掃描裝置、掃描方法和醫(yī)學圖像設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種掃描裝置、掃描方法和醫(yī)學圖像設(shè)備。掃描裝置包括：第一掃描控制單元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的接近冠狀面方向的至少一個第一切片圖像；第一確定單元，用于確定股骨與脛骨之間的縫隙在至少一個第一切片圖像上的方向；第二掃描控制單元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的垂直于縫隙在至少一個第一切片圖像上的方向的至少一個第二切片圖像；第二確定單元，用于根據(jù)至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方向；以及第三掃描控制單元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的軸狀面方向的至少一個切片圖像。
【專利說明】掃描裝置、掃描方法和醫(yī)學圖像設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及信息處理領(lǐng)域，具體涉及掃描裝置、掃描方法和醫(yī)學圖像設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002] 在對腿部進行掃描以觀察特定部位時，往往需要進行定位掃描。目前存在多種進 行定位掃描的方法。已知一種基于三維（3D)數(shù)據(jù)的技術(shù)，在該技術(shù)中，通過3D成像設(shè)備 以預定掃描定向獲得腿部的3D圖像，從所生成的圖像中確定膝關(guān)節(jié)的近似位置，從該近似 位置限定感興趣體積并分割感興趣體積以獲得膝關(guān)節(jié)之上的股骨的圖像，檢測股骨后髁線 (posterior condyle line,簡稱PCL)并對腿部進行定位掃描。
[0003] 但是基于3D數(shù)據(jù)的技術(shù)往往需要很長的掃描時間來獲得3D數(shù)據(jù)，并且基于3D數(shù) 據(jù)的分割對噪聲、分割閾值和圖像質(zhì)量、掃描參數(shù)等等非常敏感。
[0004] 因此，需要一種能夠解決上述問題的技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 在下文中給出關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理 解。應當理解，這個概述并不是關(guān)于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關(guān) 鍵或重要部分，也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念， 以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0006] 本發(fā)明的一個主要目的在于，提供一種能夠快速高效地定位腿部的掃描方向的掃 描裝置、掃描方法和醫(yī)學圖像設(shè)備。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種掃描裝置，該掃描裝置包括：第一掃描控制單 元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的接近冠狀面方向的至少一個第一切片圖 像；第一確定單元，用于確定股骨與脛骨之間的縫隙在至少一個第一切片圖像上的方向； 第二掃描控制單元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的垂直于縫隙在至少一個 第一切片圖像上的方向的至少一個第二切片圖像；第二確定單元，用于根據(jù)至少一個第二 切片圖像來確定軸狀面方向；以及第三掃描控制單元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來 獲得腿部的軸狀面方向的至少一個切片圖像。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種醫(yī)學圖像設(shè)備，該醫(yī)學圖像設(shè)備包括上述 的掃描裝置。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的再一個方面，提供了一種掃描方法，該掃描方法包括：控制對腿部執(zhí) 行的掃描操作來獲得腿部的接近冠狀面方向的至少一個第一切片圖像；確定股骨與脛骨之 間的縫隙在至少一個第一切片圖像上的方向；控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的垂 直于縫隙在所述至少一個第一切片圖像上的方向的至少一個第二切片圖像；根據(jù)至少一個 第二切片圖像來確定軸狀面方向；以及控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的所述軸狀 面方向的至少一個切片圖像。
[0010] 另外，本發(fā)明的實施例還提供了用于實現(xiàn)上述方法的計算機程序。 toon] 此外，本發(fā)明的實施例還提供了至少計算機可讀介質(zhì)形式的計算機程序產(chǎn)品，其 上記錄有用于實現(xiàn)上述方法的計算機程序代碼。
[0012] 通過以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的最佳實施例的詳細說明，本發(fā)明的這些以及其他優(yōu) 點將更加明顯。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 參照下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的說明，會更加容易地理解本發(fā)明的以上和其 它目的、特點和優(yōu)點。附圖中的部件只是為了示出本發(fā)明的原理。在附圖中，相同的或類似 的技術(shù)特征或部件將采用相同或類似的附圖標記來表示。
[0014] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的掃描裝置的示例性配置的框圖；
[0015] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的掃描裝置的示例性配置的框圖；
[0016] 圖3是示出圖1和圖2中的第一確定單元的一種示例性配置的框圖；
[0017] 圖4是示出圖3中的第一切片圖像選擇子單元的一種示例性配置的框圖；
[0018] 圖5是示出圖1和圖2中的第二確定單元的一種示例性配置的框圖；
[0019] 圖6是示出圖5中的延伸方向確定子單元的一種示例性配置的框圖；
[0020] 圖7是示出圖2中的第三確定單元的一種示例性配置的框圖；
[0021] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)學圖像設(shè)備的示例性配置的框圖；
[0022] 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的掃描方法的流程圖；
[0023] 圖10是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的掃描方法的流程圖；
[0024] 圖11是示出圖9和圖10中的步驟S920的一種示例性過程的流程圖；
[0025] 圖12是示出圖9和圖10中的步驟S940的一種示例性過程的流程圖；
[0026] 圖13是示出圖10中的步驟S960的一種示例性過程的流程圖；以及
[0027] 圖14是示出可以用于實施本發(fā)明的掃描裝置和方法的計算設(shè)備的示例性結(jié)構(gòu) 圖。

【具體實施方式】
[0028] 下面參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描 述的元素和特征可以與一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。應 當注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知 的部件和處理的表示和描述。
[0029] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的掃描裝置100的示例性配置的框圖。
[0030] 如圖1所示，掃描裝置100包括第一掃描控制單元110、第一確定單元120、第二掃 描控制單元130、第二確定單元140和第三掃描控制單元150。
[0031] 第一掃描控制單元110可以控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的接近冠狀 面方向的至少一個第一切片圖像。例如，對腿部進行盲掃，以獲得接近冠狀面方向的至少一 個第一切片圖像。
[0032] 第一確定單元120可以確定股骨與脛骨之間的縫隙在至少一個第一切片圖像上 的方向。在第一掃描控制單元100的控制下獲得的至少一個第一切片圖像中，包含有股骨 與脛骨之間的縫隙的信息。第一確定單元120根據(jù)關(guān)于股骨與脛骨之間的縫隙的信息來確 定該縫隙在第一切片圖像上的方向。
[0033] 第二掃描控制單元130可以控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的垂直于上 述縫隙的方向（即，縫隙在至少一個第一切片圖像上的方向）的至少一個第二切片圖像?？?以理解到，垂直于上述縫隙的方向的至少一個第二切片圖像也是接近矢狀面方向的切片圖 像。
[0034] 第二確定單元140可以根據(jù)至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方向。換句話 說，第二確定單元140根據(jù)第二切片圖像所包含的信息來確定軸狀面方向。
[0035] 第三掃描控制單元150可以根據(jù)第二確定單元140所確定的軸狀面方向來控制對 腿部執(zhí)行的掃描操作，從而獲得腿部的軸狀面方向的至少一個切片圖像。
[0036] 在獲得了軸狀面方向的切片圖像的情況下，例如，可以根據(jù)需要對軸狀面方向的 切片圖像進行分析、合成等等操作。
[0037] 實際上，在解剖學中為了更好地研究人體，虛構(gòu)出三個面，分別為冠狀面、矢狀面 和軸狀面。冠狀面是沿前后方向?qū)⑷梭w分為前后兩部分的斷面。矢狀面是沿左右方向?qū)⑷?體分為左右兩部分的斷面。軸狀面是沿上下方向?qū)⑷梭w分為上下兩部分的斷面。但是，取 決于所關(guān)注的特定人體部位，或者取決于特定的解剖結(jié)構(gòu)，想要獲得的冠狀面、矢狀面和軸 狀面不一定是嚴格地通過上述定義得到的斷面，而可以是與特定解剖結(jié)構(gòu)呈特定位置關(guān)系 的、與整個人體的冠狀面、矢狀面和軸狀面類似的斷面，即過特定解剖結(jié)構(gòu)，其相互之間的 位置關(guān)系類似于整個人體的冠狀面、矢狀面和軸狀面相互之間的位置關(guān)系的三個斷面。換 句話說，特定解剖結(jié)構(gòu)的冠狀面、矢狀面和軸狀面相互之間未必垂直(而只是在某種程度上 接近垂直)，它們也未必平行于整個人體的冠狀面、矢狀面和軸狀面。本發(fā)明的目的之一就 是根據(jù)腿部的特定解剖結(jié)構(gòu)獲得特定的（也就是膝部的）軸狀面、矢狀面和冠狀面中的至少 一個。例如，在本發(fā)明的一個特定實施例中，可以將與最長和/或最直的脛骨的延伸方向垂 直的面的方向確定為軸狀面方向。例如，在本發(fā)明的一個特定實施例中，可以根據(jù)軸狀面方 向的切片圖像中的股骨橫斷面的股骨后髁線來確定冠狀面方向和矢狀面方向。另外，在本 文中提到的軸狀面方向（或矢狀面方向、冠狀面方向）的切片圖像，其含義是與軸狀面(或矢 狀面、冠狀面)平行的切片的圖像。至于第一掃描控制單元獲得第一切片圖像時所利用的冠 狀面方向，由于在最初掃描時并不知曉特定腿部結(jié)構(gòu)所特有的確切的冠狀面方向，所以第 一掃描控制單元只能控制掃描操作以獲得腿部的接近冠狀面方向的第一切片圖像，也就是 說，第一切片圖像是"盲掃描"的結(jié)果。例如，在盲掃描的過程中，用戶可以根據(jù)整個人體的 冠狀面方向來大致確定所述"接近冠狀面方向"，但不限于此。
[0038] 圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的掃描裝置100'的示例性配置的框圖。
[0039] 如圖2所示，掃描裝置100'包括第一掃描控制單元110、第一確定單元120、第二 掃描控制單元130、第二確定單元140、第三掃描控制單元150、第三確定單元160和第四掃 描控制單元170。換句話說，圖2所示的掃描裝置100''除了包括圖1所示的掃描裝置100 的各個部件之外，還包括第三確定單元160和第四掃描控制單元170。
[0040] 已參照圖1給出了關(guān)于第一掃描控制單元110、第一確定單元120、第二掃描控制 單元130、第二確定單元140、第三掃描控制單元150的詳細描述，在此不再贅述。
[0041] 第三確定單元160可以根據(jù)在第三掃描控制單元150的控制下獲得的軸狀面方向 的至少一個切片圖像來確定冠狀面方向和/或矢狀面方向。換句話說，根據(jù)需要，第三確定 單元160可以只確定冠狀面方向，或只確定矢狀面方向，或者同時確定冠狀面方向和矢狀 面方向。
[0042] 第四掃描控制單元170可以控制對腿部執(zhí)行的掃描操作，從而利用第三確定單元 160確定的冠狀面方向來獲得冠狀面方向的至少一個切片圖像，和/或利用第三確定單元 160確定的矢狀面方向來獲得矢狀面方向的至少一個切片圖像。
[0043] 在獲得了軸狀面方向的切片圖像、矢狀面方向的切片圖像和冠狀面方向的切片圖 像的情況下，例如，可以根據(jù)需要對軸狀面方向的切片圖像、矢狀面方向的切片圖像和冠狀 面方向的切片圖像進行分析、合成等等操作。
[0044] 通過對二維的切片圖像進行處理，而非對三維的圖像進行處理能夠縮短處理時 間，并且在圖像質(zhì)量不高的情況下，也能夠準確地確定掃描方向。
[0045] 圖3是示出圖1和圖2中的第一確定單元120的一種示例性配置的框圖。
[0046] 如圖3所示，第一確定單元120包括邊緣圖像轉(zhuǎn)換子單元120-2、第一切片圖像選 擇子單元120-4和縫隙方向確定子單元120-6。
[0047] 邊緣圖像轉(zhuǎn)換子單元120-2可以將至少一個第一切片圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像。此 處，可以通過任意適當?shù)姆椒▽⒌谝磺衅瑘D像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像，例如，Sobel算子、Roberts 算子、Prewitt算子和坎尼（Canny)邊緣檢測器等等均可以檢測出圖像的邊緣。
[0048] 例如，可以通過坎尼邊緣檢測器檢測第一切片圖像中的邊緣。在一個示例中，可以 通過坎尼邊緣檢測器檢測第一切片圖像中的與腿的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣。換 句話說，不檢測那些與腿的延伸方向接近平行的邊緣。其中，可以通過任意適當?shù)姆椒▉泶_ 定腿的延伸方向。稍后將參照圖4描述確定腿的延伸方向的一種不例。
[0049] 在本發(fā)明的一個示例中，在將第一切片圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像之前，可以根據(jù)膝關(guān) 節(jié)的大體特征來提取第一切片圖像中的膝關(guān)節(jié)部分的圖像。例如，第一切片圖像中的膝關(guān) 節(jié)部分的亮度可能高于第一切片圖像中的其他部分的亮度，那么根據(jù)亮度可以大致提取膝 關(guān)節(jié)部分的圖像。然后，可以通過例如坎尼邊緣檢測器檢測膝關(guān)節(jié)部分的圖像中與腿的延 伸方向接近垂直的方向上的邊緣，即，將膝關(guān)節(jié)部分的圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像。
[0050] 第一切片圖像選擇子單元120-4可以根據(jù)邊緣圖像的邊緣分布來選擇股骨與脛 骨之間的縫隙清晰的第一切片圖像。由于在股骨與脛骨之間的縫隙部位往往有一些與縫隙 基本平行的邊緣分布，因而，這樣的邊緣分布能夠反映股骨與脛骨之間的縫隙的清晰程度。 換句話說，這樣的邊緣分布越多，則股骨與脛骨之間的縫隙往往越清晰。
[0051] 縫隙方向確定子單元120-6可以確定所選擇的第一切片圖像中的股骨與脛骨之 間的縫隙的方向。例如，縫隙方向確定子單元120-6還可以包括邊緣擬合模塊(在圖3中未 示出），邊緣擬合模塊可以將所選擇的第一切片圖像上的與腿部的延伸方向接近垂直的方 向上的邊緣上的各個點擬合成表示股骨與脛骨之間的縫隙的直線，該直線即代表縫隙的方 向。由于與腿部延伸方向接近垂直的方向也是股骨與脛骨之間的縫隙的延伸方向，因此，與 腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣包含有股骨與脛骨之間的縫隙的延伸方向的信 息，因此通過對上述邊緣上的各個點進行擬合，能夠得到代表該縫隙的方向的直線。
[0052] 圖4是示出圖3中的第一切片圖像選擇子單元120-4的一種示例性配置的框圖。
[0053] 如圖4所示，第一切片圖像選擇子單元120-4包括腿邊界確定模塊120_4a、腿方向 確定模塊120_4b、邊緣確定模塊120-4c和第一切片圖像選擇模塊120-4d。
[0054] 腿邊界確定模塊120_4a可以確定腿部兩側(cè)的邊界。在第一切片圖像中可能同時 包含腿部的信息和背景的信息。由于腿部和背景有著明顯的灰度差異，可以通過設(shè)置設(shè)當 的閾值來區(qū)分腿部和背景，區(qū)分出的腿部的兩邊的邊界即為腿部兩側(cè)的邊界。
[0055] 但是容易理解到，可以通過任意適當?shù)钠渌椒▉慝@得腿部兩側(cè)的邊界，而不限 于上述方法。
[0056] 腿方向確定模塊120_4b可以根據(jù)腿部兩側(cè)的邊界來確定腿部的延伸方向。例如， 可以根據(jù)腿部兩側(cè)的邊界來繪制中線，中線的延伸方向即為腿部的延伸方向。
[0057] 邊緣確定模塊120-4c可以確定與腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣分 布，這是因為與腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣分布可以反映股骨和脛骨之間的 縫隙的大致走向。
[0058] 如果與腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣分布越多，則表示股骨與脛骨之 間的縫隙越清晰。第一切片圖像選擇模塊120-4d可以選擇與腿部的延伸方向接近垂直的 方向上邊緣分布最高的第一切片圖像作為股骨與脛骨之間的縫隙清晰的第一切片圖像。
[0059] 在本發(fā)明的一個示例中，第二確定單元140可以根據(jù)至少一個第二切片圖像中的 脛骨形態(tài)來確定軸狀面方向。優(yōu)選地，第二確定單元140可以將至少一個第二切片圖像中 與最長和/或最直脛骨的延伸方向垂直的方向確定為軸狀面方向。由于脛骨的延伸方向能 夠反映腿部的延伸方向，因而根據(jù)脛骨的延伸方向能夠確定軸狀面方向。
[0060] 圖5是示出圖1和圖2中的第二確定單元140的一種示例性配置的框圖。
[0061] 如圖5所示，第二確定單元140包括脛骨識別子單元140-2、中點標記子單元 140-4、延伸方向確定子單元140-6和軸狀面方向確定子單元140-8
[0062] 脛骨識別子單元140-2可以在至少一個第二切片圖像中識別脛骨。在本發(fā)明的 一個示例中，可以通過適當處理將第二切片圖像轉(zhuǎn)換為能夠明顯地區(qū)分第二切片圖像中的 各個組織的圖像，并將轉(zhuǎn)換后得到的圖像與脛骨模板比較以識別每個第二切片圖像中的脛 骨。
[0063] 在本發(fā)明的另一個示例中，可以根據(jù)邏輯分析來識別脛骨。例如，由于脛骨的長寬 比與其他組織的長寬比不同，因而可以根據(jù)第二切片圖像中的各個組織的長寬比來識別脛 骨。
[0064] 中點標記子單元140-4可以在識別出的脛骨的延伸方向上，以預定間隔標記出脛 骨的橫向上的多個中點。
[0065] 延伸方向確定子單元140-6可以根據(jù)中點標記子單元140-4標記出的多個中點來 確定最長和/或最直的脛骨的延伸方向。由于標記子單元140-4標記出的多個中點包含了 脛骨的長度和筆直程度的信息，因此，通過對中點進行適當?shù)奶幚砟軌颢@得脛骨的長度和 筆直程度的信息。
[0066] 軸狀面方向確定子單元140-8可以將與最長和/或最直的脛骨的延伸方向垂直的 方向確定為軸狀面方向。
[0067] 圖6是示出圖5中的延伸方向確定子單元140-6的一種示例性配置的框圖。
[0068] 如圖6所不，延伸方向確定子單兀140-6可以包括線性擬合模塊140_6a、第一胚骨 形態(tài)確定模塊140_6b、第二胚骨形態(tài)確定模塊140-6c和選擇模塊140-6d。
[0069] 線性擬合模塊140_6a可以對中點標記子單元140-4標記出的多個中點進行線性 擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合直線。
[0070] 第一脛骨形態(tài)確定模塊140-6b可以根據(jù)滿足擬合直線的中點的個數(shù)來確定脛骨 的長度。例如，落在擬合直線上的中點的個數(shù)越多，脛骨越長?；蛘?，與擬合直線的距離低 于預定閾值的中點的個數(shù)越多，脛骨越長。因此，滿足擬合直線的中點的個數(shù)能夠反映脛骨 的長度。
[0071] 第二脛骨形態(tài)確定模塊140-6C可以根據(jù)中點標記子單元140-4標記出的多個中 點相對于表示脛骨的延伸方向的擬合直線的空間分布來確定脛骨的筆直程度。例如，多個 中點與擬合直線的距離越短，則表示脛骨越直。上述中點個數(shù)除了反映脛骨長度外，也能反 映脛骨的筆直程度。
[0072] 選擇模塊140-6d可以根據(jù)脛骨的長度和筆直程度來從至少一個第二切片圖像中 選擇具有最長且最直的脛骨圖像的第二切片圖像。換句話說，選擇模塊可以綜合脛骨圖像 的長度和筆直長度來從第二切片圖像中選擇具有最長且最直的脛骨圖像的第二切片圖像。 例如，可以在多個具有較長的脛骨圖像的第二切片圖像中選擇具有最直的脛骨圖像的第二 切片圖像。或者，可以在多個具有較直的脛骨圖像的第二切片圖像中選擇具有最長的脛骨 圖像的第二切片圖像。
[0073] 但是，容易理解到，除了包括線性擬合模塊140_6a和選擇模塊140-6d之外，延伸 方向確定子單元140-6可以只包括第一脛骨形態(tài)確定模塊140_6b和第二脛骨形態(tài)確定模 塊 140_6c 之一。
[0074] 在延伸方向確定子單元140-6只包括線性擬合模塊140_6a、第一脛骨形態(tài)確定模 塊140-6b和選擇模塊140-6d的情況下，選擇模塊140-6d可以根據(jù)第一胚骨形態(tài)確定模塊 140-6b確定的各個第二切片圖像中的脛骨長度，從至少一個第二切片圖像中選擇具有最長 脛骨圖像的第二切片圖像。
[0075] 在延伸方向確定子單元140-6只包括線性擬合模塊140_6a、第二脛骨形態(tài)確定模 塊140-6c和選擇模塊140-6d的情況下，選擇模塊140-6d可以根據(jù)第二胚骨形態(tài)確定模塊 140-6C確定的脛骨筆直程度來從至少一個第二切片圖像中選擇具有最直脛骨圖像的第二 切片圖像。
[0076] 在本發(fā)明的一個示例中，圖2中所示的第三確定單元160可以根據(jù)軸狀面方向的 至少一個切片圖像中的股骨橫斷面的股骨后髁線來確定冠狀面方向和/或矢狀面方向。股 骨橫斷面為"M"形，與該"M"形下端相切的直線被稱為股骨后髁線。由于冠狀面方向和矢 狀面方向與股骨后髁線具有特定的位置關(guān)系，因而根據(jù)股骨后髁線能夠確定冠狀面方向和 矢狀面方向。
[0077] 圖7是示出圖2中的第三確定單元160的一種示例性配置的框圖。
[0078] 如圖7所示，第三確定單元160包括輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元160-2、識別子單元 160-4、股骨后髁線確定子單元160-6和確定子單元160-8
[0079] 輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元160-2可以將軸狀面方向的至少一個切片圖像轉(zhuǎn)換為輪廓 圖像。優(yōu)選地，輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元160-2基于圖論（Graph Theory)將軸狀面方向的至少 一個切片圖像劃分為多個部分，并將經(jīng)劃分的圖像轉(zhuǎn)換為輪廓圖像。具體而言，可以將軸狀 面方向的切片圖像表示成圖（graph)，圖包括邊和頂點。邊可以表示一個像素的位置以及該 像素與相鄰像素之間的關(guān)系。頂點表示一個像素與相鄰像素的對比度。按照頂點從低到高 的順序來對圖進行排序。按照頂點從低到高的順序來合并相鄰像素，從而獲得軸狀面方向 的切片圖像中的每個部位。如果頂點高于預定閾值，則停止合并?？梢愿鶕?jù)經(jīng)驗來設(shè)定此 處的閾值。通過上述處理，可以將軸狀面方向的切片圖像劃分為多個部分。
[0080] 此外，可以使用任意適當?shù)姆椒▽⒔?jīng)劃分的圖像轉(zhuǎn)換為輪廓圖像，例如，通過先驗 知識法、數(shù)學形態(tài)法、基于梯度的方法、水平集方法、活動輪廓模型方法、以及神經(jīng)動力學方 法等等均能將圖像轉(zhuǎn)換為輪廓圖像。
[0081] 識別子單元160-4可以將輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與股骨橫斷面 模板最相似的股骨橫斷面。
[0082] 優(yōu)選地，識別子單元160-4可以基于形狀上下文（Shape Context)來將輪廓圖像 與股骨橫斷面模板比較以識別與股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面。
[0083] 在進行形狀匹配時，通常比較兩個對象之間的相似度來判斷這兩個對象的形狀是 否匹配。形狀上下文能夠很好地描述對象的特征。形狀上下文能夠衡量兩個對象的邊界輪 廓信息之間的相似度。
[0084] 具體地，如果一個圖像中有η個點，則某點Pi與其余n-1個點均存在位置關(guān)系，這 樣產(chǎn)生了 n-1個向量。這n-1個向量所描述的信息決定了目標的形狀特征。如果η越大， 信息量越大，描述就越準確。通過這種方式來描述待比較的兩個對象，并比較描述后的對象 之間的相似度，能夠判斷出這兩個對象是否匹配。
[0085] 當然，不限于使用基于形狀上下文的方法，可以使用例如基于曲率的輪廓匹配算 法、基于道格拉斯-普克的輪廓匹配算法以及任意其他適當?shù)姆椒▉肀容^輪廓圖像與股骨 橫斷面模板。
[0086] 股骨后髁線確定子單元160-6可以根據(jù)與股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面 來確定股骨后髁線。具體而言，在與模板最相似的股骨橫斷面中呈現(xiàn)的"Μ"形的下方檢測 切線，該切線就是股骨后髁線。
[0087] 掃描方向確定子單元160-8可以將平行于股骨后髁線且與軸狀面垂直的面確定 為冠狀面和/或?qū)⑵叫杏谂c股骨后髁線呈預定角度的線且與軸狀面垂直的面確定為矢狀 面。
[0088] 換句話說，根據(jù)需要，掃描方向確定子單元160-8可以只將平行于股骨后髁線且 與軸狀面垂直的面確定為冠狀面，或者只將平行于與股骨后髁線呈預定角度的線且與軸狀 面垂直的面確定為矢狀面，或者同時執(zhí)行上述兩個操作。
[0089] 例如，可以基于生理特征，針對左腿和右腿設(shè)置不同的預定角度。
[0090] 圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的醫(yī)學圖像設(shè)備800的示例性配置的框圖。
[0091] 為了不模糊本發(fā)明的精神和范圍，在圖8中省略了醫(yī)學圖像設(shè)備800的其他可能 部件。醫(yī)學圖像設(shè)備800可以包括掃描裝置810。掃描裝置810可以是掃描裝置100或 100'。醫(yī)學圖像設(shè)備800例如是X射線成像診斷裝置、超聲波（UL)診斷成像裝置、計算機 斷層掃描（CT)裝置、磁共振成像（MRI)診斷成像裝置、或者正電子發(fā)射斷層掃描（Positron Emission Tomography, PET)裝置等，而沒有限制。
[0092] 將上述掃描裝置設(shè)置在醫(yī)學圖像設(shè)備中時可使用的具體手段或方式為本領(lǐng)域技 術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。
[0093] 在上文描述實施方式中的掃描裝置的過程中，顯然還公開了一些處理或方法。下 文中，在不重復上文中已經(jīng)討論過的某些細節(jié)的情況下給出這些方法的概述，但是,應當注 意，雖然是在描述掃描裝置的過程中公開了這些方法，然而，這些方法并不一定采用上述這 些部件，或者并不一定由這些部件來執(zhí)行。例如，可以部分地或者完全地用硬件和/或固件 來實現(xiàn)掃描裝置的實施方式，而以下討論的掃描方法也可以完全用計算機可執(zhí)行的程序來 實現(xiàn)，雖然這些方法也可以采用掃描裝置的硬件和/或固件。
[0094] 圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的掃描方法900的流程圖。
[0095] 如圖9所示，在步驟S910中，控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的接近冠狀 面方向的至少一個第一切片圖像。例如，可以由參照圖1和2來描述的第一掃描控制單元 110來執(zhí)行步驟S910。
[0096] 在步驟S920中，確定股骨與脛骨之間的縫隙在至少一個第一切片圖像上的方向。 例如，可以由參照圖1和2描述的第一確定單元120來執(zhí)行步驟S920。
[0097] 在步驟S930中，控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的垂直于縫隙的方向 (即，縫隙在至少一個第一切片圖像上的方向)的至少一個第二切片圖像。例如，可以由參照 圖1和2描述的第二掃描控制單元130來執(zhí)行步驟S930。
[0098] 在步驟S940中，根據(jù)至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方向。例如，可以由參 照圖1和圖2描述的第二確定單元140來執(zhí)行步驟S940。
[0099] 在步驟S950中，控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得腿部的軸狀面方向的至少一 個切片圖像。例如，可以由參照圖1和圖2描述的第三掃描控制單元150來執(zhí)行步驟S950。
[0100] 圖1〇是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的掃描方法900'的流程圖。
[0101] 圖10中的掃描方法900'的步驟S910至S950與圖9中的掃描方法900的步驟 S910至S950類似，在此不再贅述。
[0102] 在步驟S960中，根據(jù)軸狀面方向的至少一個切片圖像來確定冠狀面方向和/或矢 狀面方向。例如，可以由參照圖2描述的第三確定單元160來執(zhí)行步驟S960。
[0103] 在步驟S970中，控制對腿部執(zhí)行的掃描操作以獲得冠狀面方向的至少一個切片 圖像和/或獲得矢狀面方向的至少一個切片圖像。例如，可以由參照圖2描述的第四掃描 控制單元170來執(zhí)行步驟S970。
[0104] 圖11是示出圖9和圖10中的步驟S920 (S卩，確定股骨與脛骨之間的縫隙在至少 一個第一切片圖像上的方向）的一種示例性過程的流程圖。
[0105] 如圖11所示，在步驟S922中，將至少一個第一切片圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像。例如， 可以由參照圖3描述的邊緣圖像轉(zhuǎn)換子單元120-2來執(zhí)行步驟S922。
[0106] 在步驟S924中，根據(jù)邊緣圖像的邊緣分布來選擇股骨與脛骨之間的縫隙清晰的 第一切片圖像。例如，可以由參照圖3描述的第一切片圖像選擇子單元120-4來執(zhí)行步驟 S924。
[0107] 具體地，首先確定腿部兩側(cè)的邊界。然后，根據(jù)腿部兩側(cè)的邊界確定腿部的延伸方 向。然后，確定與腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣分布。最后，選擇與腿部的延伸 方向接近垂直的方向上邊緣分布最高的第一切片圖像作為股骨與脛骨之間的縫隙清晰的 第一切片圖像。
[0108] 在步驟S926中，確定所選擇的第一切片圖像中的股骨與脛骨之間的縫隙的方向。 例如，可以由參照圖3描述的縫隙方向確定子單元120-6來執(zhí)行步驟S926。
[0109] 具體地，將所選擇的第一切片圖像上的與腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊 緣上的各個點擬合成表示股骨與脛骨之間的縫隙的直線，該直線即代表縫隙的方向。
[0110] 在圖9和圖10所示的步驟S940(g卩，根據(jù)至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方 向）中，可以根據(jù)至少一個第二切片圖像中的脛骨形態(tài)來確定軸狀面方向。優(yōu)選地，將至少 一個第二切片圖像中與最長和/或最直脛骨的延伸方向垂直的方向確定為軸狀面方向。
[0111] 圖12是示出圖9和圖10中的步驟S940的一種示例性過程的流程圖。
[0112] 如圖12所示，在步驟S942中，在至少一個第二切片圖像中識別脛骨。例如，可以 由參照圖5描述的脛骨識別子單元140-2來執(zhí)行步驟S942。
[0113] 在步驟S944中，在脛骨的延伸方向上，以預定間隔標記出脛骨的橫向上的多個中 點?？梢杂蓞⒄請D5描述的中點標記子單元140-2來執(zhí)行步驟S944。
[0114] 在步驟S946中，根據(jù)多個中點來確定最長和/或最直的脛骨的延伸方向?？梢杂?參照圖5描述的延伸方向確定子單元140-6來執(zhí)行步驟S946。
[0115] 在步驟S948中，將與最長和/或最直的脛骨的延伸方向垂直的方向確定為軸狀面 方向?？梢杂蓞⒄請D5描述的軸狀面方向確定子單元140-8來執(zhí)行步驟S948。
[0116] 在一個示例中，對多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合直 線，根據(jù)滿足擬合直線的中點的個數(shù)來確定脛骨的長度，并從至少一個第二切片圖像中選 擇具有最長的脛骨圖像的第二切片圖像。
[0117] 在另一個示例中，對多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合直 線，根據(jù)多個中點相對于表示脛骨的延伸方向的擬合直線的空間分布來確定脛骨的筆直程 度，根據(jù)脛骨的筆直程度來從至少一個第二切片圖像中選擇具有最直脛骨圖像的第二切片 圖像。
[0118] 在又一個示例中，對多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合直 線，根據(jù)滿足擬合直線的中點的個數(shù)來確定脛骨的長度，根據(jù)多個中點相對于表示脛骨的 延伸方向的擬合直線的空間分布來確定脛骨的筆直程度，根據(jù)脛骨的長度和筆直程度來從 至少一個第二切片圖像中選擇具有最長且最直的脛骨圖像的第二切片圖像。
[0119] 在圖10中的步驟S960(S卩，根據(jù)軸狀面方向的至少一個切片圖像來確定冠狀面方 向和/或矢狀面方向)中，可以根據(jù)軸狀面方向的至少一個切片圖像中的股骨橫斷面的股骨 后髁線來確定冠狀面方向和/或矢狀面方向。
[0120] 圖13是示出圖10中的步驟S960的一種示例性過程的流程圖。
[0121] 如圖13所示，在步驟S962中，可以將軸狀面方向的至少一個切片圖像轉(zhuǎn)換為輪廓 圖像。例如，可以由參照圖7描述的輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元160-2來執(zhí)行步驟S962。
[0122] 例如，優(yōu)選地，基于圖論劃分軸狀面方向的至少一個切片圖像中的各個部分，然后 再利用適當?shù)姆椒▽澐趾蟮膱D像轉(zhuǎn)換為輪廓圖像。
[0123] 在步驟S964中，將輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與股骨橫斷面模板最 相似的股骨橫斷面。例如，可以由參照圖7描述的識別子單元160-4來執(zhí)行步驟S964。
[0124] 例如，優(yōu)選地，基于形狀上下文來將輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與股 骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面。
[0125] 在步驟S966中，根據(jù)與股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面來確定股骨后髁線。 例如，可以由參照圖7描述的股骨后髁線確定子單元160-6來執(zhí)行步驟S966。
[0126] 在步驟S968中，將平行于股骨后髁線且與軸狀面垂直的面確定為冠狀面和/或?qū)?平行于與股骨后髁線呈預定角度的線且與軸狀面垂直的面確定為矢狀面。例如，可以由參 照圖7描述的確定子單元160-8來執(zhí)行步驟S968。
[0127] 作為一個示例，上述掃描方法的各個步驟以及上述掃描裝置的各個組成模塊和/ 或單元可以實施為軟件、固件、硬件或其組合。在通過軟件或固件實現(xiàn)的情況下，可以從存 儲介質(zhì)或網(wǎng)絡(luò)向具有專用硬件結(jié)構(gòu)的計算機(例如圖14所示的通用計算機1400)安裝構(gòu)成 用于實施上述方法的軟件的程序，該計算機在安裝有各種程序時，能夠執(zhí)行各種功能等。
[0128] 在圖14中，運算處理單元（即CPU)1401根據(jù)只讀存儲器（R0M)1402中存儲的程序 或從存儲部分1408加載到隨機存取存儲器（RAM) 1403的程序執(zhí)行各種處理。在RAM1403 中，也根據(jù)需要存儲當CPU1401執(zhí)行各種處理等等時所需的數(shù)據(jù)。CPU1401、R0M1402和 RAM1403經(jīng)由總線1404彼此鏈路。輸入/輸出接口 1405也鏈路到總線1404。
[0129] 下述部件鏈路到輸入/輸出接口 1405 :輸入部分1406 (包括鍵盤、鼠標等等)、輸 出部分1407 (包括顯示器，比如陰極射線管（CRT)、液晶顯示器（IXD)等，和揚聲器等)、存儲 部分1408 (包括硬盤等)、通信部分1409 (包括網(wǎng)絡(luò)接口卡比如LAN卡、調(diào)制解調(diào)器等)。通 信部分1409經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)比如因特網(wǎng)執(zhí)行通信處理。根據(jù)需要，驅(qū)動器1410也可鏈路到輸入 /輸出接口 1405?？刹鹦督橘|(zhì)1411比如磁盤、光盤、磁光盤、半導體存儲器等等根據(jù)需要被 安裝在驅(qū)動器1410上，使得從中讀出的計算機程序根據(jù)需要被安裝到存儲部分1408中。
[0130] 在通過軟件實現(xiàn)上述系列處理的情況下，從網(wǎng)絡(luò)比如因特網(wǎng)或存儲介質(zhì)比如可拆 卸介質(zhì)1411安裝構(gòu)成軟件的程序。
[0131] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員應當理解，這種存儲介質(zhì)不局限于圖14所示的其中存儲有程 序、與設(shè)備相分離地分發(fā)以向用戶提供程序的可拆卸介質(zhì)1411?？刹鹦督橘|(zhì)1411的例子包 含磁盤(包含軟盤(注冊商標)）、光盤(包含光盤只讀存儲器（⑶-ROM)和數(shù)字通用盤（DVD))、 磁光盤(包含迷你盤（MD)(注冊商標)）和半導體存儲器?；蛘?，存儲介質(zhì)可以是R0M1402、 存儲部分1408中包含的硬盤等等，其中存有程序，并且與包含它們的設(shè)備一起被分發(fā)給用 戶。
[0132] 本發(fā)明還提出一種存儲有機器可讀取的指令代碼的程序產(chǎn)品。所述指令代碼由機 器讀取并執(zhí)行時，可執(zhí)行上述根據(jù)本發(fā)明實施例的掃描方法。
[0133] 相應地，用于承載上述存儲有機器可讀取的指令代碼的程序產(chǎn)品的存儲介質(zhì)也包 括在本發(fā)明的公開中。所述存儲介質(zhì)包括但不限于軟盤、光盤、磁光盤、存儲卡、存儲棒等 等。
[0134] 在上面對本發(fā)明具體實施例的描述中，針對一種實施方式描述和/或示出的特征 可以用相同或類似的方式在一個或更多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征 相組合，或替代其它實施方式中的特征。
[0135] 應該強調(diào)，術(shù)語"包括/包含"在本文使用時指特征、要素、步驟或組件的存在，但 并不排除一個或更多個其它特征、要素、步驟或組件的存在或附加。
[0136] 在上述實施例和示例中，采用了數(shù)字組成的附圖標記來表示各個步驟和/或單 元。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應理解，這些附圖標記只是為了便于敘述和繪圖，而并非表示其 順序或任何其他限定。
[0137] 此外，本發(fā)明的方法不限于按照說明書中描述的時間順序來執(zhí)行，也可以按照其 他的時間順序地、并行地或獨立地執(zhí)行。因此，本說明書中描述的方法的執(zhí)行順序不對本發(fā) 明的技術(shù)范圍構(gòu)成限制。
[0138] 盡管上面已經(jīng)通過對本發(fā)明的具體實施例的描述對本發(fā)明進行了披露，但是，應 該理解，上述的所有實施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可在所 附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)設(shè)計對本發(fā)明的各種修改、改進或者等同物。這些修改、改進或 者等同物也應當被認為包括在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0139] 基于以上的說明，可知公開至少公開了以下技術(shù)方案：
[0140] 附記1. 一種掃描裝置，包括：
[0141] 第一掃描控制單元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的接近冠狀 面方向的至少一個第一切片圖像；
[0142] 第一確定單元，用于確定股骨與脛骨之間的縫隙在所述至少一個第一切片圖像上 的方向；
[0143] 第二掃描控制單元，用于控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的垂直 于所述縫隙在所述至少一個第一切片圖像上的方向的至少一個第二切片圖像；
[0144] 第二確定單元，用于根據(jù)所述至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方向；以及
[0145] 第三掃描控制單元，用于控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的所述 軸狀面方向的至少一個切片圖像。
[0146] 附記2.根據(jù)附記1所述的掃描裝置，還包括：
[0147] 第三確定單元，用于根據(jù)所述軸狀面方向的至少一個切片圖像來確定所述冠狀面 方向和/或矢狀面方向；以及
[0148] 第四掃描控制單元，用于控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述冠狀面方向 的至少一個切片圖像和/或獲得所述矢狀面方向的至少一個切片圖像。
[0149] 附記3.根據(jù)附記1所述的掃描裝置，其中，所述第一確定單元包括：
[0150] 邊緣圖像轉(zhuǎn)換子單元，用于將所述至少一個第一切片圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像；
[0151] 第一切片圖像選擇子單元，用于根據(jù)所述邊緣圖像的邊緣分布來選擇股骨與脛骨 之間的縫隙清晰的第一切片圖像；以及
[0152] 縫隙方向確定子單元，用于確定所選擇的第一切片圖像中的股骨與脛骨之間的縫 隙的方向。
[0153] 附記4.根據(jù)附記3所述的掃描裝置，其中，所述第一切片圖像選擇子單元包括：
[0154] 腿邊界確定模塊，用于確定所述腿部兩側(cè)的邊界；
[0155] 腿方向確定模塊，用于根據(jù)所述腿部兩側(cè)的邊界確定所述腿部的延伸方向；
[0156] 邊緣確定模塊，用于確定與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣分布； 以及
[0157] 第一切片圖像選擇模塊，用于選擇與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上邊緣 分布最高的第一切片圖像作為所述股骨與脛骨之間的縫隙清晰的第一切片圖像。
[0158] 附記5.根據(jù)附記3所述的掃描裝置，其中，所述縫隙方向確定子單元包括邊緣擬 合模塊，用于將所選擇的第一切片圖像上的與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊 緣上的各個點擬合成表示股骨與脛骨之間的縫隙的直線，該直線即代表所述縫隙的方向。
[0159] 附記6.根據(jù)附記1所述的掃描裝置，其中，所述第二確定單元被配置為根據(jù)所述 至少一個第二切片圖像中的脛骨形態(tài)來確定所述軸狀面方向。
[0160] 附記7.根據(jù)附記6所述的掃描裝置，其中，所述第二確定單元被配置為將所述至 少一個第二切片圖像中與最長和/或最直脛骨的延伸方向垂直的方向確定為所述軸狀面 方向。
[0161] 附記8.根據(jù)附記7所述的掃描裝置，其中，所述第二確定單元包括：
[0162] 脛骨識別子單元，用于在所述至少一個第二切片圖像中識別所述脛骨；
[0163] 中點標記子單元，用于在所述脛骨的延伸方向上，以預定間隔標記出所述脛骨的 橫向上的多個中點；
[0164] 延伸方向確定子單元，用于根據(jù)所述多個中點來確定所述最長和/或最直的脛骨 的延伸方向；以及
[0165] 軸狀面方向確定子單元，用于將與所述最長和/或最直的脛骨的延伸方向垂直的 方向確定為所述軸狀面方向。
[0166] 附記9.根據(jù)附記8所述的掃描裝置，其中，所述延伸方向確定子單元包括：
[0167] 線性擬合模塊，用于對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的 擬合直線；
[0168] 第一脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)滿足所述擬合直線的中點的個數(shù)來確定所述脛 骨的長度；以及
[0169] 選擇模塊，用于從所述至少一個第二切片圖像中選擇具有最長的脛骨圖像的第二 切片圖像。
[0170] 附記10.根據(jù)附記8所述的掃描裝置，其中，所述延伸方向確定子單元包括：
[0171] 線性擬合模塊，用于對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的 擬合直線；
[0172] 第二脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)所述多個中點相對于表示脛骨的延伸方向的擬 合直線的空間分布來確定所述脛骨的筆直程度；以及
[0173] 選擇模塊，用于根據(jù)所述脛骨的筆直程度來從所述至少一個第二切片圖像中選擇 具有最直的脛骨圖像的第二切片圖像。
[0174] 附記11.根據(jù)附記8所述的掃描裝置，其中，所述延伸方向確定子單元包括：
[0175] 線性擬合模塊，用于對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的 擬合直線；
[0176] 第一脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)滿足所述擬合直線的中點的個數(shù)來確定所述脛 骨的長度；
[0177] 第二脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)所述多個中點相對于表示脛骨的延伸方向的擬 合直線的空間分布來確定所述脛骨的筆直程度；以及
[0178] 選擇模塊，用于根據(jù)所述脛骨的長度和筆直程度來從所述至少一個第二切片圖像 中選擇具有最長且最直的脛骨圖像的第二切片圖像。
[0179] 附記12.根據(jù)附記2所述的掃描裝置，其中，所述第三確定單元被配置為根據(jù)所述 軸狀面方向的至少一個切片圖像中的股骨橫斷面的股骨后髁線來確定所述冠狀面方向和/ 或所述矢狀面方向。
[0180] 附記13.根據(jù)附記12所述的掃描裝置，其中，所述第三確定單元包括：
[0181] 輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元，用于將所述軸狀面方向的至少一個切片圖像轉(zhuǎn)換為輪廓圖 像；
[0182] 識別子單元，用于將所述輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與所述股骨橫斷 面模板最相似的股骨橫斷面；
[0183] 股骨后髁線確定子單元，用于根據(jù)與所述股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面來 確定股骨后髁線；以及
[0184] 掃描方向確定子單元，用于將平行于所述股骨后髁線且與所述軸狀面垂直的面確 定為冠狀面和/或?qū)⑵叫杏谂c所述股骨后髁線呈預定角度的線且與所述軸狀面垂直的面 確定為矢狀面。
[0185] 附記14.根據(jù)附記13所述的掃描裝置，其中，所述輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元被配置為 基于圖論將所述軸狀面方向的至少一個切片圖像劃分為多個部分，并將經(jīng)劃分的圖像轉(zhuǎn)換 為所述輪廓圖像。
[0186] 附記15.根據(jù)附記13所述的掃描裝置，其中，所述識別子單元被配置為基于形狀 上下文來將所述輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與所述股骨橫斷面模板最相似的 股骨橫斷面。
[0187] 附記16. -種醫(yī)學圖像設(shè)備，包括根據(jù)附記1-15中任一項所述的掃描裝置。
[0188] 附記17.根據(jù)附記16所述的醫(yī)學圖像設(shè)備，其中，所述醫(yī)學圖像設(shè)備是X射線成 像診斷裝置、超聲波診斷成像裝置、計算機斷層掃描裝置、磁共振成像診斷成像裝置或者正 電子發(fā)射斷層掃描裝置。
[0189] 附記18. -種掃描方法，包括：
[0190] 控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的接近冠狀面方向的至少一個第一 切片圖像；
[0191] 確定股骨與脛骨之間的縫隙在所述至少一個第一切片圖像上的方向；
[0192] 控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的垂直于所述縫隙在所述至少 一個第一切片圖像上的方向的至少一個第二切片圖像；
[0193] 根據(jù)所述至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方向；以及
[0194] 控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的所述軸狀面方向的至少一個 切片圖像。
[0195] 附記19.根據(jù)附記18所述的掃描方法，還包括：
[0196] 根據(jù)所述軸狀面方向的至少一個切片圖像來確定所述冠狀面方向和/或矢狀面 方向；以及
[0197] 控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述冠狀面方向的至少一個切片圖像和/ 或獲得所述矢狀面方向的至少一個切片圖像。
[0198] 附記20.根據(jù)附記18或19所述的掃描方法，其中，所述確定股骨與脛骨之間的縫 隙在所述至少一個第一切片圖像上的方向包括：
[0199] 將所述至少一個第一切片圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像；
[0200] 根據(jù)所述邊緣圖像的邊緣分布來選擇股骨與脛骨之間的縫隙清晰的第一切片圖 像；以及
[0201] 確定所選擇的第一切片圖像中的股骨與脛骨之間的縫隙的方向。
[0202] 附記21.根據(jù)附記20所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述邊緣圖像的邊緣分布 來選擇股骨與脛骨之間的縫隙清晰的第一切片圖像包括：
[0203] 確定所述腿部兩側(cè)的邊界；
[0204] 根據(jù)所述腿部兩側(cè)的邊界確定所述腿部的延伸方向；
[0205] 確定與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣分布；以及
[0206] 選擇與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上邊緣分布最高的第一切片圖像作 為所述股骨與脛骨之間的縫隙清晰的第一切片圖像。
[0207] 附記22.根據(jù)附記20所述的掃描方法，其中，所述確定所選擇的第一切片圖像中 的股骨與脛骨之間的縫隙的方向包括：將所選擇的第一切片圖像上的與所述腿部的延伸方 向接近垂直的方向上的邊緣上的各個點擬合成表示股骨與脛骨之間的縫隙的直線，該直線 即代表所述縫隙的方向。
[0208] 附記23.根據(jù)附記18所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述至少一個第二切片圖 像來確定軸狀面方向包括：根據(jù)所述至少一個第二切片圖像中的脛骨形態(tài)來確定所述軸狀 面方向。
[0209] 附記24.根據(jù)附記23所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述至少一個第二切片圖 像中的脛骨形態(tài)來確定所述軸狀面方向包括：將所述至少一個第二切片圖像中與最長和/ 或最直胚骨的延伸方向垂直的方向確定為所述軸狀面方向。
[0210] 附記25.根據(jù)附記24所述的掃描方法，其中，所述將所述至少一個第二切片圖像 中與最長和/或最直胚骨的延伸方向垂直的方向確定為所述軸狀面方向包括：
[0211] 在所述至少一個第二切片圖像中識別所述脛骨；
[0212] 在所述脛骨的延伸方向上，以預定間隔標記出所述脛骨的橫向上的多個中點；
[0213] 根據(jù)所述多個中點來確定所述最長和/或最直的脛骨的延伸方向；以及
[0214] 將與所述最長和/或最直的脛骨的延伸方向垂直的方向確定為所述軸狀面方向。
[0215] 附記26.根據(jù)附記25所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述多個中點的空間分布 來確定所述最長和/或最直的胚骨的延伸方向包括：
[0216] 對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合直線；
[0217] 根據(jù)滿足所述擬合直線的中點的個數(shù)來確定所述脛骨的長度；以及
[0218] 從所述至少一個第二切片圖像中選擇具有最長的脛骨圖像的第二切片圖像。
[0219] 附記27.根據(jù)附記25所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述多個中點的空間分布 來確定所述最長和/或最直的胚骨的延伸方向包括：
[0220] 對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合直線；
[0221] 根據(jù)所述多個中點相對于表示脛骨的延伸方向的擬合直線的空間分布來確定所 述脛骨的筆直程度；以及
[0222] 根據(jù)所述脛骨的筆直程度來從所述至少一個第二切片圖像中選擇具有最直的脛 骨圖像的第二切片圖像。
[0223] 附記28.根據(jù)附記25所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述多個中點的空間分布 來確定所述最長和/或最直的胚骨的延伸方向包括：
[0224] 對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合直線；
[0225] 根據(jù)滿足所述擬合直線的中點的個數(shù)來確定所述脛骨的長度；
[0226] 根據(jù)所述多個中點相對于表示脛骨的延伸方向的擬合直線的空間分布來確定所 述脛骨的筆直程度；以及
[0227] 根據(jù)所述脛骨的長度和筆直程度來從所述至少一個第二切片圖像中選擇具有最 長且最直的脛骨圖像的第二切片圖像。
[0228] 附記29.根據(jù)附記19所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述軸狀面方向的至少一 個切片圖像來確定所述冠狀面方向和/或矢狀面方向包括：根據(jù)所述軸狀面方向的至少一 個切片圖像中的股骨橫斷面的股骨后髁線來確定所述冠狀面方向和/或所述矢狀面方向。
[0229] 附記30.根據(jù)附記29所述的掃描方法，其中，所述根據(jù)所述軸狀面方向的至少一 個切片圖像中的股骨橫斷面的股骨后髁線來確定所述冠狀面方向和/或所述矢狀面方向 包括：
[0230] 將所述軸狀面方向的至少一個切片圖像轉(zhuǎn)換為輪廓圖像；
[0231] 將所述輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與所述股骨橫斷面模板最相似的 股骨橫斷面；
[0232] 根據(jù)與所述股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面來確定股骨后髁線；以及
[0233] 將平行于所述股骨后髁線且與所述軸狀面垂直的面確定為冠狀面和/或?qū)⑵叫?于與所述股骨后髁線呈預定角度的線且與所述軸狀面垂直的面確定為矢狀面。
[0234] 附記31.根據(jù)附記30所述的掃描方法，其中，所述將所述軸狀面方向的至少一個 切片圖像轉(zhuǎn)換為輪廓圖像包括：基于圖論將所述軸狀面方向的至少一個切片圖像劃分為多 個部分，并將經(jīng)劃分的圖像轉(zhuǎn)換為所述輪廓圖像。
[0235] 32.根據(jù)附記30所述的掃描方法，其中，所述將所述輪廓圖像與股骨橫斷面模板 比較以識別與所述股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面包括：基于形狀上下文來將所述輪 廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與所述股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面。
[0236] 附記33. -種計算機程序，用于實現(xiàn)根據(jù)附記18至32中任一項所述的圖像處理 方法。
[0237] 附記34. -種計算機可讀的記錄介質(zhì)，其上記錄有用于實現(xiàn)根據(jù)附記18至32中 任一項所述的圖像處理方法的計算機程序代碼。
【權(quán)利要求】
1. 一種掃描裝置，包括： 第一掃描控制單元，用于控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的接近冠狀面方 向的至少一個第一切片圖像； 第一確定單元，用于確定股骨與脛骨之間的縫隙在所述至少一個第一切片圖像上的方 向； 第二掃描控制單元，用于控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的垂直于所 述縫隙在所述至少一個第一切片圖像上的方向的至少一個第二切片圖像； 第二確定單元，用于根據(jù)所述至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方向；以及 第三掃描控制單元，用于控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的所述軸狀 面方向的至少一個切片圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描裝置，還包括： 第三確定單元，用于根據(jù)所述軸狀面方向的至少一個切片圖像來確定所述冠狀面方向 和/或矢狀面方向；以及 第四掃描控制單元，用于控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述冠狀面方向的至 少一個切片圖像和/或獲得所述矢狀面方向的至少一個切片圖像。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描裝置，其中，所述第一確定單元包括： 邊緣圖像轉(zhuǎn)換子單元，用于將所述至少一個第一切片圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像； 第一切片圖像選擇子單元，用于根據(jù)所述邊緣圖像的邊緣分布來選擇股骨與脛骨之間 的縫隙清晰的第一切片圖像；以及 縫隙方向確定子單元，用于確定所選擇的第一切片圖像中的股骨與脛骨之間的縫隙的 方向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃描裝置，其中，所述第一切片圖像選擇子單元包括： 腿邊界確定模塊，用于確定所述腿部兩側(cè)的邊界； 腿方向確定模塊，用于根據(jù)所述腿部兩側(cè)的邊界確定所述腿部的延伸方向； 邊緣確定模塊，用于確定與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣分布；以及 第一切片圖像選擇模塊，用于選擇與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上邊緣分布 最高的第一切片圖像作為所述股骨與脛骨之間的縫隙清晰的第一切片圖像。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的掃描裝置，其中，所述縫隙方向確定子單元包括邊緣擬合模 塊，用于將所選擇的第一切片圖像上的與所述腿部的延伸方向接近垂直的方向上的邊緣上 的各個點擬合成表示股骨與脛骨之間的縫隙的直線，該直線即代表所述縫隙在所述至少一 個第一切片圖像上的方向。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描裝置，其中，所述第二確定單元被配置為根據(jù)所述至少 一個第二切片圖像中的脛骨形態(tài)來確定所述軸狀面方向。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的掃描裝置，其中，所述第二確定單元被配置為將所述至少一 個第二切片圖像中與最長和/或最直脛骨的延伸方向垂直的方向確定為所述軸狀面方向。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的掃描裝置，其中，所述第二確定單元包括： 脛骨識別子單元，用于在所述至少一個第二切片圖像中識別所述脛骨； 中點標記子單元，用于在所述脛骨的延伸方向上，以預定間隔標記出所述脛骨的橫向 上的多個中點； 延伸方向確定子單元，用于根據(jù)所述多個中點來確定所述最長和/或最直的脛骨的延 伸方向；以及 軸狀面方向確定子單元，用于將與所述最長和/或最直的脛骨的延伸方向垂直的方向 確定為所述軸狀面方向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的掃描裝置，其中，所述延伸方向確定子單元包括： 線性擬合模塊，用于對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合 直線； 第一脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)滿足所述擬合直線的中點的個數(shù)來確定所述脛骨的 長度；以及 選擇模塊，用于從所述至少一個第二切片圖像中選擇具有最長的脛骨圖像的第二切片 圖像。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的掃描裝置，其中，所述延伸方向確定子單元包括： 線性擬合模塊，用于對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合 直線； 第二脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)所述多個中點相對于表示脛骨的延伸方向的擬合直 線的空間分布來確定所述脛骨的筆直程度；以及 選擇模塊，用于根據(jù)所述脛骨的筆直程度來從所述至少一個第二切片圖像中選擇具有 最直的脛骨圖像的第二切片圖像。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的掃描裝置，其中，所述延伸方向確定子單元包括： 線性擬合模塊，用于對所述多個中點進行線性擬合以得到表示脛骨的延伸方向的擬合 直線； 第一脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)滿足所述擬合直線的中點的個數(shù)來確定所述脛骨的 長度； 第二脛骨形態(tài)確定模塊，用于根據(jù)所述多個中點相對于表示脛骨的延伸方向的擬合直 線的空間分布來確定所述脛骨的筆直程度；以及 選擇模塊，用于根據(jù)所述脛骨的長度和筆直程度來從所述至少一個第二切片圖像中選 擇具有最長且最直的脛骨圖像的第二切片圖像。
12. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描裝置，其中，所述第三確定單元被配置為根據(jù)所述軸狀 面方向的至少一個切片圖像中的股骨橫斷面的股骨后髁線來確定所述冠狀面方向和/或 所述矢狀面方向。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的掃描裝置，其中，所述第三確定單元包括： 輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元，用于將所述軸狀面方向的至少一個切片圖像轉(zhuǎn)換為輪廓圖像； 識別子單元，用于將所述輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與所述股骨橫斷面模 板最相似的股骨橫斷面； 股骨后髁線確定子單元，用于根據(jù)與所述股骨橫斷面模板最相似的股骨橫斷面來確定 股骨后髁線；以及 掃描方向確定子單元，用于將平行于所述股骨后髁線且與所述軸狀面垂直的面確定為 冠狀面和/或?qū)⑵叫杏谂c所述股骨后髁線呈預定角度的線且與所述軸狀面垂直的面確定 為矢狀面。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的掃描裝置，其中，所述輪廓圖像轉(zhuǎn)換子單元被配置為基于 圖論將所述軸狀面方向的至少一個切片圖像劃分為多個部分，并將經(jīng)劃分的圖像轉(zhuǎn)換為所 述輪廓圖像。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的掃描裝置，其中，所述識別子單元被配置為基于形狀上下 文來將所述輪廓圖像與股骨橫斷面模板比較以識別與所述股骨橫斷面模板最相似的股骨 橫斷面。
16. -種醫(yī)學圖像設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1-15中任一項所述的掃描裝置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的醫(yī)學圖像設(shè)備，其中，所述醫(yī)學圖像設(shè)備是X射線成像診斷 裝置、超聲波診斷成像裝置、計算機斷層掃描裝置、磁共振成像診斷成像裝置或者正電子發(fā) 射斷層掃描裝置。
18. -種掃描方法，包括： 控制對腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的接近冠狀面方向的至少一個第一切片 圖像； 確定股骨與脛骨之間的縫隙在所述至少一個第一切片圖像上的方向； 控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部的垂直于所述縫隙在所述至少一個 第一切片圖像上的方向的至少一個第二切片圖像； 根據(jù)所述至少一個第二切片圖像來確定軸狀面方向；以及 控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述腿部所述軸狀面方向的的至少一個切片 圖像。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的掃描方法，還包括： 根據(jù)所述軸狀面方向的至少一個切片圖像來確定所述冠狀面方向和/或矢狀面方向； 以及 控制對所述腿部執(zhí)行的掃描操作來獲得所述冠狀面方向的至少一個切片圖像和/或 獲得所述矢狀面方向的至少一個切片圖像。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的掃描方法，其中，所述確定股骨與脛骨之間的縫隙在 所述至少一個第一切片圖像上的方向包括： 將所述至少一個第一切片圖像轉(zhuǎn)換為邊緣圖像； 根據(jù)所述邊緣圖像的邊緣分布來選擇股骨與脛骨之間的縫隙清晰的第一切片圖像；以 及 確定所選擇的第一切片圖像中的股骨與脛骨之間的縫隙的方向。
【文檔編號】A61B8/13GK104146766SQ201310174259
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2013年5月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月13日
【發(fā)明者】張博聞, 趙建春 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社