CN116745811A - 外周灌注测量 - Google Patents

Abstract

本发明涉及外周灌注测量。为了提供更详细的外周灌注特征以便更好地了解当前情况，提供了一种用于外周灌注测量的装置(10)，其包括图像数据输入装置(12)、数据处理器(14)和输出接口(16)。图像数据输入装置接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像和包含空间灌注相关参数的3D足部模型。数据处理器将3D足部模型与至少一个灌注血管造影X射线图像中的足部配准。配准包括2D X射线图像中的足部的姿势估计。基于姿势估计在2D图像和3D足部模型之间映射信息。基于被映射的信息来识别图像处理修改指令。此外，基于图像处理修改指令来修改至少一个图像信号。输出接口提供修改后的至少一个图像信号。在第一示例中，提供区域灌注分析。在第二示例中，提供通过被灌注组织的分数实现的对灌注信号的归一化。在第三示例中，提供呈3D模型的报告。

Description

外周灌注测量

技术领域

本发明涉及外周灌注测量，尤其涉及一种用于外周灌注测量的装置、一种用于外周灌注测量的系统和一种用于外周灌注测量的方法。

背景技术

外周动脉疾病的治疗可涉及在介入期间检查灌注状态，以确认所选治疗方案的影响。检查灌注变化的一种方法(例如介入前和介入后)是通过血管造影，即投影式X射线成像。作为示例，通过2D血管造影可以高效快速地测量肢体的灌注特性。血管造影成像的优点是可在导管室内随时使用，并可在中等辐射剂量下实时提供即时的、高分辨率的灌注信息。然而，投影本质导致在投影方向上深度信息的丢失。因此，例如足部的3D姿势的微小变化(相对于辐射源和检测器)可能导致2D图像中解剖学结构发生复杂的空间失真。相比之下，3D成像，例如CT(A)或MR(A)，速度慢、成本高，而且在CT的情况下需要更高的辐射剂量。此外，在治疗期间可能无3D图像可用，且有时在介入前也无法获得3D图像-至少对于足部，灌注分析的目标区域(在此区域内灌注不足表现为伤口、坏疽或溃疡的症状)来说不可获得。然而，已经表明，仅对累积吸收X射线方向的测量使得在同一数字减影血管造影(DSA)序列中的不同区域之间或不同DSA序列之间的定量比较难以进行。

发明内容

因此，为了更好地了解当前情况，需要提供更详细的外周灌注特征。

本发明的目的通过独立权利要求的主题来解决；进一步的实施例被包含在从属权利要求中。应当指出的是，本发明的下述方面也适用于用于外周灌注测量的装置、用于外周灌注测量的系统和用于外周灌注测量的方法。

根据本发明，提供了一种用于外周灌注测量的装置。该装置包括图像数据输入装置、数据处理器和输出接口。图像数据输入装置被配置成接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像。图像数据输入装置还被配置成接收包含空间灌注相关参数的3D足部模型。数据处理器被配置成将3D足部模型与至少一个灌注血管造影X射线图像中的足部配准；配准包括2D X射线图像中的足部的姿势估计。数据处理器被配置成基于姿势估计在2D图像和3D足部模型之间映射信息。数据处理器还被配置成基于被映射的信息来识别图像处理修改指令。数据处理器被进一步配置成基于图像处理修改指令来修改至少一个图像信号。输出接口被配置成提供修改后的至少一个图像信号。

作为效果，提供了改进的图像数据，其可被用于进一步的分析步骤，从而导致改进的分析结果。

术语“空间灌注相关参数”涉及关于与3D足部模型的某些区域或部分相关的灌注特征和灌注特性的信息。空间灌注相关参数的一个示例是关于足部的某些部分的骨结构和组织结构的分布比率以及在这些部分内的预期血液灌注的信息。空间灌注相关参数的另一个示例是关于因其组织类型和位置而分类为被称为灌注良好的组织部分和被称为灌注不足的其他组织部分的信息。空间灌注相关参数的另一个示例是灌注区域。空间灌注相关参数的又一个示例是不同解剖学结构的区分，如皮肤、组织、肌肉、骨等。

“空间灌注相关参数”中的术语“空间”涉及3D足部模型的空间参考系中的相对位置。换句话说，“空间”是指3D足部模型内的位置和取向。

术语“映射信息”涉及将空间上分配的信息从2D图像和3D足部模型中的一个转移到2D图像和3D足部模型中的另一个。术语“信息”涉及例如数据、测量的值、校正系数、类别、区域细分、组织类型、骨结构等。

术语“图像信号”涉及形成提供(例如呈现)给用户的图像的基础的信号。在一个示例中，图像信号涉及形成2D图像(即受试者的足部的关注区域的2D X射线图像)的信号。在另一个示例中，图像信号涉及形成3D足部模型的表示的信号。

在一个示例中，空间灌注相关参数包含与空间位置特定的灌注特征相关的信息，即与特定于3D足部模型的空间位置的灌注特征相关的信息。

在一个示例中，在2D图像(即受试者的足部的关注区域的2D X射线图像)和3D足部模型之间映射的信息涉及外周灌注。

在第一基本示例中，将信息从3D足部模型映射到2D图像。

在第二基本示例中，将信息从2D图像映射到3D足部模型。

在第三基本示例中，将信息从2D图像映射到3D足部模型，并从3D足部模型映射到2D图像。

例如，基于被映射的信息，识别图像处理修改指令，以用于修改2D图像的图像信号。在另一个示例中，识别图像处理修改指令，以用于修改3D足部模型的表示的图像信号。在另一个示例中，识别图像处理修改指令，以用于修改2D图像的图像信号和3D足部模型的表示的图像信号。

信息的映射涉及在两个世界(即2D图像和3D足部模型)之间以空间上配准的方式来转移信息，以便在相应的另一个世界中使用来自一个世界的信息。这样能够提供结合来自两个世界的信息的增强型数据。然后，相应的图像信号的修改允许将数据处理的这种增强型结果通过例如输出装置提供给用户。

在第一基本示例中，基于来自3D足部模型的信息，例如3D足部模型的空间灌注相关参数，对2D图像进行修改。

在第二基本示例中，基于来自2D图像的信息，例如2D图像中的灌注测量值，对3D足部模型进行修改。

在第三基本示例中，基于来自3D足部模型的信息(例如3D足部模型的空间灌注相关参数)对2D图像进行修改，并且基于来自2D图像的信息(例如2D图像中的灌注测量值)对3D足部模型进行修改。

在一个示例中，受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2DX射线图像包括与受试者的足部的关注区域中存在或普遍存在的灌注有关的信息。包含空间灌注相关参数的3D足部模型包含与足部的典型灌注特征相关的信息。

根据一个示例，针对映射，数据处理器被配置成将灌注区域从3D足部模型映射到2D X射线图像中，并将灌注区域投影到2D中。针对至少一个图像处理修改指令的识别，数据处理器还被配置成对被投影的灌注区域中的每一个内的灌注信号求和，其中数据处理器被配置成调整灌注区域以适应估计出的姿势。进一步地，针对修改，数据处理器被配置成生成与这些经调整的灌注区域相对应的一组时间密度曲线。

根据一个示例，针对映射，数据处理器被配置成执行射线跟踪。进一步地，针对至少一个图像处理修改指令的识别，数据处理器被配置成从3D模型中导出修改系数。再进一步，针对修改，数据处理器被配置成将导出的修改系数应用于2D X射线图像的至少一个信号。针对修改后的至少一个图像信号的提供，数据处理器还被配置成报告该图像中的修改后的图像信号或提供从修改后的至少一个图像信号导出的量。

根据一个示例，针对映射，数据处理器被配置成对2D X射线图像的至少一个像素的图块执行射线跟踪，并将相应的图像信号映射到3D模型内的对2D X射线图像中的该图块有贡献的灌注区域。针对至少一个图像处理修改指令的识别，数据处理器被配置成存储2DX射线图像的灌注信号或3D模型中的导出量。针对修改，数据处理器被配置成利用存储的灌注信号通过3D模型的3D渲染来生成报告。

根据一个示例，3D足部模型是足部的关节连接模型，其能够被调整以适应足部的给定骨群。

根据一个示例，灌注相关参数包含灌注分析相关的三维结构，其包括由以下项形成的组中的至少一个：皮肤、下层实质组织(parenchyma)、足部的骨、将足部分为临床相关区域的分割以及足部的主血管。

根据一个示例，数据处理器被配置成在将给定姿势的投影成像的失真考虑在内的情况下计算作为灌注分析的数字减影血管造影序列的区域灌注分析。

根据一个示例，提供了可视化单元，其包括图形用户界面，该图形用户界面被配置成通过输出接口给出数据处理器的结果。在一个选项中，图形用户界面被配置成比较不同数字减影血管造影序列的灌注参数。

根据本发明，还提供了一种用于外周灌注测量的系统。该系统包括X射线成像装置、显示装置和根据前述实施例之一所述的用于外周灌注测量的装置。X射线成像装置被配置成提供受试者的身体的关注区域的至少一个灌注血管造影X射线图像。显示装置被配置成显示修改后的至少一个图像信号。

根据本发明，还提供了一种用于外周灌注测量的方法。该方法包括以下步骤：

接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像，并接收包含空间灌注相关参数的3D足部模型；

将3D足部模型与至少一个灌注血管X射线图像中的足部配准，其中配准包括2D X射线图像中的足部的姿势估计；

基于姿势估计在2D图像和3D足部模型之间映射信息；

基于被映射的信息来识别图像处理修改指令；

基于图像处理修改指令来修改至少一个图像信号；以及

提供修改后的至少一个图像信号。

根据该方法的一个示例，映射包括将灌注区域从3D足部模型映射到2D X射线图像中，并将灌注区域投影到2D中。进一步地，至少一个图像处理修改指令的识别包括对被投影的灌注区域中的每一个内的灌注信号求和，其中灌注区域被调整以适应估计出的姿势。再进一步，修改包括生成与这些经调整的灌注区域相对应的一组时间密度曲线。

根据该方法的一个示例，映射包括射线跟踪。进一步地，至少一个图像处理修改指令的识别包括从3D模型中导出修改系数。修改包括将导出的修改系数应用于2D X射线图像的至少一个信号。提供修改后的至少一个图像信号包括报告图像中的修改后的图像信号或提供从修改后的至少一个图像信号导出的量。

根据该方法的一个实施例，映射包括对2D X射线图像的至少一个像素的图块进行射线跟踪，并将相应的图像信号映射到3D模型中的对2D X射线图像中的该图块有贡献的灌注区域。进一步地，识别出的图像处理修改指令包括存储2D X射线图像的灌注信号或3D模型中的导出量。再进一步，修改包括利用存储的灌注信号通过3D模型的3D渲染来生成报告。

根据该方法的一个实施例，3D足部模型是可变形的3D足部模型。针对映射，提供了检测至少一个X射线图像中的足部的姿势的步骤。针对识别，提供了步骤：基于检测到的足部的姿势来确定足部的关节连接参数。针对修改，提供了步骤：基于检测到的姿势和基于确定的关节连接参数，调整3D足部模型和空间灌注相关参数；以及提供至少一个X射线图像和经调整的空间灌注相关参数，以用于进一步计算受试者的足部的至少一部分的灌注分析。针对修改，提供了将灌注分析的结果呈现为2D图像的步骤。作为一个选项，还提供了另外的步骤：基于至少一个X射线图像和经调整的3D足部模型对受试者的足部的至少一部分执行灌注分析。在一个选项中，作为分析步骤，提供了：基于经调整的空间灌注相关参数来提取时间密度曲线。

根据该方法的一个实施例，灌注相关参数包括：i)灌注分析相关的三维结构，其包括由以下项形成的组中的至少一个：皮肤、下层实质组织、足部的骨、将足部分为临床相关区域的分割(parcellation)和主血管；和/或ii)足部灌注分割，其包括用于区域灌注分析的区域。

根据该方法的一个实施例，3D足部模型是可变形的3D足部模型。针对映射，提供了检测至少一个X射线图像中的足部的姿势的步骤。针对识别，提供了基于检测到的足部的姿势来确定足部的关节连接参数的步骤。针对修改，提供了步骤：基于检测到的姿势和基于确定的关节连接参数，调整3D足部模型和空间灌注相关参数；以及提供至少一个X射线图像和经调整的空间灌注相关参数，以用于进一步计算出受试者的足部的至少一部分的灌注分析。

根据该方法的一个实施例，灌注分析包括在将给定姿势的投影成像的失真考虑在内的情况下数字减影血管造影(DSA)序列的区域灌注分析。

根据一个方面，提供了一种用于外周灌注测量的装置，该装置包括图像数据输入装置、数据处理器和输出接口。图像数据输入装置接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像和包含空间灌注相关参数的3D足部模型。数据处理器将3D足部模型与至少一个灌注血管造影X射线图像中的足部配准。配准包括2D X射线图像中的足部的姿势估计。基于姿势估计在2D图像和3D足部模型之间映射信息。基于被映射的信息识别图像处理修改指令。此外，基于图像处理修改指令来修改至少一个图像信号。输出接口提供修改后的至少一个图像信号。在第一示例中，提供区域灌注分析。在第二示例中，提供通过灌注组织的分数实现的灌注信号的归一化。在第三示例中，提供呈3D模型的报告。

根据一个方面，足部模型作为通用3D足部模型来提供，使得在介入期间不需要生成模型。通用3D足部模型是预先提供和计算出的。

根据一个方面，提供归一化的信号并将其分配给2D图像的像素，以用于进一步的2D图像处理和呈现。

根据一个方面，提供归一化的信号并将其分配给3D模型，然后被用于进一步的3D图像处理和呈现。

根据一个方面，提供2D血管造影数据的分析步骤，以补偿深度信息的丢失。同时，还提供了血管造影与具有内部参数的3D模型的姿势和姿态匹配。作为优点，不需要获取同一患者的3D图像。

根据一个方面，提供了一种机制，该机制提取患者内(即介入前/介入后)和患者间可比较的时间密度曲线。时间密度曲线通过考虑穿透实质部分的比例而非仅考虑帧中的关注区域的2D面积来进行归一化。时间密度曲线可以量化两条记录的曲线之间的可比性的程度。此外，时间密度曲线不需要部署期间患者的3D成像数据。时间密度曲线也不需要进展期间2D血管造影图像的姿势基准真值。

根据一个方面，深度信息的丢失可通过包含通用3D足部模型形式的先验知识以及针对每个血管造影序列估计该参考模型的单个姿势来部分地补偿。这种估计通过投影的相机参数以及模型内部的自由度、屈曲、内翻/外翻和解剖学变化性来参数化。

作为效果，测量信号对姿势和姿态变化的敏感性在一定范围内被降低。

作为另一个优点，通过射线跟踪和材料分解，在3D模型中的血管造影上提供局部灌注测量的报告。例如，这些结果的3D渲染可帮助临床医生解释局部定量结果，且3D渲染可用于患者内和患者间的比较。此外，它还可用于指导操作者在介入后荧光透视期间交互式地优化患者-检测器的定位，以最佳匹配相对应的介入前荧光透视的设置。

根据一个方面，提供的曲线具有归一化形式，使得无论关注区域的大小和位置如何，临床医生都可以将灌注测量结果与过去已观察到的结果进行比较，即临床医生可以基于经验来解释这些结果。简单地说，成像平面内每个区域的造影剂密度在考虑解剖学结构和姿势。此外，曲线提取能够实现患者内和患者间的定量比较，即分析确保该曲线是从不同图像中的相同区域计算出的。

参照下文描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得明显并得到阐明。

附图说明

下面将参照以下附图来描述本发明的示例性实施例：

图1示意性地示出了一种用于外周灌注测量的装置的示例。

图2示出了一种用于外周灌注测量的系统的示例。

图3示出了一种用于外周灌注测量的方法的示例的基本步骤。

图3a示出了该方法的进一步的第一选项，其提供了区域灌注分析。

图3b示出了该方法的进一步的第二选项，其提供了通过灌注组织的分数实现的灌注信号的归一化。

图3c示出了该方法的进一步的第三选项，其提供了呈3D模型的报告。

图4示出了在两个不同屈曲状态下且重叠的3D模型的图。

图5示出了带有任选的足部分割的足部模型。

图6示出了用于灌注分析的一系列阶段，具有输入的X射线图像、用于配准的3D足部模型和重叠的解剖学区域(如分割图)。

图7示意性地示出了用于外周灌注测量的示例的构思，其中将灌注参数映射到3D足部模型中，以用于将被穿透的物质分解为组织和骨，并对X射线图像信号进行归一化处理。

具体实施方式

现在将参照附图更详细地描述一些实施例。在下面的描述中，即使在不同的附图中，相同的附图参考数字也被用于相同的元件。在描述中定义的事项，例如详细的结构和元件，是为了帮助全面理解示例性实施例而提供的。而且，公知的功能或结构未作详细描述，因为它们会以不必要的细节模糊本发明的实施例。此外，诸如“至少一个”的表述，在位于要素列表之前时修改整个要素列表，而不修改列表中的单个要素。

图1示出了用于外周灌注测量的装置10。装置10包括图像数据输入装置12、数据处理器14和输出接口14。图像数据输入这种12被配置成接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像。图像数据输入装置12还被配置成接收包含空间灌注相关参数的3D足部模型。数据处理器14被配置成将3D足部模型与至少一个灌注血管造影X射线图像中的足部配准。该配准包括2D X射线图像中的足部的姿势估计。数据处理器14还被配置成基于姿势估计在2D图像和3D足部模型之间映射信息。数据处理器14被进一步配置成基于被映射的信息来识别图像处理修改指令。数据处理器14还被配置成基于图像处理修改指令来修改至少一个图像信号。输出接口16被配置成提供修改后的至少一个图像信号。

术语“姿势”涉及成像装置和被成像的物体(即足部)的定位。因此，术语“姿势”包含由以下项形成的组中的至少一个方面或标准：投影几何形状、足部的姿态以及另外的足部相关参数。因此，术语“姿势估计”涉及对投影几何形状、足部的姿态和/或另外的足部相关参数的估计，或可以说是猜测式确定。

术语“投影几何形状”涉及X射线系统的“相机”参数，如X射线源和X射线检测器相对于被成像物体(即相对于足部)的几何设置或定位。术语“投影几何形状”还涉及内部和外部相机参数，即内部和外部X射线成像参数。因此，投影几何形状也可被称为投影参数、相机投影几何形状、相机设置或投影设置。简单地说，投影几何形状与成像系统如何设置有关。

术语“足部的姿态”涉及具体的布置结构，即足部的位置和姿态。姿态反映了足部的运动状态，并可限定使用了哪些运动自由度，如关节的弯曲半径以及由此产生的足部的空间解剖学结构排布。足部的姿态涉及2D X射线图像中的解剖学关节连接。足部的姿态也被称为“姿态”。简单地说，姿势与足部的解剖学“设置”有关。

术语“足部相关参数”涉及足部的另外的特征参数，如骨的个体形式和形状。

投影几何形状有时也被称为相机姿势或简称为姿势。因此，术语“姿势估计”与估计“姿势”和“姿态”两者有关。

术语“关节连接(acticulation)”被用于3D模型中的足部的布置。关节连接是多个模型内部参数之一，例如骨的形状。

在图1中作为选项提供的一个示例中，提供了用于显示修改后的图像信号的显示器18。数据处理器14可以将修改后的图像信号作为显示数据提供给显示器，该显示器数据连接到输出接口16。显示数据和其他数据的输出用第一虚线箭头20指示。图像数据的输入，例如灌注血管造影2D X射线图像或3D足部模型，用第二虚线箭头22指示。框24指示用于以集成的方式提供图像数据输入装置12、数据处理器14和输出接口16(例如在共同的壳体内)的选项。在一个选项中，图像数据输入装置12、数据处理器14和输出接口16作为单独的装置来提供。在一个选项中，3D足部模型由例如数据存储装置(未进一步示出)的数据存储器来提供。

在一个示例中，提供的显示器被配置成显示分析的结果和不同数字减影血管造影序列的灌注参数的比较结果。

在另一个示例中，提供了可视化单元(也见图2)，其包括图形用户界面，该图形用户界面被配置成通过输出接口16给出数据处理器14的结果，并且作为选项，比较不同数字减影血管造影序列的灌注参数。

用于灌注血管造影的装置10也可称被为用于灌注成像的装置。

“图像数据输入装置12”涉及图像数据的供应。因此，图像数据输入装置12提供了用于输入图像数据的接口。图像数据输入装置12也可被称为图像数据源、图像数据供应、数据输入装置、数据供应单元、数据输入单元或数据供应模块。图像数据输入装置12可连接到数据存储装置或成像源，如X射线成像装置。

“数据处理器14”涉及图像数据处理。数据处理器14也可被称为处理器、处理单元或计算模块。

“输出接口16”涉及图像数据处理的结果的提供。输出接口16也可被称为输出单元或输出模块。

“图像处理修改指令”涉及提供操作指令、图像数据处理指令、修改系数、校正计算等。

在一个示例中，图像数据输入装置12被配置成接收受试者的身体的关注区域的灌注血管造影X射线图像序列。

图2示出了用于外周灌注测量的系统100的示例。系统100包括X射线成像装置102。X射线成像装置102被配置成提供受试者的身体的关注区域的至少一个灌注血管造影X射线图像。作为示例，X射线成像装置102被示为安装在天花板上的可移动C型臂结构104，且X射线源106和X射线检测器108附接到C型臂的端部。出于说明目的，还示出了由患者支撑件112支撑的物体110，即受试者，以用于检查、介入、其它治疗或成像目的。系统100还包括显示装置114，例如，呈监视器装置的形式，被示为可移动地悬挂在天花板上。显示装置114被配置成显示修改后的至少一个图像信号。系统100还包括根据前述和下述示例中的一个所述的用于外周灌注血管造影的装置的示例116。此外，同样出于说明目的，在右侧示出了带有监视器118和其他用户接口设备(如鼠标、键盘、控制面板和触摸板)的控制台。用于外周灌注血管造影的装置116可被集成在控制台内。线120指示X射线成像装置102和用于外周灌注血管造影的装置116的数据连接(有线或无线)。

在一个示例中，显示装置114被配置成显示灌注分析的结果。应指出的是，显示装置114被配置成显示根据上述和下述示例所述的不同输出。

图3示出了一种用于外周灌注测量的方法200的示例的基本步骤。方法200包括以下步骤：

在第一步骤202中，接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像。

在第二步骤204中，接收包含空间灌注相关参数的3D足部模型。

在第三步骤206中，将3D足部模型与至少一个灌注血管X射线图像中的足部配准。该配准包括2D X射线图像中的足部的姿势估计。

在第四步骤208中，基于姿势估计在2D图像和3D足部模型之间映射信息。

在第五步骤210中，基于被映射的信息来确定图像处理修改指令。

在第六步骤212中，基于图像处理修改指令来修改至少一个图像信号。

在第七步骤214中，提供修改后的至少一个图像信号。

两个配准步骤，即第一步骤和第二步骤，可以同时提供，或以任何其他的顺序来提供。

映射，即第四步骤208，可包括将2D映射到3D中，例如将来自灌注血管造影2D X射线图像的信号数据映射到3D足部模型中。

映射，即第四步骤208，还可包括将3D映射到2D中，例如将分割从3D足部模型映射到灌注血管造影2D X射线图像中。

映射，即第四步骤208，还可包括将2D映射到3D中和将3D映射到2D中。

作为一个选项，用虚线框216表示的，显示修改后的图像信号，即灌注分析的结果。

用于外周灌注测量的方法也可被称为用于灌注血管造影的方法或用于灌注成像的方法。该方法提供了产生更精确的信息的经调整的灌注分析。

在一个示例中，3D足部模型与至少一个灌注血管造影X射线图像中的足部的配准包括估计解剖学关节连接参数以及几何学X射线成像参数。

在该方法的一个示例中，提供了受试者的身体的关注区域的灌注血管造影X射线图像序列。

在一个示例中，提供了受试者的身体的关注区域的灌注血管造影X射线图像序列作为受试者的足部区域的灌注血管造影X射线图像序列。

术语“外周灌注”涉及受试者的身体的外周部位的血液供应，即在身体外周区域(如足部或手部)的脉管结构内的血液供应。在足部的情况下，该3D模型是3D足部模型，在手部的情况下，该3D模型是3D手部模型。血液供应包括大血管(如动脉和静脉)内的血液流动，即血流。血液供应还包括在较小的脉管结构内的流动和供应，例如在组织区域或部位内提供足够的血液供应。

术语“灌注”涉及组织结构的血液供应。

作为一个示例，关注区域是身体外周部分，例如远侧肢体部分，如足部、手部、小臂部或小腿部的区域。

灌注血管造影X射线图像序列被作为显示脉管结构内的造影剂流动的图像序列来提供。

“灌注血管造影X射线图像”涉及在施用造影剂期间获得的X射线图像，该造影剂允许可视化受试者体内的脉管结构。

“受试者的身体的关注区域”涉及受试者的身体的需要检查或治疗的部分。

图像处理修改指令也可被称为图像修改过程或图像修改程序。图像处理修改指令可涉及修改系数或待执行的限定任务。

在一个示例中，使用姿势估计的结果，以便将信息从3D映射到2D中。在另一个示例中，使用姿势估计的结果，以便将信息从2D映射到3D中。在另一个示例中，使用姿势估计的结果，以便将信息从2D映射到3D中和从3D映射到2D中。

例如，映射包括将2D X射线图像的至少一个图像信号映射到3D足部模型。

在一个示例中，使用姿势估计的结果，以便将3D信息映射到2D X射线图像的信号。该信号可以是图像值。该信号可以是补偿系数或者可以是限定的灌注区域。

在一个示例中，该图像信号不映射到3D中，但使用姿势估计的结果，以便将信息从3D映射到2D中。

例如，图像处理修改指令的识别基于被映射到3D足部模型的2D信号。例如，图像处理修改指令包含至少一个修改系数。

在一个示例中，姿势估计包括姿势测量。

在识别中，提供的是识别至少一个图像处理修改指令。

在一个示例中，提供区域灌注分析。

图3a示出了该方法的进一步的第一选项，其提供了区域灌注分析。如图所示，映射包括将灌注区域从3D足部模型映射220到2D X射线图像中，并将灌注区域投影222到2D中。图像处理修改指令的识别包括对被投影的灌注区域中的每一个内的灌注信号求和224，其中灌注区域被调整以适应估计出的姿势。修改包括生成226与这些经调整的灌注区域相对应的一组时间密度曲线。

作为示例，在姿势估计之后，将灌注区域从3D模型映射到该图像中。灌注信号在被投影的灌注区域(例如被调整以适应测量到的姿势的灌注区域)中的每一个内求和。作为结果，提供与这些区域相对应的一组时间密度曲线，以及例如潜在的导出量，比如峰高度、宽度等。

在一个示例中，修改包括针对经调整的灌注区域导出比如峰高度、宽度的量。

在一个示例中，提供通过灌注组织的分数实现的灌注信号的归一化。

图3b示出了该方法的进一步的第二选项，其提供了通过灌注物质的有效分数实现的灌注信号的归一化。如所示的，映射包括射线跟踪228。图像处理修改指令的识别包括从3D模型中导出230修改系数。修改包括将导出的修改系数应用232到2D X射线图像的至少一个信号。提供修改后的至少一个图像信号包括报告234该图像中的修改后的图像信号或提供236从修改后的至少一个图像信号导出的量。

在一个示例中，在姿势估计之后，提供射线跟踪并从3D模型中导出修改系数，例如在不将信号映射到3D模型的情况下。应用的修改系数被应用于信号。结果以图像或导出量(如时间密度曲线)来报告。

图3c示出了该方法的进一步的第三选项，其提供呈3D模型的报告。如所示的，映射包括对2D X射线图像的至少一个像素的图块的射线跟踪238和将相应的图像信号映射240到3D模型中的对2D X射线图像中的该图块有贡献的灌注区域。进一步地，识别出的图像处理修改指令包括存储242 2D X射线图像的灌注信号或3D模型中的导出量。再进一步，修改包括利用存储的灌注信号通过3D模型的3D渲染来生成244报告。

在一个示例中，在姿势估计之后，提供射线跟踪，并将信号映射到3D模型中的对2D图像中的像素或像素形成的图块有贡献的灌注区域。灌注信号(或导出量)被存储在3D模型中。结果通过3D渲染和/或与其他此类报告的比较来报告。

在一个示例中，从3D模型导出修正系数是在不将2D X射线图像的信号映射到3D模型中的情况下提供的。

在一个示例中，提供从修改后的至少一个图像信号导出的时间密度曲线。

在一个示例中，提供呈3D模型的报告。

在一个示例中，修改还包括将该报告与其他此类报告进行比较。

在一个未详细示出的示例中，针对映射，数据处理器14被配置成将灌注区域从3D足部模型映射到2D X射线图像中，并将灌注区域投影到2D中。针对至少一个图像处理修改指令的识别，数据处理器14被进一步配置成对被投影的灌注区域中的每一个内的灌注信号求和。数据处理器14被配置成调整灌注区域以适应估计出的姿势。针对修改，数据处理器14被配置成生成与这些经调整的灌注区域相对应的一组时间密度曲线。

在一个未详细示出的示例中，针对映射，数据处理器14被配置成执行射线跟踪。针对至少一个图像处理修改指令的识别，数据处理器14还被配置成从3D模型中导出修改系数。针对修改，数据处理器14还被配置成将导出的修改系数应用于2D X射线图像的至少一个信号。针对修改后的至少一个图像信号的提供，数据处理器14还被配置成报告图像中的修改后的图像信号或提供从修改后的至少一个图像信号导出的量。

在一个未详细示出的示例中，针对映射，数据处理器14被配置成对2DX射线图像的至少一个像素的图块执行射线跟踪，并将相应的图像信号映射到3D模型中的对2D X射线图像中的该图块有贡献的灌注区域。针对至少一个图像处理修改指令的识别，数据处理器14被配置成存储2D X射线图像的灌注信号或3D模型中的导出量。针对修改，数据处理器14被配置成利用存储的灌注信号通过3D模型的3D渲染来生成报告。

在一个示例中，提供了一种用于外周灌注测量的装置，该装置包括图像数据输入装置、数据处理器和输出接口。图像数据输入装置被配置成：接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像；以及接收包含空间灌注相关参数的3D足部模型。数据处理器被配置成：将3D足部模型与至少一个灌注血管造影X射线图像中的足部配准；将2D X射线图像的至少一个图像信号映射到3D足部模型；基于被映射到3D足部模型的2D信号来识别至少一个修改系数；以及基于至少一个修改系数来修改至少一个图像信号。输出接口被配置成：提供修改后的至少一个图像信号。

在一个示例中，3D足部模型是可变形的3D足部模型；并且数据处理器14被配置成：

针对映射，检测至少一个X射线图像中的足部的姿势；

针对识别，基于检测到的足部的姿势来确定足部的关节连接参数；

可选地，调整3D足部模型的骨形状，例如考虑不同受试者之间的解剖学变化性；以及

针对修改，基于检测到的姿势和基于确定的关节连接参数来调整3D足部模型和空间灌注相关参数；以及提供至少一个X射线图像和经调整的空间灌注相关参数，以用于进一步计算受试者的足部的至少一部分的灌注分析。

作为一个选项，数据处理器14被配置成基于至少一个X射线图像和经调整的3D足部模型对受试者的足部的至少一部分执行灌注分析。

作为另一选项，针对分析，数据处理器14被配置成基于经调整的空间灌注相关参数来提取时间密度曲线。

在一个未详细示出的示例中，3D足部模型是足部的关节连接模型，其可被调整以适应足部的给定骨群。

术语“关节连接模型”是指示出了与足部的相应解剖学结构相似的运动自由度的模型。可以说，该模型模拟了足部移动和达到不同姿势的可能性。

在一个未详细示出的示例中，灌注相关参数包含灌注分析相关的三维结构，其包括由以下项形成的组中的至少一个：皮肤、下层实质组织、足部的骨、将足部分为临床相关区域的分割以及主血管。

在一个示例中，提供了足部灌注分割，其包括用于区域灌注分析的区域。

在一个未详细示出的示例中，数据处理器14被配置成在将给定姿势的投影成像的失真考虑在内的情况下计算作为灌注分析的数字减影血管造影序列的区域灌注分析。

术语数字减影血管造影(DSA)是指从中减去未注入造影剂的背景的注入造影剂的图像。

在该装置的一个示例中，数据处理器14被配置成报告从作为灌注分析的3D足部模型中的数字减影血管造影序列中提取的局部灌注参数。

在一个未详细示出的示例中，数据处理器14被配置成：

针对映射：对至少一个灌注血管造影2D X射线图像的图像点进行射线跟踪，基于射线跟踪来确定可能的辐射路径；以及识别所确定的可能的辐射路径与3D足部模型的交点；以及

针对识别：基于识别出的交点来评估3D足部模型的可灌注物质的多个部分；并基于被评估的多个部分来确定转移系数；以及

针对修改：基于转移系数将2D X射线图像的值在空间上转移到3D足部模型，并生成具有被转移的灌注值的增强型3D足部模型；以及

针对提供：给出具有被转移的灌注值的增强型3D足部模型。

在一个示例中，针对对灌注测量结果进行加权，数据处理器14被配置成：估计姿势参数；识别图像点的至少一条射线并计算与3D足部模型的交点；将交点分解为骨和结构以识别组织区域的贡献；以及将多个部分归一化为血液灌注组织。

在一个示例中，图像数据输入装置被配置成接收受试者的身体的关注区域的灌注血管造影X射线图像序列。

2D图像的信号被转移到3D模型中，例如通过射线跟踪。通过评估该模型来确定信号贡献部分系数。然后，将结果用于对2D图像中的信号值进行重新加权。该值(也被称为数字)被采用并被归一化为足部的可灌注部分的一部分。

术语“可灌注”涉及能够显示血液灌注的物质，如组织物质，而不是(与组织相比)不可灌注的物质，如骨。然而，必须指出的是，血液供应当然也提供给骨。血液供应被提供给骨且在骨内提供；骨内的血液的相对分数与例如骨内的实质组织内血液的相对分数可以相当不同。在这个意义上，归一化可以将这些差异考虑在内。

在提供步骤中，至少一个X射线图像和经调整的空间灌注相关参数作为增强的灌注X射线图像数据来提供。

在一个示例中，配准包括检测器相对于受试者的位置的估计。在另一个示例中，配准包括足部的关节连接参数的估计，例如屈曲角度和解剖学模式的贡献。

术语“接收受试者的足部区域的至少一个X射线图像”也可被称为“提供受试者的足部区域的至少一个X射线图像”。该至少一个X射线图像被供应到另外的方法步骤。

术语“接收包含空间灌注相关参数的可变形的3D足部模型”也可被称为“提供包含空间灌注相关参数的可变形的3D足部模型”。该3D足部模型被供应给另外的方法步骤。

术语“提供至少一个X射线图像和经调整的空间灌注相关参数，以用于计算受试者的足部的至少一部分的灌注分析”也可被称为“输出至少一个X射线图像和经调整的空间灌注相关参数，以用于计算受试者的足部的至少一部分的灌注分析”。

在一个示例中，术语临床相关区域涉及例如血管体区(angiosome)，如主血管的供血区域。

在不同区域内的评估或评价可允许以目标方式对信号求和。造影剂的信号密度随着时间的变化被获取。

在一个示例中，3D足部模型包括足部灌注分割，该分割包括用于区域灌注分析的区域。

在一个示例中，这些区域是用于区域灌注分析的有意义的区域。

在一个示例中，3D足部模型包括分为骨部分和组织部分的分割结构。

随着3D足部模型的调整，分割结构被移位且因此变形。分割结构可以作为2D图或2D数据来提供，然后将其应用或转移到3D足部模型的3D世界中。在3D世界中调整之后，通过将信息映射到被用于灌注分析的至少一个X射线图像的2D世界中，再次将信息转移到2D中。

在一个示例中，该分割被集成到3D模型中。例如，在投影层内提供重叠区域，其中可对信号进行加权。

该信息由3D模型来提供，但用于2D应用。

在足部模型的一个示例中，透视失真和血管造影的姿势变化被纳入DSA序列的灌注分析中。投影成像中丢失的深度信息通过与给定X射线图像匹配的3D足部模型得到部分恢复。这种模型可包含与用于分析灌注相关的结构。这些结构可包括皮肤、下层实质组织、足部的所有骨、将足部分为临床相关区域的分割(如血管体区，如主血管的供液区域)和主血管。

为了调整3D足部模型以适应给定的X射线图像或X射线图像序列中的X射线图像，该模型配备了相关的运动和变形自由度。为了分析足部血管造影，提供的是包含了屈曲(跖屈和背屈)，因为它构成了引起相对较大的姿势变化的运动模式。3D足部模型的关节连接还可涉及其他模式，如内翻和外翻。此外，解剖学变化性(如骨或皮肤的形状)也可纳入其中，例如，通过对源于不同患者的一组足部网格进行普罗克鲁斯(Procrustes)分析得出的顶点位移向量静态地纳入。在数学上，假定所讨论的自由度是通过一些独立的模型内部参数(例如屈曲角度、普罗克鲁斯分析的一些解剖学模式的混合)到3D网格的映射来描述的，例如通过调整参考网格的顶点位置。

在一个示例中，3D足部模型是通过分割一组CT或MR图像(对应一个或多个患者)中的相关结构(皮肤、骨......)、网格化这些分割、配准到固定的参照物、分析残留的变化性和对其建模来计算的，例如通过网格混合、相似性转换或统计分析(例如普罗克鲁斯)和降维。需要将3D图像用于解剖学形状、形状变化和动态的初始建模-不需要将其用于后续算法的部署，且因此可以从独立于灌注分析或外周血管疾病的任何其他临床学科(如骨科)获得。

在配准的一个示例中，提供了各种技术将给定X射线图像(例如血管造影的荧光透视帧)配准到3D模型。这些方法中的一些是迭代的，并解决寻找最佳姿势的优化问题，在该最佳姿势中，被投影到X射线检测器平面上的3D足部模型与给定X射线图像的特征在某些给定的度量中最为匹配。例如，这些图像特征可包含检测到的强度模式、轮廓或界标。与从光学相机图像中计算3D姿势信息的解决方案不同，所需的配准模块不能依赖于这些检测到的模式或界标位于物体表面上的假设。这尤其使得标准的三角测量方法不再有用。然后，必须从3D足部模型(例如，通过将模型的界标投影到检测器平面上)中得出对应的特征。在一些示例中，X射线图像的特征检测模型是在从3D模型或下层3D图像(如CT)导出的合成X射线上训练的。

代替解决这样的优化问题，另一示例目标在于使用前向模型将2D图像直接映射到姿势参数(或甚至3D网格)。通常这些模型直接在2D图像上运行，这需要在训练阶段标记的(2D图像、姿势参数/3D网格)对。除非2D X射线图像是通过利用已知的、采样的相机参数进行投影从3D图像(如CT体积图像)中合成地导出的，否则满足这些数据要求可能成本过高。

“时间密度曲线”涉及示出了在造影剂流经该图像中的特定点时，造影剂随时间变化的进展的曲线。

例如，灌注分析适用于结果预测和结果评估。而且，可以对介入前阶段和介入后阶段的灌注情况进行比较。

该3D模型可通过变形与实际的足部相匹配。此外，可以在尺寸上进行调整。该模型被调整以适应血管造影。

在该方法的另一个示例中，灌注分析包括报告从3D足部模型中的数字减影血管造影序列中提取的局部灌注参数。

在该分析的一个示例中，在估计了给定血管造影的投影姿势和相关模型参数后，可以在投影平面和3D足部模型两者中分析对应的DSA序列。

根据本发明的一个示例，在分析的第一可能的子步骤中，提供的是通过局部组织分数实现的广泛的灌注参数的归一化。单个像素中的DSA图像信号通过在沿射线方向的造影剂吸收率(即密度的对数)上的求和而形成。因此，从DSA图像/序列直接导出的所有广泛的量，如一定区域内的时间-密度曲线，都继承了这种求和。由于被所考虑的射线穿透的血管和实质组织主要对局部信号有贡献，这些广泛的量对被穿透的骨与实质组织的相对分数是敏感的，这就给在同一DSA图像/序列中的足部的不同区域内的广泛的量的定量可比性设定了限制。由于被穿透的骨的相对分数也取决于相机姿势，这种敏感性影响了DSA图像/序列的定量可比性(如介入前和介入后的血管造影)。

这通过射线跟踪缓解了不同区域或(轻微)姿势变化之间的定量可比性的缺乏，这在图6和图7示出。在估计了相机姿势参数以及模型内部参数后，3D足部模型被相应地关节运动/变形。对于DSA图像/序列中的每个关注像素，跟踪X射线源的相应射线，并确定与足部模型外表面的交点。然后，测量穿透路径长度L。类似地，计算与该射线相交的骨的总穿透路径长度LB。被穿透的骨的局部分数最终通过将广泛的量乘以系数(1-LB/L)进行补偿，该系数取决于位置和姿势。在更精细的归一化中，可通过估计实质组织的典型灌注强度IP和骨的典型灌注强度IB来创建加权系数，并将其与被穿透的骨和实质组织的局部分数加权，以得出总体加权系数IP(1-LB/L)+IB LB/L。为了更高效率的计算，也可通过将3D足部模型与由该图块的外部像素的射线形成的锥体相交，针对DSA图像/序列中一小图块像素计算该补偿系数。

该标准化程序适用于广泛的量(即，其值随着在其上进行评估/累积的区域的大小而成正比增加的量)。该归一化程序不适用于密集(intensive)的量，例如时间跨度(例如到达时间)。

在该分析的第二可能的子步骤中，提供姿势调整区域的灌注分析。虽然血管造影给出了整个足部的灌注的全面视角，但为了向临床医生给出数据、比较灌注(例如介入前与介入后)、导出例如介入结果评估的评分以及患者间比较结果，期望对信息进行压缩。压缩血管造影中的空间信息可以通过评估明确限定的灌注区域中的灌注来实现，例如，通过对这些区域内的DSA信号求和并将其作为时间密度曲线给出(或给出这些曲线的特征参数)。这种灌注区域不能仅在投影图像中适当地定义，因为在对于给定X射线给出这种定义的情况下，如果相机姿势不同，则简单地转移到另一个X射线图像(例如通过图像到图像的配准)将不会对应于足部中的相同体积。灌注区域的纯粹的2D限定不能确保在被转移到另一X射线时的解剖学对应性。提供下述内容以缓解解剖学对应性的缺乏(见用于例示说明的图6)。

在估计了相机姿势和模型内部参数后，将3D足部模型划分为有意义的灌注区域(例如，在血管体区(如主血管的供血区域)的激发下)的给定分割可被投影到血管造影中。在根据上述示例对DSA信号进行归一化处理后，可在被投影的灌注区域内对造影剂密度进行求和。这里需要注意处理两个相邻灌注区域的重叠区域(见图6)，因为测量的造影剂密度必须在相邻的灌注区域之间适当地分布。

对测量的造影剂密度进行加权的方法包括射线跟踪(见上文)，并将相邻的灌注区域内的组织内的穿透路径长度的比率作为加权系数。这种结构呈现出与射线相交的组织内灌注的空间均匀性，这种空间均匀性受与灌注区域相交的大血管的影响。因此，如果被应用于微血管灌注信号，则这种方法就变得很有价值，微血管灌注信号可以自动从DSA图像/序列中的大血管灌注中分离。

大血管对重叠的灌注区域的贡献可通过专用方法进行适当加权：

可在DSA图像/序列中分割大血管并进行标记。使用比如3D足部模型内的平均血管树的先验知识，检测到的大血管可与它们的3D对应关系进行匹配，使得大血管的信号可被唯一地仅分配到灌注区域中的一个。

给定相机姿势和模型内部参数以及血管造影中大血管的分割，可以使3D血管树变形，以使其与该分割最佳匹配。这种经调整的3D血管树可被用于将投影平面内的血管分配到一定的灌注区域(见上文)，或可被用于定制3D模型中的灌注区域边界，使得每个区域仅由单个主血管输送。

此外，相邻的灌注区域的重叠区域也可被用于构建时间密度曲线的置信分数或误差条。这些误差条可反映重叠区域与整个区域的相对部分，并说明源于缺乏关于投影方向上的微血管灌注分布的信息的剩余不确定性。

3D足部模型被用于识别穿过物体的辐射路径，以对2D X射线图像的检测到的信号进行归一化。

从2D图像开始，对每个像素提供射线跟踪：哪个X射线辐射路径通向相应的像素？辐射路径在哪里穿过3D足部模型？代替辐射路径，提供金字塔，即从图像点开始跨越金字塔空间，以反映X射线辐射的可能来源。在一个示例中，为每一图块的图像点提供截顶的金字塔形形状的辐射路径。这也被称为射线跟踪。该图块可以是指2D图像中的一个或几个像素的尺寸。

确定与3D足部模型的体积的重叠。这里可以使用层模型。由于3D足部模型提供了被分成可排除灌注的区域或部分以及预期灌注的区域或部分的结构区分，因此辐射路径的金字塔形形状与3D足部模型的结构的重叠允许确定对于特定的图像值来说预期灌注的部分的数量。

(2D图块的)信号被分在适合灌注的部分上。因此，该信号被涂抹到该区域。因此，所产生的值提供了增强值，因为否则缺失的深度信息至少在其基本方面(即有多少可灌注的组织被实际通过或穿透)得到了考虑。

在一个示例中，作为一种准备步骤，在它们被实际配准之前，提供的是尝试将2D图像和3D模型以类似的空间旋转布置或预先定位，以提供改进的匹配以及改善的射线跟踪。

换句话说，提供的是对图像值进行归一化处理。

通常显示出灌注的物质，即足部的一部分，如血管和组织，也可被称为可灌注的物质。通常显示出灌注较少的物质，即足部的一部分，如骨，也可被称为不可灌注的物质。

因此，将来自血管造影的信号放入(即映射)到3D中以进行修改。

在一个示例中，用来自2D图像的信号丰富3D足部模型，以提供3D灌注足部图像。

例如，基于受试者的治疗前的2D图像数据计算第一3D灌注足部图像，从而产生3D灌注足部前图像。3D灌注足部前图像也可被称为3D灌注前模型。基于受试者的治疗后的2D图像数据计算第二3D灌注足部图像，从而产生3D灌注足部后图像。3D灌注足部后图像也可被称为3D灌注后模型。3D灌注前模型和3D灌注后模型可以相互配准，以允许在治疗前和治疗后的状态之间进行更好的比较。在一个选项中，用户可以在这两个3D灌注模型之间切换，以使结果在3D中可视化。

简而言之，通过将2D X射线图像信号与3D模型配准，提供了2D图像信息的归一化。在第一选项中，归一化被用于(2D)血管造影的可视化。针对2D归一化来估计姿势。在第二选项中，归一化被用于在(3D)模型的情形下报告。

通过对该模型的空间分配来丰富该信号。这样，信号被移动到下一层级。

在另一选项中，例如分析的第三可能的子步骤，提供在3D足部模型中报告基于血管造影的灌注测量结果。在投影图像中，提供了对局部信号有贡献的3D物体的子体积的揭示，以便进行全面的解释。将这一推理应用于新的图像以便与之前的图像进行比较(例如，介入前与介入后、不同的患者)可能是麻烦的，且可能需要相当多的脑力劳动。

这些问题可以通过将在血管造影中获得的信息映射到3D足部模型中来解决。如果为其他模态建立了这样的映射，则其测量结果就可以直接与3D空间内的血管造影测量结果进行比较。此外，这种基于血管造影的测量结果的报告允许在将相机姿势和关节连接(如屈曲)变化考虑在内的情况下在3D中直接比较不同的DSA图像/序列。

用于血管造影的报告的这种2D至3D的映射可按如下方式实现(见图7)：在估计了相机姿势和模型内部参数后，对所有像素的射线进行跟踪。如果待报告的量是广泛的，则可首先应用上述分析的第一可能的子步骤的归一化方案(通过局部组织分数实现的广泛的灌注参数的归一化)。然后，将被跟踪的射线加粗为小杆。源自血管造影内的相邻像素的射线形成的杆不应相互交叉。这可以通过选择半径足够小的圆柱体作为杆来实现。更好的结构可包含跟踪以处于调查下的像素的顶点为终点的四条射线，并使用由像素区域、这四条射线和焦点形成的金字塔作为杆。后一种结构导致分成杆的3D足部模型的空间填充分割(至少相对于给定血管造影的视场)。对于血管造影(序列)中的每个像素，相应的(潜在地被归一化)灌注参数被分配到3D足部模型中的相对应的杆与组织重叠的所有位置。这种映射程序也可被应用于血管造影的小图块(代替基于像素)，金字塔-杆构造可直接被应用于图块的拐角。

在这种映射中，从血管造影中获得的局部信息沿射线方向被抹去。因此，大血管对局部DSA信号的贡献也会被分布在相应的杆上，这可能会导致误读。

使用局部DSA信号的微血管与大血管分离以及3D足部模型中的先验知识(平均血管树或血管树的调整，以最好地匹配血管造影中的分段血管)，人们可以将微血管特性分配给实质组织，柄将大血管特性分配给3D足部模型中的血管树。

血管造影数据的这种报告导致经调整的3D模型(例如，调整屈曲度以最佳匹配血管造影)。为了更好地比较两个不同的血管造影(介入前与介入后、不同患者)，可以通过例如基于网格的配准或将经调整的足部模型变形为模型内部参数的标准配置(例如平均解剖学形状、参照屈曲角度等)来取消这些足部模型调整。

根据该方法的一个示例，针对映射，提供了以下步骤：

对至少一个灌注血管造影2D X射线图像的图像点进行射线跟踪；

基于射线跟踪确定可能的辐射路径；以及

识别所确定的可能的辐射路径与3D足部模型的交点。

此外，针对识别，还提供了以下步骤：

基于识别出的交点来评估3D足部模型的可灌注物质的多个部分；以及

基于被评估的多部分来确定转移系数。

更进一步，针对修改，提供了以下步骤：

基于转移系数将2D X射线图像的值在空间上转移到3D足部模型，并生成具有被转移的灌注值的增强型3D足部模型。

此外，针对提供，提供了以下步骤：

给出具有被转移的灌注值的增强型3D足部模型。

在该方法的另一个示例中，针对对灌注测量值进行加权，提供了进一步的步骤：

估计姿势参数；

识别图像点的至少一条射线，并计算与3D足部模型的交点；

将交点分解为骨和结构，以识别组织区域的贡献；以及

将多个部分归一化为血液灌注组织。

因此，确定了对信号有贡献的组织的量。通过确定辐射射线穿过足部的长度和穿过可被血液灌注的组织部分的长度，提供相应的比率。

替代性地，从该图像开始，识别一种金字塔或锥形结构，其表示被用于该图像的相应的图像辐射，并确定该金字塔如何切割3D足部模型。

数据(即信号)被从2D转移入3D模型。在2D中看到的特征被转移到该模型的3D世界中。该模型允许将其转移到实际灌注的组织中。这可被用于报告

在该方法的另一个示例中，3D足部模型是足部的关节连接模型，其可被调整以适应足部的给定骨群。

作为一个示例，该模型具有预定程度的跖屈或背屈。

在一个示例中，3D足部模型在统计上描述了解剖学变化性。

在该方法的一个示例中，3D足部模型的调整是通过将模型骨结构调整到至少一个X射线图像中的给定骨群来提供的。

在该方法的另一个示例中，还提供了进一步的步骤：显示分析的结果并比较不同数字减影血管造影序列的灌注参数。

作为一个示例，显示介入前/介入后的血管造影。

在可视化的一个示例中，分析单元的结果可以各种方式显示给用户，并以上述分析方面的顺序进行描述：

在可视化的第一可能的子步骤中，提供组织分数归一化的广泛的灌注参数的可视化。上述归一化步骤的结果可以以对应于手动或自动选择区域的时间密度曲线的形式进行可视化。替代性地，被归一化的局部灌注参数可以作为血管造影的叠加图呈现给临床医生，其中用于在“原始”灌注参数和组织分数归一化的灌注参数之间切换的切换用户界面将用于在这种局部归一化中建立信任。

在可视化的第二可能的子步骤中，提供了在姿势调整的灌注区域内的分析的可视化。该分析步骤的目的在于在解剖学上良好限定的灌注特性的区域测量结果，这可以以给定区域的时间密度曲线和推导出的参数(如峰高、峰时)的可视化的形式给出。为了将这些汇总的信息与解剖学结构连接起来，这种可视化可以伴随着关节连接的足部模型的3D渲染及其分割。渲染相机可被调整以适应估计出的姿势，并以例如彩色叠加图的形式给出投影到血管造影中的分割的投影。点击血管造影上的某一分割叠加图可触发对该灌注区域的选择以及时间密度曲线图的相应更新。

在可视化的第三可能的子步骤中，提供呈3D模型的灌注参数的报告。在以空间填充的方式将血管造影中测量到的灌注特性映射到3D足部模型中后，结果可以以3D渲染的形式呈现给临床医生，其中灌注参数的值(例如组织归一化的时间密度峰值)可以用颜色编码。除了带有回溯导航的3D渲染外，还可给出穿过该模型的正交切面(如平行于矢状面的切面)。此外，2D血管造影还可作为在实际X射线检测器的位置处定向和定位的平面纹理而被集成到3D图中。此外，3D足部模型的给定视场的投影方向可以根据需要以一些箭头的形式显示给用户，其中箭头从足部模型中的一个位置指向该位置被投影到其上的检测器像素的方向。为了比较两个血管造影(例如不同患者或介入前和介入后)的灌注，图形用户界面可配备按钮，一旦该按钮被点击即触发两个经调整的足部模型的配准。此后，用户可在两个血管造影的测量到的灌注值之间切换，同时保持例如3D渲染相机固定不动。

因此，本文所描述的示例支持患者内(例如介入前和介入后)的比较和患者间的比较两者。作为优点，解决了姿势(患者和检测器定位)的敏感性和被穿透物质的不均匀性，被穿透物质具有对灌注信号有贡献的成分(实质组织、血管)和没有贡献或贡献明显较小的成分(骨)，这是这种定量比较的关键方面。

因此，利用呈肢体的通用3D模型形式的先验知识，以便在很大程度上补偿灌注信号中的深度信息的丢失。通过将可调整的3D模型配准到单个2D血管造影序列(估计姿势、肢体姿态和模型内部参数)，可将体积灌注区域从3D模型映射到患者特定的2D域，并通过实际上对其有贡献的局部物质成分的分数对局部灌注信号进行归一化。

在一个示例中，用于外周灌注测量的装置包括图像数据输入装置、数据处理器和输出接口。图像数据输入装置被配置成：接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像；以及接收包含空间灌注相关参数的3D足部模型。数据处理器被配置成：将3D足部模型与至少一个灌注血管造影X射线图像中的足部配准；在至少一个灌注血管造影X射线图像中的位置与3D足部模型中的相关区域之间建立空间对应关系；使用该对应关系以便将空间灌注相关参数从3D模型映射到至少一个灌注血管造影2D X射线图像中，并基于这些被映射的空间灌注相关参数来修改图像信号，或者以便将图像信号映射到3D足部模型中。输出接口被配置成提供修改后的至少一个图像信号。

在一个示例中，为了改进的灌注分析，该模型带有3D灌注区域(例如足部内的主血管的血管体区样的供血区域)的标准的或定制的、在解剖学上合理的定义。一旦知道该模型相对于当前2D血管造影的姿势，就可将其用作前向模型，以将这些区域定义投影到当前的2D域中。这导致在不同血管造影之间的最大可比的区域轮廓。它还导致对每个区域的强度总和进行归一化的自然方法，并可了解容易获得的可比性的程度。该前向投影提供了关于3D区域在其2D投影中的重叠的信息，并可近似估算在投影方向上被X射线穿透的实质组织和骨的比例。因此，该模型一方面通过有关足部的解剖学结构的先验知识补偿了投影中缺失的深度信息，另一方面也为使用后向路径在3D参照中报告灌注测量结果提供了工具。

在下文中，针对上述多个方面中的一些，出于解释且也出于例示说明的目的，提供了进一步的附图。

图4示出了足部302的3D模型在两个不同屈曲状态下且叠加的图300，即3D模型可如何调整到不同屈曲状态的图。该模型的足部用基本结构(如骨轮廓)来指示。示出了第一屈曲状态304和第二屈曲状态306。在远端(即脚趾)的区域内，可以更好地看出屈曲状态中的差异。

图5示出了3D足部模型308，其具有任选的足部分割310。3D足部模型308可以是关节连接的。图5示出了示例性足部模型308，其包括皮肤子网格、单个骨的子网格(未进一步示出)以及将足部分为灌注区域的分割310，如与脚趾有关的第一区域312a、第二区域312b、第三区域312c、第四区域312d、第五区域312e和第六区域312f。在图4中，通过叠加两个屈曲角度的模型配置来示出该模型的关节连接。在图5中绘示出分为灌注区域的示例性分割。

图6示出了用于灌注分析的一系列阶段，其具有输入的X射线图像(左)、用于配准的3D足部模型(中)以及如分割图的叠加的解剖学区域(右)。

图6示出了在左侧部分的X射线图像350，且受试者的被指示出的足部处于第一姿势352。在一个示例中，该图像是介入前图像。在另一个示例中，该图像是介入后图像。还提供了在相应的介入后图像附近给出介入前重叠图像(如右侧部分所示)以进行比较。在图6的中间部分，用于配准的3D足部模型354被指示为处于匹配的关节连接，即匹配的第一姿势356。在图6的右侧部分，如分割图358(例如基于处于第一姿势356的3D足部模型354)的解剖学区域被叠加到介入前的X射线图像350上。在图6的右侧部分，如分割图356(例如基于处于第二姿势362的3D足部模型354)的解剖学区域也被叠加到介入后的X射线图像360上。图6中的分割图356分别用多个子区域356a、356b、356c、356d和356e来指示。

在左侧的X射线图像和中间的3D足部模型之间的第一箭头366指示2D-3D配准(图6)。在中间的3D足部模型和右侧的投影之间的第二箭头368指示3D模型在2D图像平面上的投影(图6)。

在一个示例(未示出)中，提供的是示出了在不同姿势下获取的两个不同输入图像的灌注区域的姿势调整的示例图：首先，将输入的X射线图像配准到3D足部模型。使用估计出的姿势参数，将在3D模型中定义的灌注区域投影到X射线图像中。然后，这些姿势调整的灌注区域可被用于在也将X射线图像中的相邻灌注区域的重叠考虑在内的情况下评估解剖学上对应区域的灌注组织密度曲线。灌注区域的姿势调整能够实现在不同姿势下获取的介入前和介入后DSA的定量区域灌注比较。

图7示意性地示出了用于外周灌注测量的示例的构思，其中将灌注参数映射到3D足部模型中，以用于将被穿透的物质分解为组织和骨，并对X射线图像信号进行归一化处理。

图7示出了在左侧部分的第一X射线图像370和第二X射线图像372，两个X射线图像370和372显示了同一足部373，但从不同的取向，如第一X射线源位置374和第二X射线源位置376所示。使用估计出的姿势参数来应用射线跟踪。第一线378指示第一X射线源位置374的相应的第一辐射路径。第二线380指示来自第二X射线源位置376的相应的第二辐射路径。此外，在图7的中间部分，示出了3D足部模型382的表示。3D足部模型382被用于识别足部模型射线交点。第一线378与3D足部模型382在空间关系中(即在3D中)的第一相交部分384用点状图案来指示。第二线380与3D足部模型382在空间关系中(即在3D中)的第二相交部分386也用点状图案来指示。

如第一点状箭头388所示，为以第一射线方向392穿透3D足部模型382的射线提供了第一分解图390。第一分解图390示出了与第一类物质有关的第一部分394(例如组织结构，用第一图案396来指示)、与第二类物质有关的第二部分398(例如骨结构，用第二图案400来指示)以及与第一类物质有关的第三部分402。如第二点状箭头404所示，为以第二射线方向408穿透3D足部模型382的射线提供了第二分解图406，第二分解图406示出了与第一类物质有关的第一部分410、与第二类物质有关的第二部分412以及与第一类物质有关的第三部分414。然后，该信息可被用于X射线信号的归一化。例如，第二射线比第一射线穿透更多的骨结构。信号可被相应地调整，即至少在第一程度上进行归一化处理。

图7示出了灌注参数在3D足部模型中的映射，以用于报告和比较介入前和介入后的图像。给定X射线图像，并对应于DSA序列，估计出姿势参数。对于X射线辐射图像数据中的每个像素，可以由此识别相对应的射线。在计算出与3D足部模型的交点后，可将被穿透的物质分解为组织和骨。然后，DSA的在该像素处测量到的灌注参数将以如下方式被映射到3D模型中：将相同的参数值分配给组织与被考虑的射线周围的小杆相交的交点内的所有位置。在这里，内在参数(例如到达时间)无需后处理即可分配给这些位置，而外在参数(例如时间平均造影剂密度)则通过组织穿透深度进行归一化处理。

在要求保护的一个示例中，提供了一种用于外周灌注测量的处理器。该处理器被配置成执行方法示例中的一个的步骤。

在要求保护的一个示例中，提供了一种计算机实现的方法，其使处理器能够执行上述示例之一的方法。

在要求保护的一个示例中，提供了一种用于控制根据上述示例之一所述的设备的计算机程序或程序单元，该程序或程序单元在被处理单元执行时适于执行上述方法示例之一的方法步骤。

在要求保护的一个示例中，提供了一种计算机程序，其使处理器能够执行方法权利要求之一的方法。

术语“受试者”也可被称为个人。“受试者”也可进一步被称为患者，但需要指出的是，该术语并不指示受试者是否实际上患有任何疾病或病症。

在本发明的另一个示例性实施例中，提供了一种计算机程序或一种计算机程序单元，其特征在于，该计算机程序或计算机程序单元适于在适当的系统上执行根据前述实施例之一所述的方法的方法步骤。

计算机程序单元可因此被存储在计算机单元上或被分布在不止一个计算机单元上，该计算机单元也可是本发明的实施例的一部分。该计算单元可适于执行或诱导执行上述方法的步骤。此外，它还可以适于操作上述设备的部件。该计算单元可以适于自动操作和/或执行用户的命令。计算机程序可被加载到数据处理器的工作存储器中。该数据处理器可因此被配备为执行本发明的方法。

本发明的多个方面可以在计算机程序产品中实现，该计算机程序产品可以是存储在计算机可读存储设备上的计算机程序指令的集合，其可以由计算机执行。本发明的指令可以呈任何可解释或可执行的代码机制，包括但不限于脚本、可解释程序、动态链接库(DLL)或Java类。指令可以作为完整的可执行程序、部分可执行程序、现有程序的修改(如更新)或现有程序的扩展(如插件)来提供。此外，本发明的处理过程的一部分可以分布在多个计算机或处理器上。

如上所述，处理单元(例如控制器)实现控制方法。控制器可以利用软件和/或硬件以多种方式来实现，以执行所需的各种功能。处理器是控制器的一个示例，其采用可使用软件(如微码)编程以执行所需功能的一个或多个微处理器。然而，控制器可以在使用或在不使用处理器的情况下实现，且也可以作为执行某些功能的专用硬件和执行其他功能的处理器的组合(例如，一个或多个经过编程的微处理器和相关电路)来实现。

在本公开的各种实施例中可采用的控制器部件的示例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。

本发明的该示例性实施例既覆盖从一开始就使用本发明的计算机程序，也覆盖通过更新将现有程序变成使用本发明的程序的计算机程序。

进一步说，计算机程序单元可能能够提供所有必需的步骤来满足上述方法的示例性实施例的程序。

根据本发明的另外的示例性实施例，提出了一种计算机可读介质，如CD-ROM，其中该计算机可读介质具有存储在其上的计算机程序单元，该计算机程序单元由前面的部分描述。计算机程序可以存储和/或分布在合适的介质上，如与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但也可以以其他形式分布，如通过互联网或其他有线或无线电信系统。

然而，计算机程序也可以通过像万维网这样的网络存在并可以从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示例性实施例，提供了用于使计算机程序单元可供下载的媒介，该计算机程序单元被安排为执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。

必须指出的是，本发明的实施例是参照不同的主题来描述的。尤其是，一些实施例是参照方法类型的权利要求进行描述的，而其他实施例是参照装置类型的权利要求进行描述的。然而，本领域的技术人员将从上面和下面的描述中理解到，除非另有告知，除属于一种类型的主题的任何特征组合外，与不同主题相关的特征之间的任何组合也被认为是本申请公开的。然而，所有的特征都可以结合起来，从而提供比特征的简单相加更多的协同效应。

虽然本发明已在附图和前述描述中进行了详细示出和描述，但这种示出和描述应被视为例示说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明不限于所公开的实施例。对于所公开的实施例的其他变化，可以由本领域的技术人员通过对附图、本公开和从属权利要求的研究在实施要求保护的发明时来理解和实现。

在权利要求书中，“包括”一词并不排除其他元件或步骤，而且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现权利要求中记载的几个物项的功能。仅仅是一些措施在相互不同的从属权利要求中被记载这一事实并不指示这些措施的组合不能被用来发挥优势。权利要求中的任何参照符号都不应被解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种用于外周灌注测量的装置(10)，包括：

图像数据输入装置(12)；

数据处理器(14)；以及

输出接口(16)；

其中，所述图像数据输入装置被配置成：接收受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像；以及接收包含空间灌注相关参数的3D足部模型；

其中，所述数据处理器被配置成：将所述3D足部模型与所述至少一个灌注血管造影X射线图像中的所述足部配准；其中所述配准包括所述2D X射线图像中的所述足部的姿势估计；基于所述姿势估计在所述2D图像和所述3D足部模型之间映射信息；基于被映射的所述信息来识别图像处理修改指令；以及基于所述图像处理修改指令来修改所述至少一个图像信号；以及

其中，所述输出接口被配置成：提供修改后的所述至少一个图像信号。

2.根据权利要求1所述的装置，

其中，针对所述映射，所述数据处理器被配置成将灌注区域从所述3D足部模型映射到所述2D X射线图像中，并将所述灌注区域投影到2D中；

其中，针对所述至少一个图像处理修改指令的所述识别，所述数据处理器被配置成对被投影的所述灌注区域中的每一个内的灌注信号求和，其中所述数据处理器被配置成调整所述灌注区域以适应估计出的所述姿势；以及

其中，针对所述修改，所述数据处理器被配置成生成与这些经调整的灌注区域相对应的一组时间密度曲线。

3.根据权利要求1或2所述的装置，

其中，针对所述映射，所述数据处理器被配置成执行射线跟踪；

其中，针对所述至少一个图像处理修改指令的所述识别，所述数据处理器被配置成从所述3D模型导出修改系数；

其中，针对所述修改，所述数据处理器被配置成将导出的所述修改系数应用于所述2DX射线图像的所述至少一个信号；以及

其中，针对修改后的所述至少一个图像信号的所述提供，所述数据处理器被配置成报告所述图像中的修改后的所述图像信号或提供从修改后的所述至少一个图像信号导出的量。

4.根据权利要求1、2或3所述的装置，

其中，针对所述映射，所述数据处理器被配置成对所述2D X射线图像的至少一个像素的图块执行射线跟踪，并将相应的图像信号映射到所述3D模型中的对所述2D X射线图像中的所述图块有贡献的灌注区域；

其中，针对所述至少一个图像处理修改指令的所述识别，所述数据处理器被配置成存储所述2D X射线图像的所述灌注信号或所述3D模型中的导出量；以及

其中，针对所述修改，所述数据处理器被配置成利用存储的所述灌注信号经由所述3D模型的3D渲染来生成报告。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，

其中，所述3D足部模型是所述足部的关节连接模型，所述关节连接模型能够被调整以适应所述足部的给定骨群。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，

其中，所述灌注相关参数包含灌注分析相关的三维结构，其包括由以下项形成的组中的至少一个：皮肤、下层实质组织、所述足部的骨、将所述足部分为临床相关区域的分割以及主血管。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，

其中，所述数据处理器被配置成在将所述给定姿势的所述投影成像的失真考虑在内的情况下计算作为灌注分析的数字减影血管造影序列的区域灌注分析。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，

其中，所述数据处理器被配置成：

针对所述映射：对所述至少一个灌注血管造影2D X射线图像的图像点进行射线跟踪，基于所述射线跟踪确定可能的辐射路径；以及识别所确定的所述可能的辐射路径与所述3D足部模型的交点；以及

针对所述识别：基于识别出的所述交点来评估所述3D足部模型的可灌注物质的多个部分；并基于被评估的所述多个部分来确定转移系数；以及

针对所述修改：基于所述转移系数将所述2D X射线图像的值在空间上转移到所述3D足部模型，并生成具有被转移的灌注值的增强型3D足部模型；以及

针对所述提供：给出带有所述被转移的灌注值的所述增强型3D足部模型。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其中，提供可视化单元，所述可视化单元包括图形用户界面，所述图形用户界面被配置成通过所述输出接口给出所述数据处理器的所述结果，并比较不同数字减影血管造影序列的灌注参数。

10.一种用于外周灌注测量的系统(100)，所述系统包括：

X射线成像装置(102)；

显示装置(104)；以及

根据前述权利要求中的任一项所述的用于外周灌注测量的装置(10)；

其中，所述X射线成像装置被配置成提供受试者的身体的关注区域的至少一个灌注血管造影X射线图像；以及

其中，所述显示装置被配置成显示修改后的所述至少一个图像信号。

11.一种用于外周灌注测量的方法(200)，包括以下步骤：

接收(202)受试者的足部的关注区域的至少一个灌注血管造影2D X射线图像；和接收(204)包含空间灌注相关参数的3D足部模型；

将所述3D足部模型与所述至少一个灌注血管造影X射线图像中的所述足部配准(206)；其中所述配准包括所述2D X射线图像中的所述足部的姿势估计；

基于所述姿势估计在所述2D图像和所述3D足部模型之间映射(208)信息；

基于被映射的所述信息来识别(210)图像处理修改指令；

基于所述图像处理修改指令来修改(212)所述至少一个图像信号；以及

提供(214)修改后的所述至少一个图像信号。

12.根据权利要求11所述的方法，

其中，所述映射包括将灌注区域从所述3D足部模型映射(218)到所述2D X射线图像中，并将所述灌注区域投影(220)到2D中；

其中，所述至少一个图像处理修改指令的所述识别包括对被投影的所述灌注区域中的每一个内的灌注信号求和(222)，其中所述灌注区域被调整以适应估计出的所述姿势；以及

其中，所述修改包括生成(224)与这些经调整的灌注区域相对应的一组时间密度曲线。

13.根据权利要求11或12所述的方法，

其中，所述映射包括射线跟踪(226)；

其中，所述至少一个图像处理修改指令的所述识别包括从所述3D模型中导出(228)修改系数；

其中，所述修改包括将导出的所述修改系数应用(230)到所述2D X射线图像的所述至少一个信号；以及

其中，提供修改后的所述至少一个图像信号包括报告(232)所述图像中的修改后的所述图像信号或提供(234)从修改后的所述至少一个图像信号导出的量。

14.一种计算机实现的方法，其使处理器能够执行根据权利要求11至13中的任一项所述的方法。

15.一种计算机可读介质，其存储有根据权利要求14所述的程序单元。