[发明专利]界标的自动投影以产生图像配准中的额外对应

说明书

技术领域

本申请特别适用于医学成像系统。然而，将认识到，所描述的技术也可适用于其它诊断系统、其它成像场景或其它诊断技术。

背景技术

医学图像的分割在例如放射疗法（RT）的很多应用中被使用，其中肿瘤和处于危险下的器官的轮廓勾画都用于相对于计划回顾地评估治疗给予以及实现治疗的预期计划和调整。大量的轮廓描画任务被手动或半手动地执行，并在临床实践中仍然是非常劳动密集的。通常由于在治疗过程期间患者的解剖结构中的变化，适应性RT的一个目标是对探测到的从初始治疗计划的偏差回顾地作出反应。这样的偏差可根据随后获取额外图像来探测到，且可基于再次描画额外的图像的轮廓通过重新计划来作出补偿。

阻碍适应性RT的临床实现的主要障碍包括：1）在轮廓描画方面的相关联的额外工作量；以及2）在公用基准中配准很多图像的时间系列，以便执行迄今为止给出的治疗的剂量累积和剂量测定评估。处理轮廓描画问题的常见策略是将轮廓从初始计划图像遗传到额外的图像中并使用非刚性（可变形）配准技术来处理遗传问题。

为了处理可变形图像配准，大部分现有的方法对图像体素强度进行操作。然而，体素到体素的对应的假设可受到明显的解剖结构变化以及不一致的图像噪声、伪影和视场中的改变（这些都可出现在不同的患者当中和/或多模态成像协议中）的挑战。

相反，基于界标和基于特征的方法或基于点的方法是不考虑每个单体素的但相反仅仅依赖于图像的实际部分之间的1对1对应的可替代方法，其中这样的对应真实地存在，即，在共享的独特的界标或自动特征之间匹配。因此，这些方法共享相对于变化的解剖结构和可变的图像伪影更鲁棒的优点。此外，如果可用的匹配界标起源于自动算法，则人工作量将不需要。在自动算法中可能产生比典型的人工解剖界标放置技术更多组的匹配界标（与几十比较，一般是数百或数千）。

这样的方案的一个问题是在图像的某些子区中的对应的界标（其可能完全缺失或太少）的分布。例如，只有骨解剖结构上的界标由于其可靠的区别性或显著性而可在CT数据中被收集，不管是通过人类观察员还是自动算法；而较低对比度图像区可能缺乏匹配界标的可接受的密度。为了精确的可变形配准，相应的界标需要足够密集，当确定包围图像或分割轮廓的变形场时不留下太多的余地来插在这样的界标或控制点之间。

本申请涉及提供便于提供准确的、有效的和鲁棒的可变形配准工具的新的改进的系统和方法，其克服了上面提到的问题和其他问题。

发明内容

根据一个方面，一种便于从跨多维图像对应的输入的现有点界标自动产生额外的对应点的系统（10）包括：存储至少两幅图像（20）的图像数据库（18），每幅图像包含一组界标（手动或自动地），该一组界标具有跨图像（26）的被跟踪的对应；以及执行存储在存储器（28）中的计算机可执行指令以执行下列步骤的处理器（32）：在每幅图像中将输入界标沿着一个或多个确定的方向投影到一个或多个确定的投影目标上，并标识在每个投影射线路径与投影目标交叉的每个位置处的候选新点。处理器还执行用于通过对输入界标（新点从该输入界标被投影在其相应的图像中）之间的对应的传递并在多个投影方向和/或投影目标被使用的情况下通过根据投影方向和/或投影目标进一步区分来分配在跨图像的新点之间的对应的指令。此外，处理器还执行用于使用所有组合的输入界标对应和所传递的在新投影界标点之间的对应的所有或选定子集来配准该图像的指令。

根据另一方面，一种从跨多维图像对应的输入的现有点界标自动产生额外的对应点的方法包括在每幅图像中将输入界标沿着一个或多个确定的方向投影到一个或多个确定的投影目标上，以及标识在每个投影射线路径与投影目标交叉的每个位置处的候选新点。该方法还包括通过对输入界标（新点从输入界标被投影在其相应的图像中）之间的对应的传递并在多个投影方向和/或投影目标被使用的情况下通过根据投影方向和/或投影目标进一步区分来分配在跨图像的新点之间的对应。此外，该方法还包括使用所有组合的输入界标对应和所传递的在新投影界标点之间的对应的所有或选定子集来配准图像。

一个优点是基于界标的图像配准质量提高了。

另一优点在于便于跨图像的分割或轮廓的自动遗传。

本领域中的普通技术人员在阅读和理解下面的详细描述后将认识到本主题创新的又一些其它优点。

附图说明

本创新可采用各种部件和部件的布置以及各种步骤和步骤的布置的形式。附图仅用于说明各种方面的目的，且不应被解释为限制本发明。