CN107019523B - 被成像主体内多个低对比度对象的增强显像的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本公开的发明名称是“被成像主体内多个低对比度对象的增强显像的系统与方法”。一种用于增强被成像主体（20）内多个对象（12、14、16、18）的显像的方法（48）。所述方法（48）包含：采集（50）布置在所述被成像主体20中且被多个引导线（16、18）所支持的所述多个对象（12、14、16、18）的多个图像（38），至少部分地基于布置在所述多个图像（38）中的多个界标（16、18、104、106、108、110）来生成（52）复合变形场（54），以及至少部分地基于所述复合变形场（54）来生成（56）合成图像（46、58）。所述复合变形场（54）对由所述多个引导线的至少两个或更多引导线（16、18）在所述多个对象（12、14、16、18）上诱发的变形进行建模。

Description

被成像主体内多个低对比度对象的增强显像的系统与方法

技术领域

本发明的实施例一般涉及对被成像主体（subject）内的对象（object）进行显像。

背景技术

冠状动脉疾病是经由在动脉壁上的不透热斑块的积累/堵塞而引起的冠状动脉的窄化。具有显著量的斑块堵塞的动脉通常被称为“阻塞”动脉。如果留着不治疗，则通过阻塞冠状动脉的血液流动可被削弱，使得心脏的肌肉组织变得损伤到其不再能够收缩的程度。心脏收缩故障（通常被称为心脏病发作）常常是致命的。

目前，治疗冠状动脉疾病的一个方法是血管成形术规程，血管成形术规程牵涉到在阻塞的动脉内插入扩展的金属网（被称为“支架（stent）”），使得支架通过对动脉的内壁进行施压来扩展动脉的周缘。此类支架典型是通过首先将折叠的支架放置在附着到引导线（guide line）上的被放气的血管成形术气球上来被插入/部署在冠状动脉内。带有附着气球以及折叠支架的引导线然后被插入到连接到阻塞动脉的患者的血管树的主要动脉中。紧接着，引导线被用来将支架以及气球定位在阻塞动脉内的插入地点。一旦到达位置，气球则被充气，因此紧靠阻塞动脉的内壁来部署/扩展支架。气球然后从插入地点经由引导线被放气和移除。

血管成形术规程典型地联合X-射线荧光检查规程来执行，在X-射线荧光检查规程中荧光成像系统提供被成像主体（例如，在经历血管成形术规程的患者）内的引导线、气球、支架、和/或其它工具的实时显像（其在下文中也被称作为“实况X-射线视频馈送”或“X-射线视频馈送”）。许多荧光成像系统提供具有在或近乎十五帧每秒（“fps”）的分辨率的X-射线视频馈送。然而，支架具有低的对比噪声比，且常常遭受由于患者的心节律而引起的快速移动。低的对比噪声比以及快速移动典型地使得在X-射线视频馈送的任一单个帧内难以识别支架和/或附随的引导线。

因而，一些当前的荧光成像系统使用各种图像处理技术来改善患者的血管树内的支架和/或引导线的显像。例如，一些图像处理技术典型地包含将带有高的对比噪声比的两个对象（称为“标记（marker）”）附着到与支架相关的引导线。通过识别标记的位置，一些荧光成像系统能够识别和/或估计支架的位置。当前，此类荧光成像系统只能够精确地改善具有两个标记的单个支架的显像。然而，一些类型的血管成形术规程（诸如用于治疗在分枝处的损害的那些），牵涉到两个支架的放置，所述两个支架典型地被定位在位于两个冠状动脉的接合处的插入地点。

相应地，在此类血管成形术规程中，常常是这种情况，支架必须被部署使得在实况X-射线馈送的任一单个帧内只有两个标记是可见的。例如，所述支架可一次部署一个，其中每一个支架被两个标记来标记。然而，以此类方式部署两个支架增加了血管成形术规程的持续期以及对患者的风险。备选的是，所述支架可同时被部署，其中只有一个支架被标记来标记。然而，以此类方式部署两个支架增加了未标记支架会被不正确地部署的风险。

因此，所需要的是，同时增强被成像主体内多个支架、和/或其它低对比度对象的显像的系统与方法。

发明内容

在一实施例中，提供了一种用于增强被成像主体内多个对象的显像的方法。所述方法包含：采集布置在所述被成像主体中且被多个引导线支持的所述多个对象的多个图像，至少部分地基于布置在所述多个图像中的多个界标（landmark）来生成复合变形场（deformation field），以及至少部分地基于所述复合变形场来生成合成图像。所述复合变形场对由所述多个引导线的至少两个或更多引导线在所述多个对象上诱发的变形进行建模。

在还有的另一个实施例中，提供了一种用于增强被成像主体内两个或更多对象的显像的成像系统。所述系统包含控制器，所述控制器包含至少一个处理器和存储器装置。所述存储器装置储存成像应用，所述成像应用在被加载到所述至少一个处理器时，使所述控制器适合于经由复合变形场来增强合成图像中的所述两个或更多对象的可见性，所述复合变形场至少部分地基于布置在由所述成像系统采集的多个图像内的多个界标。所述复合变形场对由支持所述两个或更多对象的两个或更多引导线在所述两个或更多对象上诱发的变形进行建模。

在还有的另一个实施例中，提供了一种用于同时增强布置在患者内的两个或更多支架的显像的方法。所述方法包含采集第一图像和第二图像、以及应用复合变形场到所述第一和所述第二图像中的至少一个来生成视频馈送的帧。两个图像都包含所述两个或更多支架，且每一个支架被包含布置在该支架的对侧上的标记对（a pair of markers）的引导线所支持。所述复合变形场至少部分地基于两个或更多加权的变形场。所述两个或更多加权的变形场的每一个至少部分地基于支持所述两个或更多支架的引导线的标记对中的一个或更多。

本公开由此提供以下技术方案：

1. 一种用于增强被成像主体内多个对象的显像的方法，所述方法包括：

采集布置在所述被成像主体中且被多个引导线所支持的所述多个对象的多个图像；

至少部分地基于布置在所述多个图像中的多个界标来生成复合变形场，所述复合变形场对由所述多个引导线的至少两个或更多引导线在所述多个对象上诱发的变形进行建模；以及

至少部分地基于所述复合变形场来生成合成图像。

2. 如技术方案1所述的方法，其中至少部分地基于所述多个界标来生成所述复合变形场包括：

在所述多个图像的第一图像中，识别所述多个界标的第一界标的第一位置以及所述多个界标的第二界标的第一位置；

在所述多个图像的第二图像中，识别所述第一界标的第二位置以及所述第二界标的第二位置；

至少部分地基于所述第一界标的所述第一和所述第二位置，生成第一变形场；以及

至少部分地基于所述第二界标的所述第一和所述第二位置，生成第二变形场。

3. 如技术方案2所述的方法，其中至少部分地基于所述多个界标来生成所述复合变形场进一步包括：

对所述第一和所述第二变形场进行加权。

4. 如技术方案3所述的方法，其中对所述第一和所述第二变形场进行加权包括：

在所述第一和所述第二变形场之间公共的至少一个点处对所述第一和所述第二变形场中的每一个指派权重，对于所述第一和所述第二变形场两者所指派的权重分别至少部分地基于与所述第一和所述第二界标相关的所述至少一个点的位点。

5. 如技术方案4所述的方法，其中对于所述第一和所述第二变形场两者所指派的权重与从所述至少一个点到所述第一和所述第二界标中的至少一个的距离成反比。

6. 如技术方案2所述的方法，其中所述第一和所述第二界标中的至少一个是标记对。

7. 如技术方案2所述的方法，其中所述第一和所述第二界标中的至少一个是所述多个引导线的引导线。

8. 如技术方案7所述的方法，其中标记对被布置在该引导线上，位于被该引导线支持的所述多个对象的至少一个对象的对侧上，且

在所述多个图像的所述第一图像中，识别所述多个界标的所述第一界标的所述第一位置以及所述多个界标的所述第二界标的所述第一位置进一步包括：

将该引导线建模为相交于该标记对的一个或更多曲线。

9. 如技术方案8所述的方法，其中对该引导线进行建模的所述一个或更多曲线从相交于该标记对的两个标记的曲线的族中来选择。

10. 如技术方案1所述的方法，其中所述合成图像是三维的。

11. 一种用于增强被成像主体内两个或更多对象的显像的成像系统，所述系统包括：

控制器，包含至少一个处理器和存储器装置，所述存储器装置储存成像应用，所述成像应用在被加载到所述至少一个处理器中时，使所述控制器适合于经由复合变形场来增强合成图像中所述两个或更多对象的可见性，所述复合变形场至少部分地基于布置在由所述成像系统采集的多个图像内的多个界标；以及

其中所述复合变形场对由支持所述两个或更多对象的两个或更多引导线在所述两个或更多对象上诱发的变形进行建模。

12. 如技术方案11所述的系统，其中所述复合变形场进一步至少部分地基于第一变形场和第二变形场，所述第一和所述第二变形场由所述控制器生成且至少部分地分别基于所述多个界标的第一界标和所述多个界标的第二界标。

13. 如技术方案12所述的系统，其中所述第一和所述第二变形场被加权。

14. 如技术方案12所述的系统，其中所述第一和所述第二变形场具有公共的一个或更多点，且所述第一和所述第二变形场在所述一个或更多点的至少一个点处被加权，所述加权至少部分地基于与所述第一和所述第二界标中的至少一个相关的所述至少一个点的位点。

15. 如技术方案14所述的系统，其中所述第一和所述第二变形场中的至少一个在所述至少一个点处与从所述至少一个点到所述第一和所述第二界标中的至少一个的距离成反比地被加权。

16. 如技术方案11所述的系统，其中所述第一和所述第二界标中的至少一个是标记对。

17. 如技术方案11所述的系统，其中所述第一和所述第二界标中的至少一个是对所述两个或更多对象的对象进行支持的所述两个或更多引导线的引导线。

18. 如技术方案17所述的系统，其中标记对被布置在该引导线上，位于被该引导线支持的对象的对侧上，且

所述成像应用进一步使所述控制器适合于将该引导线建模为相交于该标记对的一个或更多曲线。

19. 如技术方案11所述的系统，其中所述合成图像是三维的。

20. 一种用于同时增强布置在患者内的两个或更多支架的显像的方法，包括：

采集第一图像和第二图像，两个图像都包含所述两个或更多支架，每一个支架由包含该支架的对侧上布置的标记对的引导线来支持；

应用复合变形场到所述第一和所述第二图像中的至少一个，以生成视频馈送的帧；以及

其中，所述复合变形场至少部分地基于两个或更多加权的变形场，所述两个或更多加权的变形场的每一个至少部分地基于支持所述两个或更多支架的引导线的标记对中的一个或更多。

附图说明

从参照附图来对非限制性实施例的以下描述进行阅读中，本发明将更好地被理解，其中在下面：

图1是依照本发明的实施例的、对布置在被成像主体内的对象的多个图像进行采集的示范成像系统的框图；

图2是流程图，示出依照本发明的实施例的结合图1的成像系统来同时增强在被成像主体内多个对象的显像的方法；

图3是由图1的系统所采集的所述多个图像的第一图像的图解；

图4是由图1的系统所采集的所述多个图像的第二图像的图解；

图5是由图1的系统所采集的所述多个图像的该第二图像的另一个图解；

图6是由图1的系统生成的帧的图解；以及

图7是依照本发明的实施例的、用于识别在由图1的系统所采集的所述多个图像的图像中引导线的位置的数学模型的图解。

具体实施方式

下面将对本发明的示范实施例进行详细地参照，所述示范实施例的示例被示出在附图中。在任何可能的地方，图中各处使用的相同引用字符指代相同或相似的部分，而没有重复的描述。

在本文中使用时，术语“大体上”、“一般”、以及“大约”指示相对于合适于达到组件或组装件的功能目的的理想期望条件而言，位于合理可达到的制造和组装容差内的条件。在本文中使用时，“电耦合”、“电连接”以及“电通信”意味着所引用的元件直接地或间接地被连接，使得电流可从一个流动到另一个。该连接可包含直接传导性连接（即，没有介入的电容性、感应性、或有源元件）、感应性连接、电容性连接、和/或任何其它合适的电连接。介入组件可存在。还是在本文中使用时，术语“变形”描述在形状，位点，和/或位点、位置的外观，和/或两个或更多图像之间公共点的外观中的改变。相应地，术语“变形场”在本文中使用时意味着一种模型，其能够用来描绘、描述、和/或以其它方式示出在两个或更多图像之间的变形。例如，在实施例中，变形场可以是向量场，在其中第一图像和第二图像之间的一个或更多公共点的变形的大小以及方向通过向量来被建模，每一个向量表示所述共同点之一的变形。

另外，尽管本文中公开的实施例是对于荧光成像系统来描述的，但要被理解的是，本发明的实施例同样可应用于以下装置中，诸如磁共振成像（“MRI”）、实时内窥镜成像、和/或其中多个图像被采集以便于产生被成像主体内一个或更多对象的视觉表示的任何其它类型的成像。正如将领会到的是，一般地，本发明相关的成像系统的实施例可被用来分析能够内部被成像的任何材料内的对象。照此，本发明的实施例不被限制于分析人体组织内的对象。

参照图1，示出了用于同时增强被成像主体20内的一个或更多对象12、14、16和18（其可能是低对比度对象）的显像的成像系统10。系统10包含辐射源22、检测器24、控制器26、以及显示屏28。辐射源22投射辐射束30来通过所述一个或更多对象12、14、16和18被布置在其内的被成像主体20的感兴趣区域32。例如，如图1中所示，被成像主体20可以是在经历血管成形术规程的患者，感兴趣区域32可以是两个或更多冠状动脉34和36的接合处，以及所述对象可以是附着到两个引导线16和18的两个支架12和14。辐射束30被检测器24接收，检测器24生成多个图像38，所述多个图像38然后被传达到控制器26，控制器26生成视频馈送40，视频馈送40被传送到显示屏28并由显示屏28进行显示。

控制器26包含至少一个处理器42以及至少一个存储器装置44，且控制器26与检测器24和显示屏28两者进行通信。在实施例中，控制器26可与辐射源22进行进一步通信。成像程序/应用可被储存在所述至少一个存储器装置44中，该成像程序/应用在被加载到所述至少一个处理器42中时，使控制器26适合于通过处理从检测器24接收的图像38来生成视频馈送40。在实施例中，该成像程序可进一步使控制器26适合于控制检测器24和/或辐射源22。

视频馈送40包含多个帧46。在本文中使用时，术语帧描述合成图像，该合成图像可至少部分地基于由系统10所采集的所述多个图像38的一个或更多。比如，在实施例中，合成图像/帧46可通过将所采集的图像38的一个或更多对准（register）到从所述多个图像38选择的参照图像来被生成。到参照图像的一个或更多图像38的该对准增加了在被产生/生成的帧46内所述对象12、14、16、18中的至少一个或更多的对比度。相应地，在实施例中，每一个帧46可至少部分地基于由控制器26从检测器24接收的图像38中的一个或更多。一旦帧46已被生成，则它作为视频馈送40的部分被控制器26传送到显示屏28。换言之，在实施例中，所显示的视频馈送40是由系统10所采集的原始图像38的经处理的形式。在实施例中，视频馈送40可以是实况/实时和/或近乎实时的馈送。在其它实施例中，帧46的一个或更多可以是静止图像（例如，照片）。

现在转到图2，示出了方法48，其结合成像系统10来增强被成像主体20内多个对象12、14、16、18的显像。在实施例中，成像程序/应用可使控制器26适合于执行方法48。相应地，在实施例中，方法48包含：采集50布置在被成像主体20内的对象12、14、16、18的所述多个图像38，生成52复合变形场（图6中的54）以及至少部分地基于复合变形场54来生成56合成图像/帧（图1中的46和图6中的58）。

简要地参照图6，在实施例中，帧58采用增强的可视性（例如，对象12、14、16、18中的至少一个在帧58中比在各个被采集图像38的一些和/或多数中更加容易看到）来描绘对象12、14、16、18中的至少一个。然而，出于在描绘复合变形场54中的清楚目的，对象12、14、16、18尚未被绘制在图6中。因而，要被理解的是，在实际中，对象12、14、16、18中的至少一个在帧58中可见/被示出。

转回到图2，采集50布置在被成像主体20内的对象12、14、16、18的所述多个图像38可通过已知手段（例如，荧光成像系统、MRI、PET/MRI、X-射线、超声，等等）来完成。在实施例中，图像38可实时地和/或近乎实时地被采集。在其它实施例中，图像38可在更长的时间段上被采集和/或可以是定时曝光的图像。

如图2-3以及6中所示，复合变形场54对在所述多个图像38中诱发的变形进行建模。在实施例中，复合变形场54可对由第一16和第二18引导线两者所诱发的变形进行建模。照此，复合变形场54可至少部分地基于多个界标（其可包括第一16和第二18引导线）。在本文中使用时，术语界标意味着其的位置在由系统10所采集的图像38之一内能够迅速被识别的对象。例如，界标可包含引导线和/或专门的标记。此类标记可以被或可以不被附着到一个或更多引导线。通过检测从所述多个图像38中的一个图像38到下一个图像38，在一个或更多界标的位置中的改变，控制器26能够确定在对象12、14、16、18上和/或在所述一个或更多图像38内的其它项上由引导线16和18诱发的变形。

相应地，生成52复合变形场54可包含识别60在所述多个图像38的第一图像62中第一界标/引导线16的第一位置64以及第二界标/引导线18的第一位置66。在实施例中，第一16和第二18界标/引导线的被检测/识别的第一位置64和66充当是对于另一个图像（其将和第一图像62组合来生成所述多个帧58的帧58）中第一16和第二18界标/引导线的位置的基础参照。

相应地，正如能够在图2、4、和5中所看到的，生成52复合变形场54可进一步包含识别68在所述多个图像38的第二图像70中第一界标/引导线16的第二位置72以及第二界标/引导线18的第二位置74。在此类实施例中，生成52复合变形场54可至少部分地基于第一16和第二18界标/引导线两者的第一64、66和第二72、74位置。例如，通过比较在第一62和第二70图像之间在第一16和第二18界标/引导线的位置中的差异，控制器26能够确定/建模在第一62和第二70图像之间由第一16和第二18引导线诱发的变形。

正如要被领会到的是，尽管图3同时在第一图像62中示出第一16和第二18界标/引导线的第一位置64、66，然而，出于清楚的目的，第一16和第二18界标/引导线的第二位置72和74分别在图4和5中的第二图像70中独立于彼此被示出。因而，要被理解的是，在实施例中，第二图像70同时示出第一16和第二18界标/引导线的第二位置72和74这两者。另外，第一16和第二18界标/引导线的第一位置64和66已分别被印制（stencil）到图4和5中，以更好地示出在第一62和第二70图像之间第一16和第二18界标/引导线的移动。

现在参照图2和4-6，生成52复合变形场54可进一步包含生成76第一变形场（图4中78）和生成80第二变形场（图5中82）。第一78和第二82变形场可至少部分地分别基于第一16和第二18界标/引导线的第一64、66和第二72、74位置。

相应地，如图3-6中所示，第一78和第二82变形场可具有在第一78和第二82变形场之间公共的一个或更多点84、86，且其可出现在第一62和第二70图像中以及在所生成的帧58中。在此类实施例中，所述点84和86可表示在第一62和第二70图像内的位点（例如，像元和/或体元）。正如要被领会到的是，出于展示由第一16和/或第二18界标/引导线所诱发的变形的影响的目的，所述点84和86已被印制在图4-6之中。因而，在实施例中，在第一图像62、第二图像70、和/或所生成的帧58中只有实心黑色的方块84和86是可见的。

例如，在图3中，实心黑色的方块84和86表示在第一图像62中公共点84和86的实际位置。在图4和5中，实心黑色的方块84和86分别表示在第二图像70中公共点84和86的实际位置，透明方块84和86分别表示公共点84和86已从中被变形离开的位置（即，第一图像62中公共点84和86的先前实际位置）、以及阴影方块84和86分别表示由于在第一62和第二70图像之间由第一16和第二18引导线诱发的变形的影响所产生的公共点84和86的估计位置。换言之，图4中的阴影方块是由于由第一引导线16诱发的变形的影响所产生的公共点84和86的估计位置。类似地，图5中的阴影方块是由于由第二引导线18诱发的变形的影响所产生的公共点84和86的估计位置。

在图6中，透明方块84和86再次表示公共点84和86已从中被变形离开的位置（即，第一图像62中公共点84和86的先前实际位置）、阴影方块84和86表示由于在第一62和第二70图像之间由第一16和/或第二18引导线诱发的变形的影响所产生的公共点84和86的估计位置、以及实心黑色的方块84和86表示在所生成的帧58中公共点84和86的描绘位置。

如图3中所示，在第一图像62中，点84可分别位于离第一16和第二18界标/引导线的距离d（1，1）以及d（1，2）处。类似地，在第一图像62中，点86可分别位于离第一16和第二18界标/引导线为d（2，1）以及d（2，2）的距离处。

现在转到图4和5，在第一62和第二70图像之间由第一16和第二18引导线诱发的变形可在第一62和第二70图像之间公共的所述一个或更多点84和86（例如，像元/体元）中的每一个处被建模/计算。例如，如图4中所示，在第一62和第二70图像之间的在第一84和第二86点上的由第一引导线16诱发的变形可通过第一变形场78来建模，正如由向量v（1，1）和v（2，1）所分别示出的一样。类似地，如图5中所示，在第一62和第二70图像之间的在第一84和第二86点上的由第二引导线18诱发的变形可通过第二82变形场来建模，正如由向量v（1，2）和v（2，2）所分别示出的一样。

如在图2和6中所示出的，第一78和第二82变形场可被组合88，以形成/生成52复合变形场54。因而，复合变形场52含有从第一78和第二82变形场两者推导出来的有关由第一16和第二18引导线所引起/诱发的变形的信息。例如，可对向量v（1，1）和v（1，2）进行求和来形成向量v（1，c），向量v（1，c）表示在第一62和第二70图像之间的在第一公共点84上的由第一16和第二18引导线两者所诱发的变形。类似地，可对向量v（2，1）和v（2，2）进行求和来形成向量v（2，c），向量v（2，c）表示在第一62和第二图像70之间的在第二公共点86上的由第一16和第二18引导线两者所诱发的变形。

在实施例中，第一78和第二82变形场可被加权90。对第一78和第二82变形场进行加权90可包含在所述一个或更多公共点84、86中的至少一个处，对第一78和第二82变形场中的每一个指派权重。例如，如图6中所示，向量v（1，1）和v（1，2）可分别被指派权重w（1，1）和w（1，2）。类似地，向量v（2，1）和v（2，2）可分别被指派权重w（2，1）和w（2，2）。相应地，在此类实施例中，v（1，c）可以是w（1，1）v（1，1）和w（1，2）v（1，2）的和，且v（2，c）可以是w（2，1）v（2，1）和w（2，2）v（2，2）的和。然而，要被理解的是，在对变形场进行加权的实施例中，不是所有的对复合变形场的生成52有贡献的变形场需要被加权。

现在参照图3和6，对于第一78和第二82变形场两者所指派的权重可至少部分地基于与第一16和/或第二18界标/引导线相关的所述至少一个点84、86的位点。在实施例中，对于第一78和/或第二82变形场所指派的权重可与从所述至少一个点84、86中的至少一个到第一16和/或第二18界标/引导线的距离成反比。例如，d（1，1）可短于d（1，2），因而第一引导线16比第二引导线18可在公共点84上诱发更大的变形。因此，w（1，1）比w（2，1）可被指派更高的值。类似地，d（2，2）可短于d（2，1），因而，第二引导线18比第一引导线16可在公共点86上诱发更大的变形。因此，w（2，2）比w（2，1）可被给与更高的值。

尽管本公开展示了对变形场78和82进行的加权与所述至少一个点84、86到第一16和/或第二18引导线之间的距离成反比，但要被理解的是，其它加权途径可被应用。例如，在实施例中，对于每一个变形场的权重可基于它们对其变形进行建模的引导线的物理特性（例如，弹性、可压缩性、宽度，等等）。

继续进行，至少部分地基于复合变形场54来生成56视频馈送40的合成图像/帧58可包含至少部分地基于复合变形场54来将第二图像70对准到第一图像62。将第二图像70对准到第一图像62可以类似于本领域中已知的那些方式的方式来完成。然而，由于复合变形场54含有有关由引导线16和18诱发/引起的变形的信息，复合变形场54可在对准期间被用来获得在如第一图像62中示出的对象12、14、16、18和如第二图像70中示出的对象12、14、16、18之间的更好的对齐。

现在转到图2和7，识别60、68第一16和第二18界标/引导线的第一64、66和第二72、74位置可通过使用数学模型来估计在第一62和第二70图像中第一16和第二18界标/引导线的实际位置来完成。例如，如图7中所示，控制器26可使用分段来从一系列可能曲线94或其的族确定最接近地建模在图像98中引导线96的实际位置的一个或更多曲线92。在实施例中，引导线96的分段可以类似于由美国专利编号：7,734,328 B2所公开的并要求权利给Vaillant等人的方法的方式来被完成，该专利通过引用被全部结合到本文中。

相应地，在实施例中，识别引导线96的位置可通过布置在支架104的对侧上的一个或更多标记100、102来协助。所述标记100和102具有高的对比噪声比，因而使得它们可被控制器26迅速检测。控制器26可然后生成曲线94的族（family），使得该族的每一个曲线既穿过标记100也穿过标记102。控制器26可然后从可能曲线94的族选择最接近地匹配引导线96的真实位置的一个或更多曲线92。所述一个或更多曲线92可经由对曲线94的族的穷举搜索来选择。

因而，如图3-5中所示，在实施例中，第一对标记104、106可被第一引导线16所支持，使得标记104和106被布置在第一支架12的对侧上，且第二对标记108和110可被第二引导线18所支持，使得标记108和110被布置在第二支架14的对侧上。正如将领会到的是，类似于在图4和5中出于示出移动的目的对第一16和第二18引导线的第一位置64、66的印制（以上所讨论的），出于示出在第一62和第二70图像之间的移动的目的，图4中的标记104和106以及图5中的标记108和110也已经被印制其中。特别地，在图4和5中，实心黑色的圆圈104、106、108和110表示在第二图像70中标记104、106、108和110的真实位置，且透明方块104、106、108和110表示在第一62和第二图像70之间标记104、106、108和110已从中被移动的位置。

标记104、106、108和110可在第一62和第二70图像中被控制器检测，控制器可然后使用几何推理来将标记104、106、108和110分组成第一104、106对和第二108、110对。例如，控制器可配置成检测在第一62和第二70图像之间标记104、106、108和110的相对移动，且然后基于应用已知的几何限制到标记104、106、108和110的被检测的相对移动来将标记104、106、108和110进行配对。

正如要被领会到的以及正如以上所讨论的是，标记104、106、108、110它们自身可以是被用来生成复合变形场54的界标中的一个或更多。例如，在实施例中，由引导线16和/或18引起的变形能够分别经由标记104、106对和/或标记108、110对的移动来被看到/计算出。因而，对比于识别引导线的位置，一些实施例可只依赖于标记对的识别，来生成第一78、第二82、和/或复合54变形场。然而，要被理解的是，正如以上所示，其它实施例可依赖于引导线16、18和/或标记104、106和/或108、110的识别，来生成第一78、第二82、和/或复合54变形场。

正如要进一步被领会到的是，本文中公开的系统和方法可适合于使得所生成的帧58是三维的。例如，尽管本文中示出的描绘第一78、第二82、以及复合54变形场的向量是二维的，但本领域中的那些技术人员将领会到此类向量能够被扩展到三维形式，因此产生三维的帧58/视频馈送40。

另外，尽管图6中示出的实施例描绘从两个变形场78和82生成的复合变形场54（因而解释两个引导线16和18的变形），但要被理解的是，其它实施例可使用三个或更多变形场来生成复合变形场54。因而，在此类实施例中的复合变形场54可解释由三个或更多引导线引起的变形。因此，还要被领会到的是，能够被复合变形场54解释的引导线的数量能够通过增加用来对由每一个引导线所诱发/引起的变形进行建模的变形场的数量来被增加。

相应地，本发明的实施例比传统成像系统提供了很多的益处。例如，在一些实施例中，经由生成/计算一个或更多变形场78、82（其中变形场78、82中的每一个对一个引导线16或18的变形进行解释）来生成52复合变形场54，允许此类实施例同时地跟踪两个或更多引导线（其可以被或可以不被四个或更多标记104、106、108、110所标记）的移动。这进而允许在被成像主体20内被所述两个或更多引导线16、18支持的多个对象12、14、16、18的同时增强。因而，本发明的一些实施例允许在血管成形术规程期间对患者20中的两个或更多支架12和14的跟踪，通过降低被要求用来放置支架12和14二者的时间的量，这进而降低了对患者20的风险的水平。另外地，本发明的一些实施例还允许操作员执行血管成形术来更好地立刻/同时看到支架12和14二者，因此降低了支架12、14中任一个会不正确地被部署的风险。

进一步地，通过对由两个或更多引导线16、18所诱发的变形进行解释/建模，一些实施例的复合变形场70是弹性的（例如，非刚性的和/或无仿射的（no-affine）），这进一步提供了在图像对准期间的平滑和/或连续的变换（例如，连续变换的代数组合）。

照此，要被理解的是，以上描述旨在是说明性的，且不是约束性的。例如，以上所描述的实施例（和/或其的方面）可与彼此组合地被使用。另外，在不偏离本发明的范围的情况下，许多修改可被做出，以使特定情形或材料适合于本发明的教导。

例如，在一实施例中，提供了一种用于增强被成像主体内多个对象的显像的方法。所述方法包含采集被布置在被成像主体中且被多个引导线支持的所述多个对象的多个图像、至少部分地基于布置在所述多个图像中的多个界标来生成复合变形场、以及至少部分地基于所述复合变形场来生成合成图像。所述复合变形场对由所述多个引导线的至少两个或更多引导线在所述多个对象上诱发的变形进行建模。在某些实施例中，至少部分地基于所述多个界标来生成所述复合变形场包含：识别在所述多个图像的第一图像中所述多个界标的第一界标的第一位置以及所述多个界标的第二界标的第一位置，识别在所述多个图像的第二图像中所述第一界标的第二位置以及所述第二界标的第二位置，至少部分地基于所述第一界标的所述第一和所述第二位置来生成第一变形场，以及至少部分地基于所述第二界标的所述第一和所述第二位置来生成第二变形场。在某些实施例中，至少部分地基于所述多个界标来生成所述复合变形场进一步包含：对所述第一和所述第二变形场进行加权。在某些实施例中，对所述第一和所述第二变形场进行加权包含：在所述第一和所述第二变形场之间公共的至少一个点处对所述第一和所述第二变形场中的每一个指派权重。对于所述第一和所述第二变形场两者的所指派的权重至少部分地基于与所述第一和所述第二界标分别相关的所述至少一个点的位点。在某些实施例中，对于所述第一和所述第二变形场两者的所指派的权重与从所述至少一个点到所述第一和所述第二界标中的至少一个的距离成反比。在某些实施例中，所述第一和所述第二界标中的至少一个是标记对。在某些实施例中，所述第一和所述第二界标中的至少一个是所述多个引导线的引导线。在某些实施例中，标记对被布置在该引导线上，位于由该引导线支持的所述多个对象的至少一个对象的对侧上。在此类实施例中，在所述多个图像的所述第一图像中，识别所述多个界标的所述第一界标的所述第一位置以及所述多个界标的所述第二界标的所述第一距离，进一步包含将该引导线建模为相交于该标记对的一个或更多曲线。在某些实施例中，对该引导线进行建模的所述一个或更多曲线从相交于该标记对中两个标记的曲线的族中来选择。在某些实施例中，所述合成图像是三维的。

在还有的另一个实施例中，提供了一种用于增强被成像主体内两个或更多对象的显像的成像系统。所述系统包含控制器，所述控制器包含至少一个处理器和存储器装置。所述存储器装置储存成像应用，所述成像应用在被加载到所述至少一个处理器时，使所述控制器适合于经由复合变形场（其至少部分地基于布置在由所述成像系统采集的多个图像内的多个界标）来增强在合成图像中所述两个或更多对象的可见性。所述复合变形场对由支持所述两个或更多对象的两个或更多引导线在所述两个或更多对象上诱发的变形进行建模。在某些实施例中，所述复合变形场进一步至少部分地基于第一变形场和第二变形场。所述第一和所述第二变形场由所述控制器生成且至少部分地分别基于所述多个界标的第一界标和所述多个界标的第二界标。在某些实施例中，所述第一和所述第二变形场被加权。在某些实施例中，所述第一和所述第二变形场具有公共的一个或更多点，且所述第一和所述第二变形场在所述一个或更多点的至少一个点被加权，该加权至少部分地基于与所述第一和所述第二界标中的至少一个相关的所述至少一个点的位点。在某些实施例中，所述第一和所述第二变形场中的至少一个在所述至少一个点与从所述至少一个点到所述第一和所述第二界标中的至少一个的距离成反比地被加权。在某些实施例中，所述第一和所述第二界标中的至少一个是标记对。在某些实施例中，所述第一和所述第二界标中的至少一个是对所述两个或更多对象的对象进行支持的所述两个或更多引导线的引导线。在某些实施例中，标记对布置在该引导线上，位于由该引导线支持的对象的对侧上，且所述成像应用进一步使所述控制器适合于将该引导线建模为相交于该标记对的一个或更多曲线。在某些实施例中，所述合成图像是三维的。

在还有的另一个实施例中，提供了一种用于同时增强布置在患者内的两个或更多支架的显像的方法。所述方法包含：采集第一图像和第二图像、以及应用复合变形场到所述第一和所述第二图像中的至少一个来生成视频馈送的帧。两个图像都包含所述两个或更多支架，且每一个支架被引导线（其包含布置在该支架的对侧上的标记对）所支持。复合变形场至少部分地基于两个或更多加权的变形场。所述两个或更多加权的变形场的每一个至少部分地基于支持所述两个或更多支架的引导线的标记对中的一个或更多。

要被理解的是，成像系统10可包含必要的电子设备、软件、存储器、储存装置、数据库、固件、逻辑/状态机器、微处理器、通信链路、显示器或其它视觉的或听觉的用户接口、打印装置、以及任何其它输入/输出接口，以执行本文中所描述的功能和／或达到本文中所描述的结果。例如，成像系统10可包含至少一个处理器42、系统存储器44（包含随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM））、输入/输出控制器、以及一个或更多数据储存结构。所有这些后面的元件可与所述至少一个处理器42通信，以便于如以上所讨论的成像系统10的操作。合适的计算机程序代码可被提供以用于执行众多的功能，所述众多的功能包含以上与本文中公开的成像系统10和方法联系起来讨论的那些功能。计算机程序代码还可包含程序元件，诸如操作系统、数据库管理系统、以及“装置驱动程序”，其允许成像系统10与计算机外围装置（例如，传感器、视频显示器、键盘、计算机鼠标，等等）进行接口。

成像系统10的所述至少一个处理器42可包含一个或更多常规微处理器以及一个或更多辅助的（supplementary）协同处理器（诸如数学协同处理器或诸如此类）。彼此通信的元件不需要不断地发送信号或传送到彼此。相反，此类元件可按照需要传送到彼此、可抑制在某些时间的数据交换、以及可引起执行若干步骤来建立在其之间的通信链路。

所述数据储存结构（诸如本文中讨论的存储器）可包含磁的、光的、和/或半导体存储器的恰当组合，且可包含例如RAM、ROM、闪速驱动器、光盘（诸如压缩盘）和/或硬盘或驱动器。所述数据储存结构可储存例如适合于对成像系统10进行引导的一个或更多程序（例如，计算机程序代码和/或计算机程序产品）和/或成像系统10所要求的信息。程序可例如以压缩的、未编译的和/或加密的形式来储存，且可包含计算机程序代码。计算机程序代码的指令可从计算机可读媒体被读入处理器的主存储器中。尽管程序中指令的序列的执行引起处理器执行本文中所描述的过程步骤，但可使用硬接线电路来替代软件指令或与其组合，以用于本发明的过程的实现。因而，本发明的实施例不被限制于硬件和软件的任何具体组合。

程序也可实现在可编程硬件装置中，诸如现场可编程门控阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置或诸如此类。程序也可实现在软件中，以用于被各种 类型的计算机处理器所执行。具有可执行代码的程序可比如包含计算机指令的一个或更多物理或逻辑块，其可以比如被组织成对象、规程、过程或功能。然而，被识别程序的可执行体不需要物理地位于一起，而是可包含储存在不同位点的分离的指令，所述分离指令在逻辑上被接合到一起时形成程序并达到程序的所声明的用途（诸如通过执行所述多个随机操作来保护隐私）。在一实施例中，具有可执行代码的应用可以是许多指令的编译，且可甚至在若干不同的代码分区或段上、在不同程序之间、以及跨若干装置来分布。

在本文中使用时，术语“计算机可读媒体”指代提供或参与提供指令到成像系统10的至少一个处理器42（或本文中所描述的装置的任何其它处理器）来用于执行的任何媒体。此类媒体可采取许多形式，包含但不限制于不易失性媒体和易失性媒体。不易失性媒体包含例如光、磁、或光磁盘，诸如存储器。易失性媒体包含动态随机存取存储器（DRAM），其典型地构成主存储器。计算机可读媒体的常见形式包含例如软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它的磁媒体、CD-ROM、DVD、任何其它的光媒体、RAM、PROM、EPROM、或EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）、闪速-EEPROM、任何其它的存储器芯片或盒式磁带（cartridge）、或计算机能够从中进行读的任何其它媒体。

各种形式的计算机可读媒体可牵涉到将一个或更多指令的一个或更多序列运送到至少一个处理器来用于执行。例如，指令可最初被装载在远程计算机（未示出）的磁盘上。远程计算机能够将指令加载到它的动态存储器中并通过以太网连接、线缆线路、或使用调制解调器的电话线路来发送指令。计算装置（例如，服务器）的本地通信装置能够接收在相应通信线路上的数据，并将数据放置在系统总线上以用于至少一个处理器。系统总线将数据运送到主存储器，所述至少一个处理器从主存储器取回并执行指令。被主存储器接收的指令可选择地或在被所述至少一个处理器执行之前或之后来被储存在存储器中。另外，指令可经由通信端口被接收作为电的、电磁的或光的信号，其是运送各种类型信息的数据流或无线通信的示范形式。

进一步地，尽管本文中描述的材料的尺寸和类型旨在定义本发明的参数，但它们绝不是限制性的，且是示范实施例。在回顾以上描述时，许多其它实施例对于本领域中那些技术人员将是显而易见。因此，本发明的范围应当参照附带权利要求连同此类权利要求被授权的等同体的全部范围来确定。在附带权利要求中，术语“包含（including）”和“在其中（in which）”被用作相应术语“包括（comprising）”和“其中（wherein）”的简明英语（plain-English）等同体。此外，在随附权利要求中，诸如“第一”、“第二”、“第三”、“较高”、“较低”、“底部”、“顶部”等的术语仅仅是作为标示被使用，且不旨在强加数字或位置要求在它们的目标上。进一步地，随附权利要求的限制不是以部件加功能的格式来撰写的，且不旨在基于35 U.S.C.§112(f)来被解释，除非且直到此类权利要求限制明确使用短语“部件，用于（means for）”，且其后跟有功能的陈述而无进一步结构。

另外，尽管本文中描述的材料的尺寸和类型旨在定义本发明的参数，但它们绝不是限制性的，且是示范实施例。在回顾以上描述时，许多其它实施例对于本领域中那些技术人员将是显而易见。因此，本发明的范围应当参照附带权利要求连同此类权利要求被授权的等同体的全部范围来确定。在附带权利要求中，术语“包含（including）”和“在其中（inwhich）”被用作相应术语“包括（comprising）”和“其中（wherein）”的简明英语（plain-English）等同体。此外，在随附权利要求中，诸如“第一”、“第二”、“第三”、“较高”、“较低”、“底部”、“顶部”等的术语仅仅是作为标示被使用，且不旨在强加数字或位置要求在它们的目标上。进一步地，随附权利要求的限制不是以部件加功能的格式来撰写的，且不旨在基于35 U.S.C.§112(f)来被解释，除非且直到此类权利要求限制明确使用短语“部件，用于（means for）”，且其后跟有功能的陈述而无进一步结构。

该书面描述使用示例来公开本发明的若干实施例，包含了最佳模式，且还使得本领域中普通技术人员能够实践本发明的实施例，包含了制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可取得专利范围是由权利要求来定义的，且可包含本领域中普通技术人员想到的其它示例。如果它们具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果它们包含与权利要求的字面语言有非本质差异的等同结构元件，则此类其它示例旨在在权利要求的范围之内。

在本文中使用时，以单数被记载且继以词语“一（a或an）”的元件或步骤应当被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非此类排除明确地被声明。此外，对本发明的“一个实施例”的参照不是旨在被解释为排除也结合了被记载特征的另外实施例的存在。此外，除非明确地进行相反声明，“包括”、“包含”或“具有”具有特定性质的一元件或多个元件的实施例可包含不具有那个性质的另外此类元件。

由于在不偏离本文中所牵涉的本发明的精神和范围的情况下，某些改变可在以上所描述的发明中被做出，故在附图中示出的以上描述的所有主题旨在应当仅仅被解释为示出本文中的发明概念的示例，且不应当被直译为限制本发明。

Claims (13)

1.一种用于增强被成像主体（20）内多个对象（12，14，16，18）的显像的方法（48），所述方法包括：

采集（50）布置在所述被成像主体（20）中且被多个引导线（16，18）所支持的所述多个对象（12，14，16，18）的多个图像（38）；

至少部分地基于布置在所述多个图像（38）中的多个界标（16，18，104，106，108，110）来生成（52）复合变形场（54），所述复合变形场（54）对由所述多个引导线的至少两个或更多引导线（16，18）在所述多个对象（12，14，16，18）上诱发的变形进行建模；以及

至少部分地基于所述复合变形场（54）来生成（56）合成图像（46，58），

其中至少部分地基于所述多个界标（16，18，104，106，108，110）来生成（52）所述复合变形场（54）包括：

在所述多个图像（38）的第一图像（62）中，识别（60）所述多个界标的第一界标（16）的第一位置（64）以及所述多个界标的第二界标（18）的第一位置（66）；

在所述多个图像（38）的第二图像（70）中，识别（68）所述第一界标（16）的第二位置（72）以及所述第二界标（18）的第二位置（74）；

至少部分地基于所述第一界标（16）的所述第一（64）和所述第二（72）位置，生成（76）第一变形场（78）；以及

至少部分地基于所述第二界标（18）的所述第一（66）和所述第二（74）位置，生成（80）第二变形场（82）。

2.如权利要求1所述的方法（48），其中至少部分地基于所述多个界标（16，18，104，106，108，110）来生成（52）所述复合变形场（54）进一步包括：

对所述第一（78）和所述第二（82）变形场进行加权（90）。

3.如权利要求2所述的方法（48），其中对所述第一（78）和所述第二（82）变形场进行加权（90）包括：

在所述第一（78）和所述第二（82）变形场之间公共的至少一个点（84，86）处对所述第一（78）和所述第二（82）变形场中的每一个指派权重，对于所述第一（78）和所述第二（82）变形场两者所指派的权重分别至少部分地基于与所述第一（16）和所述第二（18）界标相关的所述至少一个点（84，86）的位点。

4.如权利要求3所述的方法（48），其中对于所述第一（78）和所述第二（82）变形场两者所指派的权重与从所述至少一个点（84，86）到所述第一（16）和所述第二（18）界标中的至少一个的距离成反比。

5.如权利要求1所述的方法（48），其中所述第一（16）和所述第二（18）界标中的至少一个是标记对（104，106，108，110）。

6.如权利要求1所述的方法（48），其中所述第一（16）和所述第二（18）界标中的至少一个是所述多个引导线的引导线（16，18）。

7.如权利要求6所述的方法（48），其中标记对（100，102）被布置在该引导线（96）上，位于被该引导线（96）支持的所述多个对象的至少一个对象（104）的对侧上，且

在所述多个图像（38）的所述第一图像（62）中，识别（60）所述多个界标的所述第一界标（16）的所述第一位置（64）以及所述多个界标的所述第二界标（18）的所述第一位置（66）进一步包括：

将该引导线（96）建模为相交于该标记对（100，102）的一个或更多曲线（92）。

8.如权利要求1所述的方法（48），其中所述合成图像（46，58）是三维的。

9.一种用于增强被成像主体（20）内两个或更多对象（12，14，16，18）的显像的成像系统（10），所述系统（10）包括：

控制器（26），包含至少一个处理器（42）和存储器装置（44），所述存储器装置储存成像应用，所述成像应用在被加载到所述至少一个处理器（42）中时，使所述控制器（26）适合于经由复合变形场（54）来增强合成图像（46，58）中所述两个或更多对象（12，14，16，18）的可见性，所述复合变形场（54）至少部分地基于布置在由所述成像系统（10）采集（50）的多个图像（38）内的多个界标（16，18，104，106，108，110）；以及

其中所述复合变形场（54）对由支持所述两个或更多对象（12，14）的两个或更多引导线（16，18）在所述两个或更多对象（12，14，16，18）上诱发的变形进行建模，

其中至少部分地基于所述多个界标（16，18，104，106，108，110）来生成（52）所述复合变形场（54）包括：

在所述多个图像（38）的第一图像（62）中，识别（60）所述多个界标的第一界标（16）的第一位置（64）以及所述多个界标的第二界标（18）的第一位置（66）；

在所述多个图像（38）的第二图像（70）中，识别（68）所述第一界标（16）的第二位置（72）以及所述第二界标（18）的第二位置（74）；

至少部分地基于所述第一界标（16）的所述第一（64）和所述第二（72）位置，生成（76）第一变形场（78）；以及

至少部分地基于所述第二界标（18）的所述第一（66）和所述第二（74）位置，生成（80）第二变形场（82）。

10.如权利要求9所述的系统（10），其中所述第一（78）和所述第二（82）变形场被加权。

11.如权利要求9所述的系统（10），其中所述第一（104，106）和所述第二（108，110）界标中的至少一个是标记对。

12.如权利要求9所述的系统（10），其中所述合成图像（46，58）是三维的。

13.一种用于同时增强布置在患者（20）内的两个或更多支架（12，14）的显像的方法（48），包括：

采集（50）第一图像（62）和第二图像（70），两个图像（62，70）都包含所述两个或更多支架（12，14），每一个支架（12，14）由包含该支架（12，14）的对侧上布置的标记对（104，106，108，110）的引导线（16，18）来支持，其中在所述第一图像（62）中，识别（60）多个界标的第一界标（16）的第一位置（64）以及多个界标的第二界标（18）的第一位置（66）， 其中所述第一界标和所述第二界标中的至少一个是标记对；在所述第二图像（70）中，识别（68）所述第一界标（16）的第二位置（72）以及所述第二界标（18）的第二位置（74）；

应用复合变形场（54）到所述第一（62）和所述第二（70）图像中的至少一个，以生成视频馈送（40）的帧（46，58）；以及

其中，所述复合变形场（54）至少部分地基于两个或更多加权的变形场（78，82），所述两个或更多加权的变形场（78，82）的每一个至少部分地基于支持所述两个或更多支架（12，14）的引导线（16，18）的标记对（104，106，108，110）中的一个或更多，

其中至少部分地基于所述第一界标（16）的所述第一（64）和所述第二（72）位置，生成（76）第一变形场（78）；以及

至少部分地基于所述第二界标（18）的所述第一（66）和所述第二（74）位置，生成（80）第二变形场（82）。

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