專利名稱：最大強度投影的執(zhí)行方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及最大強度投影(MIP)執(zhí)行方法和設備，并且更特別地，涉及用于對三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影的方法和設備。
背景技術：
在對體內(nèi)血管的擴張狀態(tài)進行成像的情況下，對通過血管造影術等獲取的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影。通過以投影線為單位提取穿過數(shù)據(jù)空間的投影線所遇到的最大值圖像數(shù)據(jù)來執(zhí)行最大強度投影。最大強度投影也稱作MIP。由最大強度投影獲得的圖像也稱作MIP圖像(參考，例如，日本專利公開特開平11(1999)-056840)。
MIP圖像不具有深度信息。因此，不能清楚的識別血管在深度上的關系并且難以把握在深度上的血管擴張狀態(tài)。在任何投影的正向和反向方向(正向投影和反向投影)都無法直視與厚血管交疊的狹窄血管。
為解決這一問題，需要在逐漸移動投影方向時獲得多個MIP圖像并象電影一樣顯示這些圖像。然而，在不同的投影方向獲得若干MIP圖像是相當麻煩的。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是實現(xiàn)能夠捕獲透視圖像的最大強度投影執(zhí)行方法和設備。本發(fā)明的另一個目的是實現(xiàn)能夠顯像與厚血管交疊的狹窄血管的最大強度投影執(zhí)行方法和設備。
根據(jù)解決問題的一個方面，本發(fā)明提供了用于對三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影的最大強度投影方法，其包括步驟使用沿投影線具有不同衰減特性的多個加權函數(shù)對三維圖像數(shù)據(jù)進行加權；對加權后的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影；以及對所有最大強度投影的結果進行求和。
根據(jù)解決問題的一個方面，本發(fā)明提供了用于對三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影的最大強度投影執(zhí)行設備，其包括使用沿投影線具有不同衰減特性的多個加權函數(shù)對三維圖像數(shù)據(jù)進行加權的加權裝置；對加權后的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影的最大強度投影執(zhí)行裝置；以及對所有最大強度投影的結果進行求和的求和裝置。
為了進行有效的加權，優(yōu)選的，在投影線到達圖像表面以前，加權函數(shù)的權重為零，并且，在投影線到達后，所述權重從初始值逐漸減小。
為了進行有效的加權，優(yōu)選地，在所述投影線的某中點之前，加權函數(shù)的權重是零，并且，在該中點之后，所述權重從初始值逐漸減小。
為了顯像被厚血管遮蔽的狹窄血管，優(yōu)選地，所述中點是可調(diào)節(jié)的。
為了正確執(zhí)行衰減，優(yōu)選地，所述衰減特性由指數(shù)函數(shù)和常數(shù)的和給出。
為了正確加權，優(yōu)選地，所述指數(shù)函數(shù)的參數(shù)和所述常數(shù)是可調(diào)節(jié)的。
為了最少化所述加權函數(shù)，優(yōu)選地，所述多個加權函數(shù)是兩個加權函數(shù)。
為了獲得全局最大值和局部最大值，優(yōu)選地，所述兩個加權函數(shù)之一的衰減是相對平緩的，而另一個加權函數(shù)的衰減則是相對急劇的。
為了正確獲得全局最大值和局部最大值，優(yōu)選地，所述兩個加權函數(shù)中之一的初始值是相對較大的，而另一個加權函數(shù)的則是相對較小的。
為了獲得冠狀動脈的MIP圖像，優(yōu)選地，所述三維圖像數(shù)據(jù)被執(zhí)行了血管造影術的心臟圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)每一方面的本發(fā)明可以實現(xiàn)能夠獲得透視圖像的最大強度投影執(zhí)行方法和設備，其中在對三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影的時候，使用沿投影線具有不同衰減特性的多個加權函數(shù)對三維圖像數(shù)據(jù)進行加權，對所述加權后的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影，并且對所有最大強度投影的結果進行求和。本發(fā)明還可以實現(xiàn)能夠顯像與厚血管交疊的狹窄血管的最大強度投影方法和設備。
本發(fā)明的更多的目的和優(yōu)點將通過下文對如附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實施方式的描述變得更加明確。


圖1顯示了作為執(zhí)行本發(fā)明最佳方式的示例的圖像處理設備的構造。
圖2是用造影劑獲得的心臟切片圖像的半色調(diào)圖片的示意圖。
圖3是顯示用于獲得最大強度投影圖像的過程的示意圖。
圖4A至4C是心臟的最大強度投影圖像的半色調(diào)圖片的示意圖。
具體實施例方式
用于實現(xiàn)本本發(fā)明的一個最佳方式將參考附圖在下文進行說明。本發(fā)明不局限于用于實現(xiàn)本發(fā)明的所述最佳方式。圖1是顯示圖像處理設備的構造的方框圖。
該設備是用于實現(xiàn)本發(fā)明最佳方式的實例。通過該設備的構造，示出了實現(xiàn)與最大強度投影執(zhí)行設備有關的本發(fā)明的最佳方式的實例。通過該設備的操作，示出了實現(xiàn)與最大強度投影執(zhí)行方法有關的本發(fā)明的最佳方式的實例。
如圖1所示，所述設備具有數(shù)據(jù)處理單元10、顯示單元20、操作單元30、存儲單元40、以及輸入/輸出單元50。
所述數(shù)據(jù)處理單元10基于使用者通過所述顯示單元20和所述操作單元30進行的交互操作，對存儲于存儲單元40的數(shù)據(jù)執(zhí)行預定的數(shù)據(jù)處理。
所述數(shù)據(jù)處理單元10通過所述輸入/輸出單元50從外部設備輸入或向外部設備輸出數(shù)據(jù)。待進行最大強度投影的圖像也通過所述輸入/輸出單元50從外部設備輸入。所述外部設備是例如醫(yī)學成像設備，如X射線CT設備或MRI設備或醫(yī)學圖像服務器。所述設備可以是醫(yī)學成像設備或醫(yī)學圖像服務器的一部分。在這種情況下，所述輸入/輸出單元50并不總是必要的。
接下來將要介紹最大強度投影。最大強度投影由所述數(shù)據(jù)處理單元10執(zhí)行。所述數(shù)據(jù)處理單元10通過下列表達式獲得最大強度投影圖像。
iMIP(y，z)＝S1+S2+......Smz=1..NZ3y=1..Ny]]>(表達式1)如該表達式所示，通過對m幅圖像S1、S2、...和Sm進行求和獲得最大強度投影圖像iMIP(y，z)。所述圖像S1、S2、...和Sm由下列表達式給出。
S1(y，z)＝Max[I(x，y，z)*w1(x-α(y，z))]x＝α..NxS2(y，z)＝Max[I(x，y，z)*w2(x-α(y，z))]x＝α..NxSm(y，z)＝Max[I(x，y，z)*wm(x-α(y，z))]x＝α..Nx...(表達式2)如上述表達式所示，圖像Si(i＝1，2，...和m)通過對由用加權函數(shù)wi(x-α)乘三維圖像數(shù)據(jù)I(x，y，z)得到的值執(zhí)行最大強度投影(MIP)獲得。投影線的方向是x方向。所述三維圖像I(x，y，z)的矩陣大小是Nx*Ny*Nz。通過用旋轉(zhuǎn)矩陣乘以I(x，y，z)，可以獲得任意方向的最大強度投影圖像。加權函數(shù)Wm(x)由下列表達式給出。
Wm(x)=αm+Cmexp[-(x-α(y,z))/bm],x>=α(y,z)]]>Wm(x)＝0，x＜α(y，z)...(表達式3)如上述表達式所示，在所述加權函數(shù)Wm(x)中，在x＜α范圍內(nèi)權重為0而在x＞α范圍內(nèi)指數(shù)衷減。α(y，z)是從一個投影線的出發(fā)點到圖像表面的距離并且是依賴于(y，z)改變的數(shù)值。當x＝α時，所述加權函數(shù)具有初始值。
在所述加權函數(shù)的參數(shù)am、bm和cm中，cm指示初始值調(diào)節(jié)系數(shù)，am表示所述權重的偏差，而bm表示衰減系數(shù)。每一個參數(shù)都可以由使用者調(diào)節(jié)。
圖2顯示加權函數(shù)的一個實例和應用了加權函數(shù)的心臟切片圖像。所述心臟切片圖像通過對比圖像采集獲得。血管部分具有高亮度。作為所述加權函數(shù)，使用兩加權函數(shù)w1和w2。
在加權函數(shù)w1中，權重在投影線上在寬的范圍內(nèi)衷減。在加權函數(shù)w2中，權重在投影線上在窄的范圍內(nèi)衰減。所述加權函數(shù)w1的衰減特性是相對平緩的，而所述加權函數(shù)w2的衰減特性則是相對急劇的。所述加權函數(shù)w1的權重初始值相對較大，而所述加權函數(shù)w2的權重初始值則相對較小。
所述加權函數(shù)w1適于在全局最大值執(zhí)行最大強度投影。所述加權函數(shù)w2適于在局部最大值執(zhí)行最大強度投影。
通過將所述加權函數(shù)應用于心臟切片圖像，獲得一幅圖像，其亮度從右到左逐漸減小，如左邊一角的插入圖像所示。這是因為權重從右到左逐漸減小。因為所述權重從作為起點的圖像表面(x＝α)減小，所以亮度也從心臟的表面開始減小。
α可以不被設置為到圖像表面的距離，而可能是由使用者設置的適當距離。當α由使用者設置時，權重減小的起點，亦即，與權重的初始值對應的位置可以調(diào)整到目標血管的位置。它使得目標血管以高可見度顯像。
圖3顯示用于獲得最大強度投影圖像的過程。如圖3所示，最大強度投影通過三個過程301、302和303執(zhí)行。所述過程由所述數(shù)據(jù)處理單元10執(zhí)行。
在過程301中，用多個加權函數(shù)對三維圖像數(shù)據(jù)加權。所述三維圖像數(shù)據(jù)是I(x，y，z)。所述多個加權函數(shù)是W1(x)、W2(x)、...和Wm(x)。用于執(zhí)行過程301的所述數(shù)據(jù)處理單元10是本發(fā)明加權裝置的一個實例。
在過程302中，對每一加權后的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影，從而獲得多個圖像S1(y，z)、S2(y，z)、...和Sm(y，z)。用于執(zhí)行過程302的所述數(shù)據(jù)處理單元10是本發(fā)明的最大強度投影裝置的一個實例。
在過程303中，所有最大強度投影的結果被求和。通過該過程，所述圖像S1、S2、...和Sm被求和。特別地，獲得圖像S1、S2...和Sm的和，并獲取了最大強度投影圖像iMIP。用于執(zhí)行過程303的所述數(shù)據(jù)處理單元10是本發(fā)明的求和裝置的一個實例。
圖4A至4C顯示所述最大強度投影圖像iMIP與通過常規(guī)方法獲得的最大強度投影圖像相比較的真實的例子。圖4A和4B顯示所述最大強度投影圖像iMIP而圖4C顯示通過常規(guī)方法獲得的最大強度投影圖像iMIP。
如圖4A至4C所示，所述最大強度投影圖像iMIP具有深度信息而通過常規(guī)方法獲得的最大強度投影圖像是不具有深度信息的圖像。因此，在所述最大強度投影圖像iMIP中，血管在深度上的位置關系是清晰的，并且深度上的血管可以容易地獲取。此外，與厚血管交疊的狹窄血管也是清晰可見的。因此，三維冠狀動脈的狀態(tài)是可識別的。
因為在投影線到達圖像表面之前所述加權函數(shù)的權重是零并且，當所述投影線到達圖像表面之后，所述權重從初始值逐漸減小，所以心臟的形狀在所述最大強度投影圖像iMIP中是清晰可見的并且所述血管圖像的背景是均勻的。
雖然上文已經(jīng)描述了通過血管造影術獲得心臟最大強度投影圖像，但是本發(fā)明的方法并不局限于所述實例，而是能夠廣泛的用于獲得各種待獲得的目標的最大強度投影圖像。雖然已經(jīng)描述了通過指數(shù)函數(shù)給出加權函數(shù)的衰減特性的實例，但本發(fā)明并不局限于由指數(shù)函數(shù)給出的衰減特性，而可以是適當?shù)乃p特性。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以構造本發(fā)明多個不同的實施方式。應當理解本發(fā)明并不局限于說明書中描述的實施方式，而以附權利要求所定義的為準。
權利要求
1.一種最大強度投影執(zhí)行方法，用于對三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影，其包括步驟使用沿投影線具有不同衰減特性的多個加權函數(shù)對三維圖像數(shù)據(jù)進行加權；對加權后的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影；以及對所有最大強度投影的結果進行求和。
2.一種最大強度投影執(zhí)行設備，用于對三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影，其包括加權裝置(10)，其使用沿投影線具有不同衰減特性的多個加權函數(shù)對三維圖像數(shù)據(jù)進行加權；最大強度投影執(zhí)行裝置(10)，用于對加權后的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影；以及求和裝置(10)，用于對所有最大強度投影的結果進行求和。
3.如權利要求2所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中在一投影線到達圖像表面以前所述加權函數(shù)的權重為零，并且，在到達后，所述權重從初始值逐漸減小。
4.如權利要求2所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中在所述投影線的某中點之前所述加權函數(shù)的權重是零，并且，在所述中點之后，所述權重從初始值逐漸減小。
5.如權利要求4所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中所述中點是可調(diào)整的。
6.如權利要求2至5中任一項所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中所述衰減特性由指數(shù)函數(shù)和常數(shù)的和給出。
7.如權利要求6所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中所述指數(shù)函數(shù)的參數(shù)和所述常數(shù)是可調(diào)節(jié)的。
8.如權利要求2至7中任一項所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中所述多個加權函數(shù)是兩個加權函數(shù)。
9.如權利要求8所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中所述兩個加權函數(shù)之一的衰減是相對平緩的，而另一個加權函數(shù)的衰減則是相對急劇的。
10.如權利要求8或9所述的最大強度投影執(zhí)行設備，其中所述兩個加權函數(shù)之一的初始值相對較大，而另一個加權函數(shù)的則相對較小。
全文摘要
本發(fā)明提供了最大強度投影執(zhí)行方法和設備。為了顯像與厚血管交疊的狹窄血管，對三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影時，使用沿投影線具有不同衰減特性的多個加權函數(shù)加權三維圖像數(shù)據(jù)。對所述多個加權后的三維圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行最大強度投影，并且對所有最大強度投影的結果求和。在所述投影線到達圖像表面前所述加權函數(shù)的權重是零，并且在到達后，所述權重從初始值逐漸減小。或者，到所述投影線的某中點前，所述加權函數(shù)的權重是零，并且在所述中點以后，其從初始值逐漸減小。所述中點是可調(diào)節(jié)的。所述衰減特性由指數(shù)函數(shù)給出。所述指數(shù)函數(shù)的參數(shù)是可調(diào)節(jié)的。
文檔編號A61B6/03GK101051391SQ20071010353
公開日2007年10月10日 申請日期2007年4月6日 優(yōu)先權日2006年4月6日
發(fā)明者H·A·哈格, B·克塞西 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術有限公司