本申請涉及在時間上間隔開的時段期間采集圖像，更具體地，涉及匹配圖像。

背景技術：

肝癌是生長在肝臟的表面上或內部的惡性腫瘤。通過醫療成像設備發現肝腫瘤或者肝腫瘤自身有癥狀地呈現為腹部腫塊、腹痛、黃疸、惡心或肝損傷。每年在世界上有上百萬原發性肝癌的新病例，其中83％發生于發展中國家。大約五十多萬新案例是轉移癌，大部分發生于西半球。

近來，可以準確地靶向身體內任何地方處的腫瘤。

目前，治療肝癌的唯一合理機會是手術，要么通過切除(即，切除腫瘤)要么肝臟移植。如果肝臟中所有的已知癌被成功切除，則患者將具有存活的最佳前景。切除部分肝臟的手術稱作肝臟部分切除術。當人足夠健康并且切除所有腫瘤的同時保留足夠的健康肝臟時，這是可行的。

廣泛應用的避免手術的替代方式是對腫瘤進行熱處置的射頻消融(RFA)。

當前的臨床應用設法通過插入的加熱電極來遞送致死劑量的熱。電極可以在射頻針的遠端處被引入。身體組織被局部加熱到高于60°攝氏度(C)，凝固并由此破壞癌變區域。

在過程期間，密切監視溫度的變化以確保治療質量。所述監視優選是無創的。

在歷史上已經用過若干溫度監視技術。

其中包括使用安裝在射頻針的端部上的熱電偶，并且通過磁共振成像(MRI)進行空間監視。

先進的電極包括可以關于其熱沉積而被單獨控制的多個端部。

每個端部具有并入的熱電偶(即，微小的溫度計)，其允許連續監視組織溫度，并且自動調整每個端部的功率，使得目標溫度保持恒定。

采集實際消融的組織區的指示以引導改寫自動調節。由此，降低功率水平，相應地實現關于消融程度的目的。

理想地，所述指示將有效地在空間上區分已經被消融的組織與當前健康或未消融的組織。

共同受讓的屬于Savery等人的美國專利No.8328721(后文稱作“Savery”)描述了導出光吸收系數用于確定身體功能和結構。

在Savery中，計算系數采用溫度映射模塊，用于基于超聲探詢來形成溫度圖。

為此，隨著時間的采集被比較并且優選利用相同超聲成像參數進行。在此通過引用并入Savery中對溫度映射模塊的描述和其功能背后的分析。

當比較隨著時間的圖像采集時，已知要補償被成像對象中的周期運動。

技術實現要素：

本文中以下提出的內容解決上述關注點中的一個或多個。

從未消融的組織區分消融組織將優選地通過實時監視身體內的體內三維(3D)溫度分布而實現。

實時監視身體內的體內3D溫度分布目前只能通過共振成像(MRI)以合理的準確度來實現。

然而，使用MRI掃描器作為3D溫度計是非常昂貴的。

可以使用計算斷層掃描(CT)來進行溫度測量，但是這只可能進行溫度變化的相對粗糙的測量，即，只在5℃內是準確的。

對于實際的臨床應用，這些方法受限于有限的空間采樣(熱電偶)、受限于有限的準確度(CT)、或受限于過程成本(MRI)。

另外，對于以上描述的RF消融以及基于高強度聚焦超聲(HIFU)的消融兩者，在感興趣區域內身體組織的運動顯示了治療精度和質量。

關于運動補償，計算機斷層掃描CT、MRI和其它運動門控系統使用在呼吸周期的特定階段處的固定時間延遲觸發來補償由呼吸引起的身體移動。可以將延遲設置為逐周期地挑選特定階段，以基于在單個階段的成像采集來穩定監視到的圖像。

然而，這種系統不能提供基于超聲RF跟蹤的溫度測量的足夠準確度。

特別地，呼吸運動從周期到周期是不一致的，并且經常是不規則的。

希望的是，響應于固定時間延遲觸發而立即采集超聲數據，所述觸發是在檢測到呼吸周期標志(例如，每個周期的峰值)時引起的。

然而，如果人們要使用信號水平(例如，每個周期峰值)作為觸發，則在檢測到水平和觸發超聲系統之間將存在固有的延遲；并且使用經由超聲接收到的RF數據的溫度計算取決于逐呼吸周期地精確地維持探頭相對于人體的位置。具體地，對于有效的溫度估計，即，對于基于連續圖像的準確的溫度圖，局部溫度誘導的張力(其實質上是表觀位移的空間梯度)必須小于0.5％。

因此，在假設使用信號水平作為基于超聲RF跟蹤的溫度測量的觸發的情況下，考慮到類似的本文中以上提及的逐周期不規則性，上述固有的延遲將引起足夠的空間移動以去相關并因此使得溫度圖退化。

因此，將犧牲經由溫度圖的時間序列實時監視3D溫度分布。

這反過來將犧牲消融監視。

本文提出的內容旨在減輕這樣的犧牲。

根據本文提出的內容，檢測到對象的移動。基于檢測到的移動，選擇性地開始對對象的成像。成像被中斷為使得所述開始和所述中斷造成所述成像的時間上間隔開的時段。比較在各自不同周期內采集的圖像內容，以基于所述內容來匹配圖像。

在子方面中，所述對象包括身體組織，用于通過應用來自能量源的能量而被消融。

在另一子方面，要比較的圖像描繪消融的各個區域。比較被限制到所述區域之外。

作為相關的子方面，可以實時地執行檢測、選擇、比較和匹配。在本公開中，“實時”意味著在給定系統的處理限制和準確執行功能所需的時間的情況下沒有故意的延遲。

在另一方面中，對象的溫度分布的表示被實時地更新并且能夠被顯示為溫度圖的時間序列以用于監視消融。

以下將借助不按比例繪制的附圖闡述新穎的在周期性的成像-對象-運動驅動的采集之間的圖像匹配的細節。

附圖說明

圖1是根據本發明的實例性的圖像匹配裝置的示意圖；

圖2和圖3是提供與圖1的裝置的操作有關的公式和概念的范例的概念圖；并且

圖4是展示圖1的裝置的可能操作的一組流程圖。

具體實施方式

圖1通過圖示和非限制的范例描繪了圖像匹配裝置100，其能夠用于在周期性的成像-對象-運動驅動的采集之間進行基于圖像的匹配，尤其在運動門控的超聲溫度測量中。裝置100包括移動檢測處理器104，(例如超聲掃描器的)圖像采集電路108，圖像匹配處理器112，(例如超聲掃描器的)圖像監視處理器116，用于供應能量以加熱身體組織的能量源120，呼吸期傳感器124，以及通信地(例如，物理地)連接到傳感器的呼吸帶128。此外還包括呼吸記錄設備132和成像探頭136。

如圖2所示，移動對象(例如，肝臟或其部分)具有呼吸循環分量202，其由于最近的肺的對應運動而出現。在呼吸圖或“波形”204中，作為縱坐標的對象的位移206的范圍隨著沿著橫坐標的周期207而變化。還示出后續的周期208、209。圖204中的連續“+”符號表示一系列幀210。每個序列構成采集的時段212。每個時段212被采集中的中斷214所終止，導致間隔開的時段216。采集時段212的采集的幀210在本文中稱作文件218。還示出另一后續文件220。圖2中的每個采集在呼吸周期標志(例如，局部峰值222)之后。移動檢測處理器104可以與呼吸記錄設備132集成為單元，包括硬件或軟件子系統，用于周期性地(即，在檢測到局部峰值222時)向超聲掃描器226發出幀采集觸發224，以開始成像采集。發出觸發224可以發生在檢測到呼吸周期208中的峰值222之后的固定時間。掃描器226的圖像采集電路108開始圖像采集，如開始向上箭頭228所示，并且在固定時間段之后，中斷214采集，由此終止時段212，如中斷向上箭頭230所示。可以針對每個周期207-209進行采集，或者如圖2所示，僅針對一些周期207、209進行，其中在波形204上的點標記針對當前周期的采集的開始。恰好超過每個點的波谷的負峰值對應于預定義的相位。針對周期207-209的采集時段逐相位地疊加，由此共同地包含相位，例如預定義的相位。

呼吸帶128和物理地連接的呼吸相位傳感器124分別實現為Pless的美國專利公開No.2008/0109047的帶110/310和拉伸換能器。呼吸記錄設備132可以與Pless的存儲設備440一起被提供，用于在呼吸波形204被采集時對其進行存儲。在此通過引用并入Pless的段落[0090]-[0014]的公開內容。呼吸記錄設備132基于持續更新的存儲的波形204來檢測局部峰值222。

如圖2所示，每個采集到的幀210描繪由應用來自能量源120(例如，一個或多個消融電極234)的熱形成的消融232的區域。

進行本文中提出幀到幀比較，并限于消融232的區域之外。針對采集到的幀210示出了在消融232的區域之外的用于比較236的區域的范例。由于(一個或多個)電極234和消融232的周圍區域趨向于集中在幀210中，因而可以將用于比較236的區域預設置為每個幀的固定區域，其從中央充分偏移，例如靠近幀的外圍。操作者可以定義比較236的區域。例如，這可以交互式地在屏幕上進行。

在圖2中關于兩個相繼的文件218、220示出了在本文提出的方法中的幀到幀比較238的范例，但是比較可以在非相繼的文件中進行。例如，如果N個采集時段212每個得到M個幀210被采集，則幀到幀比較238一般指的是在一對文件248的第一文件218的一個幀j 244和一對文件的第二文件220的的另一幀k 250之間的比較，其中1≤j≤M并且1≤k≤M。一對248的第一文件218可以但是不必是跨N個文件的掃描的第一文件。

在圖3所示的取樣實施例中，逐段地且基于斑點匹配進行比較238。從不同的采集時間段301、302中選擇將進行比較303、304的兩個幀。每個幀303、304可以逐像素劃分為各個分段306、308、310和312。分段306可以具有一個或多個像素的寬度。幀303可以具有例如容納8或9個分段的長度。在第一幀303中的每個分段306與第二幀304中的配對分段310交叉相關。采用歸一化零滯后交叉相關(NZLCC)314。

公式314中的值x_i是一個幀303中的像素的亮度值，且y_i是另一幀304中相對應的像素的亮度值。可能的亮度值的集合已經過濾到以零為中心的一范圍。在整個分段306上進行公式314中的求和。

NZLCC 314的相關系數用作相似指數。其范圍在-1到1。值1表示兩個向量{x_i}、{y_i}相等。值-1表示兩個向量正好相反。

對在幀對303、304的所有分段上的相似指數求平均以達到整個幀對相似指數。

用針對前兩個文件315、316中的每個的M個幀的MxM個整體幀對相似指數來填充MxM矩陣中的條目。

對應于最高值條目的兩個幀210被認為在兩個文件315、316之間最佳匹配。

將兩個幀315、316選擇作為溫度圖信息的輸入。

在一些實施例中，不需要從第一文件315中進一步選擇幀。

在一個這種實施例中，從第一文件315中選擇出的幀210用作參考幀，用于任何后續基于斑點的比較。特別地，針對用作所述對的第二文件的下一文件(即，第三文件)重復上述過程；然而，只考慮第一文件315的一個幀，即，如上所述已經確定的參考幀。因此，取代MxM矩陣，形成整體幀對相似指數的1xM矩陣。最高值條目確定針對當前文件(即，第三文件)的幀選擇。基于1xM矩陣的該相同過程重復以從用作一對的第二文件的第四文件選擇幀；并且針對當前文件每次重復過程，直到第N個文件。因此，總共選擇N個幀210。在參考幀和各自每個其它N-1個選擇幀之間可形成溫度圖。另一可能性是在N個幀序列的每對連續幀之間形成溫度圖。在任一情況下，溫度圖和超聲B模式圖像兩者可以表示為在作為掃描器226一部分的顯示器254上的實時影片。溫度圖和同時的B模式圖像可以是分開的，例如，并排的，或者溫度圖可以在B模式圖像中疊加。

在另一這種實施例中，從被比較的每對文件的第二文件中選擇新的參考幀。特別地，新的參考幀每次是緊鄰前兩幀選集中選擇的幀。因此，如果文件L的幀j與文件L+1的每個幀進行比較，這是因為幀j(現在是參考幀)是來自先前幀選集文件L的最佳匹配幀。因此，如在以上緊鄰的實施例中，第一幀選集利用MxM矩陣，但是后續幀選集每個基于各自的1xM矩陣。因此可以在N個幀序列的每對連續幀之間形成溫度圖。

替代地，溫度圖的逐對的幀選集每次考慮兩個文件的所有幀；但是，每次，正在被比較的是N個文件掃描的第一文件315，其是每對文件中的第一文件。因此，存在N-1個MxM矩陣。在每對最佳匹配的幀之間或者替代地在相繼的文件的選擇幀之間能夠形成溫度圖。

所有的上述實施例使用零滯后交叉相關以識別跨周期同相位成像。

然而，另一方法是在最大相關滯后上搜索異相。在該方法中，不是每幀逐片進行相關；而是，在其它幀中的搜索區域上將比較的幀的單個區域交叉相關。應該將該搜索區域保持足夠小，使得圖像間重疊仍然為消融程度確定提供足夠寬的溫度圖。比較的區域可以是二維的或三維的，用于以兩個最大滯后或三個最大滯后相應地進行搜索。最佳匹配通常仍可以是零滯后的，但是在特定周期階段處由探頭136的差的聲接觸的偶然性可以以輕微的異相幀被準確地容納。

在該方法中，當兩個比較區域317、318都駐留在共同搜索區域320內時，它們可以匹配。點線322、324劃定圖像內容，其大部分在一個幀326內。完整的圖像內容或類似版本在另一幀328內。在圖3的一維搜索的簡化情況中，滯后的交叉相關(LCC)330在特定滯后332處經歷最大的相關系數值。兩個幀326、328的重疊區域334，其從點線322向右延伸到平行的等長實線，能夠用于形成相同空間幅度的溫度圖作為重疊區域。如果文件間匹配限制于相繼的文件218、220并且如果參考幀總是與當前文件的M個幀匹配，則在多文件掃描期間的后續搜索(即，分別確定幀3到N)可以在零滯后處實現最優性。對于發現零滯后是最優的時候，存在考慮重疊而引入的非常少的或沒有另外的區域縮小的趨勢。該相同的趨勢存在于單個參考幀(例如，在最初的文件中)被用于在分別確定幀3到N的后續搜索中匹配的所有幀的情況中。

可操作地且參考圖4作為范例，經由呼吸帶128檢測具有大循環分量的移動(步驟S404)。呼吸記錄設備132記錄移動(步驟S408)。重復這兩個步驟直到移動檢測處理器104檢測到局部峰值222(步驟S412)。當檢測到峰值222時(步驟S412)，移動檢測處理器104在檢測之后的固定時間發出觸發224(步驟S416)。圖像采集電路108發射超聲波來在觸發224之后的固定時間開始圖像采集(步驟S420)。當采集的當前時段212過期時(步驟S424)，中斷采集(步驟S428)。如果該過程要繼續(步驟S432)，則返回到移動檢測步驟S404。

在并發例程中，圖像匹配處理器112執行幀選擇算法以在當前文件220中發現匹配的幀210(步驟S436)。圖像監視處理器116利用發現的幀和先前幀作為輸入來執行溫度估計算法(步驟S440)。圖像監視處理器116操作顯示器264來呈現基于溫度估計算法的輸出形成的溫度圖并且任選地呈現對應的存儲的B模式圖像(步驟S444)。如果該過程繼續(步驟S448)，則返回到匹配幀發現步驟S436。

以上描述了應用用于加熱的能量的模式作為射頻消融(RFA)。然而，在本文提出的目標范圍內，可以以其它方式如通過聚焦激光束而進行消融。在這種情況下，經由溫度圖確定在波束路徑中的身體組織的化學成分。消融生物組織改變其化學成分，但是不一定改變其回聲發射性。然而，改變了光吸收。至少在激光束的路徑上可確定消融的程度。Savery涉及在材料成分分析時使用單色光和溫度圖。Savery的未在上文通過引用并入的部分由此通過引用在此并入。程度的指示符可以在顯示器254上在溫度圖或B模式圖像上類似地實時顯示。如上所述，可以單獨的(例如，并排)呈現圖和并發圖像，或者圖可以重疊到B模式圖像上。

雖然本發明的方法可以有利地應用于向人類或動物主體提供醫學處置，但是本發明的范圍不限于此。更廣泛地，本文公開的技術指向描繪本質上以循環方式移動的對象的圖像的相位特定的視圖穩定。

雖然已經在附圖和前述描述中詳細圖示和描述了本發明，但是這種圖示和描述被認為是說明性或實例性的而非限制性的；本發明不限于所公開的實施例。

例如，在步驟S420的RF采集中，可以保存波束成形之后的原始信號以用于后續信號處理。作為另一范例，成像探頭136可以是線性的、凸面的(或“曲線的”)、相位陣列、矩陣、經胸廓的(TTE)、或經食道的(TEE)探頭。在另一范例中，在傳感器124和呼吸帶124之間的通信連接可以是：使得裝置100配置有遠離呼吸帶定位的、光學地監視帶移動的傳感器。

本領域技術人員在實踐所要求保護的發明時，通過研究附圖、公開內容和隨附權利要求，可以理解和實現所公開實施例的其它變型。在權利要求中，詞語“包括”不排除其它元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除復數。在權利要求中的任何附圖標記不應被解釋為對范圍的限制。

計算機程序可以暫時、臨時或較長時間地存儲于適當的計算機可讀介質上，例如光存儲介質或固態介質。這種介質僅在不是瞬態傳播信號的情況下是非瞬態的，但是包括其它形式的計算機可讀介質，例如寄存器存儲器、處理器高速緩存和RAM。

單個處理器或其它單元可以實現在權利要求中記載的若干項的功能。盡管在相互不同的從屬權利要求中記載了特定措施，但是這不指示不能有利地使用這些措施的組合。