專利名稱：血管分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對管狀結(jié)構(gòu)、尤其是醫(yī)學(xué)圖像中呈管狀結(jié)構(gòu)的一條或多條血管的分析。本發(fā)明還涉及與血管分析工具的用戶交互。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)集包括脈管結(jié)構(gòu)的醫(yī)學(xué)圖像。這些醫(yī)學(xué)圖像可以是二維(諸如在脈管X射線中)的，或者是三維(諸如在CT血管造影或MR血管造影中)的。三維圖像可以是體積圖像，其意味著以灰度值表示脈管結(jié)構(gòu)。現(xiàn)有的血管追蹤工具能夠基于這些灰度值識別脈管結(jié)構(gòu)的各部分。例如，US 2008/0101667A1公開了一種用于向用戶呈現(xiàn)與血管相關(guān)的信息以評估所述血管的裝置。該裝置包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)在三維中限定的成像數(shù)據(jù)，而所述處理器可操作地耦合到所述存儲(chǔ)器以接收成像數(shù)據(jù)。處理器被配置成在第一用戶界面中向用戶呈現(xiàn)血管的三維成像數(shù)據(jù)的二維切片；從用戶接收血管選擇，其中，用戶通過與第一用戶界面的交互選擇血管；從三維成像數(shù)據(jù)中識別與接收到的血管選擇相關(guān)聯(lián)的血管路徑；以及向用戶呈現(xiàn)沿所識別的血管路徑的所選擇的血管的強(qiáng)度以供對所選擇的血管進(jìn)行分析。

發(fā)明內(nèi)容
具有一種用于執(zhí)行血管分析的經(jīng)改進(jìn)的系統(tǒng)將較為有利。為了更好地解決這一問題，在本發(fā)明的第一方面，提出了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括顯示模塊，其用于顯示至少表示管狀結(jié)構(gòu)的三維圖像；指示模塊，其用于使用戶能夠在呈管狀結(jié)構(gòu)的血管上指出一位置，以獲得指出的位置；以及識別模塊，其用于識別位于所指出的位置周圍的管狀結(jié)構(gòu)的部分，所述部分包括任意的分支，并從所指出的位置延伸預(yù)定的距離，以獲得所識別的部分。用戶僅需在脈管結(jié)構(gòu)上指出單個(gè)點(diǎn)。此后，系統(tǒng)以可預(yù)見并且一致的方式識別管狀結(jié)構(gòu)的部分。由于所識別的部分包含完整的管狀結(jié)構(gòu)，包括任意的分支，所以不存在將識別哪條血管的疑慮。這增加了當(dāng)指出位置時(shí)用戶的信心。同樣的，因?yàn)槭窃陬A(yù)定的距離上識別血管，不需要指出待分析血管段的任意端點(diǎn)。該系統(tǒng)提供了用于對脈管結(jié)構(gòu)的部分執(zhí)行血管分析的有效工具。顯示模塊可以被布置成用于在所顯示的三維圖像中顯示圖形注釋，其指示管狀結(jié)構(gòu)的所識別的部分。這為用戶提供了對所識別部分的反饋，使用戶能夠核實(shí)所識別的部分。 例如，用戶之后可以在脈管結(jié)構(gòu)上指出另一點(diǎn)，然后識別模塊可以識別管狀結(jié)構(gòu)的對應(yīng)位置。以可再現(xiàn)的方式識別管狀結(jié)構(gòu)的部分，所述方式使得所顯示的圖形注釋也可以再現(xiàn)。這樣的注釋也可以存儲(chǔ)在患者檔案中。識別模塊可以包括用于沿管狀結(jié)構(gòu)測量預(yù)定距離的測量模塊。這是結(jié)合血管的形狀測量預(yù)定距離的合適的方式。所識別的部分可以包括從所指出的位置延伸至血管的端點(diǎn)位置的血管，從所指出的位置到端點(diǎn)位置的血管長度大致等于預(yù)定的距離。備選地，可以使用歐幾里得(Euclidean)距離。測量模塊可以被布置成用于測量從所指出的位置沿管狀結(jié)構(gòu)追蹤的血管的長度。 保持所追蹤血管的長度恒定是使血管追蹤一致的有效方式。測量模塊可以被布置成用于確定從所指出的位置沿管狀結(jié)構(gòu)遭遇的若干分支。這是使血管追蹤一致的另一種方式。重組重組模塊可以被布置成用于提供多曲面重組重組(multi-curved reformat)，其遵循從所指出的位置到管狀結(jié)構(gòu)的分支以及遠(yuǎn)離管狀結(jié)構(gòu)的分支的血管的至少一部分的曲率，并遵循遠(yuǎn)離分支的兩條血管的至少一部分的曲率。這種可視模式提供了分支的有用的視圖。指示模塊可以布置成用于響應(yīng)鼠標(biāo)移動(dòng)事件。鼠標(biāo)移動(dòng)事件使得可以通過將鼠標(biāo)箭頭移動(dòng)到感興趣血管位置上方來非常有效地識別脈管結(jié)構(gòu)的某些部分。每當(dāng)檢測到鼠標(biāo)移動(dòng)事件，就可以激活識別模塊和/或顯示模塊以提供經(jīng)更新的識別的位置。所述系統(tǒng)可以包括估計(jì)模塊，其用于在用戶已經(jīng)指出位置之后在所指出的位置根據(jù)體積圖像估計(jì)局部追蹤參數(shù)。這允許利用局部追蹤參數(shù)初始化血管追蹤算法。這一初始化步驟使血管追蹤工具能夠與大范圍的血管一起使用。估計(jì)模塊可以被布置成用于計(jì)算結(jié)構(gòu)張量的要素的加權(quán)平均，在所指出的位置周圍給定尺寸的區(qū)域上方計(jì)算所述加權(quán)平均。結(jié)構(gòu)張量的要素的這樣的加權(quán)平均可以被用作經(jīng)平均的結(jié)構(gòu)張量的要素。經(jīng)平均的結(jié)構(gòu)張量可以用于確定在所指出的位置處血管的取向。一種醫(yī)學(xué)成像工作站，可以包括上述系統(tǒng)。一種執(zhí)行血管分析的方法，可以包括顯示至少表示管狀結(jié)構(gòu)的三維圖像；使用戶能夠在呈管狀結(jié)構(gòu)的血管上指出一位置，以獲得所指出的位置；以及識別位于所指出的位置周圍的管狀結(jié)構(gòu)的部分，所述部分包括任意的分支，并從所指出的位置延伸預(yù)定的距離尺寸，以獲得所識別的部分。一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，可以包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行上述方法的指令。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以以認(rèn)為有用的任意方式組合上述實(shí)施例、實(shí)施和/或本發(fā)明的各方面中的兩個(gè)或更多個(gè)。本領(lǐng)域技術(shù)人員基于本說明可以實(shí)現(xiàn)圖像采集設(shè)備、工作站、系統(tǒng)和/或與系統(tǒng)的所述修改和變型對應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的修改和變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，所述方法可以被應(yīng)用于多維圖像數(shù)據(jù)，例如應(yīng)用到2 維0-D)、3維(3-D)或4維G-D)圖像，所述圖像可以由各種采集器械采集，諸如，但不限于，標(biāo)準(zhǔn)X射線成像，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、磁共振成像(MRI)、超聲(US)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)和核醫(yī)學(xué)(NM)。


參考附圖將進(jìn)一步闡明和描述本發(fā)明的這些方面和其他方面。
圖1示出了用于執(zhí)行血管分析的系統(tǒng)的方框圖；以及圖2示出了執(zhí)行血管分析的方法的方框圖。
具體實(shí)施例方式在一些脈管應(yīng)用中，目標(biāo)之一是使用曲面或伸直的重組重組視圖使血管可見。同樣地，例如可以在圖像數(shù)據(jù)中的若干位置處測量諸如面積和半徑的局部血管參數(shù)，從而量化狹窄的程度或動(dòng)脈瘤的尺寸。這些可視化技術(shù)可以使用通過血管中心的路徑。自動(dòng)路徑追蹤工具常常僅局限于有限的幾條血管。半自動(dòng)路徑追蹤工具可能需要來自用戶的輸入以指出血管上的單點(diǎn)追蹤或兩個(gè)點(diǎn)。當(dāng)僅使用單輸入點(diǎn)時(shí)，用戶無法控制所追蹤路徑或所追蹤的血管的長度。使用用戶給出的起始點(diǎn)和終點(diǎn)的工具具有以下缺點(diǎn)即它們需要更多的用戶輸入。同樣地，如果用戶將點(diǎn)放置在距離彼此過遠(yuǎn)的位置或放置在不同的血管中，則或者路徑結(jié)果是錯(cuò)的，或者計(jì)算時(shí)間過長。一些血管追蹤工具需要在追蹤通過血管結(jié)構(gòu)的中心線之前首先對血管結(jié)構(gòu)進(jìn)行分割。這可能效率不高?？梢允褂锰峁┎煌换タ赡苄缘淖粉櫣ぞ邅砀纳平换バ?。使用任意的可視化技術(shù)，用戶能夠指向脈管結(jié)構(gòu)上的任意位置(例如通過在圖像上方移動(dòng)鼠標(biāo)箭頭)，并且該算法可以自動(dòng)地和交互地追蹤局部樹。這種追蹤可以執(zhí)行達(dá)到最大的血管長度。本文所描述的交互方法使得能夠重新限定脈管研究的范例。該算法能夠以“如果我點(diǎn)擊這里將是什么情況”的方式為用戶給出選擇特定血管將出現(xiàn)的效果的預(yù)覽視圖。本文所描述的交互方法能夠直接關(guān)聯(lián)各種各樣的可視化和量化技術(shù)。通過確保對血管部分的追蹤和對所追蹤血管部分的可視化為快速的操作，可以改善交互性。由于僅追蹤血管樹的有限部分，使得追蹤進(jìn)行地更快?？梢栽谌我馕恢靡杂邢薜慕换?zhí)行基于路徑或樹的可視化和測量。通過提供可視視圖反饋，顯示了對用戶動(dòng)作的直接響應(yīng)，這使得所述工具更容易理解和掌握。工具的行為對用戶而言可能更具預(yù)見性，因?yàn)樽粉櫟难懿糠值拈L度可能與鼠標(biāo)的位置無關(guān)。這在鼠標(biāo)沿血管移動(dòng)時(shí)給出了可預(yù)見和可理解的結(jié)果。本文所描述的技術(shù)能夠例如應(yīng)用于針對多模態(tài)3D脈管分析的應(yīng)用。這些工具提供了對血管的高級的觀察、分割、研究和量化。術(shù)語3D脈管量化可能涉及對應(yīng)用的收集，其使用不同的采集方法，以不同的脈管結(jié)構(gòu)為目標(biāo)，但對預(yù)期測量的需求可能相似。解剖結(jié)構(gòu)范例是大動(dòng)脈、頸動(dòng)脈、冠狀動(dòng)脈、周邊腿動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈。MR和CT以及旋轉(zhuǎn)X射線是用于采集所述解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)的范例。脈管研究的范例將是尋找血管變寬或被堵塞的部分。更為具體的范例將是在肺動(dòng)脈中查找肺栓塞。脈管應(yīng)用可以使用用作研究目的的高級可視化技術(shù)，諸如曲面MPR，使血管可視化。這些應(yīng)用還可以在圖像數(shù)據(jù)中的若干位置處測量諸如血管面積和半徑的局部血管參數(shù)，從而量化狹窄的程度或動(dòng)脈瘤的尺寸?？梢栽谕ㄟ^感興趣血管的截面上執(zhí)行這些測量， 所述截面可以自動(dòng)地生成，或通過沿血管中心線的導(dǎo)航生成。其他應(yīng)用可能集中在諸如支架規(guī)劃的脈管介入的手術(shù)規(guī)劃。圖1示出了用于執(zhí)行血管分析的系統(tǒng)的方框圖。該系統(tǒng)可以由若干組塊構(gòu)建。每個(gè)組塊可以部分或完全以軟件實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)還包括(未示出)處理器、存儲(chǔ)模塊、顯示器、 諸如鍵盤和/或鼠標(biāo)的用戶輸入模塊、通信端口。處理器可以被布置成用于執(zhí)行作為血管分析工具的部分的指令。存儲(chǔ)模塊可以包括RAM、ROM和硬盤、諸如⑶和DVD的可移除介質(zhì)。存儲(chǔ)模塊可以用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)指令和/或用于存儲(chǔ)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)。輸入模塊可以用于使用戶能夠在管狀結(jié)構(gòu)上指出一位置。此外，輸入模塊可以用于使用戶能夠控制所述系統(tǒng)。 通信端口能夠用于與另一計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信，例如服務(wù)器。通信端口可以被布置成用于連接到網(wǎng)絡(luò)，諸如局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)和/或因特網(wǎng)。例如，經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)可以訪問其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以檢索圖像數(shù)據(jù)，以及傳送血管分析報(bào)告。可以提供顯示模塊1來顯示至少表示管狀結(jié)構(gòu)的三維圖像。這種三維圖像已經(jīng)經(jīng)由通信端口獲得并且可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)模塊中?？梢允褂貌煌N類的可視化技術(shù)顯示所述圖像。例如，可以顯示直接體積呈現(xiàn)、最大強(qiáng)度投影或切片視圖?？梢皂樞蚧蛲瑫r(shí)采用多種呈現(xiàn)。所述系統(tǒng)可以允許圖像被縮放、移動(dòng)和/或旋轉(zhuǎn)以便獲得圖像的適當(dāng)視圖。所述圖像可以表示管狀結(jié)構(gòu)，例如所述圖像包括指示在體積的具體坐標(biāo)位置處的灰度值的體積要素 (體素)?？梢酝ㄟ^血管結(jié)構(gòu)的具體形狀、以及在一些情況下通過它們的灰度值來識別血管結(jié)構(gòu)。例如，三維圖像還可以將脈管結(jié)構(gòu)表示為表面模型?？梢蕴峁┲甘灸K2以使用戶能夠在呈管狀結(jié)構(gòu)的血管上指出一位置，以獲得指出的位置。這種指示模塊可以通過使用戶能夠在所顯示的圖像中的一位置上定位鼠標(biāo)箭頭來實(shí)現(xiàn)?；谑髽?biāo)箭頭的位置，可以通過本領(lǐng)域中周知的方式計(jì)算血管上的位置?？梢蕴峁┳R別模塊3以識別位于所識別的位置周圍的管狀結(jié)構(gòu)的部分，所述部分包括任意的分支，并從所指出的位置延伸預(yù)定的距離尺寸，從而獲得所識別的部分。例如， 識別模塊3可以被布置成有效地響應(yīng)鼠標(biāo)移動(dòng)事件。顯示模塊1可以被布置成用于顯示在所顯示的三維圖像中的圖形注釋，其指示管狀結(jié)構(gòu)的所識別的部分。例如，以可區(qū)分的顏色繪示血管中心線。識別模塊3可以包括測量模塊4，用于測量沿管狀結(jié)構(gòu)的預(yù)定距離尺寸。例如，波陣面(wavefront)算法被應(yīng)用于追蹤血管，每個(gè)新的波為測量的距離添加預(yù)定的量。識別模塊3識別達(dá)到預(yù)定距離的管狀結(jié)構(gòu)。一種備選方案是測量歐幾里得距離。測量模塊4可以被布置成用于測量從所指出的位置沿所述管狀結(jié)構(gòu)的所追蹤血管的長度。例如，波陣面算法被應(yīng)用于追蹤血管，每個(gè)新的波為測量的距離添加預(yù)定的量。識別模塊3識別達(dá)到預(yù)定距離的管狀結(jié)構(gòu)。備選地，測量模塊4可以被布置成用于確定從所指出的位置沿所述管狀結(jié)構(gòu)遭遇的分支的數(shù)目。例如，根據(jù)到達(dá)第二分支的所指出的位置識別所述血管。重組重組模塊5能夠提供多曲面重組(多曲面MPR)。重組的曲率對應(yīng)于從所指出的位置達(dá)到并遠(yuǎn)離管狀結(jié)構(gòu)的分支的血管的至少一部分的曲率，并遵循遠(yuǎn)離所述分支的兩條血管的至少一部分的曲率?？梢栽陲@示器1上顯示所述重組。指示模塊2可以被布置成用于響應(yīng)鼠標(biāo)移動(dòng)事件。這是非常方便的，特別是當(dāng)足夠快速地執(zhí)行血管追蹤時(shí)?？梢蕴骄垦芏鵁o需明確點(diǎn)擊特定的位置。除所述系統(tǒng)對鼠標(biāo)移動(dòng)事件的響應(yīng)之外，從所指出的位置到達(dá)距預(yù)定距離的血管結(jié)構(gòu)的識別和注釋還增加了系統(tǒng)的可用性。三維圖像可以包括體積圖像，識別模塊3還包括估計(jì)模塊6，用于響應(yīng)于用戶指出位置而根據(jù)所指出的位置處的體積圖像估計(jì)局部追蹤參數(shù)。通過響應(yīng)于用戶指出位置而直接根據(jù)體積圖像(即，體素的灰度值)估計(jì)局部追蹤參數(shù)，其可能適于不同的脈管區(qū)域，這允許使用所述系統(tǒng)而無需首先選擇具體種類的血管。估計(jì)模塊6可以被布置成用于計(jì)算結(jié)構(gòu)張量的要素的加權(quán)平均，在所指出的位置周圍給定尺寸的區(qū)域上計(jì)算所述加權(quán)平均。這是初始化追蹤算法的有效、通用的方式，其可適用于眾多種類的脈管結(jié)構(gòu)。可以快速計(jì)算這種張量。有必要預(yù)先追蹤脈管結(jié)構(gòu)，這一操作可以在用戶已經(jīng)指出所述位置之后完成。圖1的系統(tǒng)可以集成到醫(yī)學(xué)成像工作站或集成到醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的控制臺中。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，醫(yī)學(xué)成像工作站和控制臺至少包括一個(gè)處理單元和存儲(chǔ)器。其還可以包括許多其他單元，例如硬盤驅(qū)動(dòng)、RAM、緩存、顯示器、數(shù)據(jù)和指令總線、顯示器和鍵盤。圖2圖示了一種執(zhí)行血管分析的方法。該方法包括，在步驟101中，顯示至少表示管狀結(jié)構(gòu)的三維圖像。在步驟102中，使用戶能夠在呈管狀結(jié)構(gòu)的血管上指出一位置，以獲得指出的位置。在步驟103中，識別在所指出的位置周圍的管狀結(jié)構(gòu)的部分。所述部分可以包括任意的分支并且可以從所指出的位置延伸預(yù)定的距離尺度，以獲得所識別的部分。為了對血管進(jìn)行研究，用戶可以利用不依賴于路徑、幾何結(jié)構(gòu)的可視化技術(shù)使數(shù)據(jù)可視化，所述技術(shù)諸如是多平面重組(MPR)、最大強(qiáng)度投影(MIP)或體積繪制(VR)。對于基于路徑的可視化技術(shù)而言，需要通過血管中心的路徑。可以提供一種用于追蹤血管的算法。在這里，“樹”一詞指的是脈管結(jié)構(gòu)的至少一部分，包括分支和側(cè)枝。這樣的算法可以找到始于數(shù)據(jù)(例如，用戶所選擇的位置)中的3D 任意位置的局部樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在所述樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，可以對每條血管的坐標(biāo)、血管與每條分支的位置之間的關(guān)系進(jìn)行編碼。樹提取可能受最大血管追蹤長度的限制。這一長度可以沿所追蹤的血管測量而非沿直線測量。3D醫(yī)學(xué)圖像的任意可視化表示上的鼠標(biāo)位置可以被轉(zhuǎn)換為{x，y，z}數(shù)據(jù)位置。例如，可以使用與鼠標(biāo)箭頭下方可見的血管對應(yīng)的{x，y，z}位置?？梢允褂枚ㄐ?centering) 算法計(jì)算局部血管中心點(diǎn)，并且可以使用最大血管長度標(biāo)準(zhǔn)從這一位置追蹤樹?？梢允褂盟粉櫟臉鋭?chuàng)建基于樹或基于路徑的可視化表示并計(jì)算測量結(jié)果。如果用戶對結(jié)果滿意， 他可以“停止”/最終確定追蹤結(jié)果。在此之后，用戶可以決定對追蹤結(jié)果進(jìn)行編輯。一旦用戶滿意，可以將所得到的圖像和對應(yīng)的測量結(jié)果發(fā)送至報(bào)告工具。在實(shí)施范例中，“樹探頭”在功能上可以利用任務(wù)面板上的按鈕激活。在激活“樹探頭”之后，通過在圖像上方移動(dòng)鼠標(biāo)自動(dòng)以給定的距離追蹤所述樹?；诰植繕浞较颍谑髽?biāo)位置處對準(zhǔn)正交視圖(orthoview)。例如可以通過使用不同的顏色在圖像中標(biāo)記各分支。除正交視圖之外，還可以創(chuàng)建和顯示曲面重組(在縱向視圖的位置處)。此外，根據(jù)偏離所述分支的三條血管段，可以將多平面重組(MPR)的視圖與最接近的分支對準(zhǔn)?？梢蕴峁┮环N方法，其利用在3D醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的任意可視化表示中的完全交互和最大重復(fù)性，并且無需任何鼠標(biāo)點(diǎn)擊，從用戶限定的鼠標(biāo)位置并沿給定的最大血管長度追蹤局部樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中，每個(gè)分支和血管的提取位置是已知的。所述樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以用于交互地顯示可視化表示，所述可視化表示基于樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，諸如曲面MPR、多曲面MPR、伸直的重組、正交視圖、高亮的體積呈現(xiàn)等。血管邊緣檢測方法可以用于沿局部樹拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算量化參數(shù)，諸如面積、直徑、半徑，以及用于使所有可獲得視圖上的這些參數(shù)可視化?？梢曰谧詣?dòng)導(dǎo)出的參數(shù)提出用于量化和針對其他疾病的自動(dòng)測量位置?？梢詢H利用一次鼠標(biāo)點(diǎn)擊就將諸如圖像和測量結(jié)果的信息發(fā)送到報(bào)告工具。血管追蹤系統(tǒng)可以通過選取尤其針對具體應(yīng)用的預(yù)設(shè)值來進(jìn)行初始化。例如，預(yù)設(shè)值對于脈管區(qū)域(例如‘周邊血管’或‘冠狀血管’)和/或成像模態(tài)(例如CT)是特異性的。然而，還可能添加局部參數(shù)估計(jì)算法(優(yōu)選實(shí)時(shí)地)，所述算法對追蹤參數(shù)(以及任選地，在追蹤期間更新所述參數(shù))進(jìn)行初始化。這允許進(jìn)行觀察而無需影響對具體血管尺寸的假定。其允許追蹤工具追蹤尺寸范圍較寬的血管。同樣地，追蹤參數(shù)的初始化允許在之前血管的強(qiáng)度值未知的MR圖像上執(zhí)行觀察(并且可能存在大量不均勻的偽影)。給出脈管結(jié)構(gòu)的3D源數(shù)據(jù)體積，用戶能夠選擇像MIP (最大強(qiáng)度投影),MPR (多平面重組)或體積呈現(xiàn)的可視化方案。為了在血管結(jié)構(gòu)上指出位置，用戶可以通過在圖像上移動(dòng)鼠標(biāo)來觀察血管。可以采取以下步驟以在所指出的位置處對血管進(jìn)行初始化檢索3D源體積中所指出位置的坐標(biāo){x，y，ζ}；計(jì)算局部血管取向。同樣地，根據(jù)所述局部血管取向，可以計(jì)算血管輪廓。局部血管取向可以通過確定圖像結(jié)構(gòu)取向找到；后者可以使用結(jié)構(gòu)張量直接根據(jù)局部圖像灰階值計(jì)算得到?？梢酝ㄟ^下式給出結(jié)構(gòu)張量
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、S zS x) ^tlS zS y^j zS ζ ^在這里，&是沿方向i的圖像梯度。括弧 表示在給定尺寸的區(qū)域上的加權(quán)平均?？梢允褂酶咚?Gaussian)模糊來執(zhí)行加權(quán)操作。在計(jì)算結(jié)構(gòu)張量之后，可以計(jì)算特征值Uci, X1，，λ2}和特征向量{V(1，V1，V2}。可以按照約束條件Xci彡X1S λ 2來排列特征值。因此，Vtl對應(yīng)于梯度的加權(quán)乘積最小的方向。在管狀結(jié)構(gòu)中，這對應(yīng)于局部血管方向。 V1和V2跨越垂直于血管的橫截平面?？梢允褂媒Y(jié)構(gòu)張量確定局部血管方向?？梢源_定對垂直于這一血管方向的血管內(nèi)腔截面的估計(jì)。例如，可以確定圓截面，或者可以執(zhí)行更為詳細(xì)的輪廓檢測?？梢员容^血管截面之內(nèi)和血管截面之外的圖像強(qiáng)度。這樣的比較可以用于初始化或更新追蹤算法的參數(shù)。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明還擴(kuò)展到計(jì)算機(jī)程序，具體擴(kuò)展到在載體上或載體內(nèi)的計(jì)算機(jī)程序，其適于將本發(fā)明付諸實(shí)踐。所述程序可以是源代碼、目標(biāo)代碼媒介源和目標(biāo)代碼的形式，諸如部分編譯的形式，或者是適于在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施中使用的任意其他形式。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這樣的程序可以具有許多不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法或系統(tǒng)功能的代碼可以細(xì)分成一個(gè)或多個(gè)子進(jìn)程。在這些子進(jìn)程之間分配功能的許多不同方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見。所述子進(jìn)程可以用可執(zhí)行文檔的形式存儲(chǔ)在一起以形成自包含(self-contained)的程序。這樣的可執(zhí)行文檔可以包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或解釋指令(例如Java解釋指令)。備選地，子進(jìn)程中的一個(gè)、多個(gè)或全部存儲(chǔ)在至少一個(gè)外部庫文檔中，并例如在運(yùn)行時(shí)與主程序靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地鏈接。主程序包含對子進(jìn)程中的至少一個(gè)的至少一次調(diào)用。同樣地，子進(jìn)程可以包括對彼此的功能調(diào)用。一個(gè)涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的實(shí)施例，包括與前述方法中的至少一個(gè)的處理步驟中的每個(gè)對應(yīng)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可以被細(xì)分為子進(jìn)程和/或存儲(chǔ)在可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)鏈接的一個(gè)或多個(gè)文檔中。涉及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的另一實(shí)施例包括與前述系統(tǒng)和/或產(chǎn)品中的至少一個(gè)的模塊中的每個(gè)對應(yīng)的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可以被細(xì)分成子進(jìn)程和/或存儲(chǔ)在可以靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)鏈接的一個(gè)或多個(gè)文檔中。
計(jì)算機(jī)程序的載體可以是能夠承載程序的任何實(shí)體或裝置。例如。所述載體可以包括諸如ROM存儲(chǔ)介質(zhì)，例如CD ROM或半導(dǎo)體ROM;或磁記錄介質(zhì)，例如軟盤或硬盤。此外，所述載體可以是可傳輸?shù)妮d體，諸如電或光信號，其可以經(jīng)由電纜或光纜或者通過射頻或其他手段傳遞。當(dāng)所述程序被嵌入到這種信號中時(shí)，可以通過線纜或其他裝置或模塊指定載體。備選地，所述載體可以是其中嵌入有所述程序集成電路，所述集成電路適于執(zhí)行、 或用于執(zhí)行相關(guān)的方法。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述實(shí)施例用于說明而非是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不背離本發(fā)明權(quán)利要求范圍的情況下設(shè)計(jì)許多備選實(shí)施例。在權(quán)利要求中，置于圓括號之間的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為對權(quán)力要求構(gòu)成限制?！鞍ā币辉~以及其結(jié)合的使用并不排除權(quán)利要求中所述的那些元件或步驟之外元件或步驟。不定冠詞“一”或“一個(gè)”并不排除多個(gè)此類元件的存在。本發(fā)明可以通過包括若干分立元件的硬件方式實(shí)施，以及通過適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)的方式實(shí)施。在裝置權(quán)利要求中列舉了若干模塊，這些模塊中的一些可以通過硬件中的一個(gè)或相同內(nèi)容實(shí)現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中所應(yīng)用的特定措施并不指示不能有利的使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于執(zhí)行血管分析的系統(tǒng)，包括顯示模塊(1)，其用于顯示至少表示管狀結(jié)構(gòu)的三維圖像；指示模塊O)，其用于使用戶能夠在呈管狀結(jié)構(gòu)的血管上指出一位置，以獲得所指出的位置；以及識別模塊(3)，其用于識別位于所指出的位置周圍的所述管狀結(jié)構(gòu)的部分，所述部分包括任意的分支，并從所指出的位置延伸預(yù)定的距離尺度，以獲得所識別的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述顯示模塊(1)被布置成用于在所顯示的三維圖像中顯示圖形注釋，其指示所述管狀結(jié)構(gòu)的所識別的部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述識別模塊(3)包括測量模塊G)，其用于沿所述管狀結(jié)構(gòu)測量預(yù)定的距離尺度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，所述測量模塊(4)被布置成用于測量從所指出的位置沿所述管狀結(jié)構(gòu)所追蹤的血管的長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，所述測量模塊(4)被布置成確定從所指出的位置沿所述管狀結(jié)構(gòu)遭遇的分支的數(shù)目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括重組模塊(5)，其用于提供多曲面重組，所述多曲面重組遵循從所指出的位置達(dá)到所述管狀結(jié)構(gòu)的分支以及遠(yuǎn)離所述管狀結(jié)構(gòu)的分支的血管的至少一部分的曲率，以及遵循遠(yuǎn)離所述分支的兩條血管的至少一部分的曲率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述指示模塊(2)被布置成用于響應(yīng)鼠標(biāo)移動(dòng)事件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，所述三維圖像包括體積圖像，所述識別模塊C3)還包括估計(jì)模塊(6)，其用于響應(yīng)于所述用戶指出所述位置而根據(jù)所指出的位置處的所述體積圖像估計(jì)局部追蹤參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，所述估計(jì)模塊(6)被布置成用于計(jì)算結(jié)構(gòu)張量的要素的加權(quán)平均，在所指出的位置周圍給定尺寸的區(qū)域上方計(jì)算所述加權(quán)平均。
10.一種醫(yī)學(xué)成像工作站，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)。
11.一種執(zhí)行血管分析的方法，包括顯示(101)至少表示管狀結(jié)構(gòu)的三維圖像；使得(10 用戶能夠在呈管狀結(jié)構(gòu)的血管上指出一位置，以獲得所指出的位置；以及識別(103)位于所指出的位置周圍的所述管狀結(jié)構(gòu)的部分，所述部分包括任意的分支，并從所指出的位置延伸預(yù)定的距離尺度，以獲得所識別的位置。
12.—種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法的指令。
全文摘要
一種用于執(zhí)行血管分析的系統(tǒng)，使用顯示模塊(1)，所述顯示模塊用于顯示至少表示管狀結(jié)構(gòu)的三維圖像。指示模塊(2)用于使用戶能夠在呈管狀結(jié)構(gòu)的血管上指出一位置，以獲得所指出的位置。識別模塊(3)用于識別位于所指出的位置周圍的管狀結(jié)構(gòu)的部分，所述部分包括任意的分支，并從所指出的位置延伸預(yù)定的距離尺度，以獲得所識別的位置。顯示模塊(1)還用于顯示在所顯示的三維圖像上的圖形注釋，其指示管狀結(jié)構(gòu)的所識別的部分。
文檔編號G06T7/00GK102246206SQ200980149367
公開日2011年11月16日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月10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