CN101785027A - 用于测量对象、尤其是管腔或血管中流量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于测量对象中、尤其是管腔或血管中流量的方法，包括：产生对象的时序图像；确定可信图，其中可信图对应于对象的图像。另一示例性实施例是一种用于计算流量参数(13)的方法和设备，包括：关于流量图像的可信图(18)，而将预测的流量图像(16)与流量图像(17)比较(15)；并且关于比较(15)的结果而适配(12)预测的流量图像(16)。此外，本发明公开了一种计算机程序，其上存储有用以执行上述方法之一的指令。
Description
技术领域
本发明涉及测量对象、尤其是管腔或血管中流量的领域。
背景技术
文献US 2003/0040669A1涉及一种对血管树进行成像的方法，其产生有关血管树的附加信息。其中还公开了一种实施该方法的X射线设备。
许多应用，尤其是其中的一些医学应用(神经血管疾病或冠心病的诊断、治疗计划和结果控制)需要测量流量。当直接测量不可能实现时，可以应用对造影剂进程的成像。根据这些图像，可以观察在管腔/血管中固定位置处该造影剂随时间变化的量(时间-强度曲线TIC)或者在固定时间点处该造影剂沿着流动的流线变化的量(距离-强度曲线DIC)。将这种曲线输入给分析方法，以便分析方法根据图像确定流量。同样，可以使用图像或其区域中包含的所有造影剂的总和。
作为延伸，可以观察在所有可能的位置处和时间点时造影剂的量。TIC和DIC的这一组合称为流量图。
通常，通过与不是造影图像的对象图像、即所谓的掩模图像相比，确定特定位置和时间的造影剂量。
发明内容
本发明的目的在于改善对对象、尤其是管腔或血管中流量的测量。这一目的借助于独立权利要求的教导而实现。在从属权利要求中描述了优选的实施例。
根据示例性实施例，一种用于测量对象、尤其是管腔或血管中流量的方法，包括：生成对象的时序图像；确定可信图(reliability map)，其中可信图对应于对象的图像；基于对象的时序图像和可信图确定流量。
其优点是可以根据不同标准评估时序图像。举例而言，重叠的血管区域、例如由于心搏而引起的对象移动或者获取图像的设备的移动，可能导致较低质量的图像。将借助于可信图来考虑这些方面。因此，可信图提供了关于图像的单一方面的可信赖的信息。其结果是避免了对图像的误解。
根据另一示例性实施例，可信图取决于对象的几何形状。
根据另一示例性实施例，基于对象的图像导出几何形状。
根据另一示例性实施例，可信图取决于生成序列图像的设备。
根据另一示例性实施例，该方法还包括：将造影剂注入对象、尤其是血管中；至少部分地基于造影剂的时序图像而确定流量。
根据示例性实施例，图像具有不同的取向。
根据另一示例性实施例，可信图取决于流量方向和图像方向之间的关系。
本发明的示例性实施例的示例性方面可以实现为，可信图取决于重叠的管腔，尤其取决于重叠的血管。
根据一个示例性实施例，可信图取决于图像的质量，尤其取决于掩模图像中的边缘或者当通过与掩模图像比较而确定造影剂量时可能出现的伪影。
根据另一示例性实施例，显示可信图以评估用于测量的方法。
根据示例性实施例，一种用于计算流量参数的方法包括：关于流量图像的可信图，而将预测的流量图像与流量图像相比较；并且关于比较的结果而适配预测的流量图像。
根据示例性实施例，可信图(18)取决于对象的几何形状(21)。
根据示例性实施例，基于对象的图像导出几何形状。
根据另一示例性实施例，可信图取决于生成图像的设备。
根据又一示例性实施例，显示可信图以评估用于测量的方法。
根据示例性实施例，提供了一种将上述方法用于诊断血管造影、尤其用于冠状动脉血管造影的用途。
根据示例性实施例，一种用于测量对象、尤其管腔或血管中的流量的设备，包括：用于生成对象的时序图像的成像器；用于确定可信图的确定器，其中可信图对应于对象的图像；适于基于对象的时序图像和可信图而确定流量的第二确定器。
根据另一示例性实施例，可信图取决于对象的几何形状。
根据另一示例性实施例，几何形状基于对象的图像。
根据示例性实施例，可信图取决于生成序列图像的设备。
根据示例性实施例，该设备还包括：用于将造影剂注入对象、尤其是血管中的注射器；用于至少部分地基于造影剂的时序图像而确定流量的确定器。
根据又一示例性实施例，图像具有不同的取向。
根据示例性实施例，可信图取决于流量方向和图像方向之间的关系。
根据又一示例性实施例，可信图取决于重叠的管腔，尤其取决于重叠的血管。
根据示例性实施例，可信图取决于图像的质量，尤其取决于掩模图像中的边缘或取决于伪影。
根据示例性实施例，该设备还包括用于显示可信图以评估用于测量的方法的视觉指示器。
根据又一示例性实施例，该设备包括：关于流量图像的可信图而将预测的流量图像与流量图像相比较的比较器；以及用于关于比较结果适配预测的流量图像的适配器(adaptor)。
根据示例性实施例，可信图取决于对象的几何形状。
根据示例性实施例，几何形状基于对象的图像。
根据示例性实施例，可信图取决于生成图像的设备。
根据另一示例性实施例，该设备还包括用于显示可信图以评估用于测量的方法的视觉指示器。
本发明的示例性实施例的示例性方面可以实现为一种计算机程序，其上记录有用以执行根据权利要求1至13所述的方法的指令。
根据另一示例性实施例，提供了一种其上存储有根据权利要求32所述的计算机程序的计算机可读介质。
这提供了根据不同标准评估时序图像的可能性。举例而言，重叠的血管区域、例如由于心搏而引起的对象移动或者获取图像的设备的移动，可能导致较低质量的图像。将借助于可信图来考虑这些方面。因而，可信图提供了关于图像的单一方面的可信赖的信息。其结果是避免了对图像的误解。
应当注意到，还可以组合上述特征。即使未详细明确地描述，上述特征的组合还可能产生协同效应。
本发明的这些和其他方面将从下文描述的实施例中变得明显并且将参考这些实施例来阐明各方面。
附图说明
下文中参照下列附图描述本发明的示例性实施例，在附图中：
图1示出了两幅DIC图表；
图2示出了流量图；
图3示出了两幅TIC图表；
图4示出了沿着冠状动脉血管造影图中感兴趣血管的4个界标；
图5示出了沿着感兴趣血管的中心线的部分重叠的冠状动脉和可信赖值的一帧；
图6示出了沿着感兴趣血管的中心线的部分重叠的冠状动脉和可信赖值的另一帧；
图7示出了沿着感兴趣血管的中心线的部分重叠的冠状动脉和可信赖值的另一帧；
图8示出了颈动脉分叉的流量图；
图9示出了颈动脉分叉的可信图；
图10示出了颈动脉分叉；
图11示出了拟合处理的系统概况；
图12示出了在没有重建、分割单元情况下的拟合处理的系统概况；
图13示出了获自于实验设备的经提取的流量图；
图14示出了模拟的流量图；
图15示出了计算机系统；
图16示出了流程图。
附图标记列表
1：流量图中的两列；
2：流量图中的两列；
3：流量图中的两行；
4：流量图中的两行；
5：重叠的血管的帧；
6：重叠的血管的帧；
7：可信赖值；
8：重叠的血管的帧；
9：可信赖值；
10：重叠的血管的帧；
11：可信赖值；
12：适配单元；
13：流量参数单元；
14：流量图模拟；
15：比较单元；
16：模拟的流量图单元；
17：提取的流量图单元；
18：可信图单元；
19：对象的图像单元；
20：重建、分割单元；
21：几何形状单元；
22：流量图提取单元；
23：流量图；
24：可信赖值；
25：可信赖值；
26：流量图；
27：键盘；
28：显示器；
29：CPU；
30：计算机系统；
31：成像器；
32：确定器；
33：流程图开始；
34：成像器；
35：确定器；
36：第二确定器；
37：流程图结束。
具体实施方式
图1、2和3示出了流量图(图2)与时间强度曲线TIC(图3)和距离强度曲线DIC(图1)之间的关系。如果对造影剂量的观察不可信赖，则通常根据TIC、DIC和流量图确定的流量也不可信赖。
流量图是作为流量图的行的TIC和作为流量图的列的DIC的结果。根据本发明的示例性实施例，与流量图组合使用可信图。
可信图给出了流量图的每个输入(entry)的可信赖度。作为与完整的DIC或TIC工作的替代，流量提取系统随后处理流量图的有效面片(patch)。图1示出了两幅DIC图表。图2示出了两列1和另两列2，其对应于图1的两幅DIC图表。还具有两行3和另两行4，其相应于图3的两幅TIC图表。
图4-7给出了冠状动脉血管造影的示例。示出了由于心脏运动造成的重叠的血管。图4示出了重叠的血管5的一帧，其中描绘出沿着感兴趣血管的界标。图5、6和7示出了具有不同重叠的不同帧6、8、10。对于图5、6和7中的每个帧6、8、10，给出了沿着感兴趣血管的中心线的可信赖值7、9、11，其中浅色区域指示具有高可信赖度的区域，而深色区域指示具有较低可信赖度的区域。
在每个帧5、6、8、10中，感兴趣血管中的一些部分被另外的血管遮蔽，但是每个帧5、6、8、10中，遮蔽了不同的部分。对于每个帧5、6、8、10，沿着血管中心线给出了可信赖值。对于所有帧5、6、8、10和沿着中心线的所有点的可信赖度组成了可信图。
图8示出了流量图，其具有由于重叠的血管造成的无效面片。图9示出了使用旋转x射线设备成像的颈动脉分叉的可信图，而图10描绘出相应的几何形状，即颈动脉分叉。
作为示例性实例，可以从血管自身的流量图像中获得血管的几何形状。为了从旋转血管造影提取颈动脉中的流量，首先根据序列投影图像或者根据3DRA体积重建确定可见血管树的3D几何形状和感兴趣血管的3D中心线。
通过将中心线的点投影在检测器平面上而确定流量图。可以根据整个血管树的几何形状21确定可信图18。如果存在重叠的血管，则可信赖度为零。在投影缩短的情况下，可信赖度取决于血管和x射线束之间的角度。另外，如果通过与掩模图像相比较而产生伪影，则可能降低可信赖度。如果上述这些均未发生，那么可信赖度为1。
图11描绘出可信图18的作用，其中示出了拟合处理的系统概况，其中拟合处理可以是例如基于模型的流量图拟合处理。可信图18用于在比较15期间进行加权。根据本发明，引入了可信图18，其给出了流量图的每个输入的可信赖度。例如，可以根据图像序列中血管结构的几何形状重叠而估计可信图18。通过模拟流量图、将模拟的流量图与观察得的流量图进行比较15以及最优化两者之间的差值，可以定量地提取流量特征。在比较15中使用可信图18允许从冠状动脉血管造影和旋转血管造影中提取(定量的)流量特征。
作为又一实例，可以从示出流量的图像中提取管腔或血管的几何形状。在此，还将对象19的图像输入至重建和分割20。这产生了向确定器32输入的几何形状21。其结果是可信图18。对象的图像还产生流量图提取21。流量图提取22产生提取的流量图17，其相应于流量的图像。还存在相应于预测的流量图像的模拟流量图16与提取的流量图17之间的比较15，这产生对流量参数13的适配12。由于这些适配的流量参数13，可以计算流量图模拟14。可以再一次将该模拟的流量图16与提取的流量图17进行比较。因此，将流量图和可信图18输入至基于模型的流量提取系统。针对这方面的一个实例是根据x射线序列确定流量。
假设已知x射线系统的参数和注射的参数。开始对流量参数进行初始推测，模拟16流量图。随后，适配平均体积流量、流量波形和流量分布以确定对提取的流量图17和模拟的流量图16的最佳拟合。在拟合期间，可信图18给出了误差函数的加权参数。
图12示出了与图11所示相类似的流量图。两幅图11和12之间的唯一区别是，不存在重建和分割步骤。例如可以从前期分析或计算中导出几何形状21，而无需对象19的图像。在该情况下，可以省略重建和分割。
图13和14示出了获自于实验装置(图13)和模拟流量图(图14)的经提取的流量图的实例。适配模拟的参数以将模拟的流量图拟合至所提取的流量图。
根据本发明的这些示例性方法可以用于从标准冠状动脉血管造影和旋转采集中提取血流，例如，用于神经血管应用。
图15示出了具有键盘27、显示器28和CPU 29的计算机系统30以及成像器31。成像器31生成对象的时序图像；计算机系统30确定可信图，其中可信图对应于对象的图像。
图16示出了流程图，其对分别对应于权利要求1或17。流程图示出了特定顺序，但是这并不是唯一的顺序，其必须根据权利要求进行理解。事实上，权利要求还包括不同单元的其他不同顺序。
公开了一种用于测量对象、尤其是管腔或血管中流量的方法和设备，包括：产生对象的时序图像；确定可信图，其中可信图对应于对象的图像。另一示例性实施例是一种用于计算流量参数(13)的方法和设备，包括：关于流量图像的可信图(18)而比较(15)预测的流量图像(16)和流量图像(17)；以及关于比较(15)的结果而适配(12)预测的流量图像(16)。而且，描述了一种计算机程序，其上记录有用以执行上述方法之一的指令。
虽然在附图和说明书中已经详细图示说明和描述了本发明，但是这种图示说明和描述应当理解为是说明性或示意性的，而非限制性的；本发明不局限于所公开的实施例。
本领域技术人员在实现所要求保护的本发明时，根据对附图、所公开内容以及权利要求的研究，可以理解和实现所公开实施例的其他变型。在权利要求中，措辞“包括”不排除其他元件或步骤，而不定冠词“一”或“一个”不排除复数。单一处理器或其他单元可以满足权利要求中所引用的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中所引用特定措施的实施并不意味着不可以使用这些措施的组合以获得更优方式。计算机程序可以存储/分配于合适的介质，诸如光学存储介质或与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分的固态介质，但是还可以分配成其它形式，例如经由网络或其他有线或无线电信系统。权利要求中的任何附图标记不应理解为限制其范围。
Claims (33)
1.一种用于测量对象中、尤其是管腔或血管中流量的方法，包括：
生成所述对象的时序图像(34)；
确定可信图，其中，可信图对应于所述对象的图像(35)；
基于所述对象的所述时序图像和所述可信图确定所述流量(36)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述可信图取决于所述对象的几何形状。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，基于所述对象的所述图像导出所述几何形状。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其中，所述可信图取决于生成所述序列图像的设备。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，还包括：
将造影剂注入所述对象、尤其是所述血管中；
至少部分地基于所述造影剂的时序图像而确定所述流量。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的方法，其中，所述图像有不同的取向。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其中，所述可信图取决于所述流量的方向和所述图像的方向之间的关系。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的方法，其中，所述可信图取决于重叠的管腔，尤其取决于重叠的血管。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的方法，其中，所述可信图取决于所述图像的质量，尤其取决于掩模图像中的边缘或者取决于伪影。
10.根据权利要求1至9中任意一项所述的方法，其中，显示所述可信图以评估用于测量的所述方法。
11.一种用于计算流量参数(13)的方法，包括：
关于流量图像的可信图(18)，而将预测的流量图像(16)与流量图像(17)比较(15)；并且关于所述比较(15)的结果而适配(12)所述预测的流量图像(16)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述可信图(18)取决于对象的几何形状(21)。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，基于所述对象的图像导出所述几何形状。
14.根据权利要求11至13中任意一项所述的方法，其中，所述可信图取决于生成所述图像的设备。
15.根据权利要求11至14中任意一项所述的方法，其中，显示所述可信图以评估用于测量的所述方法。
16.一种将权利要求1至15中的任意一项用于诊断血管造影、尤其用于冠状动脉血管造影的用途。
17.一种用于测量对象、尤其管腔或血管中的流量的设备，包括：
用于生成所述对象的时序图像的成像器(34)；
用于确定可信图的确定器(35)，其中，可信图对应于所述对象的图像；
适于基于所述对象的所述时序图像和所述可信图而确定所述流量的第二确定器(36)。
18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述可信图取决于所述对象的几何形状。
19.根据权利要求18所述的设备，其中，所述几何形状基于所述对象的所述图像。
20.根据权利要求17至19中任意一项所述的设备，其中，所述可信图取决于生成所述序列图像的设备。
21.根据权利要求17至20中任意一项所述的设备，还包括：
用于将造影剂注入所述对象、尤其是所述血管中的注射器；
用于至少部分地基于所述造影剂的时序图像而确定所述流量的确定器。
22.根据权利要求17至21中任意一项所述的设备，其中，所述图像具有不同的取向。
23.根据权利要求17至22中任意一项所述的设备，其中，所述可信图取决于所述流量的方向和所述图像的方向之间的关系。
24.根据权利要求17至23中任意一项所述的设备，其中，所述可信图取决于重叠的管腔，尤其取决于重叠的血管。
25.根据权利要求17至24中任意一项所述的设备，其中，所述可信图取决于所述图像的质量，尤其取决于掩模图像中的边缘或取决于伪影。
26.根据权利要求17至25中任意一项所述的设备，还包括用于显示所述可信图以评估用于测量的所述方法的视觉指示器。
27.一种用于计算流量参数(13)的设备，包括：
关于流量图像的可信图(18)而将预测的流量图像(16)与流量图像(17)相比(15)的比较器；以及用于关于所述比较(15)的结果适配(12)所述预测的流量图像(16)的适配器。
28.根据权利要求27所述的设备，其中，所述可信图(18)取决于对象的几何形状(21)。
29.根据权利要求28所述的设备，其中，所述几何形状基于所述对象的图像。
30.根据权利要求27至29中任意一项所述的设备，其中，所述可信图取决于生成所述图像的设备。
31.根据权利要求27至30中任意一项所述的设备，还包括用于显示所述可信图以评估用于测量的所述方法的视觉指示器。
32.一种计算机程序，其上记录有用以执行根据权利要求1至15所述的方法之一的指令。
33.一种计算机可读介质，其上存储有根据权利要求32所述的计算机程序。
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