[发明专利]分层运动估计

说明书

X射线冠状动脉血管造影是一种用于使冠状动脉的形态和运动可视化 的成像技术。例如，可以在注射造影剂之后，用介入X射线系统对冠状动 脉进行成像。由于与计算机断层摄影(CT)相比X射线投影的采集较慢， 因而门控技术生成的图像质量较差。为了实现经运动校正的三维或四维重 建，在重建过程中必须要对运动矢量场进行估计和考虑。

用于冠状动脉运动估计和重建的已知方法受到4D-B-固体-样条算法对 运动估计的半定域性(semi locality)的影响。在C.Blondel等人的文章“4D deformation field of coronary arteries from monoplane rotational Xray angiography”(CARS，第1073-1078页，2003年)以及C.Blondel、R.Vaillant、 G.Malandain、N.Ayache的文章“3D tomographic reconstruction of coronary arteries using a precomputed 4D motion field”(Phys.Med.Biol.，49，第 2197-2208页，2004年)中公开了这样的方法，这些文献以引用方式并入 本文中。

通过对在相应的经过血管滤波的X射线血管造影图上正投影的冠状动 脉模型中心线的响应进行优化得到B-固体-扭曲参数，其定义出待重建体积 中每个点的运动矢量。该方法会产生伪影，例如，具有较差滤波器响应的 小血管，其被变成具有较好响应的载瘤血管(parent vessel)。

为了防止这种模糊运动(degenerated motion)的发生，可以加入内部 “弯曲能量”作为正则化项。

然而，如果血管显示出在其弯曲形状中的强烈变化，则这一正则化项 可以防止算法跟踪这些血管，并且必须要仔细选择对该项的加权。

人们希望拥有一种改进的用于冠状动脉成像的运动估计。

本发明提供了一种用于对感兴趣对象进行分层运动估计的检查装置、 一种图像处理设备、一种计算机可读介质、一种分层运动估计的程序单元 数据方法。

应该注意到，下面描述的本发明的示例性实施例同样用于分层运动估 计方法、计算机可读介质、图像处理设备和程序单元。

根据本发明的一个示例性实施例，可以提供一种用于对感兴趣对象进 行分层运动估计的检查装置，所述检查装置包括计算单元，其中，所述计 算单元用于估计感兴趣对象的全局仿射变换、估计感兴趣对象的第一区域 的第一选择性仿射变换以及估计感兴趣对象的第一区域的第一选择性非仿 射变换。

因此，根据本发明的这一示例性实施例，检查装置可用于执行包括若 干步骤的分层运动估计。这些步骤是分层的并包括全局仿射变换，继之以 选择性仿射变换和选择性非仿射变换。这样会得到改进的图像质量，并可 允许对血管的结构和异常进行定量的三维评价和分析。

根据本发明的另一示例性实施例，上述估计步骤产生运动场，其中， 所述计算单元还用于通过使用滤波反投影类型的体素驱动重建方案施加所 产生的运动场。

根据本发明的另一示例性实施例，施加运动场包括如下步骤：为全局 仿射变换校正待重建的所有体素，并且为选择性仿射变换和选择性非仿射 变换仅校正靠近三维变换和正投影中心线控制点的体素。

这一两步重建可以改进血管的图像质量，若这些血管未覆盖有控制点 则在优化过程中并不会考虑它们。

根据本发明的另一示例性实施例，感兴趣对象为冠状动脉树，其中， 针对第一心脏相位估计全局仿射变换并且针对第二心脏相位估计全局仿射 变换，其中，针对第一投影帧估计全局仿射变换并且针对第二投影帧估计 全局仿射变换。

因此，可以针对每个心脏相位执行对冠状动脉树的全局仿射变换的估 计，然后针对每个投影帧更加具体地执行对冠状动脉树的全局仿射变换的 估计。

根据本发明的另一示例性实施例，感兴趣对象的第一区域为冠状动脉 树的第一血管分支。此外，针对冠状动脉树的第二血管分支估计第二选择 性仿射变换。

此外，根据本发明的另一示例性实施例，针对第一投影帧估计选择性 仿射变换并且针对第二投影帧估计选择性仿射变换，其中，以载瘤分叉点 (parent bifurcation point)作为关键点(pivotal point)。