專利名稱：對管形結(jié)構(gòu)的檢查的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于檢査三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集，特別是醫(yī)學圖像數(shù) 據(jù)集內(nèi)的管形結(jié)構(gòu)的方法。本發(fā)明還涉及一種相應的成像系統(tǒng)以及相應的 計算機程序。
背景技術(shù)：
醫(yī)學成像領(lǐng)域，具體而言多模態(tài)3D血管分析領(lǐng)域正在得到越來越多的 關(guān)注。成像工具提供了先進的對血管的觀看、分割、檢查以及量化，以用 于針對許多患者群體的診斷。
大部分醫(yī)學成像工作站的廠家具有支持血管分析，具體而言3D血管量 化的工具。
盡管術(shù)語3D血管量化聽起來像是指單獨的應用，但其實際上涉及使用 不同采集方法靶向不同血管結(jié)構(gòu)的一組應用，對于所述組應用而言對預期 的測量的需求是相同的。解剖結(jié)構(gòu)的示例有主動脈、頸動脈、冠狀動脈、 外周腿部動脈和冠狀動脈。磁共振(MR)、計算機斷層攝影(CT)以及旋 轉(zhuǎn)式X射線是所使用的成像模態(tài)的示例。血管檢査的示例包括尋找血管的 變寬或阻塞部分或者對肺動脈中的肺栓塞的更加具體的搜索。在任意給定 的血管應用中，主要的目的是測量局部血管參數(shù)，例如在圖像數(shù)據(jù)中若干 位置處的面積和半徑，以量化狹窄的程度或動脈瘤的大小。按照定義，這 些測量必須在通過感興趣血管的橫截面上完成。
對于血管的手動檢查而言，用戶可利用多平面重定格式(MPR)、最大 強度投影(MIP)或體積繪制(VR)來觀看數(shù)據(jù)。
預期的MPR視圖是模截面視圖及縱向視圖(與血管對準的視圖)。其 他經(jīng)常用于血管的檢查的視圖為彎曲平面的血管視圖及拉直的血管視圖。
大部分可獲得的商業(yè)工具提供生成預期視圖的若干方法-
1)手動交互使用點選交互在任意可視化(MIP或者VR)中的特定位置處生成橫截面，隨后手動旋轉(zhuǎn)(放大的)MPR視圖以獲得正確的橫截 面或者縱向取向。
2) 路徑描繪，以便使用路徑方向定向橫截面和縱向及彎曲平面或拉直
的視圖。路徑描繪策略的范圍從完全手動到單擊自動。所得路徑的質(zhì)量很 大程度上取決于用于交互的可視化。
3) 手動點選結(jié)合專用的Ortho觀看器或者所謂的明輪(paddlewheel) 視圖(所述明輪視圖是針對肺栓塞的情況而言的)。
一旦生成血管的橫截面，用戶可通過在血管邊緣周圍的這一橫截面上 描繪輪廓而測量血管的面積。如果在不同位置上重復這一測量，則可以評 估狹窄的程度或動脈瘤的大小。(半)自動路徑跟蹤器中的一些也利用自動 血管邊緣檢測，并且因此利用自動測量。然而，在所有工具中，要求用戶 驗證路徑的正確性以及自動描繪的血管邊緣的正確性。
在2D顯示器或屏幕上從3D醫(yī)學圖像中檢索穿過3D對象的正確的橫 截面是不重要的。所有手動方法所需的交互是冗長且易于出錯的。在MPR 視圖上手動定義3D中的路徑需要界標放置和滾動的組合。由于選擇的點不 對應于血管中心而是對應于繪制的投影坐標(經(jīng)常是血管邊緣)，并且必須 在路徑定義之后在2D視圖中進行檢查(以及可能的校正)，因此在MIP或 VR圖像上的路徑的手動定義甚至更加困難。當使用點選交互時，用戶必須 首先選擇位置，然后用戶必須在3D中(或者在所謂的明輪肺栓塞(PE)示 例中沿單獨的軸)旋轉(zhuǎn)圖像。
這對在給定特定時間用戶在圖像中可檢查的位置的數(shù)量施加了嚴重的 限制。同樣，手動交互方法易于出錯，因為用戶難于評估給定的取向是否 正確，因此結(jié)果將是不可重現(xiàn)的。當使用點選交互時，用戶僅在完成圖像 旋轉(zhuǎn)和檢查橫截面之后發(fā)現(xiàn)其所挑選的點不位于預期的血管的內(nèi)部。
同樣，對于檢查任務而言，單擊自動方法是麻煩的。用戶必須掃描數(shù) 據(jù)以搜尋針對分割的合適的起點。然后，用戶必須等待分割完成，并且之 后在可以生成橫截面和縱向視圖之前，可能要延長或者編輯自動得到的中 心線。如果分割結(jié)果不正確，用戶必須編輯結(jié)果。同樣，沿所找到的中心 線的導航是麻煩的。
WO 2005/048198 (相同的申請人)公開了一種方法，其中在3D圖像上應用分割處理，隨后為彎曲平面重定格式(CPR)。然而，該文獻對于分 割無法找到正確的血管結(jié)構(gòu)(參見該文獻的圖2)的可能是無記載的。對于 實際應用而言，用戶將必須檢查原始數(shù)據(jù)以找到相關(guān)的結(jié)構(gòu)用于進一步分
析和驗證。利用諸如滾動、旋轉(zhuǎn)縮放、搖拍等的常規(guī)3D導航工具來執(zhí)行這
種檢査，并且這種檢查既耗費時間又易于出錯。
因此， 一種用于檢査管形結(jié)構(gòu)的改進的方法將會是有利的，具體而言， 一種更有效和/或更可靠的方法將會是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明優(yōu)選地試圖單獨地或者以組合的方式來減輕、減少或消 除上述缺點中的一個或多個。具體而言，可以將本發(fā)明的目的視為提供一
種解決檢査3D圖像數(shù)據(jù)集中的管形結(jié)構(gòu)的上述現(xiàn)有技術(shù)的問題的方法。 在本發(fā)明的第一方面中，通過提供用于在三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)檢
查管形結(jié)構(gòu)的方法而達到這一 目的以及若干其他目的，所述方法包括
a)提供圖像數(shù)據(jù)集， -b)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的可視化，
c)執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的檢査，所述檢查包括 -移動指針，
-執(zhí)行指針周圍的局部分割，以便確定被分割對象的可能的形狀， -執(zhí)行對被分割對象的局部分析，以及
-顯示被分割對象的第一視圖，所述第一視圖的取向是從局部分析 中導出的。
本發(fā)明對于獲得一種可直接在各種不同可視化中的原始圖像數(shù)據(jù)上使 用的方法是特別(非排他的)有利的。不需要諸如解剖模型的先進的應用 知識、先進的采集協(xié)議設(shè)備或者全局分割。因此，其是一種魯棒性強的、 可用于各種圖像模態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)的方法，該方法在血管的量化軟件包中是 必需的。
一個額外的優(yōu)勢是用戶交互的減少。在用戶知道選擇的指針的位置所 得到導出的視圖，例如預期的橫截面之前，不需要點選交互、圖像旋轉(zhuǎn)或 分割任務。這增加了在某一時間內(nèi)可檢査的位置的數(shù)量。又一優(yōu)勢是本發(fā)明在3D圖像集內(nèi)所做的測量更加的可重現(xiàn)化，因為每 一次選擇用于檢査的例如血管的結(jié)構(gòu)時，將視圖在相同的方向上對準。
結(jié)合本發(fā)明，將在更廣的背景下理解分割，即分割是將三維圖像數(shù)據(jù) 集劃分為多個區(qū)域(即體素集)的處理。分割的目的是將表示簡化和/或改 變成更簡單的和/或更有利的另一種表示。圖像數(shù)據(jù)集的分割可用于(例如) 定位對象和邊界。醫(yī)學成像中的分割經(jīng)常用于涉及狹窄的量化、腫瘤的位 置和體積等的診斷性目的。
在本發(fā)明的背景下，術(shù)語"視圖"將廣泛地解釋為可從先前的局部分 割和局部分析中導出的任何方式或者類型的可視化。因此，視圖包括但不 限于彎曲平面重定格式(CPR)、彎曲線性視圖、平面視圖以及拉直視圖。 平面視圖可包括橫截面視圖和縱向視圖。
在一個實施例中，檢査還包括向用戶指示指針(P)在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，以 用于引導用戶。響應可以是任何類型的響應，但申請人已經(jīng)成功地使用了 指針周圍的指示，其中用戶的注意力己經(jīng)集中于指針處。作為具體的示例， 指示可包括被分割對象的質(zhì)心的可視化。質(zhì)心可連同諸如鼠標指針或類似 的指針一起示出，或者替代指針示出。
在一個特別有益的實施例中，局部分割的體積足夠的小，以便能夠基 本實時地實現(xiàn)第一視圖的顯示。將術(shù)語"實時"結(jié)合用戶交互系統(tǒng)進行理 解，所述系統(tǒng)在用戶行為和對該行為的預期系統(tǒng)響應之間具有相對低的響
應時間。用戶可能甚至經(jīng)歷以下情況所經(jīng)歷的實時響應為"即刻"響應，
盡管這嚴格來講是不正確的。更量化地，對第一視圖(P2)的局部分割、 局部分析以及顯示可以在最大約為100毫秒、更優(yōu)選50毫秒或者更優(yōu)選地 10毫秒的響應時間內(nèi)執(zhí)行。用戶可能經(jīng)歷高達300毫秒的響應時間作為實 時響應。應該提到的是通過為局部分割、分割本身以及分析時間關(guān)聯(lián)最大 體積維度以為用戶提供基本瞬時的視圖，本發(fā)明提供了一種顯著改進的檢 查工具。
有益地，檢査還可包括顯示被分割對象的第二視圖，所述第二視圖的 取向是從局部分析中導出的，以便改進用戶的取向。優(yōu)選地，第一和/或第 二導出視圖可以分別是被分割對象的橫截面視圖和域縱向視圖。具體而言， 就用戶的取向而言，可使用所謂的ortho觀看器得到良好的結(jié)果。在橫截面視圖中，橫截面視圖與管形結(jié)構(gòu)的交集可顯示為可視化中的環(huán)。因此，可以圍繞管形結(jié)構(gòu)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示出環(huán)。優(yōu)選地，還可以顯示血管的一個或多個輪廓。
更優(yōu)選地，可以在第一視圖和/或第二視圖中顯示指示。例如，可以在體積繪制中指示出所述指示或者作為拉直的重定格式的曲線視圖中的線進行指示。
在一個實施例中，局部分析包括相對快地進行應用的結(jié)構(gòu)張量(J)分析。另外，可以應用高斯加權(quán)或者"模糊化"。另一個備選可以是局部血管
、濾波器(vesselness filter);見A. Frangi， Niessen, K丄.Vincken禾口 M.A."Viergever， Multiscale vessel enhancement filtering. iVoc. Af/CC/4/，9&pp.130-137, 1998。
在另一實施例中，檢查還包括用戶主動選擇管形結(jié)構(gòu)內(nèi)的一個或多個點，例如用戶利用鼠標單擊一些點。應該注意的是隨后應用不是所述點本身而是其位于中心的版本。具體而言，可能直接或間接地選擇一個或多個所選擇的點，所述點作為圖像數(shù)據(jù)集的至少一部分的半自動分割處理或自動分割處理的起始點。因此，可有益地結(jié)合本發(fā)明的實施例來使用血管跟蹤或類似的分析工具。
在又一實施例中，本方法還包括d)對在檢查期間被局部地分割和分析的圖像數(shù)據(jù)集的至少一部分進行結(jié)構(gòu)分析，參見以上的c)。具體而言，結(jié)構(gòu)分析可涉及結(jié)構(gòu)的直徑/半徑，例如半徑/直徑；局部曲率，平均值和相對值兩者。這對于狹窄評估和動脈瘤評估具有特別的意義。具體而言，局部分割的體積可以足夠的小，以便能夠基本實時地從結(jié)構(gòu)分析d)中得到結(jié)果。因此，可以立即從結(jié)構(gòu)和更加詳盡的分析中給用戶有關(guān)(例如)狹窄評估和動脈瘤評估的一些結(jié)果。因此，在某種程度上將檢查和分析融合到了一起。
在第二方面中，本發(fā)明涉及一種用于檢査三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)的管形結(jié)構(gòu)的成像裝置，所述裝置包括
a) 用于提供圖像數(shù)據(jù)集的成像器件，
b) 用于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集可視化的處理器，
c) 用于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的檢查的檢査器件，還將所述圖像裝置布置為用于
-經(jīng)由用戶輸入設(shè)備移動指針，
-在指針周圍執(zhí)行局部分割，以便確定被分割對象的可能形狀，-執(zhí)行被分割對象的局部分析，以及
-顯示被分割對象的第一視圖，所述第一視圖的取向是從局部分析中導出的。
圖像器件可以是磁共振(MR)成像單元或者計算機斷層攝影(CT)成
像單元，或者其他合適的成像模態(tài)。
在第三方面中，本發(fā)明涉及一種計算機程序產(chǎn)品，其適于實現(xiàn)一種包括至少一個計算機的計算機系統(tǒng)，所述計算機具有與之關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)存儲器
件以根據(jù)本發(fā)明的第一方面來控制成像裝置。
本發(fā)明的這個方面對于本發(fā)明可由能夠使計算機系統(tǒng)執(zhí)行本發(fā)明的第二方面的操作的計算機程序產(chǎn)品來實現(xiàn)而言是特別(非排他的)有利的。因此，構(gòu)想到可以通過將計算機程序產(chǎn)品安裝到控制所述成像裝置的計算機系統(tǒng)上而改變一些已知的所述成像裝置以根據(jù)本發(fā)明操作?？梢栽谌魏晤愋偷挠嬎銠C可讀介質(zhì)，例如基于磁性或者基于光學的介質(zhì)上提供這種計算機程序產(chǎn)品，或者通過基于計算機的網(wǎng)絡(luò)，例如因特網(wǎng)。
本發(fā)明的第一、第二和第三方面每一個可與任何其他方面結(jié)合。通過參考以下描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而易見并且得到闡明。


現(xiàn)在通過參考附圖，僅以示例的方式解釋本發(fā)明，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的方框圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的可能的顯示視圖的實施例；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的可能的局部分析；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的可能的邊緣確定；
圖5示出了局部分割體積和管形結(jié)構(gòu)的分割范圍；
圖6是根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法的更詳細的流程圖；圖8示出了涉及本發(fā)明的MR頸動脈的應用；
圖9示出了涉及本發(fā)明的CT肺栓塞的應用；
圖IO示出了涉及本發(fā)明的MR頸動脈樹的應用；
圖11示出了應用本發(fā)明在MIP圖像上描繪血管路徑。
具體實施例方式
圖1示出了用于對對象1進行成像的根據(jù)本發(fā)明的裝置的方框圖。在對象1或者對象1的一部分上應用數(shù)據(jù)采集單元2提供了三維(3D)數(shù)據(jù)集。單元2可以是布置為對對象進行磁共振成像(MRI)、計算機斷層攝影(CT)、超聲掃描、光學成像或者(3D)旋轉(zhuǎn)式血管造影X射線的單元。
因此，圖像數(shù)據(jù)集優(yōu)選地是醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)集，但本發(fā)明也涉及并且適合于結(jié)合地質(zhì)分析、材料分析、建筑分析等的應用。盡管如此，在本說明書的剩余部分中，將進一步說明醫(yī)學實施例，即對象1為患者或者患者的一部分。具體而言，本發(fā)明研究的管形結(jié)構(gòu)可以是血管、骨骼、氣道、結(jié)腸或者脊椎。在一個具體實施例中，血管可以是肺血管。在該情況下，醫(yī)生可以利用視圖，特別是縱向視圖，但這里視圖不必限于搜尋或示出管狀結(jié)構(gòu)，因為肺栓塞(PE)是肺血管的阻塞，因此這些結(jié)構(gòu)可能看起來不再是管狀的，而是搜尋并且研究與管狀結(jié)構(gòu)的偏離。
將數(shù)據(jù)采集單元2連接到存儲器3，例如諸如計算機的硬盤的合適的存儲設(shè)備，在存儲所采集的3D圖像集并且由處理器4進行處理，所述處理器4例如是已以適當?shù)姆绞綄ζ溥M行編程的計算機的中央處理單元(CPU)。處理器4包括用于實現(xiàn)本發(fā)明的不同部分或單元。
具體而言，處理器4包括處理器件4a，用于執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的可視化。給定例如血管結(jié)構(gòu)的3D圖像數(shù)據(jù)集，則用戶可以選擇任意的可視化，諸如MIP、 MPR、 SVR或諸如最小強度投影(mIP)、平均強度投影、等值面繪制、體積繪制(SVR和DVR)、最近血管投影、全視圖(globe-view)、多邊形繪制、肥皂泡、曲線及拉直投影的對于技術(shù)人員可容易獲得的其他合適的可視化。
另外，處理器4包括處理器件4b，用于檢查階段的執(zhí)行或輔助。此外，處理器4包括處理器件4c，用于執(zhí)行對在檢查階段的局部分割及分析的圖像數(shù)據(jù)集進行結(jié)構(gòu)分析。通常，將處理器件4c布置為執(zhí)行對整個圖像數(shù)據(jù)集的結(jié)構(gòu)分析。
處理器4操作性地連接到顯示屏6，并且處理器4還操作性地連接到用戶輸入部分5，即用戶輸入設(shè)備。用戶輸入部分5可以是鼠標、鍵盤、控制桿或者現(xiàn)在或?qū)砟軌蛳蛱幚砥?提供用戶交互的任何其他類型的設(shè)備。
圖2示出了由用戶(未示出)在顯示視圖或屏幕6上看到的可能的視圖的實施例，在顯示視圖或屏幕6上可看到圖像數(shù)據(jù)集。用戶可在屏幕6上移動指針P并且檢査圖像數(shù)據(jù)集中的感興趣區(qū)域。指針P具有箭頭的形式，但當然在本發(fā)明的教導范圍內(nèi)也可以應用任何合適的、直接或間接的指示符號用于指針P。
在圖2的實施例中，示意性地指示了患者1的諸如血管的管形結(jié)構(gòu)r。連續(xù)地，當用戶在包括結(jié)構(gòu)1'的圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)移位或者懸停指針P時，處理器4在指針P周圍執(zhí)行局部分割，以便確定被分割對象(如果存在的話)的可能形狀。因此，當對指針P進行移位使得指示的分割體積20包括結(jié)構(gòu)
r的部分時，將分割結(jié)構(gòu)r的所述部分的分割。圖2中所示的分割體積20
形成了所看到的、在醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)集中的立方框(即在圖示的二維中為方
形形式)，但是當然分割體積20也可能是其他幾何形狀。分割體積20或分
割"框"由被檢查的對象r的大小以及算法中應用的濾波器類型確定。例
如，高斯函數(shù)或者其導數(shù)可用作濾波器函數(shù)。
在結(jié)構(gòu)r的分割部分上，處理器4b還根據(jù)本發(fā)明執(zhí)行對被分割對象的局部分析，如以下即將要進一步解釋的。作為局部分割和局部分析的結(jié)果，
處理器4b促使屏幕6顯示被分割對象l，的第一視圖Pl ，如圖2的右側(cè)上所指示的。第一視圖Pl的取向是從局部分析所導出的，將圖2的第一視圖Pl
示意性地指示為簡單的橫截面視圖，但可以從局部分析中導出其他類型的
視圖，特別是平面視圖。另外，圖2類似地示出了第二視圖P2以及第三視
圖P3。通常，第二和第三視圖可以是平面視圖，即管形結(jié)構(gòu)r的縱向視圖。
視圖Pl、 P2和P3的目的是在醫(yī)學圖像集的檢査階段期間引導和支持用戶。
當然可以改變視圖Pi、P2和P3的相對布置以及結(jié)構(gòu)r的全部可視化，
但是圖2中所示的配置已經(jīng)表明其在由本申請所執(zhí)行的初步臨床試驗期間對于用戶是有幫助的，參見圖8-11。
12'除了圖2中所示的視圖，可以在顯示屏幕6上示出其他導出的最終或 中間類型的結(jié)果，或者將所述結(jié)果以其他方式發(fā)送到用戶，以便在醫(yī)學圖 像集的檢査階段期間提供引導和支持。具體而言，在針對狹窄評估的血管 檢查期間，可以顯示諸如半徑/直徑的值、局部曲率平均值和局部曲率相對 值，或者以其他方式例如通過聲音發(fā)送給用戶。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明在同樣在圖2中示出的管形結(jié)構(gòu)r上執(zhí)行的可 能的局部分析。通過找到利用結(jié)構(gòu)張量J從局部圖像灰度值直接計算出的圖 像結(jié)構(gòu)取向而執(zhí)行局部分析。局部分析張量由下式給出
這里g,是方向i上的圖像梯度，i可以是空間坐標x、y或z中任何一個。 括號〈〉代表在具有以mm為單位的給定大小的區(qū)域上的加權(quán)，例如lmm、
2mm、 3mm、 4mm、 5mm、 6mm、 7mm、 8mm、 9mm或10mm。在當前的
實現(xiàn)方式中，使用高斯模糊實現(xiàn)加權(quán)。在已經(jīng)計算結(jié)構(gòu)張量之后，計算特
征值K^，W及特征向量^,^y。使用約定A s^對特征值進行存儲。 因此，v。對應于在其上梯度的加權(quán)乘積是最小的方向。在管狀結(jié)構(gòu)r中， 這對應于如圖3中所示的坐標系指示的局部血管方向。如圖3所示，、和v, 跨越與血管r垂直的橫截面平面。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的可能的邊緣確定。在由^和^ (參見圖3)限 定的所得到的橫截面上計算血管輪廓。在如圖4所示的MR圖像情況下， 在與血管l，垂直的方向上，沿利用基本的脈沖半高寬度(FWHM)分析中
可找到的血管邊緣提取剖面，其中提取R和e坐標中的極性圖(輪廓的圖
像)。對于每一個剖面，通過如在上方的極坐標圖和下方的極坐標圖之間所
示地定位FWHM作為而找到血管邊緣。
圖5示出了局部分割體積20的分割范圍以及管形結(jié)構(gòu)l'。分割體積20 具有立方框形式，以及所指示的寬度21，而結(jié)構(gòu)1，具有平均半徑22。為了
促進對包括管形結(jié)構(gòu)r的醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)集的成功的檢查，可有益地相對于 結(jié)構(gòu)r的預期半徑值調(diào)整分割寬度21。當例如醫(yī)生在諸如檢査認定的患者 時，后者的值(結(jié)構(gòu)r的預期半徑)通常，至少平均而言是用戶可得到的。
13因此，分割寬度21可以是K乘以管形結(jié)構(gòu)1'的預期半徑尺寸22， K優(yōu)選 為1，更優(yōu)選為1.5，最優(yōu)選為2。特別地在檢查階段之前或甚至其期間對 例如寬度21的分割體積進行調(diào)整，以便獲得來自檢查階段的最好的結(jié)果。 根據(jù)所執(zhí)行的分割、局部分析以及用戶經(jīng)歷的預期響應時間，寬度21 可以是l-50毫米(mm)間隔中的任何值。優(yōu)選地，寬度21處于該間隔的 較低區(qū)域中，即寬度可以是l、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18、 19或20mm，或者這些值之間的任何間隔。通常， 用戶將向處理器4輸入檢査所預期的對比度類型(對象對背景)以及例如 研究中的血管的管形對象的預期半徑。在一些實施例中，可以在相同的局 部分割以及局部分析處理中應用若千濾波器，其中每一個濾波器具有不同 的寬度21。
圖6是用于檢査三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)的管形結(jié)構(gòu)l，(參見圖2-5) 的方法的流程圖。所述方法包括以下步驟
a) 提供對象l的圖像數(shù)據(jù)集，
b) 執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的可視化，例如MIP繪制，
c) 執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的檢查。所述檢查包括以下子步驟 cl)移動指針P，
c2)執(zhí)行指針P周圍的局部分割，以便確定被分割對象可能的形狀， c3)執(zhí)行被分割對象的局部分析，以及
c4)顯示被分割對象的第一視圖P1，所述第一視圖的取向是從局部 分析導出的。
任選地，所述方法還包括步驟d)，用于執(zhí)行對在檢查c)期間被局部分 割和分析的圖像數(shù)據(jù)集的至少一部分進行結(jié)構(gòu)分析。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的方法的更詳細的流程圖。步驟sl對應于以上的步 驟a)，即提供對象l的圖像數(shù)據(jù)集，并且，類似地，步驟s2對應于以上的 步驟b)，即用于執(zhí)行所述圖像數(shù)據(jù)集的可視化。
步驟s3是用于確定是否己經(jīng)對指針P進行了移位的確定步驟，例如， 用戶是否已經(jīng)經(jīng)由圖1的輸入設(shè)備5起動了移位。如果是否定的，則不需 要進一步的行動。
如果是肯定的，則方法繼續(xù)至步驟s4，其中處理器4檢索指針P的當前位置(x，y,"或者3D源體積中的鼠標位置。在找到^:置后，在步驟s5中 經(jīng)由局部分割和局部分析找到結(jié)構(gòu)l，的局部血管取向。具體而言，處理器4 在步驟s6中計算給定取向中的血管輪廓，例如橫截面和縱向取向。緊接在 這一計算之后，可以在步驟s7中(使用例如MPR)將結(jié)果顯示為橫截面和 縱向的所謂的ortho視圖(orthoview)，以及給定可視化上的血管輪廓。
在步驟s8期間，確定用戶是否執(zhí)行了在管形結(jié)構(gòu)l'內(nèi)的對一個或多個 點的主動選擇，例如如果圖1的輸入設(shè)備5是由用戶控制的計算機鼠標， 則例如通過單擊鼠標鍵而執(zhí)行所述主動選擇。
如果是否定的，則研究階段繼續(xù)返回至步驟s3以進一步研究。可以將 步驟s3-s8稱作或者定義為自動血管分析AVA，如由這些步驟周圍的虛線所 指示的。
如果在步驟s8中，用戶選擇了具有特殊值的圖像數(shù)據(jù)集的某些點，方 法繼續(xù)至步驟s9。所選擇的點直接或者間接地用作圖像數(shù)據(jù)集的至少一部 分的半自動分割處理或自動分割處理的起始點。因此，本發(fā)明的實施例還 提供了一種描繪路徑的直觀并且魯棒性的方式橫截面輪廓的中心可以是 '穩(wěn)定，的中心線點。
如以上所討論的，取向工具，即視圖P1、 P2禾卩P3為例如MIP、 MPR 或者諸如SVR的體積繪制的任意可視化而工作。在懸停在血管上的同時可 以在血管周圍生成橫截面視圖以及可能的環(huán)。通過用戶的單擊，可以描繪 中心線點。這些點也可用作(半)自動分割工具的起始點。針對路徑描繪， 處理器4可以若干方式連接中心線點可以提供線性插值或者將點作為控 制點饋送給Bezier線，或者可以作出更大的步驟并且使用兩個種子點路徑 跟蹤算法確定中間點。
在體積繪制或基于MIP的視圖中"跟蹤"血管時，如果另一個血管穿 過所跟蹤的那一個，那么環(huán)和橫截面可能會"跳躍"。如果考慮先前跟蹤的 環(huán)和己經(jīng)限定的路徑(加上一些描述/跟蹤歷史)，可以確保所述跟蹤一直跟 隨相同的血管。這對于手動的路徑描繪是必不可少的，因為其允許在例如 MIP圖像中描繪路徑，而不必不斷地重定向觀看器。將結(jié)合圖10和11進 一步解釋這一點。
圖8示出了涉及本發(fā)明的MR頸動脈的應用。示例示出了指針或鼠標200880019100. 1 。 正交橫截面與局部血管方向?qū)?，并且將檢測到的血管輪廓(環(huán))顯示在 所有橫截面上，如由小箭頭在右側(cè)平面視圖上的兩個縱向視圖中所指示的。
圖9示出了涉及本發(fā)明的CT肺栓塞的應用。在該示例中，在CTA數(shù) 據(jù)集中示出了交互血管檢査器以達到檢測和觀看肺栓塞(PE)的目的。將 指針指示為白色箭頭，并且在右側(cè)平面視圖上的兩個縱向視圖中由小箭頭 指示檢測到的環(huán)。針對肺栓塞的可視化，由Chiang在Detection of Pulmonary Embolism: Comparison of Paddlewheel and Coronal CT Reformations — Initial Experience, Radiology, 228: 577-582, 2003中提出了明輪可視化，作為用于生 成通過栓塞的正交視圖的工具。本發(fā)明使明輪交互成為過時的，因為可自 動找到正確的取向，而明輪必須要手動旋轉(zhuǎn)。
圖IO示出了涉及本發(fā)明的MR頸動脈樹的應用。
如以上所討論的，本發(fā)明可用于為所有模態(tài)的應用中的(半)自動路 徑跟蹤器以及所有類型的血管使種子點定中心。針對MR冠狀動脈及頸動 脈所提出的3D血管工具的原型目前處于臨床驗證，并且其可以使用該種子 點定中心。圖IO示出了定中心種子點和得到的共同的內(nèi)部和外部頸動脈的 跟蹤路徑。
圖11示出了利用本發(fā)明的應用描繪MIP圖像上的血管路徑。在該示例 中，在MIP圖像(MR頸動脈增強掃描的部分)上描繪路徑。圖ll示出了 血管從下方穿過另一個血管的情況。環(huán)將繼續(xù)跟蹤所選擇的血管(描繪起 始于圖像的右下角處)。在該示例中，所提出的描繪工具的"跟蹤歷史"使 用已經(jīng)跟蹤的路徑的方向和深度，以通過交集進行描繪，并且跟蹤正確的 路徑。
本發(fā)明可以任何合適的形式實現(xiàn)，包括硬件、軟件、固件以及這些的 任何組合。本發(fā)明或者本發(fā)明的一些特征可實現(xiàn)為在一個或多個數(shù)據(jù)處理 器和/或數(shù)字信號處理器上運行的計算機軟件。可以任何合適的方式在物理 上、功能上和邏輯上實現(xiàn)本發(fā)明的實施例的元件和部分。實際上，功能可 以在單個單元、多個單元中或者作為其他功能單元的一部分實現(xiàn)。因此， 本發(fā)明可在單個單元中實現(xiàn)，或者物理上以及功能上分布在不同單元和處 理器之間。盡管已經(jīng)結(jié)合特定的實施例描述了本發(fā)明，但并非意圖將本發(fā)明限于 上述的特定形式。而是，本發(fā)明的范圍僅限于隨附的權(quán)利要求。在權(quán)利要 求中，"包括" 一詞不排除其他元件或步驟的存在。另外，盡管可在不同權(quán) 利要求中包括單獨的特征，但可能有利地組合這些特征，并且包含在不同 權(quán)利要求中的特征不意味著這些特征的組合是不可行的并且/或者是不利 的。另夕卜，單數(shù)指代不排數(shù)復數(shù)。因此，"一"、"一個"、"第一"、"第二" 等的指代不排除復數(shù)。此外，不應將權(quán)利要求中的參考標記解釋為限制本 發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、一種用于檢查三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)的管形結(jié)構(gòu)(1’)的方法，所述方法包括a)提供圖像數(shù)據(jù)集，b)執(zhí)行所述圖像數(shù)據(jù)集的可視化，c)執(zhí)行所述圖像數(shù)據(jù)集的檢查，所述檢查包括-移動指針(P)，-執(zhí)行所述指針周圍的局部分割，以便確定被分割對象(1’)的可能形狀，-執(zhí)行所述被分割對象的局部分析，以及-顯示所述被分割對象(1’)的第一視圖(P1)，所述第一視圖的取向是從所述局部分析中導出的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述檢查還包括向用戶指示所述指針(p)在管狀結(jié)構(gòu)(r)內(nèi)。.
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述指示包括所述被分割對象(r)的質(zhì)心的可視化。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述局部分割的體積(20)足夠的小，以便能夠基本實時地顯示所述第一視圖(Pl)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求4所述的方法，其中，在最大約為100毫秒，更優(yōu)選地為50毫秒，或者更優(yōu)選地為IO毫秒的響應時間(RespT)內(nèi)執(zhí)行所述局部分割、所述局部分析以及所述第一視圖(P2)的顯示。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述檢查還包括顯示所述被分割對象(l')的第二視圖，所述第二視圖的取向是從所述局部分析中導出的。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述第一 (Pl)和/或所述第二導出視圖(P2)分別是所述被分割對象(r)的橫截面視圖和/或縱向視圖。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2和7所述的方法，其中，將所述橫截面視圖(Pl)與所述管形結(jié)構(gòu)(r)的交集顯示為所述可視化中的環(huán)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述指示顯示在所述第一視圖(Pl)和/或所述第二視圖(P2)中。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述局部分析包括結(jié)構(gòu)張量(J)分析。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述檢查還包括用戶主動選擇所述管形結(jié)構(gòu)(r)內(nèi)的一個或多個點。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中，直接或間接地選擇一個或多個選定點作為所述圖像數(shù)據(jù)集的至少一部分的半自動分割處理或自動分割處理的起始點。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法還包括d)執(zhí)行對在所述檢査c)期間被局部分割和分析的所述圖像數(shù)據(jù)集的至少一部分的結(jié)構(gòu)分析。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述局部分割的體積足夠的小，以便能夠基本實時地從所述結(jié)構(gòu)分析d)中存取結(jié)果。
15、 一種用于檢查三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)的管形結(jié)構(gòu)(r)的成像裝置，所述裝置包括a)成像器件(2)，其用于提供圖像數(shù)據(jù)集，b) 處理器(4， 4a)，其用于執(zhí)行所述圖像數(shù)據(jù)集的可視化，c) 檢查器件(4， 4b， 5， 6)，其用于執(zhí)行所述圖像數(shù)據(jù)集的檢查，還 將所述成像裝置布置為用于-經(jīng)由用戶輸入設(shè)備(5)移動指針(P),-執(zhí)行所述指針周圍的局部分割，以便確定被分割對象(l，)的可能形狀，-執(zhí)行所述被分割對象的局部分析，以及-顯示所述被分割對象(r)的第一視圖(Pl)，所述第一視圖的取 向是從所述局部分析中導出的。
16、 一種計算機程序產(chǎn)品，其適于使包括至少一個具有與之關(guān)聯(lián)的數(shù) 據(jù)存儲器件的計算機的計算機系統(tǒng)控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種檢查諸如醫(yī)學圖像中的血管的三維(3D)圖像數(shù)據(jù)集內(nèi)的管形結(jié)構(gòu)(1)的方法。最初，提供圖像數(shù)據(jù)集并且執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的可視性。之后，執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)集的檢查。在檢查期間，用戶例如經(jīng)由計算機鼠標對指針(P)進行移動，處理器在指針周圍執(zhí)行局部分割，以便確定諸如血管的管形被分割對象(1)的可能的形狀，所述處理器還對被分割對象進行局部分析。之后，屏幕顯示被分割對象(1)的視圖(P1)，其中從局部分析導出第一視圖的取向；所述第一視圖可以例如是橫截面視圖或者縱向視圖。本發(fā)明可直接用在各種不同的可視化中的原始圖像數(shù)據(jù)上。不需要諸如解剖模型的先進的應用知識、先進的采集協(xié)議設(shè)備或者全局分割。因此，其是一種魯棒性強的、可用于各種圖像模態(tài)和解剖結(jié)構(gòu)的方法，該方法在血管的量化軟件包中是必需的。
文檔編號G06T7/00GK101681514SQ200880019100
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月7日
發(fā)明者J·J·松內(nèi)曼斯, J·奧利萬貝斯科斯, R·J·E·哈比斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司