技术领域
[0001] 本发明涉及用于增强超声图像的图像处理设备、医学成像系统和用于增强超声图像的方法，以及计算机程序单元和计算机可读介质。
相关背景技术
[0002] 在诸如血管内介入的医学检查中，能够使用不同类型的医学成像，例如，出于引导目的，在荧光透视X射线成像和超声成像下执行对二尖瓣夹的定位。X射线图像被用于可视化诸如导管、夹子等的工具以及还有骨骼结构，而超声成像能够被用于可视化软组织。WO2011/070492A1描述了超声图像数据与X射线图像数据的组合。在X射线图像中检测超声探头，并且在X射线图像之内可视化超声探头的采集设置。已经示出，超声图像允许对软组织的可视化，对软组织的可视化在开发微创介入领域中变得越来越重要。然而，也已经示出，提供将荧光透视图像与超声图像靠近彼此要求用户在精神上将在各自的图像中示出的两种不同的内容组合的注意和意识。
具体实施方式
[0035] 图1示出用于增强超声图像的图像处理设备10，所述图像处理设备10包括图像数据输入单元12、中央处理单元14以及显示单元16。图像数据输入单元12被配置为提供对象的感兴趣区域的超声图像，并且被配置为提供对象的感兴趣区域的X射线图像。
[0036] 中央处理单元14被配置为在X射线图像中选择预定的图像区，被配置为将超声图像与X射线图像进行配准，被配置为基于所配准的选择的预定的图像区来在超声图像中检测预定的区，并且被配置为在超声图像中突出显示检测到的区的至少部分以生成加强的超声图像。显示单元被配置为将加强的超声图像提供为在显示区18上的引导信息。
[0037] 在其他范例中(未进一步示出)，中央处理单元被配置为将所选择的区投影到超声图像中，并且被配置为基于所投影的区来在超声图像中检测预定的区。
[0038] 在其他范例中(未进一步示出)，中央处理单元被配置为在X射线图像中检测至少一个目标对象，并且被配置为基于所配准的目标对象来在超声图像中检测至少一个目标对象，并且被配置为在超声图像中突出显示检测到的目标对象的区。
[0039] 在范例中，中央处理单元14被配置为将至少一个检测到的目标对象投影到超声图像中，并且被配置为基于所投影的目标对象来在超声图像中检测至少一个目标对象。
[0040] 在其他范例中(未详细示出)，中央处理单元14被配置将所选择的区配准为2D以及3D中的轮廓，并且被配置为选择在超声图像中符合所投影的轮廓的对象。
[0041] 图2示出了医学成像系统100，所述医学成像系统100包括超声成像设备110和X射线成像设备112。而且，图像处理设备114根据图1中示出的范例或根据以上和以下描述的范例而被提供。超声成像设备110被配置为采集并提供对象的感兴趣区域的超声图像，并且X射线成像设备112被配置为采集并提供对象的感兴趣区域的X射线图像。
[0042] 例如，超声成像设备110包括换能器116，所述换能器116可以被引入为与对象118接触。介入工具119可以被呈现。在另一范例中，代替所述工具，另一目标对象或其他预定的图像区被提供。例如，将换能器116引入为与对象118接触能够被手动地完成，或者也能够被以电机驱动的方式完成。诸如手持式的换能器116被连接到超声成像基座120，所述连接由线122指示，但是所述连接也能够被提供为无线的。超声成像基座120被连接到中央处理单元124，如由连接箭头126所指示的。这可以是有线连接或无线连接。换能器
116采集对象118的感兴趣区域的超声图像信息。
[0043] X射线成像设备112包括X射线源128和X射线探测器130。X射线源128提供朝向探测器130的X射线辐射132，从而穿过对象118，以便提供X射线图像信息。X射线成像设备112通过连接箭头134被连接到中央处理单元124。再一次地，该示意性示出的连接可以被提供为基于有线的或基于无线的。
[0044] 例如，X射线成像设备112被提供为C臂布置，其中，X射线源128和X射线探测器130被提供在C臂136的相对的端部上，所述C臂136可以由从天花板140上悬吊的天花板支撑物138支撑。当然，也能够使用其他X射线成像设备类型，例如，被安装到地板的或者移动的X射线成像设备(例如，移动的C臂设备)，或者具有不可移动的X射线源和X射线探测器的其他固定的X射线成像设备。
[0045] 中央处理单元124因此与未进一步示出的图像数据输入单元形成为一体，以接收来自超声成像设备110的超声图像或超声图像数据以及来自X射线成像设备112的X射线图像或X射线图像数据。中央处理单元124还被连接到显示单元142。
[0046] 以上已经关于图1描述了中央处理单元124，即，中央处理单元具有附图标记14和124。因此，对于图2的中央处理单元124的配置参考以上内容。类似应用于显示单元，所述显示单元在图2中被给出附图标记142并且在图1中被给出附图标记16。因此，关于显示单元也参考与图1有关的描述。对象118可以是在诸如患者台的对象支撑物144上提供的患者。
[0047] 根据范例，如图2所示，但不意味着是图2的必要特征，超声成像设备包括探头，例如，换能器116。探头被用于采集超声图像。而且，配准单元144被提供，例如与中央处理单元124集成在一起。然而，也在图2中示出的配准单元144不意味着这是医学成像系统100的必要部件。配准单元144被提供并被配置为在X射线图像中对超声探头116进行配准。
[0048] 根据其他范例，X射线成像设备112和超声成像设备110被配置为同时采集图像。
[0049] 根据其他范例(未进一步详细示出)，超声成像设备110被配置为采集超声图像的第一序列，并且X射线成像设备112被配置为采集X射线图像的第二序列。
[0050] 根据其他范例，成像处理设备114被配置为执行如以下所描述的范例和方法。
[0051] 图3示出了用于增强超声图像的方法200，其中，以下步骤被提供。在第一预备步骤210中，提供对象的感兴趣区域的超声图像。在第二预备步骤212中，提供对象的感兴趣区域的X射线图像。在选择步骤214中，在X射线图像中选择预定的图像区。而且，在配准步骤216中，将超声图像与X射线图像进行配准。接下来，在检测步骤218中，基于所选择的预定的图像区并且基于配准来在超声图像中检测预定的图像区。最后，提供突出显示步骤220，在所述突出显示步骤220中，在超声图像中突出显示检测到的预定的图像区的至少部分以生成加强的超声图像222。
[0052] 第一预备步骤210也可以被称为步骤a)，第二预备步骤212也可以被称为步骤b)，选择步骤214也可以被称为步骤c)，配准步骤216也可以被称为步骤d)，检测步骤218也可以被称为步骤e)，并且突出显示步骤220也可以被称为步骤f)。
[0053] 所述步骤的顺序，具体为步骤a)、b)以及c)的顺序，不是强制性的，除了在步骤d)中将X射线图像与超声图像进行配准是在步骤e)中在超声图像中检测所选择的区之前。
[0054] 在范例中，在步骤d)与e)之间，以下步骤被提供：d/e)将所选择的区投影到超声图像中，其中，在步骤e)中，基于所投影的区来在超声图像中检测预定的区。
[0055] 所述超声图像数据能够是2D图像数据或3D图像数据。
[0056] 根据其他范例(未详细示出)，步骤c)包括在X射线图像中检测至少一个目标对象。换言之，预定的图像区是目标对象，例如，在患者内部的介入设备或其他对象。步骤d)包括在超声图像中对至少一个检测的目标对象进行配准。因此，从X射线图像获取的目标位置信息通过配准被转移到超声图像。步骤e)包括基于在X射线中的目标图像区并且基于所述配准来在超声图像中检测至少一个目标对象。步骤f)包括在超声图像中突出显示检测到的目标对象的区的部分。与术语“配准的目标对象”有关，其要指出X射线中的轮廓是在投影的几何结构中被完成的，而US是在3D世界中被完成的。基于X射线中的轮廓能够定义一些先验，但是不能够直接得到3D对象。
[0057] 在范例中，步骤d/e)包括将至少一个检测到的目标对象投影到超声图像中，其中，步骤e)包括基于所投影的目标对象来在超声图像中检测至少一个目标对象。
[0058] 根据其他范例(未进一步详细示出)，预定的图像区是介入工具，所述介入工具被自动地检测和跟踪以用于在步骤c)中的选择步骤。
[0059] 在范例中，步骤g)被提供，在所述步骤g)中，所述加强的超声图像被提供为在显示器上的引导信息。
[0060] 在其他范例中，在步骤d)中，所选择的区被投影为轮廓，并且在步骤e)中，选择在超声图像中符合所投影的轮廓的对象。
[0061] 在一个范例中，同时采集在步骤a)和b)中提供的图像，如以上已经指示的。
[0062] 预定的图像区或目标对象可以是诸如导管、假体、夹子等的介入工具。例如，所生成的加强的超声图像可以是工具加强的超声图像。突出显示可以被提供为在超声图像中对检测到的区着色以将预定的图像区与其他结构区分开。
[0063] 例如，在步骤d)中的配准，在X射线图像中对用于采集超声图像的超声探头进行配准。
[0064] 投影步骤被提供为反投影。
[0065] 图4示出了其他范例，其中，在步骤a)中，在第一预备步骤226中提供感兴趣区域的超声图像224的第一序列。在步骤b)中，在第一预备步骤230中提供感兴趣区域的X射线图像228的第二序列。在步骤c)中，在检测步骤232中，在X射线图像中的一幅中检测预定的图像区，并且在另外的X射线图像中跟踪所述预定的图像区。在步骤d)中，配准步骤234被提供，其中，将超声图像的第一序列与X射线图像的第二序列进行配准。在步骤e)中，在检测步骤236中基于所配准的选择的预定的图像区来在超声图像的第一序列中检测预定的图像区。而且，在步骤f)中，在突出显示步骤238中在超声图像的第一序列中突出显示检测到的预定的图像区的区。
[0066] 在一个范例中，在步骤c)中，在X射线图像中的一幅中检测至少一个目标对象，并且在另外的X射线图像中跟踪所述至少一个目标对象。在步骤e)中，基于所配准的选择的预定的图像区来在超声图像的第一序列中检测目标对象，并且在步骤f)中，在超声图像的第一序列中检测至少一个目标对象，并且在步骤g)中，在超声图像的第一序列中突出显示检测到的目标对象的区。
[0067] 在另一范例中，在步骤e)中，目标对象被投影在超声图像的第一序列中，并且在步骤f)中，在超声图像的第一序列中检测至少一个目标对象。
[0068] X射线图像可以被提供为荧光透视图像数据。在一个范例中，目标对象被自动地检测。在另一范例中，目标对象被手动地检测。
[0069] 在其他范例中，提供了一种用于操作图像处理装置的方法，其中，提供了前述范例的图像数据处理步骤。
[0070] 图5示出了方法的其他范例，其中，在第一预备步骤242中提供(一幅或多幅)荧光透视图像240。而且，例如同时地，在第二预备步骤246中提供(一幅或多幅)超声图像244。接下来，在检测步骤248中，在(一幅或多幅)X射线图像240中检测并跟踪目标对象。
接下来，配准步骤250被提供，在所述配准步骤250中，将(一幅或多幅)超声图像244与(一幅或多幅)荧光透视图像240进行配准。箭头252指示通过配准250对两种图像世界的连接。然后来自配准250的信息与来自检测和跟踪步骤248的结果一起被使用在反投影步骤254中。后者然后被使用在检测步骤256中，在所述检测步骤256中，在从第二预备步骤246提供的(一幅或多幅)超声图像之内检测目标对象，利用箭头258来指示对超声图像数据的提供。在检测步骤256后，例如通过在计算步骤260中计算被着色的超声图像来提供对超声图像的增强。
[0071] 例如，如果(一个或多个)目标对象是血管内介入设备或者其他设备，或者也被称为工具，则加强的超声图像262被提供为例如在显示单元的显示区上的引导信息。因此，基于在荧光透视图像中的检测来提供在超声图像中对工具的加强。
[0072] 例如，以同时执行的方式采集荧光透视图像数据240和超声图像数据244，并且可获得两者的实况流。在X射线图像中对目标对象的检测/跟踪中，在一个X射线帧中手动地选择或自动地检测目标对象。能够选择所有不透射线的对象或者仅一个目标对象，例如夹子。然后，在接下来的帧中跟踪所选择的对象的位置。在配准步骤中，将超声采集与X射线采集进行配准。当超声探头在荧光透视图像中可见时，该任务可以通过对超声探头进行配准来完成。在反投影中，将(在X射线帧中)检测到的对象的轮廓例如反投影到2D超声图像上或反投影在3D超声体积之内。在2D的情况下，(在目标对象位于超声平面中的情况下)还能够获得目标对象的2D轮廓。在3D的情况下，能够获得沿着轮廓的射束。在超声图像之内对目标对象的检测256中，例如提供选择在超声图像中符合反投影的轮廓的对象。在计算步骤260中，对超声图像数据着色，超声图像被着色以将在诸如软组织的其他结构中区分目标对象。代替着色，提供突出显示或强调各自的区的其他手段。也能够进行其他专用的绘制，例如，对在3D图像数据中的透明度起作用。
[0073] 图6将加强的超声图像300的范例示出为图6a中的2D回声图310，并且将加强的超声图300的范例示出为图6b中的3D回声图320。
[0074] 在图6a中，回声图图示312被示出具有例如与设备的区域有关的突出显示的区314，其中，如上所述，所述设备已经在X射线图像中被检测到。所述突出显示的区可以被着色或被对比增强等。
[0075] 在图6b中，回声图图示322被示出具有例如与设备的区域有关的突出显示的区324，其中，如上所述，所述设备已经在X射线图像中被检测到。所述突出显示的区可以被着色或被对比增强等。
[0076] 图7示出了图6的各自的摄影图示，即，图7a示出了图6a的内容，并且图7b示出了图6b的内容。因此，使用了相同的附图标记。
[0077] 在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种计算机程序或计算机程序单元，其特征在于适于在适当的系统上运行根据前述实施例中的一个所述的方法的方法步骤。
[0078] 因此，所述计算机程序单元可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行或诱导上述方法的步骤的执行。此外，所述计算单元可以适于操作上述装置的部件。所述计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。所述计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此，可以配备数据处理器来实施本发明的方法。
[0079] 本发明的该示范性实施例覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，以及通过将现有程序更新转换为使用本发明的程序的计算机程序二者。
[0080] 更进一步的，计算机程序单元可以能够提供所有必要步骤以完成如上所述的方法的范例性实施例的过程。
[0081] 根据本发明的又一示例性实施例，提出一种计算机可读介质，例如，CD-ROM，其中，所述计算机可读介质具有被存储在其上的计算机程序单元，前述章节描述了所述计算机程序单元。
[0082] 计算机程序可以被存储和/或分布在合适的介质上，例如，与其他硬件一起或作为其他硬件的部分供应的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其他形式被分布，例如，经由互联网或其他有线或无线的通信系统。
[0083] 然而，计算机程序也可以被呈现在网络上，如万维网，并且能够从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的其他范例性实施例，提供用于使计算机程序可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个的方法。
[0084] 必须指出，已经参考不同的主题对本发明的实施例进行了描述。具体地，参考方法型权利要求对一些实施例进行了描述，而参考装置型的权利要求对其他实施例进行了描述。然而，除非另有说明，本领域技术人员将会从以上和以下的描述中推断出，除了属于一种类型的主题的特征的任意组合之外，涉及不同主题的特征之间的任意组合也被认为在本申请中公开。然而，所有的特征都能够被组合来提供多于特征的简单加合的协同效应。
[0085] 尽管已经在附图和前面的描述中详细图示和描述了本发明，但是这样的图示和描述应当被认为是图示性或示范性的，而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求书中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。
