專利名稱：用于測量對象、尤其是管腔或血管中流量的方法
技術領域：
本發明涉及測量對象、尤其是管腔或血管中流量的領域。
背景技術：
文獻US 2003/0040669A1涉及一種對血管樹進行成像的方法，其產生有關血管樹的附加信息。其中還公開了一種實施該方法的X射線設備。 許多應用，尤其是其中的一些醫學應用(神經血管疾病或冠心病的診斷、治療計劃和結果控制)需要測量流量。當直接測量不可能實現時，可以應用對造影劑進程的成像。根據這些圖像，可以觀察在管腔/血管中固定位置處該造影劑隨時間變化的量(時間_強度曲線TIC)或者在固定時間點處該造影劑沿著流動的流線變化的量(距離-強度曲線DIC)。將這種曲線輸入給分析方法，以便分析方法根據圖像確定流量。同樣，可以使用圖像或其區域中包含的所有造影劑的總和。 作為延伸，可以觀察在所有可能的位置處和時間點時造影劑的量。TIC和DIC的這一組合稱為流量圖。 通常，通過與不是造影圖像的對象圖像、即所謂的掩模圖像相比，確定特定位置和時間的造影劑量。
發明內容
本發明的目的在于改善對對象、尤其是管腔或血管中流量的測量。這一 目的借助于獨立權利要求的教導而實現。在從屬權利要求中描述了優選的實施例。
根據示例性實施例，一種用于測量對象、尤其是管腔或血管中流量的方法，包括生成對象的時序圖像；確定可信圖(reliability m即)，其中可信圖對應于對象的圖像；基于對象的時序圖像和可信圖確定流量。 其優點是可以根據不同標準評估時序圖像。舉例而言，重疊的血管區域、例如由于心搏而引起的對象移動或者獲取圖像的設備的移動，可能導致較低質量的圖像。將借助于可信圖來考慮這些方面。因此，可信圖提供了關于圖像的單一方面的可信賴的信息。其結果是避免了對圖像的誤解。 根據另一示例性實施例，可信圖取決于對象的幾何形狀。
根據另一示例性實施例，基于對象的圖像導出幾何形狀。
根據另一示例性實施例，可信圖取決于生成序列圖像的設備。
根據另一示例性實施例，該方法還包括將造影劑注入對象、尤其是血管中；至少
部分地基于造影劑的時序圖像而確定流量。
根據示例性實施例，圖像具有不同的取向。 根據另一示例性實施例，可信圖取決于流量方向和圖像方向之間的關系。 本發明的示例性實施例的示例性方面可以實現為，可信圖取決于重疊的管腔，尤
其取決于重疊的血管。
4
根據一個示例性實施例，可信圖取決于圖像的質量，尤其取決于掩模圖像中的邊
緣或者當通過與掩模圖像比較而確定造影劑量時可能出現的偽影。 根據另一示例性實施例，顯示可信圖以評估用于測量的方法。
根據示例性實施例， 一種用于計算流量參數的方法包括關于流量圖像的可信圖，
而將預測的流量圖像與流量圖像相比較；并且關于比較的結果而適配預測的流量圖像。 根據示例性實施例，可信圖(18)取決于對象的幾何形狀(21)。 根據示例性實施例，基于對象的圖像導出幾何形狀。 根據另一示例性實施例，可信圖取決于生成圖像的設備。 根據又一示例性實施例，顯示可信圖以評估用于測量的方法。 根據示例性實施例，提供了一種將上述方法用于診斷血管造影、尤其用于冠狀動脈血管造影的用途。 根據示例性實施例，一種用于測量對象、尤其管腔或血管中的流量的設備，包括
用于生成對象的時序圖像的成像器；用于確定可信圖的確定器，其中可信圖對應于對象的
圖像；適于基于對象的時序圖像和可信圖而確定流量的第二確定器。 根據另一示例性實施例，可信圖取決于對象的幾何形狀。 根據另一示例性實施例，幾何形狀基于對象的圖像。 根據示例性實施例，可信圖取決于生成序列圖像的設備。 根據示例性實施例，該設備還包括用于將造影劑注入對象、尤其是血管中的注射器；用于至少部分地基于造影劑的時序圖像而確定流量的確定器。
根據又一示例性實施例，圖像具有不同的取向。 根據示例性實施例，可信圖取決于流量方向和圖像方向之間的關系。 根據又一示例性實施例，可信圖取決于重疊的管腔，尤其取決于重疊的血管。 根據示例性實施例，可信圖取決于圖像的質量，尤其取決于掩模圖像中的邊緣或
取決于偽影。 根據示例性實施例，該設備還包括用于顯示可信圖以評估用于測量的方法的視覺指示器。 根據又一示例性實施例，該設備包括關于流量圖像的可信圖而將預測的流量圖像與流量圖像相比較的比較器；以及用于關于比較結果適配預測的流量圖像的適配器(adaptor)。 根據示例性實施例，可信圖取決于對象的幾何形狀。
根據示例性實施例，幾何形狀基于對象的圖像。
根據示例性實施例，可信圖取決于生成圖像的設備。 根據另一示例性實施例，該設備還包括用于顯示可信圖以評估用于測量的方法的視覺指示器。 本發明的示例性實施例的示例性方面可以實現為一種計算機程序，其上記錄有用以執行根據權利要求1至13所述的方法的指令。 根據另一示例性實施例，提供了一種其上存儲有根據權利要求32所述的計算機程序的計算機可讀介質。 這提供了根據不同標準評估時序圖像的可能性。舉例而言，重疊的血管區域、例如由于心搏而引起的對象移動或者獲取圖像的設備的移動，可能導致較低質量的圖像。將借助于可信圖來考慮這些方面。因而，可信圖提供了關于圖像的單一方面的可信賴的信息。其結果是避免了對圖像的誤解。 應當注意到，還可以組合上述特征。即使未詳細明確地描述，上述特征的組合還可能產生協同效應。 本發明的這些和其他方面將從下文描述的實施例中變得明顯并且將參考這些實施例來闡明各方面。
下文中參照下列附圖描述本發明的示例性實施例，在附圖中 圖1示出了兩幅DIC圖表； 圖2示出了流量圖； 圖3示出了兩幅TIC圖表； 圖4示出了沿著冠狀動脈血管造影圖中感興趣血管的4個界標； 圖5示出了沿著感興趣血管的中心線的部分重疊的冠狀動脈和可信賴值的一幀； 圖6示出了沿著感興趣血管的中心線的部分重疊的冠狀動脈和可信賴值的另一
幀； 圖7示出了沿著感興趣血管的中心線的部分重疊的冠狀動脈和可信賴值的另一幀； 圖8示出了頸動脈分叉的流量圖； 圖9示出了頸動脈分叉的可信圖； 圖10示出了頸動脈分叉； 圖11示出了擬合處理的系統概況； 圖12示出了在沒有重建、分割單元情況下的擬合處理的系統概況； 圖13示出了獲自于實驗設備的經提取的流量圖； 圖14示出了模擬的流量圖； 圖15示出了計算機系統； 圖16示出了流程圖。 附圖標記列表 l:流量圖中的兩列； 2:流量圖中的兩列； 3:流量圖中的兩行； 4:流量圖中的兩行； 5 :重疊的血管的幀； 6 :重疊的血管的幀； 7 :可信賴值； 8 :重疊的血管的幀； 9 :可信賴值； IO:重疊的血管的幀；
6可信賴值；適配單元；流量參數單元；流量圖模擬；比較單元；模擬的流量圖單元提取的流量圖單元可信圖單元；對象的圖像單元；重建、分割單元；
幾何形狀單元；流量圖提取單元；流量圖；可信賴值；可信賴值；流量圖；鍵盤；顯示器；CPU ;
計算機系統；成像器；確定器；流程圖開始；成像器；確定器；第二確定器；流程圖結束。
具體實施例方式
圖1、2和3示出了流量圖(圖2)與時間強度曲線TIC(圖3)和距離強度曲線DIC(圖1)之間的關系。如果對造影劑量的觀察不可信賴，則通常根據TIC、 DIC和流量圖確定的流量也不可信賴。 流量圖是作為流量圖的行的TIC和作為流量圖的列的DIC的結果。根據本發明的示例性實施例，與流量圖組合使用可信圖。 可信圖給出了流量圖的每個輸入(entry)的可信賴度。作為與完整的DIC或TIC工作的替代，流量提取系統隨后處理流量圖的有效面片(patch)。圖1示出了兩幅DIC圖表。圖2示出了兩列l和另兩列2，其對應于圖1的兩幅DIC圖表。還具有兩行3和另兩行4，其相應于圖3的兩幅TIC圖表。 圖4-7給出了冠狀動脈血管造影的示例。示出了由于心臟運動造成的重疊的血管。圖4示出了重疊的血管5的一幀，其中描繪出沿著感興趣血管的界標。圖5、6和7示出了具有不同重疊的不同幀6、8、10。對于圖5、6和7中的每個幀6、8、10，給出了沿著感興趣血管的中心線的可信賴值7、9、11，其中淺色區域指示具有高可信賴度的區域，而深色區域指示具有較低可信賴度的區域。 在每個幀5、6、8、10中，感興趣血管中的一些部分被另外的血管遮蔽，但是每個幀5、6、8、10中，遮蔽了不同的部分。對于每個幀5、6、8、10，沿著血管中心線給出了可信賴值。對于所有幀5、6、8、10和沿著中心線的所有點的可信賴度組成了可信圖。
圖8示出了流量圖，其具有由于重疊的血管造成的無效面片。圖9示出了使用旋轉x射線設備成像的頸動脈分叉的可信圖，而圖10描繪出相應的幾何形狀，即頸動脈分叉。
作為示例性實例，可以從血管自身的流量圖像中獲得血管的幾何形狀。為了從旋轉血管造影提取頸動脈中的流量，首先根據序列投影圖像或者根據3DRA體積重建確定可見血管樹的3D幾何形狀和感興趣血管的3D中心線。 通過將中心線的點投影在檢測器平面上而確定流量圖。可以根據整個血管樹的幾何形狀21確定可信圖18。如果存在重疊的血管，則可信賴度為零。在投影縮短的情況下，可信賴度取決于血管和x射線束之間的角度。另外，如果通過與掩模圖像相比較而產生偽影，則可能降低可信賴度。如果上述這些均未發生，那么可信賴度為1。
圖ll描繪出可信圖18的作用，其中示出了擬合處理的系統概況，其中擬合處理可以是例如基于模型的流量圖擬合處理。可信圖18用于在比較15期間進行加權。根據本發明，引入了可信圖18，其給出了流量圖的每個輸入的可信賴度。例如，可以根據圖像序列中血管結構的幾何形狀重疊而估計可信圖18。通過模擬流量圖、將模擬的流量圖與觀察得的流量圖進行比較15以及最優化兩者之間的差值，可以定量地提取流量特征。在比較15中使用可信圖18允許從冠狀動脈血管造影和旋轉血管造影中提取(定量的)流量特征。
作為又一實例，可以從示出流量的圖像中提取管腔或血管的幾何形狀。在此，還將對象19的圖像輸入至重建和分割20。這產生了向確定器32輸入的幾何形狀21。其結果是可信圖18。對象的圖像還產生流量圖提取21。流量圖提取22產生提取的流量圖17，其相應于流量的圖像。還存在相應于預測的流量圖像的模擬流量圖16與提取的流量圖17之間的比較15，這產生對流量參數13的適配12。由于這些適配的流量參數13，可以計算流量圖模擬14。可以再一次將該模擬的流量圖16與提取的流量圖17進行比較。因此，將流量圖和可信圖18輸入至基于模型的流量提取系統。針對這方面的一個實例是根據x射線序列確定流量。 假設已知x射線系統的參數和注射的參數。開始對流量參數進行初始推測，模擬16流量圖。隨后，適配平均體積流量、流量波形和流量分布以確定對提取的流量圖17和模擬的流量圖16的最佳擬合。在擬合期間，可信圖18給出了誤差函數的加權參數。
圖12示出了與圖ll所示相類似的流量圖。兩幅圖11和12之間的唯一區別是，不存在重建和分割步驟。例如可以從前期分析或計算中導出幾何形狀21，而無需對象19的圖像。在該情況下，可以省略重建和分割。 圖13和14示出了獲自于實驗裝置(圖13)和模擬流量圖(圖14)的經提取的流
量圖的實例。適配模擬的參數以將模擬的流量圖擬合至所提取的流量圖。 根據本發明的這些示例性方法可以用于從標準冠狀動脈血管造影和旋轉采集中提取血流，例如，用于神經血管應用。 圖15示出了具有鍵盤27、顯示器28和CPU 29的計算機系統30以及成像器31。成像器31生成對象的時序圖像；計算機系統30確定可信圖，其中可信圖對應于對象的圖像。 圖16示出了流程圖，其對分別對應于權利要求1或17。流程圖示出了特定順序，但是這并不是唯一的順序，其必須根據權利要求進行理解。事實上，權利要求還包括不同單元的其他不同順序。 公開了一種用于測量對象、尤其是管腔或血管中流量的方法和設備，包括產生對象的時序圖像；確定可信圖，其中可信圖對應于對象的圖像。另一示例性實施例是一種用于計算流量參數(13)的方法和設備，包括關于流量圖像的可信圖(18)而比較(15)預測的流量圖像(16)和流量圖像(17);以及關于比較(15)的結果而適配(12)預測的流量圖像(16)。而且，描述了一種計算機程序，其上記錄有用以執行上述方法之一的指令。
雖然在附圖和說明書中已經詳細圖示說明和描述了本發明，但是這種圖示說明和描述應當理解為是說明性或示意性的，而非限制性的；本發明不局限于所公開的實施例。
本領域技術人員在實現所要求保護的本發明時，根據對附圖、所公開內容以及權利要求的研究，可以理解和實現所公開實施例的其他變型。在權利要求中，措辭"包括"不排除其他元件或步驟，而不定冠詞"一"或"一個"不排除復數。單一處理器或其他單元可以滿足權利要求中所引用的若干項的功能。在相互不同的從屬權利要求中所引用特定措施的實施并不意味著不可以使用這些措施的組合以獲得更優方式。計算機程序可以存儲/分配于合適的介質，諸如光學存儲介質或與其他硬件一起提供或作為其他硬件的一部分的固態介質，但是還可以分配成其它形式，例如經由網絡或其他有線或無線電信系統。權利要求中的任何附圖標記不應理解為限制其范圍。
權利要求
一種用于測量對象中、尤其是管腔或血管中流量的方法，包括生成所述對象的時序圖像(34)；確定可信圖，其中，可信圖對應于所述對象的圖像(35)；基于所述對象的所述時序圖像和所述可信圖確定所述流量(36)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述可信圖取決于所述對象的幾何形狀。
3. 根據權利要求2所述的方法，其中，基于所述對象的所述圖像導出所述幾何形狀。
4. 根據權利要求1至3中任意一項所述的方法，其中，所述可信圖取決于生成所述序列圖像的設備。
5. 根據權利要求1至4中任意一項所述的方法，還包括將造影劑注入所述對象、尤其是所述血管中；至少部分地基于所述造影劑的時序圖像而確定所述流量。
6. 根據權利要求l至5中任意一項所述的方法，其中，所述圖像有不同的取向。
7. 根據權利要求1至6中任意一項所述的方法，其中，所述可信圖取決于所述流量的方向和所述圖像的方向之間的關系。
8. 根據權利要求1至7中任意一項所述的方法，其中，所述可信圖取決于重疊的管腔，尤其取決于重疊的血管。
9. 根據權利要求1至8中任意一項所述的方法，其中，所述可信圖取決于所述圖像的質量，尤其取決于掩模圖像中的邊緣或者取決于偽影。
10. 根據權利要求1至9中任意一項所述的方法，其中，顯示所述可信圖以評估用于測量的所述方法。
11. 一種用于計算流量參數(13)的方法，包括關于流量圖像的可信圖(18)，而將預測的流量圖像(16)與流量圖像(17)比較(15);并且關于所述比較(15)的結果而適配(12)所述預測的流量圖像(16)。
12. 根據權利要求ll所述的方法，其中，所述可信圖(18)取決于對象的幾何形狀(21)。
13. 根據權利要求12所述的方法，其中，基于所述對象的圖像導出所述幾何形狀。
14. 根據權利要求11至13中任意一項所述的方法，其中，所述可信圖取決于生成所述圖像的設備。
15. 根據權利要求11至14中任意一項所述的方法，其中，顯示所述可信圖以評估用于測量的所述方法。
16. —種將權利要求1至15中的任意一項用于診斷血管造影、尤其用于冠狀動脈血管造影的用途。
17. —種用于測量對象、尤其管腔或血管中的流量的設備，包括用于生成所述對象的時序圖像的成像器(34);用于確定可信圖的確定器(35)，其中，可信圖對應于所述對象的圖像；適于基于所述對象的所述時序圖像和所述可信圖而確定所述流量的第二確定器(36)。
18. 根據權利要求17所述的設備，其中，所述可信圖取決于所述對象的幾何形狀。
19. 根據權利要求18所述的設備，其中，所述幾何形狀基于所述對象的所述圖像。
20. 根據權利要求17至19中任意一項所述的設備，其中，所述可信圖取決于生成所述序列圖像的設備。
21. 根據權利要求17至20中任意一項所述的設備，還包括用于將造影劑注入所述對象、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劑的時序圖像而確定所述流量的確定器。
22. 根據權利要求17至21中任意一項所述的設備，其中，所述圖像具有不同的取向。
23. 根據權利要求17至22中任意一項所述的設備，其中，所述可信圖取決于所述流量的方向和所述圖像的方向之間的關系。
24. 根據權利要求17至23中任意一項所述的設備，其中，所述可信圖取決于重疊的管腔，尤其取決于重疊的血管。
25. 根據權利要求17至24中任意一項所述的設備，其中，所述可信圖取決于所述圖像的質量，尤其取決于掩模圖像中的邊緣或取決于偽影。
26. 根據權利要求17至25中任意一項所述的設備，還包括用于顯示所述可信圖以評估用于測量的所述方法的視覺指示器。
27. —種用于計算流量參數(13)的設備，包括關于流量圖像的可信圖(18)而將預測的流量圖像(16)與流量圖像(17)相比(15)的比較器；以及用于關于所述比較(15)的結果適配(12)所述預測的流量圖像(16)的適配器。
28. 根據權利要求27所述的設備，其中，所述可信圖(18)取決于對象的幾何形狀(21)。
29. 根據權利要求28所述的設備，其中，所述幾何形狀基于所述對象的圖像。
30. 根據權利要求27至29中任意一項所述的設備，其中，所述可信圖取決于生成所述圖像的設備。
31. 根據權利要求27至30中任意一項所述的設備，還包括用于顯示所述可信圖以評估用于測量的所述方法的視覺指示器。
32. —種計算機程序，其上記錄有用以執行根據權利要求1至15所述的方法之一的指令。
33. —種計算機可讀介質，其上存儲有根據權利要求32所述的計算機程序。
全文摘要
本發明公開了一種用于測量對象中、尤其是管腔或血管中流量的方法，包括產生對象的時序圖像；確定可信圖，其中可信圖對應于對象的圖像。另一示例性實施例是一種用于計算流量參數(13)的方法和設備，包括關于流量圖像的可信圖(18)，而將預測的流量圖像(16)與流量圖像(17)比較(15)；并且關于比較(15)的結果而適配(12)預測的流量圖像(16)。此外，本發明公開了一種計算機程序，其上存儲有用以執行上述方法之一的指令。
文檔編號G06T7/00GK101785027SQ200880103118
公開日2010年7月21日 申請日期2008年8月18日 優先權日2007年8月20日
發明者D·J·霍克斯, I·韋希特爾, J·威斯, J·布朗東, K·S·羅德 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司