有时间间隔的X射线图像的配准的制作方法

本技术整体涉及手术成像和导航，并且更具体地涉及在手术之前、期间和之后跟踪解剖单元(anatomical element)。

背景技术：

1、成像可由医疗提供者用于诊断和/或治疗目的。患者解剖结构可随时间而变化，特别是在将医疗植入物放置在患者解剖结构中之后。一个图像与另一个图像的配准使得能够识别和量化解剖位置的变化。

技术实现思路

1、本公开的示例性方面包括：

2、一种方法，该方法包括：接收患者解剖结构的第一图像，该第一图像在第一时间生成并且描绘多个刚性单元，该多个刚性单元中的每个刚性单元能够相对于该多个刚性单元中的至少另一个刚性单元移动；接收该患者解剖结构的第二图像，该第二图像在该第一时间之后的第二时间生成并且描绘该多个刚性单元；针对该多个刚性单元中的每个刚性单元确定从该第一图像到该第二图像的变换，以产生一组变换；以及使用该组变换来识别可归因于相机姿态变化的每个变换的共同部分和可归因于刚性单元姿态变化的每个变换的单独部分。

3、本文各方面中的任一方面，该方面还包括：基于每个变换的所识别的共同部分来将第二图像与第一图像配准。

4、本文各方面中的任一方面，该方面还包括：基于每个变换的单独部分来更新术前模型。

5、本文各方面中的任一方面，该方面还包括：基于每个变换的共同部分或每个变换的单独部分中的一者来更新机器人空间或导航空间中的一者与图像空间的配准。

6、本文各方面中的任一方面，其中每个变换是单应性，并且该组变换是一组单应性。

7、本文各方面中的任一方面，其中识别步骤利用聚类来分离该组变换中由相机姿态变化而导致的变换。

8、本文各方面中的任一方面，其中配准步骤包括将第一图像和第二图像两者与共同向量空间相关。

9、本文各方面中的任一方面，其中第一图像是术前图像。

10、本文各方面中的任一方面，其中第一图像和第二图像中的至少一者是术中图像。

11、本文各方面中的任一方面，其中计算变换包括识别如第一图像中描绘的该多个刚性单元中的每个刚性单元上的至少四个点，以及如第二图像中描绘的该多个刚性单元中的每个刚性单元上的对应的至少四个点。

12、本文各方面中的任一方面，其中第一图像和第二图像是二维的。

13、本文各方面中的任一方面，其中第一图像和第二图像是三维的。

14、本文各方面中的任一方面，其中该多个刚性单元包括患者脊柱的多个椎骨。

15、本文各方面中的任一方面，其中该多个刚性单元包括至少一个植入物。

16、本文各方面中的任一方面，该方面还包括：量化该多个刚性单元中的至少一个刚性单元从第一时间到第二时间的姿态变化。

17、一种将在不同时间拍摄的图像相关的方法，该方法包括：分割在第一时间拍摄的多个刚性单元的第一图像中和在该第一时间之后的第二时间拍摄的该多个刚性单元的第二图像中的该多个刚性单元中的每个刚性单元；计算该多个刚性单元中的每个刚性单元的单应性以产生一组单应性，每个单应性将如该第一图像中描绘的该刚性单元与如该第二图像中描绘的该刚性单元相关；基于至少一个特性来将该组单应性排列成单应性簇；基于至少一个参数来选择单应性簇；以及使用所选择的单应性簇的平均值来将如该第二图像中描绘的该多个刚性单元中的每个刚性单元投影到该第一图像上，以产生投影图像。

18、本文各方面中的任一方面，其中第二时间是在第一时间之后至少一个月。

19、本文各方面中的任一方面，其中第二时间是在第一时间之后至少一年。

20、本文各方面中的任一方面，其中该至少一个参数是轮廓。

21、本文各方面中的任一方面，其中该多个刚性单元中的至少一个刚性单元是植入物。

22、本文各方面中的任一方面，其中该多个刚性单元包括患者脊柱的多个椎骨。

23、本文各方面中的任一方面，该方面还包括：测量与如投影图像中所反映的该多个刚性单元中的一个刚性单元的姿态变化相对应的角度或距离中的至少一者。

24、本文各方面中的任一方面，该方面还包括：从该组单应性中移除受第二图像而不是第一图像中描绘的压缩性骨折或骨赘中的一者或多者影响的任何单应性。

25、本文各方面中的任一方面，其中计算该多个刚性单元中的每个刚性单元的单应性包括识别椎骨终板的边缘点。

26、一种用于比较图像的系统，该系统包括：至少一个处理器；和存储器。该存储器存储用于由处理器执行的指令，这些指令在被执行时使处理器：识别在第一时间生成的第一图像中的多个单元；识别在该第一时间之后的第二时间生成的第二图像中的该多个单元；使用该第一图像和该第二图像来计算该多个单元中的每个单元的单应性，以产生一组单应性；以及基于该组单应性来确定：该第二图像中的该多个单元中的一个或多个单元相对于该第一图像的第一姿态变化，该第一姿态变化可归因于相对于该多个单元的从该第一图像到该第二图像的成像装置位置变化；以及该第二图像中的该多个单元中的至少一个单元相对于该第一图像的第二姿态变化，该第二姿态变化不可归因于该成像装置位置变化。

27、本文各方面中的任一方面，其中该存储器存储用于由该处理器执行的附加指令，这些附加指令在被执行时进一步使该处理器：基于第一姿态变化来将第二图像与第一图像配准。

28、本文各方面中的任一方面，其中该存储器存储用于由该处理器执行的附加指令，这些附加指令在被执行时进一步使该处理器：基于第二姿态变化来更新术前模型。

29、本文各方面中的任一方面，其中该存储器存储用于由该处理器执行的附加指令，这些附加指令在被执行时进一步使该处理器：基于第一姿态变化或第二姿态变化中的一者来更新机器人空间或导航空间中的一者与图像空间的配准。

30、本公开的一个或多个方面的细节在以下附图和描述中阐述。根据说明书和附图以及权利要求书，本公开中描述的技术的其他特征、目的和优点将是显而易见的。

31、短语“至少一个”、“一个或多个”以及“和/或”是在操作中具有连接性和分离性两者的开放式表述。例如，表述“a、b和c中的至少一个”、“a、b或c中的至少一个”、“a、b和c中的一个或多个”、“a、b或c中的一个或多个”以及“a、b和/或c”中一者意指仅a、仅b、仅c、a和b一起、a和c一起、b和c一起，或a、b和c一起。当上述表述中的a、b和c中的每一者都指诸如x、y和z的一个元素或诸如x1-xn、y1-ym和z1-zo的一类元素时，短语意图指选自x、y和z的单个元素、选自同一类的元素(例如，x1和x2)的组合以及选自两类或更多类的元素(例如，y1和zo)的组合。

32、术语“一个(a/an)”实体是指一个或多个该实体。因此，术语“一个(a/an)”、“一个或多个”和“至少一个”在本文中可以可互换地使用。还应当注意，术语“包括(comprising/including)”、和“具有”可以可互换地使用。

33、前述内容是本公开的简化概述以提供对本公开的一些方面的理解。本
技术实现要素：
既不是对本公开及其各个方面、实施方案和配置的广泛性概述也不是详尽性概述。其既不意图确定本公开的关键或重要元素，也不意图划定本公开的范围，而是以简化形式呈现本公开的选定概念，作为对下文呈现的更详细描述的介绍。如应当了解的，本公开的其他方面、实施方案和配置可能单独或组合地利用上文所阐述或下文所详细描述的特征中的一个或多个。

34、在考虑下文提供的实施方案描述之后，本发明的许多额外特征和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。