一个完整的三 维元件的位置还用于确定关于所述至少一个完整的三维元件的至少一个下面 的物理特性元件的形状和/或元件的范围。
4. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件是在所述第一图像和所述第二图像中识别的单个完整的三维元件。
5. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，通过在图像(4)中 仅识别所述图像中可见的单个完整的三维元件(7)来执行所述在图像(4)中 识别在所述图像中可见的完整的三维元件(7)的步骤。
6. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，基于在两个或更多 图像的每个中对所述三维元件的至少一个下面的特征的确定来核对所述两个或更多图像元件的位置或范围或形状。
7. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，基于在由不同类型 的成像设备得到的所述两个或更多图像的每个中对所述三维元件的至少一个下面的特征的确定来核对所述两个或更多图像元件的位置或范围或形状。
8. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，基于当获得图像时 在不同的设置条件下得到的所述两个或更多图像的每个中对所述三维元件的 至少一个下面的特征的确定来核对所述两个或更多图像元件的位置或范围或 形状。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，基于当获得图像时在成像设备的 不同设置条件下得到的所述两个或更多图像的每个中对所述三维元件的至少 一个下面的特征的确定来核对所述两个或更多图像元件的位置或范围或形 状，并且其中，当获得图像时设备的不同设置条件例如是成像平面的不同角度。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中，基于当获得图像时在病人的不同 设置条件下得到的所述两个或更多图像的每个中对所述三维元件的至少一个 下面的特征的确定来核对所述两个或更多图像元件的位置或范围或形状，并且其中，当获得图像时病人的不同设置条件例如是病人和/或病人所处 的卧榻的有意的或无意的运动。
11. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述两个或更多图像是以获得图 像之间的时间间隔来获取的，并且基于在所述两个或更多图像的每个中对所述 三维元件的至少一个下面的特征的确定来核对元件的位置或范围或形状。
12. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述两个或更多图 像被核对以补偿所述两个或更多图像中的不同成像质量。
13. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述两个或更多图 像被核对以补偿在各个图像中在不同点或沿着不同线或在不同阵列中的不同 成像质量。
14. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，基于对在不同图像 中的所述三维元件的自动识别来自动核对所述两个或更多图像。
15. 根据权利要求11和14所述的方法，其中，以获得图像之间的时间间 隔来获得更多图像，并且基于在每个图像中对所述三维元件的至少一个下面的 特征的自动识别来自动和连续地核对所述更多图像元件的位置或范围或形状。
16. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，所述方法进一步包括步骤根据在所核对的两个或更多图像中的信息来设置治疗规范。
17. 根据权利要求16所述的方法，其中，根据所述治疗规范执行的治疗 是照射疗法，照射疗法包括内部照射疗法和包括近距离放射疗法的外部照射疗 法中的一个或全部。
18. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，所述方法进一步包括步骤比较受关注的身体物质的至少一个下面的特性身体物质的位置或范围或 形状；参考在每个图像中所述三维元件的至少一个下面的特征元件的位置或范 围或形状。
19. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，所述方法进一步包括步骤使用与所述第一图像中的参考有关的所述三维元件的至少一个下面的特 征作为参考位置元件的位置或范围或形状；将与所述第二图像中的相同参考有关的所述三维元件的至少 一个特征与 所述第一图像中的参考位置进行比较元件的位置或范围或形状。
20. 根据权利要求19所述的方法，其中，所述参考是图像的中心，或者 图像的焦点，或者受关注的身体物质，或者寄生虫，或者异物。
21. 根据权利要求19或20所述的方法，所述方法进一步包括步骤 根据与所述第二图像中的所述参考有关的所述三维元件的至少 一个特征和与所述第 一图像中的相同参考的参考位置有关的所述三维元件的至少 一个 特征的比较来操纵治疗设备。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中要被操纵的治疗设备是外部光束 放射疗法设备。
23. 根据权利要求19或20所述的方法，所述方法进一步包括步骤 根据与所述第二图像中的所述参考有关的所述三维元件的至少 一个特征和与所述第一图像中的相同参考的参考位置有关的所述三维元件的至少一个 特征的比较来操纵成像设备的焦点。
24. 才艮据权利要求19或20所述的方法，所述方法进一步包括步骤 根据与所述第二图像中的所述参考有关的所述三维元件的至少一个下面的特征和与所述第 一图像中的相同参考的参考位置有关的所述三维元件的至 少一个特征的比较元件的位置或范围或形状，随时间追踪所述三维元件的至 少一个下面的特征元件的位置或范围或形状。
25. 根据权利要求19-24的任一项所述的方法，其中，使用与所述第一图 像中的参考有关的所述三维元件的至少 一个特征作为参考位置的步骤，以及将 与所述第二图像中的相同参考有关的所述三维元件的至少一个特征与第一图 像中的参考位置进行比较的步骤，以及可能的、操纵成像设备和/或操纵治疗 设备的步骤，是基于在不同图像中对所述三维元件的自动识别而自动执行。
26. 根据权利要求19-25的任一项所述的方法，其中，基于核对的预治疗 图像使用相同的三维元件来建立治疗规范，并使用相同的三维元件来将与在一 个或多个治疗前一刻的图像或在一个或多个治疗过程中的图像中的参考有关 的三维元件的至少 一个特征和预治疗图像中的参考位置进行比较，以及可能 的、操纵治疗设备的步骤，其中，可能使用相同的三维元件而不需要重新插入 或重新定位三维元件。
27. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述身体物质是下 面的组织中的至少一个上皮组织、连4妄组织、肌肉组织和/或神经组织。
28. 才艮据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述身体物质是下 面的器官中的至少一个骨骼系统器官、肌肉系统器官、循环系统器官、神经 系统器官、呼吸系统器官、消化系统器官、排泄系统器官、内分泌系统器官、 生殖系统器官和/或免疫系统器官。
29. 才艮据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述方法进一步包 括步骤基于在人体或动物体内建立身体物质的位置和/或范围和/或形状来得 到身体参数。
30. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述成像设备是医 学成像设备，例如磁共振扫描(MR扫描)、核磁共振扫描(NMR扫描)、磁共振图像扫描(MRI扫描)、计算机断层造影扫描(CT扫描)、锥形光线CT 扫描、正电子发射断层扫描(PET)，单个正电子发射计算断层造影(SPECT)、 单个正电子发射断层造影(SPET)、图像操纵的放射疗法(IGRT)、 B超扫描 或X射线高能量光子设备，或高压设备。
31. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述三维元件(7) 被用于放置并固定在人体或动物体的自然体腔内部。
32. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述三维元件(7) 通过靠紧围绕腔体的壁的至少一部分来固定在人体或动物体的自然体腔内。
33. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件(7)的至少一部分具有允许所述元件所在的腔体内部通过液体、 气体或固体的形状。
34. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件(7)的至少一部分当在所述元件所在的腔体内被释放时，是可从 腔体内部朝向腔体扩张的。
35. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件(7)的至少一部分具有允许所述元件所在的腔体内部通过液体、 气体或固体的管型。
36. 根据权利要求31-35的任一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件是管状的腔内修4卜物假体。
37. 根据权利要求31-36的任一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件是至少一根线的螺旋状线圏。
38. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件(7)是由例如聚合物、生物材料的生物可兼容的材料，或例如不 锈钢、钛、柏、把、镍钛或其他合金的金属，或这些材料的任意组合制成的。
39. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述腔体具有至少 一个环绕壁，并且其中所述至少一个完整的三维元件(7)具有可折叠的设计， 使得在元件(7)位于腔体之前是折叠的设计而当元件(7)位于腔体中时是扩 张的设计。
40. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整的三维元件(7)在获得所述第一图像和所述第二图像之前位于身体内部，所 述元件的定位已经通过身体(1)的自然开口执行而不需要穿透身体(1)的任 何组织。
41. 才艮据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件(7 )被插入到身体内，所述插入通过身体(1 )的自然开口才丸行而 不需要穿透身体(1)的任何组织。
42. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，进一步包括取出所述至少 一个完整的三维元件(7)的步骤，所述取出通过身体(1)的自然开口执行而 不需要穿透身体(1 )的任何组织。
43. 根据前述权利要求的任意一项所述的方法，其中，所述至少一个完整 的三维元件(7)具有能够进行至少一个下面的操作的设计以传统的内窥镜 设备进行所述元件(7)的插入和取出。
44. 一种系统，用于执行根据权利要求1-43的任一项所述的方法，该系统 包括用于识别在第一图像和第二图像中的至少一个完整的三维元件(7)的 图像获取设备；用于识别在所述第 一图像和所述第二图像中的所述至少一个完 整的三维元件(7)的位置的图像处理设备；用于核对所述第一图像和所述第 二图像的图像处理设备，基于对在所述第一图像中的所述至少一个完整的三维 元件的至少位置的确定和对在所述第二图像中的所述至少 一个三维元件的至 少位置的确定来进^f于所述核对。
45. 根据权利要求44所述的系统，其中，所述三维元件是在所述第一图 像和所述第二图像中识别的单个完整的三维元件。
46. 根据权利要求44或45所述的系统，其中，成像设备是医学成像设备， 例如磁共振扫描(MR扫描)、核》兹共振扫描(NMR扫描)、磁共振图像扫描(MRI扫描)、计算机断层造影扫描(CT扫描)、锥形光线CT扫描、正电子 发射断层扫描(PET)、单个正电子发射计算断层造影(SPECT)、单个正电子 发射断层造影(SPET)、图像导向的放射疗法(IGRT)、 B超扫描或X射线高 能量光子设备，或高压设备。
47. 根据权利要求44-46的任一项所述的系统，其中，所述至少一个完整 的三维元件(7)具有能够进行至少一个下面的操作的设计以特别采用的内 窥镜设备进行元件(7)的插入和取出。
全文摘要
本发明涉及用于在两个或多个图像中识别元件的方法和设备。该方法包括以下步骤在图像中识别在该图像中可视的完整三维元件，以及在第一图像中识别三维元件，在第二图像中识别三维元件。随后，基于第一图像和第二图像以及基于在第一图像中三维元件的位置和在第二图像中三维元件的位置的确定来执行核对。由此，可以建立在人体和动物体内受关注的身体物质的三维位置和/或范围。
文档编号G06T7/00GK101484917SQ200780024688
公开日2009年7月15日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年6月30日
发明者耶斯珀·卡尔, 莫滕·瑟伦森 申请人:Pnn医疗公司