一種用于驗證運動估計的系統(tǒng)包括場單元（110），其用于通過將運動的第一階段的第一圖像變換為所述運動的第二階段的第二圖像來獲得估計所述運動的變形矢量場（DVF）；度量單元（120），其用于計算多個位置處的局部體積變化的度量；以及一致性單元（130），其用于基于所計算的多個位置處的局部體積變化的度量和多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性，計算一致性測度。基于一致性測度的值，驗證估計運動的DVF。實驗表明基于所計算的多個位置處的局部體積變化的度量和多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性的一致性測度不必支持外力的大權(quán)重以提供更精確的配準(zhǔn)。該結(jié)論的一個原因可能是提供更精確對準(zhǔn)的大的變形經(jīng)常導(dǎo)致產(chǎn)生不合理的大的體積變化的變形。包括這種變形的DVF因此更可能為本發(fā)明專利技術(shù)的系統(tǒng)拋棄。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)大體涉及運動估計的自動逐點驗證，其中，通過用于將在運動的第一階段的第一圖像變換為在運動的第二階段的第二圖像的變形矢量場對運動進行估計。具體而言，本專利技術(shù)涉及基于CT圖像進行呼吸運動估計的自動逐點驗證。
技術(shù)介紹
在醫(yī)學(xué)成像中補償身體運動是必需的并且已經(jīng)在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域中變得不可或缺。由于通過剛性變換或仿射變換進行運動補償只適于少數(shù)臨床目標(biāo)應(yīng)用(例如，腦應(yīng)用的患者定位)，因此通過非剛性或彈性變換進行運動補償已變成最新技術(shù)水平。彈性變換的有效性的突出示例是呼吸運動。運動補償要求對至少兩幅圖像進行配準(zhǔn)以計算根據(jù)第二圖像對準(zhǔn)一幅圖像的變形矢量場(DVF)。能夠使用殘留圖像(即，經(jīng)對準(zhǔn)的第一圖像和第二圖像的差)的小的程度，作為成功配準(zhǔn)的必要標(biāo)準(zhǔn)。未對準(zhǔn)的圖像結(jié)構(gòu)可被看作為殘留圖像中的剩余陰影。但是，在殘留圖像中任何結(jié)構(gòu)的缺失并不保證成功的配準(zhǔn)，因為該殘留對均勻圖像區(qū)域的變形是不變的。典型地，圖像配準(zhǔn)方案旨在平衡兩種力由兩幅圖像的差別導(dǎo)致的外力和由物理模型導(dǎo)致的內(nèi)力。因此，引入權(quán)重因子以平衡這兩種力。通常，在外力上應(yīng)用大權(quán)重可能產(chǎn)生小的殘留圖像。不幸的是，這經(jīng)常向DVF中引入不正確的變形，甚至折疊。因此，將殘留圖像用于驗證DVF可能經(jīng)常導(dǎo)致對該DVF的錯誤確定。
技術(shù)實現(xiàn)思路
有用的是提供一種用于降低錯誤估計的DVF的正驗證的可能性的驗證方案。因此，在第一方面，本專利技術(shù)提供一種用于驗證運動估計的系統(tǒng)，其包括-場單元，其用于通過將運動的第一階段的第一圖像變換為運動的第二階段的第二圖像來獲得估計運動的變形矢量場；-度量單元，其用于計算多個位置處的局部體積變化的度量；以及-一致性單元，其用于基于所計算的多個位置處的局部體積變化的度量和多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性，計算一致性測度。基于一致性測度的值，驗證估計運動的DFV。實驗表明基于所計算的多個位置處的局部體積變化的度量和多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性的一致性測度不必支持外力的大權(quán)重以提供更精確的配準(zhǔn)。該結(jié)論的一個原因可能是提供更精確對準(zhǔn)的大的變形經(jīng)常導(dǎo)致產(chǎn)生不合理的大的體積變化的變形。因而，包括這種變形的DVF更可能被本專利技術(shù)的系統(tǒng)拋棄。在本系統(tǒng)的實施例中，局部體積變化的度量基于雅克比度量。在本系統(tǒng)的實施例中，度量單元還被布置成基于第一圖像和第二圖像，計算多個位置處的局部體積變化的基于圖像強度的度量，并且多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性是所計算的基于圖像強度的度量。在CT圖像中，利用Hounsfield單位(HU)測量強度。一致性單元被布置成基于局部體積變化的兩個度量計算一致性測度基于圖像強度的度量，和例如雅克比度量。在本系統(tǒng)的實施例中，基于所計算的多個位置處的局部體積變化的度量和多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性，在多個位置處計算一致性測度，由此變?yōu)橐恢滦詧D。例如，局部體積變化的度量可能是雅克比度量，局部屬性可能是基于圖像強度的度量，并且，在多個位置中的每個位置處，一致性測度可能是在所述位置處的雅克比度量和強度度量的差的絕對值。一致性圖允許在多個位置處局部驗證運動估計。在本系統(tǒng)的實施例中，局部屬性是第一圖像的強度，一致性單元被布置成確定多個位置中每個位置處的鄰域，并且基于通過將雙曲線函數(shù)擬合到在所確定的鄰域中的每個位置處的局部體積變化的度量和第一圖像強度的對應(yīng)值的聯(lián)合分布所計算的相關(guān)系數(shù)，在多個位置中的每個位置處計算一致性測度。該實施例的工作能夠通過如下事實來說明例如CT圖像中HU單位測量的低/高圖像強度分別對應(yīng)低/高組織密度。依次，低組織密度導(dǎo)致高組織可壓縮性，而高組織密度導(dǎo)致低組織可壓縮性。在實施例中，本系統(tǒng)還包括峰值單元，其用于檢測一致性圖中的峰值。可以告知用戶所檢測的一致性圖中的峰值的位置以指示DVF中可能錯誤的位置，即第一圖像和第二圖像的失配準(zhǔn)的位置。所檢測的一致性圖中的峰值可以被覆蓋在第一圖像或第二圖像上并同第一圖像或第二圖像一起顯示。在本系統(tǒng)的實施例中，場單元被布置成利用第一圖像與第二圖像的彈性配準(zhǔn)，計算變形矢量場。在實施例中，本系統(tǒng)還包括更新單元，其用于基于所計算的一致性測度，更新變形矢量場。一致性測度可以用作更新變形矢量場的唯一輸入，或用作對更新變形矢量場的其他輸入的補充。例如，導(dǎo)出彈性圖像配準(zhǔn)的內(nèi)力和外力的權(quán)重可能是取決于位置的，考慮到所檢測的一致性圖中的峰值的位置。在實施例中，本系統(tǒng)用于驗證呼吸運動估計。其他可能用途包括但不局限于心臟的收縮和舒張以及腫瘤的生長或緩解。在本專利技術(shù)的第二方面中，提供一種包括根據(jù)本專利技術(shù)的系統(tǒng)的工作站。在本專利技術(shù)的第三方面中，提供一種包括根據(jù)本專利技術(shù)的系統(tǒng)的圖像采集裝置。在本專利技術(shù)的第四方面中，提供一種驗證運動估計的方法，該方法包括-場步驟，其用于通過將運動的第一階段的第一圖像變換為運動的第二階段的第二圖像來獲得估計運動的變形矢量場；-度量步驟，其用于計算多個位置處的局部體積變化的度量；以及-一致性步驟，其用于基于所計算的多個位置處的局部體積變化和多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性，計算一致性測度。在本專利技術(shù)的第五方面中，提供一種計算機程序產(chǎn)品，其程序用于令處理器執(zhí)行根據(jù)本專利技術(shù)的方法。本專利技術(shù)由獨立權(quán)利要求進行定義，獨立權(quán)利要求參考由從屬權(quán)利要求所定義的實施例進行闡述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會到上述實施例、實施方式，和/或本專利技術(shù)的各方面中的兩個或更多能夠以任何認為有用的方式進行組合。本領(lǐng)域技術(shù)人員在說明書的基礎(chǔ)上能夠?qū)嵤┍鞠到y(tǒng)、本方法、所述圖像采集裝置、所述工作站，和/或所述計算機程序產(chǎn)品的變型和更改，這些變型和更改都對應(yīng)于本系統(tǒng)或方法的所述變型和更改。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)領(lǐng)會到本專利技術(shù)的圖像數(shù)據(jù)集可以為由各種采集模態(tài)采集的2維(2D)、3維(3D)或4維(4D)圖像數(shù)據(jù)集，所述采集模態(tài)例如但不局限于X射線成像、計算機斷層攝影(CO、磁共振成像(MRI)、超聲(US)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)以及核醫(yī)學(xué)(匪)。附圖說明本專利技術(shù)的這些及其他方面將參照附圖進行進一步的闡述和說明，在附圖中圖I示出了本系統(tǒng)的示例性實施例的框圖；圖2A示出了 CT肺實質(zhì)體模的示例性切片；圖2B示出了壓縮該肺實質(zhì)體模后的雅克比度量；圖2C示出了示例性一致性圖；圖2D示出了覆蓋在CT切片上的一致性圖；圖3示出了在圖2A所示的體素鄰域中計算的、局部體積變化和對應(yīng)圖像強度的示例性散布圖；圖4示出了根據(jù)本專利技術(shù)的方法的流程圖；圖5示意性示出了圖像采集裝置的示例性實施例；以及圖6示意性示出了工作站的示例性實施例。所有附圖中使用相同附圖標(biāo)記表示類似部件。具體實施例方式圖I示意性示出了用于驗證運動估計的系統(tǒng)100的示例性實施例的框圖，該系統(tǒng)包括-場單元110，其用于通過將運動的第一階段的第一圖像變換為運動的第二階段的第二圖像來獲得估計運動的變形矢量場；-度量單元120，其用于計算多個位置處的局部體積變化的度量；以及-一致性單元130，其用于基于所計算的多個位置處的局部體積變化的度量和多個位置處定義的第一圖像或第二圖像的局部屬性，計算一致性測度。該系統(tǒng)100的示例性實施例還包括-峰值單元140，其用于檢測一致性圖中的峰值；-更新單元150，其用于基于所計算的一致性測度，更新本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：S·卡布斯，T·克林德，C·洛倫茨，
申請(專利權(quán))人：皇家飛利浦電子股份有限公司，
類型：
國別省市：
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