CN101408976A

CN101408976A - 用于基于容积的配准的增强的系统和方法

Info

Publication number: CN101408976A
Application number: CNA2008101692911A
Authority: CN
Inventors: M·J·沃什伯恩; M·W·马夸特
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-10-11
Filing date: 2008-10-10
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2028-10-10
Also published as: US8290303B2; CN101408976B; JP5683065B2; JP2009090120A; US20090097778A1; DE102008037424A1

Abstract

本发明涉及用于基于容积的配准的增强的系统和方法。该方法包括接收第一图像数据集和至少一个其它图像数据集。该方法还包括确定该至少一个其它图像数据集中对应于第一图像数据集的第一图像切片。该方法还包括在至少一个第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的该第一图像切片中选择第一兴趣点。此外，该方法包括在第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的该第一图像切片中的另一个中选择第二兴趣点，其中第二兴趣点对应于第一兴趣点。此外，该方法包括在第一方向、第二方向和第三方向平移该第一图像数据集、该第一图像切片中的一个或两者，以将第一兴趣点与第二兴趣点对准。另外，该方法包括更新第一图像数据集与该至少一个其它图像数据集的配准。提供该方法定义的类型的功能性的系统(10)和计算机可读介质也预期是与本技术一起的。

Description

用于基于容积的配准的增强的系统和方法

技术领域

本发明一般涉及目标物体的成像，更具体涉及两个或更多图像基于容积的配准(regislration)。

背景技术

图像配准在医学成像、视频运动分析、遥感，安全和监视应用中有广泛的应用。进一步讲，找到图像中内容之间的对应性的过程一般称为图像配准。换言之，图像配准包括找到明确地关联同一目标物体或其部分在不同图像中的位置和取向的几何变换。更具体的，图像配准包括将不同的图像数据集转换到公共坐标空间。图像可以通过不同的成像装置获得，或者替代地通过同一成像装置，但是在不同的成像会话或者时间帧获得。如将被理解的，在医学成像领域，病人经受的成像会话或扫描的数量有稳定的增长。身体部位的图像可以从同一成像医疗器械或系统随时间而获得。替代的，在多模态成像中，同一身体部位的图像的捕捉可以通过使用不同的成像医疗器械，诸如X射线成像系统，磁共振(MR)成像系统，计算机断层扫描(CT)成像系统，超声成像系统或者正电子发射断层显像(PET)成像系统。

在医学配准中，图像的配准面临与病人的移动相关的挑战。例如，由于病人在两次扫描之间有意识的或者无意识的移动，使这两次扫描之间存在不可预测的变化，不论两次扫描是通过同一成像医疗器械或者不是。不幸的是，这种位置的变化导致图像的未对准。此外，病人位置可能依赖于用于多模态扫描的成像医疗器械而改变。例如，病人对于结肠的磁共振成像(MRI)扫描会话可能处于卧姿(即，脸向下躺卧)，而在使用不同的成像设备诸如超声机器的同一类型的检查期间，可能处于仰卧位置(即，脸向上躺卧)。位置上的差异产生内在的配准问题。

容积引导的超声这种应用中，将超声图像与预先获得的(预获得的)图像容积配准。预获得的容积数据集例如可以包括CT图像数据集，MR图像数据集，PET图像数据集或者超声图像数据集。之前构想的实现超声图像与预获得的容积数据集的配准的解决方案，包括使用具有安装在超声换能器上或其中的一个或多个传感器的位置感应系统。然而，将超声图像配准到预获得的容积数据集的过程会是费力费时的。

因此需要一种方法和系统的设计，能够有效地将超声图像与预获得的图像容积数据集配准，所述预获得的图像容积数据集是通过单个医疗器械或者多个成像医疗器械获得的。特别是，相当需要增强工作流程效率同时最小化误差的配准图像的方法和系统的设计。

发明内容

根据本技术的方面，提出一种基于容积的图像配准方法。该方法包括接收第一图像数据集和至少一个其它图像数据集。该方法还包括确定该至少一个其它图像数据集中对应于第一图像数据集的第一图像切片。该方法还包括在至少一个第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的该第一图像切片中选择第一兴趣点。此外，该方法包括在第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的该第一图像切片中的另一个中选择第二兴趣点，其中第二兴趣点对应于第一兴趣点。此外，该方法包括在第一方向、第二方向和第三方向平移该第一图像数据集、该第一图像切片中的一个或两者，以将第一兴趣点与第二兴趣点对准。另外，该方法包括更新第一图像数据集与该至少一个其它图像数据集的配准。提供该方法定义的类型的功能性的计算机可读介质也预期是与本技术一起的。

根据本技术的还有另一方面，提出一种基于容积的图像配准方法。该方法包括接收第一图像数据集和至少一个其它图像数据集。此外，该方法包括在第一图像数据集中确定一位置，其中该位置处于相对于该至少一个其它图像数据集中的一个或多个图像切片已知的取向。另外，该方法包括在至少一个第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中选择第一兴趣点。此外，该方法包括在第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的另一个中选择第二兴趣点，其中第二兴趣点对应于第一兴趣点。此外，该方法包括在第一方向、第二方向和第三方向平移该第一图像数据集、该至少一个其它图像数据集中的一个或两者，以将第一兴趣点与第二兴趣点对准。该方法还包括更新第一图像数据集与该至少一个其它图像数据集的配准。

根据本技术的还有的方面，提出一种系统(10)。该系统包括至少一个成像系统，配置为获取第一图像数据集和至少一个其它图像数据集。此外，该系统包括处理子系统，操作地耦接到该至少一个成像系统，并且配置为处理该第一图像数据集和该至少一个其它图像数据集中的每个，以生成基于第一图像数据集和至少一个其它图像数据集基于容积的配准的、经过配准的图像。

附图说明

当参考附图阅读下列详细描述，将更好的理解本发明的这些和其它特征，方面和优点，所有附图中相同的附图标记代表相似的部分，其中：

图1是根据本技术的方面的示例诊断系统的框图；

图2A-2B是流程图，示出根据本技术的方面的基于容积的成像的示例方法；

图3A-3B是流程图，示出根据本技术的方面的基于容积的成像的另一种示例方法；

图4A-4B是根据本技术的方面的基于容积的配准的示例过程的图解说明；

图5是配置为用于图1的示例诊断系统的成像系统的物理实现的框图。

具体实施方式

如下文将详细描述的，介绍了能够进行基于容积的图像配准的成像系统，以及基于容积的配准方法。通过采用该基于容积的图像配准的系统和方法，可以增强工作流程效率同时最小化误差。尽管下文阐述的示例实施例是在医学成像系统的语境中描述的，将理解工业应用中使用能够进行基于容积的图像配准的成像系统也预期是与本技术一起的。所述工业应用可以包括的应用诸如，但不限于，包裹扫描应用，以及其它安全和监视应用。

图1是根据本技术的方面的用于成像的示例系统10的框图。更具体的，系统10可以被配置为便于两个或更多图像数据集基于容积的配准。如本领域技术人员将理解的，这些附图是为了示例说明的目的而并非按比例绘制。系统10可以被配置为便于通过多个图像获取系统从病人(未在图1中示出)获取图像数据。在图1中所示出的实施例中，成像系统10被示出为包括第一图像获取系统12，第二图像获取系统14以及第N图像获取系统16。注意第一图像获取系统12可以被配置为获取代表所观察的病人的第一图像数据集。类似地，第二图像获取系统14可以被配置为便于获取与同一病人相关的第二图像数据集，而第N图像获取系统16可以被配置为便于从同一病人获取第N图像数据集。

根据本技术的一个方面，成像系统10可以表示多模态成像系统。换言之，可以采用多种图像获取系统来获取表示同一病人的图像数据。更具体的，在特定的实施例中，第一图像获取系统12，第二图像获取系统14以及第N图像获取系统16中的每个可以包括CT成像系统，PET成像系统，超声成像系统，X射线成像系统，MR成像系统，光学成像系统或者其中的组合。例如，在一个实施例中，第一图像获取系统12可以包括CT成像系统，而第二图像获取系统14可以包括超声成像系统，而第N图像获取系统16可以包括PET成像系统。

此外，在特定的其它实施例中，成像系统10可以包括一个图像获取系统，诸如第一图像获取系统12。换言之，成像系统10可以包括单模态成像系统。例如，成像系统10可以包括仅一个图像获取系统12，诸如超声成像系统。在该实施例中，可以通过同一图像获取系统12获得多个图像，诸如在一段时间上进行的对同一病人的多次扫描。

或者通过单模态成像系统或者通过不同的图像获取模态获得的，代表该病人的多个图像数据集，可以接着被合并来获得组合的显示。如本领域技术人员将理解的，可以采用诸如PET成像系统和单光子发射计算机断层扫描(SPECT)成像系统的成像模态，来获得提供生理信息的机能身体图像，而可以用诸如CT成像系统和MR成像系统的成像模态，来获取可以作为身体的解剖学图的身体的构造图像。已知这些不同的成像技术提供的图像数据集具有关于身体的互补的并且偶尔冲突的信息。可能期望可靠地结合这些图像数据集以便于生成合成的、重叠的图像，该图像可以包括在每个单独的图像数据集中可能不明显的额外的临床信息。更具体的，该合成图像便于临床医生获得关于解剖学结构和如果存在的任何病理之间的空间关系，大小和形状的信息。

此外，通过单成像模态系统获得的多个图像数据集也可以被组合起来生成合成显示。该合成显示可以方便临床医生进行病人体内的跟踪研究，或者将具有正常吸收属性的图像与具有怀疑的不正常的图像比较。

多个获取的图像数据集可以被“配准”，从而可以从每个图像数据集观看与区域相关的图像信息。这些图像可以接着被用于生成合成显示。在一个实施例中，可以利用图像配准技术，通过处理单元18将成像系统10获得的多个图像数据集合并。更具体的，根据本技术的方面，处理模块18可以配置为帮助两个或更多图像数据集基于容积的配准，如将参考图2-5更详细描述的。在图1所示的示例中，处理模块18可操作地耦接到图像获取系统12，14，16。如之前提到的，图像配准可以定义为将不同的图像数据集转换到一个公共坐标系统中的过程。更具体的，图像配准的过程涉及找到可以用于将所研究的图像数据集转换到公共坐标系统的一个或多个适当的变换。根据本技术的方面，该变换可以包括的变换诸如，但不限于，刚性变换，非刚性变换，或者仿射变换。刚性变换例如可以包括平移，旋转或者两者的组合。另外，非刚性变换例如可以包括有限元建模(FEM)，B样条变换，Daemon的(基于流体流动的)方法，基于扩散的方法，基于光流的方法，或者基于水平集的方法。注意，当这些图像数据集中的一个正被持续更新时，诸如实时超声二维(2D)或三维(3D)图像数据集，可以使用位置感应系统和/或基于图像的分析来保持配准。

如上文所述，处理模块18可以被配置为便于多个获取的图像数据集的基于容积的配准，以生成经过配准的图像数据集。已经发现在观察下的病人在被扫描时通常会有意识或者无意识地移动。因而，不管是通过同一成像模态还是通过多模态成像系统或驱动图像数据集之间，会内部的或者外部的发生一些不可预测的变化。内部的变化可以归结于诸如肺或者结肠组织的移动。另外，病人受到的外部变化指示了病人的外部身体部位不自觉的移动。例如，在使用超声成像系统和CT成像系统的腹部扫描中，或者甚至该病人随后的超声扫描中，通常会观察到病人的位置趋向于改变。作为这种移动的结果，图像之间存在未对准。因而，将该超声扫描配准到预先获得的图像容积，例如CT图像容积的过程将是费时费力的过程。因此，需要一种基于容积的图像配准过程，其可以被定制为允许好得多的两个或更多图像数据集的配准。在一个实施例中，处理模块18可以被配置为便于实施这种基于容积的图像配准过程。

可以经由操作员控制台20访问和/或操作处理模块18。操作员控制台20也可以用来便于获取的图像和/或处理模块18生成的合成的配准图像的显示，例如在显示器22和/或打印机24上。例如，操作员，诸如临床医生，可以使用操作员控制台20来指定在显示器22上显示经过配准的图像的方式。

现在转到图2A-2B，描绘的示意流程图50表示图1的成像系统10，更具体为处理模块18的操作。换言之，描绘了使用系统10(见图1)的基于容积的配准方法。在图2所示的示例中，附图标记52和54表示通过一个或多个图像获取系统，诸如图像获取系统12，14，16(见图1)获取的第一图像数据集和第二图像数据集。如之前提到的，图像数据集52，54分别对应于通过不同成像模态获得的、表示同一病人的图像数据。另一种方案，如果用单成像模态来获取图像数据，那么图像数据集52和54包含通过同一种成像模态但是在一段时间上获得的、与同一病人相关的图像数据。

在本示例中，第一图像数据集52可以通过第一图像获取系统12获得。此外，第一图像获取系统12可以包括CT成像系统，例如配置为获取表示病人体内感兴趣的解剖学区域的图像容积。相应地，第一图像数据集52可以包括CT图像数据。更具体的，在一个实施例中，CT图像容积52可以包括在相对于病人身体的标准取向上的一系列平行平面图像(切片)。例如，CT腹部扫描通常通过让病人仰卧来进行，各切片相互平行并横切病人。此外，通过第一图像获取系统12获得的第一图像数据集52，可以被称为“参考图像”，其中参考图像是保持不变从而用作参考的图像。注意，可以互换地使用术语参考图像，参考图像容积，参考图像数据集，原始图像，源图像和固定图像。参考图像数据集52可以表示预先获取的图像容积。注意，可以互换地使用术语参考图像数据集，预先获取的图像容积，参考图像容积，以及预先获取的参考图像容积。

此外，要映射到参考图像上的其它获取的图像可以被称为“浮动”图像。换言之，浮动图像包含经过几何变换以在空间上与参考图像52对准的图像。还要注意，可以互换地使用术语浮动图像，移动图像，感应的图像和目标图像。因此，第二图像数据集54例如可以通过第二图像获取系统14获取。此外，在本示例中，第二图像获取系统14可以包括超声成像系统，例如配准为获取表示感兴趣的解剖学区域的图像。相应地，第二图像数据集54可以包括超声图像数据。更具体的，在一个实施例中，超声图像数据54可以包括二维(2D)平面图像(切片)。这里再次地，通常使病人仰卧但是让超声探头自由移动来执行超声腹部扫描，可能没有与横切CT切片的直接相关性。注意第二图像数据集54可以包括实时获得的2D超声图像。该2D超声图像也可以被称为“实况”超声图像。替代的，第二图像数据集54可以包括实时获得的多平面或者3D超声图像。还要注意，可以互换地使用术语第二图像数据集，超声图像，第一浮动图像，以及第一浮动图像数据集。

在接收到预先获取的参考图像数据集52和第一浮动图像数据集54之后，第一浮动图像数据集54可以与参考图像数据集52配准。更具体的，根据本技术的方面，第一浮动图像数据集54可以通过，如步骤56-69所示，使用处理模块18(见图1)与参考图像数据集52配准，下文将进一步详细描述。换言之，在特定的实施例中，第一浮动图像数据集54可以由处理模块18几何地变换，以在空间上与参考图像数据集52对准。

此外，在特定的实施例中，可以在由处理模块18处理之前，对参考图像数据集52和第一浮动图像数据集54应用可选的处理步骤(未在图2中示出)。例如，可以在由处理模块18处理之前，对参考图像数据集52和第一浮动图像数据集54应用图像平滑和/或图像去模糊算法。

根据本技术的示例方面，可以参照步骤56-69描述处理模块18的处理。在目前预期的配置中，参考图像数据集52可以包括表示感兴趣的解剖学区域的图像容积。此外，参考图像容积或数据集52可以包括多个基本平行的平面图像切片。此外，尽管如前面指出的，参考图像容积52被描述为包括通过CT成像系统获得的图像数据，要注意参考图像容积52还可以包括通过MR成像系统、PET成像系统，X射线成像系统，核医疗成像系统，SPECT成像系统或者超声成像系统获得的图像数据。

此外，在本示例中，第一浮动图像数据集54可以包括通过第二图像获取系统14(见图2)获取的第一图像切片。注意可以互换地使用术语第一图像切片和浮动图像。在本示例中，第一图像切片可以包括2D图像切片，诸如2D超声图像，表示感兴趣的解剖学区域，如之前提到的。因此，参考图像数据集52和第一图像切片54可以配置为作为对处理模块18的输入。处理模块18的处理在步骤56开始，其中找出参考图像数据集52中对应于第一图像切片54的图像切片。参考图像数据集52中的该数据切片一般可以称为第二图像切片58。

根据本技术的方面，例如可以通过使用处理模块18(见图1)找出第二图像切片58。参考图像数据集52中的第二图像切片58被确定为基本类似于第一图像切片54的图像切片。可以使用位置传感器和/或基于图像的处理，来随着诸如超声图像数据集54的实况超声图像的位置被更新，而持续地保持数据集配准。

如将理解的，两个平面，即第一图像切片54和在预先获取的参考图像数据集52中找出的第二图像切片58，表示基本相似的图像数据集。然而，第一图像切片54，第二图像切片58，或两者中的图像数据可能被移位。换言之，第一图像切片54和第二图像切片58中的图像数据可能未对准。使用当前可用的技术，通常通过在X方向，Y方向或这两个方向平移第一图像切片54、第二图像切片58中的一个，或两者，来克服该未对准。不幸的是，在找出参考图像容积52中基本类似于第一图像切片54的第二图像切片58方面存在固有的挑战。此外，确保这两个图像切片基本相互平行的过程也是有挑战的任务。此外，使用当前可用的技术没有计入Z方向的任何移位。

根据本技术的示例方面，可以通过在X方向、Y方向和Z方向，平移第一图像切片54、第二图像切片58中的一个，或两者，从而便于找出参考图像数据集52中基本相似的图像平面，来避免与当前可用的技术相关的缺点。在一个实施例中，可以采用诸如，但不限于，平面锁定和平移方案(Plane Lock and Translate Scheme)的辨识方法，来帮助找出参考图像数据集52中的第二图像切片58。例如，用户，诸如临床医生，可以辨识出预先获得的参考图像数据集52中基本类似于实况超声图像54的平面。如将理解的，预先获得的参考图像数据集52可以包括多个图像切片。另外，参考图像数据集52中多个图像切片中的每个可以大致彼此平行。在一个实施例中，临床医生可以从头到尾查看预先获得的参考图像数据集52，以找出该基本类似的图像平面。注意，该基本类似的图像平面可以包括参考图像容积52中的多个基本平行的图像切片中的一个。替代的，该基本类似的图像平面可以包括切过参考图像容积52中的多个图像切片的图像。

一旦在预先获得的参考图像数据集52中造出了基本类似的图像平面(第二图像切片58)，临床医生可以指定一锁，从而标记该实况超声图像54以及参考图像容积52中对应的基本相似的图像平面(诸如第二图像切片58)，如步骤60所示。该锁一般可以称为相似平面锁。举例来说，基本相似的图像平面可以通过从头到尾查看CT参考图像容积52中的多个CT图像切片而找出。另外，在当前预期的配置中，临床医生可以通过选择第一图像获取系统12，第二图像获取系统14中的一个或两者上的控制，来指定该锁。在步骤60的锁之后，可以获得相同平面配准的图像61。

此外，一旦被锁定，两个图像54，58可以被一起扫描。换言之，可以更新实况超声图像54，例如，图像获取设备，比如包括超声换能器的探头的移动，同样驱动预先获取的容积中对应的新的重新切片的图像被显示。换言之，超声换能器可以包括操作地耦接到超声换能器的位置传感器。临床医生可以或者从CT图像数据52选择平面，或者用超声换能器找到基本相似的平面，或者反之亦然。此外，临床医生例如可以通过按压键来指示相似的平面54，58的观看。从该点向前，引起超声换能器移动的任何动作可以有位置传感器记录，并可以应用到CT图像数据集52来获取通过图像容积52的新的切片，诸如第二图像切片68。接着，临床医生可以指定CT图像数据集52中的一点，扫描到超声图像54中的同一点并标记该点。注意上面的过程也可以相反的顺序执行。一旦在图像数据集52和54中都确定了该点，可以执行X，Y和Z移位校正。如将理解的，这两个平面，即第一图像切片54和在预先获取的参考图像数据集52中找出的第二图像切片58，在此点处是共同的。因此，在步骤56之后，可以确定参考图像容积52中基本类似于实况图像切片54的第二图像切片58。

然而，第一图像切片54，第二图像切片58，或两者中的图像数据可能被相对于彼此移位。换言之，第一图像切片54和第二图像切片58中的图像数据可能未对准。因此，可以处理第一图像切片54，第二图像切片58，或两者中的图像数据来对准这两组图像数据。如上面提到的，根据本技术的示例方面，该未对准可以通过在X方向、Y方向和Z方向，平移第一图像切片54、第二图像切片58中的一个，或两者来解决。

为了对准第一图像切片54和第二图像切片58，可以在第一图像切片54上选择第一兴趣点，如步骤62所示。注意，第一兴趣点可以包括解剖学结构或者放在病人身上或体内的参照标记。例如可以使用图形标记确定第一兴趣点。类似地，在步骤64，可以在参考图像数据集52中选择第二兴趣点。更具体的，第二兴趣点可以选择为使得第二兴趣点代表对应于浮动图像54中的第一兴趣点的点。另外，在一个实施例中，临床医生可以或者在超声图像54，或者在预先获得的参考图像数据集52中指定一点。例如，该点可以通过将光标放置在图像中的该点上并点击它来选取。如果需要，临床医生接着可以移动图像获取装置，以在另一图像上的观看区域中得到对应的兴趣点，并接着选择该对应点。尽管如上所述，在浮动图像54中选择第一兴趣点，之后在参考图像数据集52中选择对应的第二兴趣点，将理解可以在参考图像数据集52中选择第一兴趣点，之后在浮动图像54中选择对应的第二兴趣点。

之后，在步骤66，根据本技术的示例方面，在X方向、Y方向和Z方向，平移浮动图像54、参考图像数据集52中的一个，或两者，以便于将第一兴趣点与第二兴趣点对准。在X方向、Y方向和Z方向平移平移图像数据集52，54，有利地便于补偿当建立平面锁是存在的任何Z偏移误差。在该平移之后，浮动图像54与参考图像数据集52对准。接着，可以在步骤68更新浮动图像54与参考图像数据集52的配准。在步骤68更新配准之后，可以获得经过配准的图像69。该经过配准的图像69可以称为同平面和平移点配准的图像。该经过配准的图像69接着例如可以被显示在第一图像获取系统12，第二图像获取系统14中的一个或两者的显示器上。

如之前提到的，在参考图像数据集52中找出对应于浮动图像54的第二图像切片58存在固有的挑战。此外，会期望第二图像切片58相对于参考图像数据集52中的图像切片处于已知的取向。例如，会期望第二图像切片58基本平行于浮动图像54，从而避免沿X方向和Y方向的旋转。还会期望浮动图像54和第二图像切片58并不相对于彼此旋转，从而避免沿Z方向的旋转。因此，提出另一种基于容积的配准方法。

现在转到图3A-3B，描绘的示意流程图70表示另一种基于容积的配准方法。在图3所示的示例中，附图标记52和54分别表示通过一个或多个图像获取系统，诸如图像获取系统12，14，16(见图1)获取的第一图像数据集和第二图像数据集。

这里再次地，第一图像数据集52可以通过诸如CT成像系统的第一图像获取系统12获得。相应地，第一图像数据集52可以包括CT图像数据，其中CT图像数据可以包括在相对于病人身体的标准取向上的一系列平行平面图像(切片)。第一图像数据集52可以被称为参考图像数据集52，并且可以表示预先获取的图像容积，如之前所提到的。另外，第二图像数据集54可以通过第二图像获取系统14获取，第二图像获取系统14例如配准为获取表示感兴趣的解剖学点的图像的超声成像系统。第二图像数据集54可以包括超声图像数据，其中超声图像数据54可以包括2D平面图像(切片)。如之前提到的，第二图像数据集54可以包括实时获得的2D超声图像。该2D超声图像也可以被称为“实况”超声图像。替代的，第二图像数据集可以包括实时获得的多平面或者3D超声图像。

在接收到预先获取的参考图像数据集52和浮动图像54之后，第一浮动图像数据集54可以与参考图像数据集52配准。在特定的实施例中，可以在由处理模块18(见图1)处理之前，对参考图像数据集52和第一浮动图像数据集54应用可选的处理步骤(未示出)。例如，可以在由处理模块18处理之前，对参考图像数据集52和第一浮动图像数据集54应用图像平滑和/或图像去模糊算法。

该方法在步骤72开始，可以找出参考图像数据集52中对应于浮动图像数据集54的第二图像切片。更具体的，根据本技术的方面，在步骤72，可以找出浮动图像数据集54中处于相对于参考图像数据集52中的切片的已知取向的位置。在一个实施例中，可以找出浮动图像数据集54中基本平行于参考图像数据集52中的切片的位置。注意该位置可能位于参考图像数据集52中的图像平面中，该图像平面被称为“想要的”图像平面。

如将理解的，预先获取的图像容积，诸如从例如CT成像系统或MR成像系统获得的那些，通常包括处于相对于病人的身体的标准取向的一系列平行平面图像(切片)。例如，CT腹部扫描通常通过让病人仰卧来进行，各切片相互平行并横切病人。根据本技术的示例方面，这种对“获取平面”的知晓可以被有利地用于增强配准方案。更具体地，在一个实施例中，临床医生可以查看浮动图像数据集54，来找出浮动图像数据集54中基本平行于参考图像数据集52中的切片的位置。

一旦确定了浮动图像容积54中想要的位置，可以将浮动图像数据集54锁定为平行于参考图像数据集52，如步骤76所示。该锁可以称为平行平面锁。在步骤76的锁定之后，可以获得平行配准的图像77。之后，在步骤78，可以在浮动图像54中找出第一兴趣点。第一兴趣点可以包括感兴趣的解剖学区域，如之前参照图2所提到的。此外，在步骤80，可以在参考图像数据集52中找出第二兴趣点，其中第二兴趣点可以对应于第一兴趣点。替代的，在步骤78，可以首先在参考图像数据集52中选择第一兴趣点，而可以在步骤80在浮动图像54中选择对应的第二兴趣点。

此外，在步骤82，可以平移浮动图像54、参考图像数据集52中的一个或两者，以将第一兴趣点与第二兴趣点对准，如之前描述的。换言之，可以在X方向、Y方向和Z方向平移浮动图像54、参考图像数据集52中的一个或两者，以便于将第一兴趣点与第二兴趣点对准。从而，浮动图像54现在与参考图像数据集52对准。因而，浮动图像54与参考图像数据集52之间的平行平面锁可以被转换成浮动图像54与参考图像数据集52之间的同平面锁。此外，在步骤84，可以更新浮动图像54与参考图像数据集52的配准，以生成经过配准的图像86。该经过配准的图像86可以称为平行平面和平移点配准的图像。接着，该经过配准的图像86可以被显示在显示器上，诸如系统10(见图1)的显示器26。

通过实施如上所述的平行平面锁，可以获得浮动图像54与参考图像数据集52相对容易的配准。此外，如将理解的，将换能器保持为平行于获取平面相比于在预先获得的参考图像容积52中找出相同的平面较不容易引起误差，从而减少了旋转误差。

如上所述，在本示例中，用单个平移点来将平行平面锁转换为同平面锁。然而，可能没有校正可能由平行平面锁引入的X方向、Y方向和/或Z方向中的旋转误差，如果存在的话。根据本技术进一步的方面，可以允许临床医生使用平行平面锁作为指导执行同平面锁。因而，临床医生例如可以使用第二图像获取系统14(见图1)获得特定的图像。如之前提到的，第二图像获取系统14可以包括超声成像系统。因此，可以获得超声图像。此外，临床医生可以指示该超声图像为想要锁定的浮动图像。还有，可以获得并存储与图像获取装置的当前位置相关的位置信息。临床医生接着可以从头到尾查看参考图像数据集52中平行于当前超声图像切片54的各图像平面。例如，临床医生可以通过使用轨迹球，鼠标，换能器移动或其它控制机构从头到尾查看参考图像数据集52。

一旦临床医生找出基本类似于超声图像切片54的图像平面，临床医生可以指示同平面锁。换言之，临床医生可以指示要通过同平面锁将超声图像切片54与参考图像数据集52中该基本类似的图像平面锁定。接着可以在超声图像切片54上使用图形表示，来指示超声图像切片54是否基于平行平面锁，基本平行于预先获取的参考图像容积52中的该图像平面。例如，可以在超声图像54的右上角和/或超声图像54的左下角显示一点。注意，假定超声图像54的左上角处于一平行平面中，从而这两个图形可以用于帮助临床医生调整图像获取装置，以便与预先获取的参考图像容积52中的相同平面对准。在一个实施例中，图形标记在图像的该部分在平面内时可以包括绿十字，而在平面外时可以是不同色彩的方块。此外，在特定的实施例中，可以用色彩指示在平面外的方向，而可以用方块的大小和/或色彩的浓度指示进入平面所需要的期望的移动距离。一旦这些平面被确定为基本类似，临床医生可以指示同平面锁。还要注意，图形标记可以被配置为作为指导，但并不是显示平行以便于用户指定同平面锁所必需的。

如上所述，上述的平行平面技术需要找出基本平行于期望的图像平面或者获取平面的图像平面。根据本技术的方面，还设想了在感兴趣的图像平面可能包括不是获取平面的平面的情况下使用本技术。更具体的地，期望知道图像获取装置中的超声换能器和预先获取的图像容积之间取向。例如，超声经阴道检查可能包括相对于标准CT或MR数据集旋转了约90度的超声图像。在本示例中，可以在配准之前，将预先获取的参考图像容积旋转到与超声换能器基本相似的取向。替代的，配准过程可以包括超声图像和预先获取的参考图像容积之间的平移。

根据本技术的示例方面，关于图像获取装置，诸如超声探头，和预先获取的图像容积之间的取向的信息，可以通过引入定位子系统而得到，其中该定位子系统可以配置为处于相对于病人所位于的台子的已知的取向。此外，该定位子系统可以配置为以相对于病人台已知的取向支持探头。如将理解的，通常，病人位于诸如CT扫描仪的容积扫描设备的台子上。该台子可以被移动以为容积扫描定位病人。接着，可以将台子移动到新位置进行超声扫描。通过引入处于相对于容积扫描设备台子(例如CT成像系统)已知的取向，并且配置为以相对于台子已知的取向定位图像获取装置的定位子系统，可以通过简单的将图像获取装置放置在定位子系统中，并向成像系统10(见图1)指示探头处于该已知取向，实现平行平面锁。替代的，可以相对台子已知的取向设置位置传感器，从而该位置传感器被用于实现平行平面锁而不需要临床医生的任何动作。一旦实现了超声图像和预先获取的图像容积之间的配准，台子从容积扫描装置的任何移动可以被用于更新配准。替代的，如果将位置传感器固定到台子，使得位置传感器与病人一起移动，那么如果有任何台子的移动，不保证任何调整。

上文描述的技术在病人被从容积扫描设备台移到不同的台子或者病人保持装置的情况下也可以应用。这里再次地，如果病人在新的台子上处于与扫描设备台上基本相似的相对位置，并且探头位置或者位置传感器处于相对于病人的已知取向，那么可以确定出平行平面。注意，由于可能的病人位置的变化，本示例可能需要一些配准的调整。此外，根据本技术的方面，可以提供用于手动的执行X方向、Y方向和/或Z方向上的旋转调整以增强配准的装置。

如之前提到的，当建立平面锁时存在的任何Z偏移误差，可以通过在X方向和Y方向的偏移之外同时进行Z方向的偏移而基本消除。注意，如果用于平移的兴趣点对应于图像中感兴趣的区域，该感兴趣的区域附近的任何X，Y或Z轴旋转基本可以被最小化。在整个检查中可以重复该步骤以最小化其它兴趣点处的任何旋转误差。

此外，根据本技术还有的方面，还可以提供用于回到基于之前的点的配准的装置。换言之，可以给临床医生提供手动装置来校正，可能在找出平行平面时发生的任何旋转误差。可以给临床医生提供控制来调整围绕X，Y和Z轴平面的旋转。该旋转可以绕图像的中心，可选择的点，或者绕确定为平移过程的部分的最后的点进行。该旋转调整控制调整预先获取的图像容积中显示的平面的旋转。临床医生可以在查看实况或者冻结的图像时执行该调整。在一个实施例中，用于执行旋转的手动装置可以包括旋转控制或者轨迹球。例如，如果手动装置包括旋转控制，可以用三个旋转控制来独立地调整绕X轴，Y轴和Z轴的旋转。

然而，如果该手动装置包括单个旋转控制，那么会期望包括配置为在活动的轴之间切换的开关。如将理解的，在轴之间切换需要临床医生额外的步骤。此外，进行顺时针旋转和/或逆时针旋转来实现绕X轴或Y轴的旋转可能不是直观的，因为该物理的方向上的移动可能不匹配图像的物理旋转。例如，绕X轴的调整向上和远离或向下滚动图像，而旋转控制的顺时针和逆时针移动不匹配这些动作。使用轨迹球控制需要用于选择旋转轴的装置，和/或用于指示将使用轨迹球执行旋转调整而不是可能映射到轨迹球的另一用户功能的装置。根据本技术的方面，这些缺陷可以通过使用4位置(或超过4位置)操纵杆旋转机构来避开。4位置操纵杆旋转机构可以被上下推动来实现X轴旋转，被左右推动来实现Y轴旋转，以及被顺时针或逆时针拨动来实现Z轴旋转。此外，将键保持在上，下，左和右位置会可选的引起加速的动作。此外，将控制推入可以被配置为调节进行调整的动作的速度，从而允许临床医生进行粗略的移动或者精细的移动。

通过如上所述地实施控制，可以不用选择地获得实现旋转调整的所有控制，并且键移动匹配图像调整，使得使用直观得多。按压控制可以具有不同的效果，诸如将控制从执行选择调整改变到进行偏移调整。在该情况下，左和右动作可以执行沿X轴的偏移，而上和下动作可以执行沿Y轴的偏移，顺时针和逆时针动作可以执行Z偏移调整。

此外，实施如上所述的基于容积的配准方法需要三个步骤。第一步骤涉及在预先获取的图像容积中找出对应于浮动图像平面的平面，以及图像平面的锁定，第二步骤需要在图像平面中的一个上确定出兴趣点，而第三步骤需要找出另一图像平面上对应的兴趣点。当初始地进行平面锁时，启动锁定的动作(诸如用指示器在图像上点击)也可以被配置为作为平移算法中的初始点。临床医生接着可以标记该另一图像中的该对应点，从而用两个动作而不是三个完成锁定和平移配准。

此外，临床医生将两个数据集锁定使得两个图像都随换能器移动而更新。临床医生可以接着在其中一个图像中标记平移点。第三步骤是在另一个图像上标记对应点。为了在该第三步骤中有帮助，可以冻结(不实时更新)第一图像，平移点可以被配置为在冻结的图像中保持可见。这在查看以找到另一图像中的同一点的过程中作为参考。

此外，在第一步骤中，临床医生在预先获取的图像容积中找出基本类似于浮动图像的图像平面，浮动图像诸如超声图像。尽管在超声换能器和预先获取的图像容积之间还没有建立锁定，可以使用超声换能器来从头到尾巡览预先获取的图像容积以确定感兴趣的图像平面，从而便于视察该预先获取的图像容积。此外，可以在容积内标记额外的兴趣点供以后的分析。

传统上，可以在浮动图像54(见图2)中找出三个或更多兴趣点，并可以接着在参考图像容积52(见图2)中找出对应的三个或更多兴趣点，以便帮助图像52，54的配准。通过确定超声图像54和预先获取的图像容积52之间三个或更多共同点，可以构造并使用转换来从参考图像容积52提取对应于当前探头位置的图像平面。该技术需要例如使用用户控制在超声图像54中找出一点，并接着在预先获取的图像容积52中找出对应点。该确定过程可以接着为不同的点最少再重复两次。三个或更多点配准方案中一个固有的挑战是找出不是明显靠在一起的点，因为靠近的点容易产生大的误差。此外，通过避免使用明显相邻于彼此的点，避免了与当前可用技术相关的缺陷。换言之，可以选择表示兴趣点之间可接受的距离的固定的阈值，来避免使用设置在相当靠近的距离的两个或更多点。然而，在特定的环境中可能不能应用该固定的阈值。例如，包括相对大容积面积的感兴趣的解剖学区域，诸如腹部，可能需要大约4cm的阈值，而在具有相对小的容积面积的感兴趣的解剖学区域，诸如手腕，找出至少隔开4cm的三个或更多兴趣点会是有挑战的。

根据本技术的示例方面，通过使用与超声图像54相关的参数，成像系统10，更具体的，处理模块18(见图1)可以配置为推断感兴趣的解剖学区域的大小，并自动设定适当的阈值。与超声图像54相关的参数可以说出的一些可以包括深度，换能器，换能器频率，感兴趣的缩放区域。例如，会期望兴趣点至少以图像深度的20％彼此隔开。因此，如果感兴趣的解剖学区域包括腹部，那么以20cm的深度的扫描需要大约4cm的阈值间隔。类似地，如果感兴趣的解剖学区域包括手腕，那么以4cm的深度的扫描需要大约0.8cm的阈值间隔。尽管针对图像深度描述了本示例，还需要注意本技术要求的是随着所扫描的感兴趣的区域自动缩放的阈值。

此外，根据本技术还有的方面，系统10，更具体的，处理模块18(见图1)可以配置为自动放弃相对靠近另一兴趣点的兴趣点。还可以将处理模块18配置为替换原兴趣点，或者使用这两个点中提供更好的平移的那个。该技术还可以扩展到被确定为彼此相对靠近的超过两个的点。

此外，如果确定了超过三个点，系统10可以被配置为给临床医生提供基于所有点的配准，以及基于点的不同子集的配准。系统10可以配置为计算基于点的子集的数值质量指标，并且还给点提供基于它们分开的距离的数值分数。接着可以将这两个数值加权并组合成一个总体质量分数。可以使用获得最好的质量分数的点的组合。此外，系统10可以配置为允许临床医生从使用所有点，使用基于上述的标准最好的点的子集，或者使用基于上述的标准最好的三点子集，进行选择。

通过实施如上所述的技术，可以显著地增强系统10使用的简单性。如将理解的，在一个实施例中，临床医生通常在超声图像54中确定三个或者更多兴趣点，并在参考图像容积52中的另一图像中找出对应的三个或更多点。用换能器控制实况超声图像54，而用鼠标，轨迹球或者其它输入装置控制预先获取的图像容积52。根据本方面的方面可以增强这些兴趣点的确定。例如，除了使用标准输入装置来从头到尾巡览预先获取的图像容积52，可以使用超声换能器来驱动该移动。当被确定在图像上时，点可以被作为图形标记保留，其接着在另一图像中找出同一点时作为参照。临床医生可以首先执行同平面锁或者具有可选的平移的平行平面锁，并接着使用它作为对使用三个或更多兴趣点的配准的指导。一旦在其中一个图像中确定了点，该图像停止更新而确定出的点以图形标记保持可见。此外，在第二图像中找出对应的点之后，两个图像回到实时更新，从而可以确定下一点。如果平移点被确定为同平面锁的部分，可以作为三个或更多兴趣点中的一个使用该兴趣点。对于每对点，临床医生可以指定在哪个图像中确定第一兴趣点。从一对点到另一对可以不同。一旦临床医生确定了一个点对中的第一点，临床医生可以撤销该兴趣点。临床医生也可以选择撤销点对。

如之前提到的，存在将超声图像，例如浮动图像54与预先获取的容积数据集，例如参考图像容积52配准的几种技术。例如，这些技术可以包括具有可选的平移点的平面锁，具有手动叠加调整的平面锁，具有自动图像对准的平面锁，具有平移点的平行获取平面锁，每个数据集中的构造变换的三个或更多公共点。这些各种配准技术重复的和特有的方面提供了值得关注的效率和用户灵活性的机会。执行手动同平面锁是开始配准的通常方式，接着可以用换能器调整两个图像从而在其它配准技术中有帮助。一个优点是如果设定了具有可选的平移点的同平面锁，该平移点可以作为使用三个或更多兴趣点的配准中的第一点使用。

因此，临床医生可以生成多个平移点。换言之，一旦确定了平面锁，临床医生可以确定至少三个公共的和独立的平移点。系统10可以配置为切换到从三个或更多点构造的变换，来执行图像切片的配准。切换可以自动进行或者基于用户选择。注意该三个或更多点可以大于对应的阈值的距离设置。

通过实施具有可选的平移点的平面锁，可以显著地增强第一图像切片54与参考图像容积52的基于容积的配准。更具体的，根据本发明的方面，因为不需要查看整个参考图像数据集52，可以增强配准的速度和配准的质量。

此外，在执行任何类型的配准之后，可能随着时间或者在不同的解剖学位置明显图像配准没有期望的那么好。从而，临床医生可以开始另一次基于容积的配准。此外，系统10可以配置为记录所有配准方法的结果，并允许临床医生选择适当的配准。

例如，临床医生可以执行具有可选的平移点的平面锁，并接着继续进行三个或更多点的配准。两次配准的结果可以都存储在系统10中，从而允许临床医生在需要的时候容易地回到具有可选的平移点的平面锁。此外，系统10还可以配置为允许临床医生在任何时候保存当前配准，并允许对应的在需要的时候回到该配准的能力。这些保存的配准可以是同一技术的多次配准，和/或使用多种技术的多次配准。如将理解的，每种配准方法可能需要多次配准。

根据本技术的方面，可以保存使用每种方法的最后N次配准，从而为临床医生提供回到之前的设定的简单的方式。这些多次配准的设置可以在病人检查的整个过程中保留，即使临床医生执行不需要任何配准的其它超声成像技术。此外，还可以将不同的配准技术组合来最小化误差。例如，具有可选的平移点的平面锁可以与三个或更多点的配准组合。这种方案可以用于最小化源自不同技术的误差。

还有，如将理解的，当执行连续的基于图像的配准时，图像信息可能不足以保持跟踪。例如，如果图像获取装置与身体失去接触，或者在骨头或者超声不能穿透的其它这种目标物体上扫描，获取的图像数据可能不足以保持跟踪。相应地，系统10可以配置为自动切换到基于位置传感器的配准。替代的，系统10可以配置为基于用户输入切换到基于位置传感器的配准。一旦图像被自动配准，系统10可以配置为自动切换回连续的基于容积的配准。

上述的配准技术基于解剖学配准。然而，也可以采用非解剖学的帮助来有助于图像的配准。因此，当获得CT或MR数据时，可以将在数据集中显示的标记放到身体上。采用同一标记或者通过另一个指示符，接着可以还在身体上标记同一位置。此外，当执行超声扫描时，可以将换能器放置在该标记上并与数据集包含该标记的部分配准。可以用一个标记来帮助具有可选的平移点的平面锁。可以用多个标记来帮助三个或更多点的配准。

如将理解的，如果用多平面或容积换能器来帮助图像数据的获取，配准过程相对于显示的超声图像发生。注意可以用换能器不同的部分来帮助配准不同的方面。相应地，还可以使用相对于换能器的不同的获取平面。一旦完成了配准，那么随着获取平面改变，可以用新的获取平面的相对位置，来调整预先获取的容积中对应的切片。这可以随着获取平面以或者离散或者连续的步骤改变而完成。

参照图4A-4B可以更好地理解上述的基于容积的图像配准方法。现在参考图4A-4B，示出的是根据本技术的方面的基于容积的配准方法的图解说明90。更具体的，图4A-4B表示图3A-3B中所示的基于容积的配准方法的图解说明。在图4所示的示例中，通过第一图像获取系统，诸如第一图像获取系统12(见图1)获取参考图像数据集52，如之前提到的。此外，可以通过第二图像获取系统，诸如第二图像获取系统14(见图1)获取至少一个其它的图像数据集54。注意在一个实施例中，参考图像数据集52和至少一个其它的图像数据集54中的每个，可以通过多个图像获取系统获得，如之前描述的。例如，第一图像数据集52可以通过CT成像系统获得，而可以用超声成像系统获得至少一个其它的图像数据集54。替代的，第一图像数据集52和至少一个其它的图像数据集54中的每个，可以通过单个成像系统，诸如超声成像系统获得。相应地，通过单个成像系统获得的第一图像数据集52和至少一个其它的图像数据集54，可以表示在不同时间点上对同一病人进行的扫描。尽管图4描绘的系统使用2个图像数据集，本领域技术人员将理解，所示的方法可以一般地适用于采用两个或多个图像数据集的成像系统。

如之前提到的，第一图像数据集52可以称为参考图像容积。类似地，至少一个其它的图像数据集54可以称为浮动图像。此外，可以对参考图像数据集52和浮动图像54中的每个执行可选的处理步骤(未示出)，以增强获取的图像数据集的质量。在特定的实施例中，可以通过应用去噪声算法，图像平滑和/或图像去模糊算法，来处理参考图像数据集52和浮动图像54中的每个。

参考图像容积52和浮动图像54中的每个可以由处理模块18(见图1)处理。更具体的，处理模块18可以配置为便于参考图像数据集52和浮动图像数据集54的配准。该方法在步骤92开始，在步骤92获得预先获取的图像容积，例如参考图像数据集52和浮动图像数据集，例如浮动图像数据集54。另外，X方向可以由附图标记94表示，而Y方向可以由附图标记96表示。此外，Z方向可以由附图标记98表示。

接着，在步骤100，根据本技术的方面，可以确定浮动图像数据集54中相对于参考图像数据集52中的切片处于已知取向的位置。注意在特定实施例中，该位置可以包括参考图像数据集52中的图像切片，并且该位置一般可以称为想要的图像平面。在一个实施例中，可以找出浮动图像数据集54中基本平行于参考图像数据集52中的各切片位置，如步骤100所示。在图4的本示例中，想要的位置可以包括参考图像数据集52中的图像切片102。此外，继续参考步骤100，一旦确定了浮动图像容积54中想要的位置，可以将浮动图像数据集54锁定为平行于参考图像数据集52，如参照图3所描述的。该锁可以被称为平行平面锁，如之前提到的。在步骤100的锁定之后，可以获得平行配准的图像。

如将理解的，浮动图像54和/或参考图像数据集52中的图像数据可能是未对准的。为了解决这个图像52，54未对准的问题，可以基于X方向94，Y方向96和Z方向98中的平移，对准各图像容积，以便于改进的配准。因此，期望将浮动图像54和参考图像数据集52对准。因而，根据本技术的示例方面，浮动图像54、参考图像数据集52中的一个，或两者，可以受到在X方向94，Y方向96和Z方向98中的平移，来实现浮动图像54和参考图像数据集52的对准。

因而，在步骤106，可以在浮动图像54中确定第一兴趣点。该第一兴趣点可以包括感兴趣的解剖学区域，如之前提到的。此外，在步骤106，可以在参考图像数据集52中找出第二兴趣点，其中该第二兴趣点可以对应于第一兴趣点。替代的，在步骤106，可以首先在参考图像数据集52中选择第一兴趣点，而可以在步骤106在浮动图像54中选择对应的第二兴趣点。

在本示例中，浮动图像54和参考图像数据集52的对准被描绘在步骤106和112中。根据本技术的方面，在步骤106，可以在浮动图像54中选择第一兴趣点108。此外，还可以在参考图像数据集52上选择第二兴趣点110。在本示例中，第二兴趣点110示出为选择在图像切片104上。注意第二兴趣点110对应于第一兴趣点108。另外，第一和第二兴趣点108，110可以表示解剖学结构或者放在病人身上或者体内的参照标记，如之前提到的。

接着，在步骤112，可以将浮动图像54可与参考图像数据集52对准。替代的，可以将参考图像数据集52与浮动图像54对准。根据本技术的方面，可以通过将第一兴趣点108与第二兴趣点110对准，来将浮动图像54与参考图像数据集52对准。更具体地，现在可以在X方向94移动浮动图像54，以将与第一兴趣点108关联的X坐标，与参考图像数据集52中的第二兴趣点110的X坐标对准。类似地，还可以在Y方向96移动浮动图像54，以便于将第一兴趣点108的Y坐标，与第二兴趣点110的Y坐标对准。根据本技术的示例方面，还可以在Z方向98移动浮动图像54，以将浮动图像108中的第一兴趣点108的Z坐标，与参考图像数据集52中的第二兴趣点110的Z坐标对准。例如，第一兴趣点108的位置坐标一般可以由(X₁，Y₁，Z₁)表示，而(X₂，Y₂，Z₂)可以表示第二兴趣点110的位置坐标。在本示例中，可以通过X方向94，Y方向96和Z方向98中平移浮动图像54，将浮动图像54与参考图像数据集52对准。更具体地，可以在X方向94移动浮动图像54，使得X₁与X₂对准。类似地，可以在Y方向96移动浮动图像54，以便于Y₁与Y₂的对准。还可以在Z方向98移动浮动图像54，使得Z₁与Z₂对准。附图标记114可以表示第一兴趣点108与第二兴趣点110对准的区域。在步骤112之后，浮动图像54中的第一兴趣点108可以与参考图像数据集52中的第二兴趣点110空间地对准，从而便于浮动图像54与参考图像数据集52对准。

从而，现在浮动图像54与参考图像数据集52对准。因此，可以将浮动图像54与参考图像数据集52之间的平行平面锁，转换成浮动图像54与参考图像数据集52之间的同平面锁，如之前参照图3提到的。此外，可以更新浮动图像54与参考图像数据集52之间的配准，以生成经过配准的图像，诸如平行平面和平移点配准的图像86(见图3)。接着，该经过配准的图像可以被显示在显示器上，诸如系统10(见图1)的显示器26。

现在转到图5，描绘的框图120示出了配置用于诊断系统10(见图1)的图像获取系统。系统120可以配置为通过图像获取装置124从病人122获取图像数据。附图标记126可以表示台子，配置为帮助定位病人122来进行成像会话。在一个实施例中，图像获取装置124可以包括探头，其中探头可以包括插入探头，或者非插入或者外部探头，诸如外部超声探头，配置为帮助获取图像数据。另外，在特定的其它实施例中，可以通过放在病人122身上的一个或多个传感器(未示于图5中)获取图像数据。例如，传感器可以包括生理传感器(未示出)，诸如心电图(ECG)传感器和/或位置传感器，诸如电磁场传感器或者惯性传感器。这些传感器例如可以通过引线(未示于图5中)操作地耦接到数据获取装置，诸如成像系统。

系统120还可以包括图像获取系统128，诸如，但不限于，与图像获取装置124操作地关联的医学成像系统。在一个实施例中，图像获取系统128可以包括超声成像系统。应当注意，尽管下文所阐述的示例实施例，是在医学成像系统的语境中描述的，也预期了其它成像系统和应用，诸如工业成像系统和非破坏性的评估和检查系统，诸如流水线检查系统、液体反应器检查系统。此外，下文阐述和描述的示例实施例，可以在结合其它成像模态、位置跟踪系统或者其它传感器系统采用超声成像的多模态成像系统中找到应用。此外，应当注意尽管下文阐述的示例实施例是在医学成像系统的语境中描述的，诸如，但不限于，超声成像系统、光成像系统、CT成像系统、MR成像系统、X射线成像系统、或者PET成像系统，或者以上的组合，根据本技术的方面也预期其它成像系统，诸如，但不限于，流水线检查系统、液体反应器检查系统、制造检查系统、或者其它成像系统。

在当前预期的配置中，医学成像系统128可以包括获取子系统130和处理子系统132。此外，医学成像系统128的获取子系统130，可以配置为通过图像获取装置124，获取表示病人122中感兴趣的一个或多个解剖学区域的图像数据。从病人122获取的图像数据可以接着由处理子系统132处理。

此外，获取的图像数据和/或由医学成像系统128处理的图像数据，可以用于在进行介入治疗、确定疾病状态、评估治疗的需要，确定适当的治疗选择、和/或监测对疾病状态的治疗效果方面帮助临床医生。在特定的实施例中，处理子系统132可以还耦接到存储系统，诸如数据库134，其中该数据库134配置为接收图像数据。

另外，如图5中所示，医学成像系统128可以包括显示器136和用户界面138。然而，在特定的实施例中，诸如在触摸屏中，显示器136和用户界面138可以重叠。另外，在一些实施例中，显示器136和用户界面138可以包括公用区域。根据本技术的方面，医学成像系统128的显示器136可以配置为，显示医学成像系统128基于通过图像获取装置124获得的图像数据生成的图像。此外，显示器136还可以配置为显示预先获取的图像容积，诸如参考图像数据集52(见图2)。显示器136还可以配置为便于经过配准的图像的显示，诸如经过配准的图像69(见图2)，86(见图3)。

此外，医学成像系统128的用户界面138可以包括人机接口装置(未示出)，配置为便于临床医生对显示器136上显示的图像数据进行操作。人机接口装置可以包括鼠标型的装置、轨迹球、操纵杆、指示笔、或者触摸屏，配置为便于临床医生确定一个或多个感兴趣的区域。然而，如将理解的，也可以使用其它人机接口装置，诸如，但不限于，触摸屏。此外，根据本技术的方面，用户界面138可以配置为帮助临床医生从头到尾巡览医学成像系统128获取的图像。此外，用户界面138例如还可以配置为帮助便于第一图像切片54(见图2)与参考图像数据集52配准。

如前面提到的，在特定的实施例中，病人122可以位于诸如CT扫描器的容积扫描设备的台子上，诸如病人台126。台子126可以设置在第一位置以便于将病人122升起进行容积扫描，并接着移动到第二位置进行超声扫描。根据本技术的方面，成像系统120可以包括定位子系统140，其中定位子系统140可以配置为帮助相对于台子126定向图像获取装置124。更具体的，定位子系统140可以配置为以相对于台子126已知的取向保持图像获取装置124。在一个实施例中，图像获取装置124可以放置在定位子系统140中，从而以相对于台子126已知的取向设置图像获取装置124。通过如上所述将图像获取装置124放置在定位子系统140中，有利的方便了获取好得多的平行平面锁。在一个目前预期的配置中，定位子系统140显示为操作的耦接到台子126。然而，如将理解的，定位子系统140可以设置在系统120中的其它位置。例如，定位子系统140的一部分，诸如配置为产生位置感应场的位置传感器，可以固定到台子126，或者随台子126移动，使得位置感应场随病人122移动，从而避免基于台子移动的调整的任何需要。

替代的，可以用位置传感器(未示于图5中)来帮助相对于台子126定向图像获取装置124。还有，一旦诸如浮动图像54的图像，与诸如参考图像数据集52的预先获取的图像容积配准，从诸如第二图像获取系统14的容积扫描设备的任何台子移动，可以用于更新配准。

如本领域技术人员将理解的，前述的示例、展示、和处理步骤，可以通过基于处理器的系统，诸如通用或专用计算机上适当的代码来实施。还应当注意，本技术不同的实施可以不同的顺序或者基本同时地，即并行地执行这里描述的步骤中的全部或者一些。此外，可以各种编程语言实施这些功能，包括但不限于C++或Java。这种代码，如本领域技术人员将理解的，可以被存储或者经过改编存储在一个或多个有形的、机器可读的介质上，诸如在存储器芯片、本地或远程硬盘、光盘(即CD的或DVD的)、或其它介质上，这些介质可以由基于处理器的系统访问以执行所存储的代码。注意，有形的接着可以包括打印了这些指令的纸张或者其它适当的介质。例如，可以通过光学地扫描纸张或其它介质而电子地捕获这些指令，接着在需要的情况下编译、解释或者以其它适当的方式处理，并接着存储在计算机存储器中。

上述基于容积的图像配准方法和用于基于容积的图像配准的系统，显著地简化了将实况超声图像与预先获取的表示病人体内的解剖学区域的图像容积配准的程序上的工作流程，并增加了用来实现图像良好的配准所用的程序上的时间的速度。此外，使用该方法和系统有利地帮助将旋转误差最小化。

上面描述的基于容积的图像配准的方法和系统的实施例，具有有效地将超声图像与通过单模态或多个成像模态获得的、预先获取的图像容积配准的技术效果，从而加强了工作流程效率而将误差最小化。

尽管这里仅阐述和描述了本发明的特定特征，对于本领域技术人员将有很多修改和变化。因此，要理解的是所附权利要求意图是覆盖落入本发明的真实精神内的所有这种修改和变化。

特征列表

10 成像系统

12 第一图像获取系统

14 第二图像获取系统

16 第N图像获取系统

18 处理模块

20 操作员控制台

22 显示模块

24 打印机

50 示出容积驱动的配准的流程图

52 参考图像数据集

54 浮动图像数据集

56-69 容积驱动的配准的步骤

70 示出容积驱动的配准的流程图

72-86 容积驱动的配准的步骤

90 容积驱动的配准的示意图

92 接收输入数据的步骤

94 X方向

96 Y方向

98 Z方向

100 确定相对于参考图像数据集处于已知的取向的位置的步骤

102 参考图像数据集中想要的图像切片

104 参考图像数据集中另一个图像切片

106 选择兴趣点的步骤

108 浮动图像中的第一兴趣点

110 参考图像数据集中的第二兴趣点

112 将第一与第二兴趣点对准的步骤

114 对准的兴趣点

120 诊断系统

122 病人

124 图像获取装置

126 台子

128 成像系统

130 获取子系统

132 处理子系统

134 本地数据库

136 显示器

138 用户界面

140 定位子系统

Claims

1.一种基于容积的图像配准方法，该方法包括：

接收第一图像数据集和至少一个其它图像数据集；

确定该至少一个其它图像数据集中对应于第一图像数据集的第一图像切片；

在至少一个第一图像数据集或至少一个其它图像数据集中的第一图像切片中选择第一兴趣点；

在第一图像数据集或至少一个其它图像数据集中的第一图像切片中的另一个中选择第二兴趣点，其中第二兴趣点对应于第一兴趣点；

在第一方向、第二方向和第三方向平移该第一图像数据集、该第一图像切片中的一个或两者，以将第一兴趣点与第二兴趣点对准；以及

更新第一图像数据集与该至少一个其它图像数据集的配准。

2.如权利要求1所述的方法，还包括将第一图像数据集与该至少一个其它图像数据集中的该第一图像切片锁定。

3.如权利要求1所述的方法，其中第一图像数据集通过第一成像模态获得，该至少一个其它图像数据集通过第二成像模态获得，其中第二成像模态不同于第一成像模态。

4.如权利要求1所述的方法，还包括：

在第一图像数据集中确定一位置，其中该位置处于相对于该至少一个其它图像数据集中的一个或多个图像切片已知的取向；

在至少一个第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中选择第三兴趣点；

在第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的另一个中选择第四兴趣点，其中第四兴趣点对应于第三兴趣点；以及

在第一方向、第二方向和第三方向平移该第一图像数据集、该至少一个其它图像数据集中的一个或两者，以将第一兴趣点与第三兴趣点对准。

5.如权利要求4所述的方法，还包括记录对应于第一图像切片的位置信息。

6.如权利要求1所述的方法，还包括处理经过配准的图像来显示。

7.一种基于容积的图像配准方法，该方法包括：

接收第一图像数据集和至少一个其它图像数据集；

在至少一个第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中选择第一兴趣点；

在第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的另一个中选择第二兴趣点，其中第二兴趣点对应于第一兴趣点；

在第一方向、第二方向和第三方向平移该第一图像数据集、该至少一个其它图像数据集中的一个或两者，以将第一兴趣点与第二兴趣点对准；以及

更新第一图像数据集与该至少一个其它图像数据集的配准。

8.一种计算机可读介质，包括一个或多个有形介质，其中该一个或多个有形介质包括：

适合于接收第一图像数据集和至少一个其它图像数据集的代码；

适合于确定该至少一个其它图像数据集中对应于第一图像数据集的第一图像切片的代码；

适合于在至少一个第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的该第一图像切片中选择第一兴趣点的代码；

适合于在第一图像数据集或该至少一个其它图像数据集中的该第一图像切片中的另一个中选择第二兴趣点的代码，其中第二兴趣点对应于第一兴趣点；

适合于在第一方向、第二方向和第三方向平移该第一图像数据集、该第一图像切片中的一个或两者，以将第一兴趣点与第二兴趣点对准的代码；以及

适合于更新第一图像数据集与该至少一个其它图像数据集的配准的代码。

9.一种系统(10)，包括：

至少一个成像系统(12)，配置为获取第一图像数据集和至少一个其它图像数据集；以及

处理子系统(132)，操作地耦接到该至少一个成像系统(12)，并且配置为处理该第一图像数据集和该至少一个其它图像数据集中的每个，以生成基于第一图像数据集和至少一个其它图像数据集基于容积的配准的、经过配准的图像。

10.如权利要求9所述的系统(10)，还包括定位子系统(140)，配置为便于以相对于该至少一个成像系统(12)已知的取向，定位图像获取装置(124)。