椎体特征识别的制作方法

本发明涉及一种用于3d特性椎体特征识别的装置、一种医学成像系统、一种使用3d体积数据进行3d特性椎体特征识别的方法、一种计算机程序单元、以及一种计算机可读介质。

背景技术：

在执行微创脊椎介入术时，通常的成像模态是术中荧光透视成像。荧光透视成像器的视场非常小。因此，这样的成像器仅能够同时显示长脊柱的几个脊椎椎体，并且难以识别相邻的椎体，因为这些相邻的椎体在形状上是相似的。显示整个脊柱是不可行的。另外，2d荧光透视成像仅显示2d投影，并且难以根据这些投影评估3d差异。因此，给执行微创脊椎介入术的医疗专业人员带来了负担，因为他们必须确保正在处理正确的椎体节。

ep2756804描述了一种用于识别脊椎的一部分的系统。该系统还能够改进。us8509502描述了一种被构造成基于3d脊椎模型数据和3d椎体形状差异的分析来识别多个椎体并标记每个椎体的系统。

技术实现要素：

具有用于提供3d特性椎体特征识别的改进技术将是有利的。

为此，本发明的第一方面提供了一种用于3d特性椎体特征识别的装置，包括输入单元、处理单元、和输出单元。

输入单元被构造成提供表示脊柱的一部分的已处理3d体积信息，其中已处理3d体积信息是由穿过脊柱获得的多个图像计算出的，并且是沿多个采集方向采集的。

处理单元被构造成生成从已处理3d体积信息得出的3d脊椎模型数据，以在3d脊椎模型数据中选择第一椎体信息和第二椎体信息，以及通过计算脊椎模型数据中的第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d椎体形状差异来计算第一椎体的3d特性椎体特征信息。

输出单元被构造成输出3d特性椎体特征信息。在下文的说明书中，术语“输出”指的是关注的信息在内部对系统可用，例如用于后续处理，和/或在外部对用户可用，例如通过显示器。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用已处理3d体积信息进行3d特性椎体特征识别的方法。该方法包括如下步骤：

a)提供表示脊柱的一部分的已处理3d体积信息，其中3d体积数据是由穿过脊柱获得的多个图像计算出的，并且是沿多个采集方向采集的；

b)生成从已处理3d体积信息得出的3d脊椎模型数据；

c)在3d脊椎模型数据中选择第一椎体信息和第二椎体信息；

d)通过计算脊椎模型数据中的第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d椎体形状差异来计算第一椎体的3d特性椎体特征信息；

e)输出3d特性椎体特征信息。

根据本发明的第三方面，提供了一种医学成像系统，包括医学成像采集布置结构和图像处理布置结构。

图像处理布置结构被设置为如前所述的装置。

根据本发明的第四方面，提供了一种计算机程序单元，该计算机程序单元用于控制如前所述的用于显示从目标采集的医学图像的装置，该计算机程序单元在由处理单元执行时适于执行如前所述的方法步骤。

根据本发明的第五方面，提供了一种已存储如前所述的计算机程序的计算机可读介质。

至少第一椎体的3d特性椎体特征信息的计算使得介入前数据(诸如ct数据)能够用于自动确定椎体的患者特定的特性特征，从而利于在仅部分脊柱可见时椎体节的自动确定。此类患者特定的特性特征的自动确定允许实现具体椎体节的识别，即使整个脊柱在荧光透视图像中是不可见的时。

来自介入前数据的患者特定的三维特性特征的自动确定另外允许在x射线荧光透视成像期间识别用于识别某一椎体节的改进的观察视角。因此，还能够提供改进的观察方向。改进的观察方向用作2d医学成像设备(如x射线荧光透视成像设备)的给定投影视图，使得观察者(如医学专业人员)能够尽可能地察知许多特性椎体特征。事实上，这种医学成像设备定位于最佳观察方向允许实现更可靠的椎体特征识别，因为更多患者特定的椎体特征在2d视图中对于医学专业人员来说是可见的。

在下述说明书中，术语“已处理3d体积信息”指的是以例如体素的形式限定成像体积的内部布置结构的3d图像数据。已处理3d体积数据能够例如源自ct扫描器、mri扫描器、或c形臂成像系统。重建算法，其根据穿过患者获得并沿多个采集方向采集的多个图像提供已处理3d体积信息，对于本领域技术人员来说是公知的。

在下述说明书中，术语“3d脊椎模型数据”指的是从已处理3d体积数据进行后处理的数据，以提供在已处理3d体积数据中的脊柱或脊柱的一部分的轮廓或体积信息。

在下述说明书中，术语“椎体信息”指的是包含在已处理3d体积信息中的限定脊椎的具体椎体的3d脊椎模型数据。该椎体信息可通过图像识别算法从3d脊椎模型数据中自动地选择。作为选择，椎体信息可由用户使用工作站和用户图形界面来手动地突出显示。

在下述说明书中，术语“3d椎体形状差异”指的是3d脊椎模型数据的一个元具有与在其余的3d脊椎模型数据的情境中患者的另一毗邻椎体的体素布置结构明显不同的体素布置结构。通常，在对比两个椎体时，在一个椎体具有由椎体骨刺、骨折、或手术螺钉或植入物造成的额外突出时将看到形状差异。

换言之，在微创脊椎介入术中，重要的是有把握在荧光透视成像的视场中识别至少一个脊椎椎体。这并非必需是正在处理的椎体，因为只要在荧光透视成像设备的视场中识别出一个椎体节，就能够通过正数或倒数来隐含地识别其余的。来自ct或mri扫描器的介入前数据被用于识别至少一个脊椎椎体的患者特定的特征。这些特征被认为是该椎体的特性特征。该特性特征允许识别独特的椎体区段。诸如椎体骨刺、骨折、丢失的碎骨片或手术螺钉和植入物的患者特定的椎体特征是三维的，且因此使用三维形状差异来最佳地表征。针对被识别为具有一个特性特征的至少一个椎体或每个具有已识别的特性特征的多个椎体来计算最佳观察方向。该计算过程能够离线地、在介入之前或期间来执行。在介入期间，所计算的从其他观察方向中选择的最佳观察方向可取决于目标椎体节信息。

参照下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明显并得以阐明。

附图说明

下面将参照附图来描述本发明的示例性实施方式：

图1示出了根据本发明一方面的方法的示例；

图2示出了脊柱的一个区段；

图3示出了示例性脊椎3d特性特征识别过程；

图4示出了最佳观察方向的示例性确定；

图5示出了最佳观察方向确定的示例性实践结果；

图6示出了根据本发明一方面的用于3d特性椎体特征识别的装置；

图7示出了根据本发明一方面的医学成像系统的示例。

具体实施方式

在执行微创脊椎介入术时，困难的是识别脊柱的正确椎体节。通常，成像模态是术中荧光透视成像，并且该模态具有有限的视场。难以识别毗邻的(相邻的)椎体，这是因为这种相邻的椎体在形状上彼此非常相似。显示整个脊柱是不可行的。另外，2d荧光透视成像仅显示2d投影，并且难以根据这些投影评估3d差异。因此，每次仅脊柱的几个椎体是可见的。如果执行脊椎介入术的医学专业人员算错了椎体节的数目时，则会误导具体椎体节的识别。这种算错可能源自在荧光透视成像器的视场边界处显现的椎体节上的混淆。如本领域所公知的，椎体节顺序地标记为t1、t2、t3等。

图2例示了这样的情形。示出了包括七节椎体的脊柱12。椎体标记为t1至t7。荧光透视成像器的有效视场10通过虚线边界来示出。在该视场内具有椎体形成的区域14，诸如椎体t2、t3、t4、t5。椎体t1和t2落入荧光透视成像器的视场的上部排除区域16中。t7被从荧光透视成像器的视场的底部18排除在外。如果在椎体t4上执行微创手术介入术，并且医学专业人员不具有荧光透视成像视场10相对于脊柱其余部分定位的现有知识，则对于医学专业人员来说将很容易错误地在椎体t3或椎体t5中执行介入术。因此，例如，在给定序列t4-t5-t6时，将难以评估人们正在观察序列t3-t4-t5、t4-t5-t6、或t5-t6-t7中的哪一个。

图1例示出根据本发明一方面提供了一种使用已处理3d体积信息进行3d特性椎体特征识别的方法，该方法包括如下步骤：

a)提供22表示脊柱的一部分的已处理3d体积信息，其中已处理3d体积信息是由穿过脊柱获得的多个图像计算出的，并且是沿多个采集方向采集的；

b)生成24从已处理3d体积信息得出的3d脊椎模型数据；

c)在3d脊椎模型数据中选择25第一椎体信息和第二椎体信息；

d)通过计算在3d脊椎模型数据中的第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d椎体形状差异来计算26第一椎体的3d特性椎体特征信息；

e)输出27该3d特性椎体特征信息。

因此，通过使用从ct扫描器、mri扫描器获得的介入前体积数据，可以自动确定用于椎体节识别的患者特定的3d特性特征。另外，这允许在医学成像中识别用于椎体节识别的最佳观察角度，因为介入前体积数据可用于通过例如在各个正向投影角度处的脊柱来计算所得出的3d特性椎体特征信息的遮挡。

图3例示了使用3d形状对比来表征特性椎体特征信息的方案。

在图3a中，示出了脊柱的一部分的三个区段t4、t5和t6。该信息已经从已处理3d体积信息采集到，例如从ct扫描器或mri扫描器。图3a有效地例示了3d脊椎模型数据，该数据已经通过将已处理3d体积数据分段而从已处理3d体积信息得出。在脊柱28的该部分中示出的是椎体节t4、椎体节t5、和椎体节t6。椎体节t4和t5表示相对正常的椎体。然而，椎体节t6在其左侧上具有公知为椎体骨刺的突出部30。椎体骨刺是椎体和脊椎的一种通过非正常骨生长来表征的骨关节性退变。此类特征在表征单独的椎体区段时是有用的。

图3b例示了使用与毗邻椎体的形状配准进行3d特性特征检测。字母ε指示执行形状差异计算的函数。

存在多种方式来识别体素的两个任意区域之间的形状差异。

优选地，3d脊椎模型数据中的表面表示最常见的是使用三角表面网格来实现。因此，第一椎体信息和第二椎体信息之间的表面配准例如通过使用迭代最近点(icp)算法来执行。在表面配准后，针对第一椎体信息上的每个顶点，通过找到与第二椎体信息的表面上的那点最接近的点来计算表面距离。然后通过使这些距离阈值化来找到特征。

根据本发明的一实施方式，提供了如前所述的方法的示例，其中在步骤d)中，3d特性椎体特征信息的计算还包括：

d6)执行第一椎体信息和第二椎体信息之间的形状配准；

d7)计算所配准的第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d形状差异；以及

d8)使用计算出的形状差异作为3d形状差异识别第一椎体信息中的区域。

根据一实施方式，在步骤d6)，使用迭代最近点(icp)算法来执行形状配准。

根据一实施方式，在步骤d8)，通过使第一椎体信息和第二椎体信息之间的表面差异阈值化来识别所述第一椎体信息中的区域。

根据本发明的一实施方式，提供了如前所述的方法的示例，其中在步骤d8)中，识别第一椎体信息中的区域的步骤包括识别所配准的第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d形状差异，所述3d形状差异大于椎体差异阈值。

因此，能够防止例如由于骨表面中的自然变异造成的椎体差异的错误识别，并能够仅检测椎体差异，这对于医学专业人员来说是有意义的。

在替代性实施方式中，通过叠加预先计算的第一椎体信息和第二椎体信息的中心线来计算第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d椎体形状差异，并且将表示第一椎体节的第一椎体信息从表示第二椎体节的第二椎体信息直接减去能够在3d中执行。剩余的体素将是3d特性特征。

在另一替代性实施方式中，执行第一椎体信息和第二椎体信息的形状配准。例如，配准能够在t6和t5、和/或t6和t4之间进行。这种形状配准可以延伸至更大数目的椎体区段。

如所例示的，使用如上所述的技术或类似技术，得出第一椎体节t6和第二椎体节t5之间的第一形状差异。然后，得出第一椎体节t6和第三椎体节t4之间的形状差异。

根据本发明的一实施方式，形状差异的得出限于所提出的2d荧光透视视场中存在的椎体。

图3c例示了椎体t6，其具有被分离的3d特性椎体特征信息。由于3d特性椎体特征信息是表示脊柱的一部分的已处理3d体积信息的体素的子集，所以可在不同方向上观察3d特性椎体特征信息。另外，构成3d特性椎体特征信息的体素参照最初的已处理3d体积信息的几何参照系，使得仅通过所提取的3d特性椎体特征信息能生成正向投影，或替代性地生成3d特性椎体特征信息的正向投影，它们被脊柱的一部分所遮挡。

根据本发明的一实施方式，提供了一种如前所述的方法，其中3d特性椎体特征信息表示选自由第一肋骨对、尾肋骨对、骶骨、寰椎、椎体骨刺、骨折、或植入物组成的群组的解剖特征。

因此，频繁发生的脊椎变形能够用于识别3d特性椎体特征信息。

尽管前面的实施方式已经讨论了仅第一椎体的3d特性椎体特征信息的采集，但应理解的是该算法能够延伸至单独地或组合地计算至少第二椎体、和/或第三椎体、和/或第四椎体、和/或第五椎体、或脊柱中存在的所有椎体的3d特性椎体特征信息。

根据本发明的一实施方式，提供了沿患者脊椎的2d术中荧光透视成像装置的观察位置。然后，可以针对能够在2d术中荧光透视成像装置的观察平面中最佳地看到的椎体来计算在该观察位置处的3d特性特征信息。

该观察位置被设置为最初的已处理3d体积信息的3d参照系中的点。例如，该观察位置被设置为沿脊椎、距脊椎一定距离处、以及与脊椎成角度地偏离的水平位移。

在识别3d特性椎体特征信息后，一系列体素区域将是可用的。这些表示脊柱的特性特征的体积数据将自然而然地参照用于获取已处理3d体积信息的几何基准。因此，使用重建技术，能够计算出3d椎体特征的最佳患者观察方向，这优化了在2d投影中的3d特性椎体特征的可见性。

根据本发明的一实施方式，执行穿过仅表示3d特性椎体特征的体素的正向投影。

根据本发明的一实施方式，执行穿过表示3d特性椎体特征的体素以及穿过表示脊柱的体素的正向投影。根据本发明的一实施方式，提供了如前所述的一种方法，其中步骤a)还包括：

a1)提供目标椎体节信息；

其中步骤d)还包括：

d1)使用3d特性椎体特征信息和目标椎体节信息来确定患者观察方向，其中患者观察方向是通过搜索优化3d特性椎体特征的可见性度量的观察方向来确定的；以及

其中步骤e)还包括：

e1)输出患者观察方向。

根据该实施方式，能够在术中荧光透视图像介入期间优化2d投影中的特性脊柱特征(通过3d特性椎体特征信息来表示)的可见性。

在前面所述的实施方式中，提供目标椎体节信息包括由医学专业人员识别患者脊柱的椎体节，该椎体节将在微创脊椎介入术中被处理。例如，在图3中，将例如使用计算机界面选择椎体节t5并输入作为目标椎体节信息。

3d特性椎体特征的可见性度量提供了某一观察方向如何影响3d特性椎体特征信息的可见性的指示。存在许多方式来计算这一度量。

根据本发明的一实施方式，通过从体素簇周围多个方向执行穿过表示3d特性椎体特征信息的体素的多个正向投影来计算3d特性椎体特征的可见性度量。

在产生于穿过3d特性椎体特征信息的正向投影的2d投影中形成最大区域的正向投影方向是优化3d特性椎体特征的可见性度量的观察方向。

由于荧光透视的投影性质，将存在某些特征相比其他特征来说更加容易识别的若干观察方向。给定一个目标椎体节，能够选择附近的特性特征。使用先前描述的方法，确定观察方向以使得能够识别最大数目的这些特征，或可最佳地观察到一个特征。除了形状特性之外，还可考虑叠加周围的解剖结构以确定最优观察角度。在确定用于识别的特性特征之后，还需要考虑的是这些特征仅在某些观察方向上可见。

为了确定在荧光透视成像投影中能够容易看到的特征，首先确定观察方向的范围，对于该范围来说特征的特性边缘是平行的。然后，可以从术前数据(诸如ct数据)计算模拟投影图像。在该步骤中使用用于投影的标准算法。然后，通过计算该特征周围所关注的小区域内的灰度值变化性，或通过分析在特征位置处的梯度以检测地标是否位于边缘上，来对该特征周围的局部邻域做出分析。然后，能够自动地选择图像中能清楚观察到的特征。然后，选择最佳观察平面以使其包含最大数目的清楚可见的特征。最佳观察平面可在介入术期间选择而观察方向的范围可在介入术之前或期间计算。

根据本发明的一实施方式，在步骤d1)中，3d脊椎模型数据被用于遮挡3d特性椎体特征信息。

因此，在确定患者观察方向时计算的正向投影生成在投影观察平面中的2d区域，其主要产生于穿过3d特性椎体特征信息投射的射线，且次要地产生于穿过3d脊椎模型数据投射的射线。这确保了针对每个正向投影方向的3d特性椎体特征的可见性度量，且因此最终选择的患者观察方向是能够看到最多特性特征的那个，即使在脊椎存在时。

根据本发明的一实施方式，患者观察方向的输出可以是标准格式，诸如相对于从例如ct扫描器采集的已处理3d体积数据的基准面的立体角。

根据本发明的一实施方式，这一几何信息被用于对准设备以提供特性椎体特征的最佳观察方向。

图4例示了上述过程。包含显示体素的几何参照立方体40被示为内侧具有脊柱的一区段。脊柱具有由三角形44以及圆形46示出的第一特性特征和第二特性特征。尽管在该纯粹示例性的展示中，两个特性椎体特征被示为在不同的椎体节上，但应理解的是，该算法将对仅一个椎体节上的一个3d特性椎体特征有效，诸如仅三角形44。

该算法在穿过3d脊柱模型数据42的不同正向投影角度的范围产生正向投影。正向投影角度被示为来自点或位置41、43和45。

示例性第一2d屏幕47示出了来自位置41的正向投影的效果。可看出的是，从该侧观察到该脊柱的部分，而特性特征44和46被脊椎自身完全遮挡。因此，这不是好的候选观察方向。

示例性第二2d屏幕48示出了来自位置43的特性特征的正向投影。可看出的是，显示出三角形特性特征44，而这遮挡了特性特征46。

示例性第三2d屏幕49示出了来自位置45的3d特性椎体特征信息的视图。在该屏幕中，能够容易地看到两个特性特征44和46的侧面，且该方向被选择为患者观察方向，因为在该位置，3d特性椎体特征的可见性度量将是最佳的。

图5例示了其中限定正确观察方向是重要的临床示例。

在图5a中，示出52来自已处理3d信息的投影。环绕区域53示出了在已处理3d信息中的椎体骨刺，其将被用于识别，因为在该已处理3d信息中其他椎体不具有该特征。

在图5b中，示出了在图5a的已处理3d信息中成像的脊柱荧光透视投影。

已经从其中椎体骨刺53被脊柱的其余部分遮挡的观察方向(关于脊柱)做出荧光透视投影。因此，椎体骨刺对于执行介入术的医学专业人员来说是不可见的。这意味着计划用来自荧光透视投影角度b的椎体骨刺识别脊椎的目标椎体节的手术人员将难以确定正确的目标椎体节。

图5c例示了如由该算法确定的、从清楚示出椎体骨刺58的观察方向所做出的荧光透视投影56。

因此，医学专业人员使用椎体骨刺能够容易地从荧光透视图像中确定目标椎体节，

根据本发明的一实施方式，提供了如前所述的方法，其中步骤b)还包括：

b1)从已处理3d体积信息提供3d叠加解剖信息；以及

其中步骤d)还包括：

d2)针对3d脊椎模型数据的多个合成观察方向计算3d特性椎体特征信息的遮挡度量，其中遮挡是由3d叠加解剖信息中的解剖特征造成的；以及

d3)基于3d特性椎体特征信息的遮挡度量来得出3d特性椎体特征的可见性度量。

患者体内的不同器官，诸如肝脏、心脏、肺、和胰脏，具有不同的x射线半透性，并可影响2d荧光透视成像期间特性椎体特征的识别。

因此，在该实施方式中，3d叠加解剖信息是从例如ct扫描获得的已处理3d体积数据信息得出的。在计算3d特征椎体特征的可见性度量时，考虑脊柱周围的内部器官的遮挡。可能的情形是，在没有考虑患者解剖结构的情况下提供最佳的3d特性椎体特征可见性的患者观察方向在考虑到肝脏、肺和其他器官的位置时可能不是最佳的。应理解的是，患者内部器官的位置能够从已处理3d体积信息容易地得出并用于正向投影重建。

根据本发明的一实施方式，提供了如前所述的方法，其中步骤e)还包括：

e2)基于所确定的患者观察方向对准患者成像系统。

患者成像系统被设置在电气可定位框架上，具有机电驱动器，该机电驱动器能够连接至控制系统，诸如计算机控制系统。假定考虑了已处理3d体积信息的图形基准、患者成像系统以及患者的当前对准，则患者成像系统能够使用所确定的患者观察方向相对于患者对准。

因此，患者成像系统可自动地对准，以基于表示脊柱的一部分的3d体积数据提供最佳成像方向，从而提供医学成像设备的更加便利和精确的自对准项。

根据本发明的一实施方式，患者成像系统是以机电方式可对准的荧光透视成像系统。

最佳观察角度(与最佳观察平面相关)与用户连通(或直接连通至成像系统)。使用该视角度做出荧光透视投影。介入前数据被显示给用户作为体积显示、或作为切片显示、或作为模拟投影，其中示出了已识别的特性地标和目标椎体节。

根据本发明的一实施方式，提供了如前所述的方法，其中步骤a)还包括：

a2)在外科介入术期间提供表示脊柱的一部分的已处理的2d实时介入数据；

其中步骤d)还包括：

d4)将2d实时介入图像数据配准至3d特性椎体特征数据；以及

d5)通过将3d特性椎体特征数据从患者观察方向投影到2d实时介入图像上来提供2d增强介入图像；以及

步骤e)还包括：

e3)显示增强介入图像。

因此，实时的2d荧光透视数据利用3d特性椎体特征数据的正向投影来增强，该正向投影处于与介入术期间荧光透视成像设备使用的患者观察方向相同的角度处。

由于2d实时介入图像数据将在与3d特性椎体特征数据的正向投影相同的观察平面中对准；所以，可以将该特性椎体特征数据突出显示或“重影”到2d实时介入图像数据的视图中。这确保了在微创介入术期间，正确地识别目标椎体节。

增强的实时介入图像提供了关于脊椎上的特性特征位置的增强反馈。因此，用户能够在实时荧光透视成像期间识别3d特性特征，并随后作为参照确定用于治疗的合适的目标椎体节。

根据本发明的一实施方式，提供了一种用于3d特性椎体特征识别的装置60。该装置包括输入单元62、处理单元64以及输出单元66。

输入单元62被构造成提供表示脊柱的一部分的已处理3d体积信息，其中已处理3d体积信息是由穿过脊柱获得的多个图像计算出的，并且是沿多个采集方向采集的。

处理单元64被构造成生成从已处理3d体积信息得出的3d脊椎模型数据，以在3d脊椎模型数据中选择第一椎体信息和第二椎体信息，从而通过计算在3d脊椎模型数据中的第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d椎体形状差异来计算第一椎体的3d特性椎体特征信息。

输出单元66被构造成输出3d特性椎体特征信息。

装置60可被实施为在具有输入和输出接口电路的计算机处理器上执行的软件程序。替代性地，可通过数字信号处理器、fpga、asis、或这些的组合来执行处理。

根据本发明的一实施方式，提供了如前所述的装置60的示例，其中输入单元62还被构造成提供目标椎体节信息。处理单元64还被构造成使用3d特性椎体特征信息和目标椎体节信息来确定患者观察方向，其中患者观察方向是通过搜索优化3d特性椎体特征的可见性度量的观察方向来确定的。输出单元66还被构造成输出患者观察方向。

根据本发明的一实施方式，提供了一种根据前述的装置60的示例，其中处理单元64还被构造成从已处理3d体积信息生成3d叠加解剖信息，以计算针对3d脊椎模型数据的多个合成观察方向的3d椎体形状差异的遮挡度量，其中遮挡是由叠加的3d解剖信息中的解剖特征造成的，以及基于3d特性椎体特征信息的遮挡度量来得出3d特性椎体特征的可见性度量。

根据本发明的一实施方式，提供了一种根据前述的装置60的示例，其中输出单元66还被构造成基于所确定的患者观察方向来对准医学成像采集布置结构。

根据本发明的一实施方式，提供了一种根据前述的装置60的示例，其中输入单元62还被构造成在外科介入术期间提供表示脊柱的一部分的已处理的2d实时介入图像数据。处理单元64还被构造成将2d实时介入图像数据配准至3d特性椎体特征数据，以通过将3d特性椎体特征数据从患者观察方向投影到2d实时介入图像数据来提供2d增强介入图像。输出单元66还被构造成显示增强介入图像。

根据本发明的一实施方式，提供了一种如前所述的装置60的示例，其中处理单元64还被构造成将已处理3d体积信息分段，以从已处理3d体积信息提供3d脊椎模型数据。

根据本发明的一实施方式，提供了一种如前所述的装置60的示例，其中处理单元64还被构造成通过执行第一椎体信息和第二椎体信息之间的形状配准、通过计算已配准的第一椎体信息和第二椎体信息之间的形状差异、以及通过使用计算出的形状差异作为3d形状差异识别第一椎体信息中的区域，从而计算3d特性椎体特征信息。

根据本发明的一实施方式，提供了一种根据前述的装置60的示例，其中处理单元64被构造成识别已配准的第一椎体信息和第二椎体信息之间的3d椎体形状差异，该3d椎体形状差异大于椎体差异阈值。

根据本发明的一方面，提供了一种医学成像系统70。医学成像系统70包括医学成像采集布置结构72和图像处理布置结构74。

图像处理布置结构72被设置为如前所述的装置。

根据本发明的一实施方式，提供了一种如前所述的医学成像系统70，其中医学成像采集布置结构72还包括成像器对准机构76。图像处理布置结构74被设置为根据前述的装置，且成像器对准机构76被构造成基于从图像处理布置结构74输出的患者观察方向来对准。成像器对准机构包括机电驱动器，其控制荧光透视成像器72的方位角80和仰角78。

根据本发明的该方面，能够根据从术前ct扫描采集的输入3d体积数据上的特性特征自动地对准医学成像系统，该系统例如可包括2d荧光透视成像器。

根据本发明的一实施方式，医学专业人员可在该3d体积数据中选择某些特性特征，且医学成像采集布置机构可仅基于用于所选择的特征的最佳观察方向来对准。

因此，在执行微创脊椎介入术时，可以以传统方式将医学成像采集布置机构布置在最佳角度，以确保不会发生目标椎体节的错误识别。

根据本发明的一实施方式，图像处理布置结构74还包括在计算机上执行的术前处理应用程序。用户可使用术前处理应用程序的界面来将对应于荧光透视成像设备的视场的、该应用程序的用户界面中的“视场”框定位在所显示的脊柱相关部分上，从而预先计算3d特性特征。

根据本发明的一实施方式，图像处理布置结构74还包括连接至图像处理布置结构74的对准监控装置。对准监控装置被构造成监控医学成像采集布置结构72的对准变化。在检测到医学成像采集布置结构72的对准相对于患者变化时，图像处理布置结构74重新计算3d特性椎体特征信息。

因此，如果医学成像采集布置结构72沿患者、或绕患者水平地平移时，图像处理布置结构74能够显示更新的增强的2d荧光透视视图，从而示出期望的3d椎体特性特征，其在改变的视场中将是可见的。

根据本发明的一方面，提供了一种计算机程序单元，该计算机程序单元用于控制根据前述的用于显示从目标采集的医学图像的装置。该计算机程序单元在由处理单元执行时适于执行如上所述的方法步骤。

根据本发明的一方面，提供了一种计算机可读介质，其已存储如上所述的程序。

因此，计算机程序单元可被存储在计算机单元上，该计算机单元也可以是本发明的一实施方式的一部分。该计算单元可适于执行上述的方法的步骤或诱发执行上述的方法的步骤。

此外，它可适于操作上述设备的部件。计算单元可适于自动地操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。该数据处理器由此可被装备成执行本发明的方法。

本发明的这一示例性实施方式涵盖了从一开始就安装本发明的计算机程序或借助于更新将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。

计算机程序可以被存储/分布在合适的介质上，诸如与其他硬件一起提供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，但是也可以被以其他形式分布，诸如经由因特网或其他的有线或无线电信系统。

然而，计算机程序也可提供在如万维网的网络上，且可以将其从这一网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另一示例性实施例，提供一种用于使计算机程序单元可被下载的介质，该计算机程序单元被布置成执行根据本发明的前述实施例之一所述的方法。

应指出的是，本发明的实施例是参照不同主题描述的。尤其是，一些实施例是参照方法类型的权利要求来描述的，而其它实施例是参照装置类型的权利要求来描述的。然而，本领域技术人员将从上面和下面的描述中得出以下结论：除非另外指出，否则除了属于一种类型的主题的特征的任何组合之外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被认为在本申请中公开。

所有特征都可组合，以提供超出所述特征简单加和的协同效应。

尽管已经在附图和前述描述中详细图示并描述了本发明，这样的图示和描述被认为是图示性或范例性的而非限制性的。本发明不限于所公开的实施例。

通过研究附图、说明书和从属权利要求，本领域技术人员在实践所主张的本发明时，能够理解并实现所公开实施例的其他变型。

在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以实现在权利要求中记载的若干项的功能。在互不相同的从属权利要求中记载的特定措施并不表示不能有利地使用这些措施的组合。在权利要求中的任何附图标记不应被解释为对范围的限制。