3d管狀結(jié)構(gòu)的曲線重建的快速呈現(xiàn)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及3D管狀結(jié)構(gòu)的曲線重建的快速呈現(xiàn)。各種改進(jìn)可以導(dǎo)致減小或避免曲線平面重建成像中的贗像?？梢则?yàn)證（34）投影呈現(xiàn)（32）中使用的體素的源是來自于血管而非介入解剖。為了使檢查更快速，可以使用分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（36）。不是使用血管，而是可以使用對(duì)血管的幾何形式擬合（24）。用幾何形式進(jìn)行處理（22）可以比細(xì)網(wǎng)格或表面更快速。因?yàn)楣軤罱Y(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度上具有可預(yù)測(cè)的改變，所以可以用單調(diào)性約束來對(duì)幾何形式或血管數(shù)據(jù)本身進(jìn)行過濾（26）。取代使用針對(duì)基于管腔或中心線的段的平面，形成（28）用于曲線平面重建的圍繞管狀結(jié)構(gòu)的凸包。
【專利說明】3D管狀結(jié)構(gòu)的曲線重建的快速呈現(xiàn)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)
本專利文檔要求2013年I月29日提交的、臨時(shí)美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)為N0.61/757,918的在35 U.S.C.§ 119(e)下的提交日期的權(quán)益，在此通過引用并入。
【背景技術(shù)】
[0002]本實(shí)施例涉及醫(yī)學(xué)成像，并且具體地，涉及曲線重建。
[0003]可以使用計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和/或磁共振成像(MRI)來對(duì)脈管系統(tǒng)無創(chuàng)地成像。CT和MRI 二者提供高分辨率的體積信息來對(duì)解剖對(duì)象(例如，心室和血管)可進(jìn)行視化?？梢越Y(jié)合諸如放射檢查(fluoroscopy)的“實(shí)況”模態(tài)(“l(fā)ive” modality)來使用CT。對(duì)于這些類型的成像，在過程期間的投影圖像是公共的。CT和MRI數(shù)據(jù)通常包含太多信息，所以在“實(shí)況”過程期間對(duì)用于顯示的部分信息的選擇是有價(jià)值的。
[0004]所建立的用于顯示管狀信息的方法之一是生成橫斷管腔(例如，中心線)壁并圍繞平面中的組織的縱向橫截面。如果認(rèn)為血管由許多小段構(gòu)成，則該縱向橫截平面不斷自我定向以對(duì)準(zhǔn)這些段。所得的由平面定義的體積的子集被呈現(xiàn)。該技術(shù)通常稱為曲線平面重建(CPR)。
[0005]CPR可以延伸為包括針對(duì)不同血管的多個(gè)平面，并且所得的圖像被呈現(xiàn)為這多個(gè)平面上體素灰度(voxel intensity)(例如,沿著通過多個(gè)平面的路徑選擇的最大灰度或最小灰度)的代數(shù)組合。該手段稱為曲線多平面重建(CMPR)。然而，在CMPR中，取決于分別選擇的橫斷平面，血管的部分可能被其他血管重疊。圖1示出了當(dāng)存在兩個(gè)血管的重疊并且介入空間具有一些“噪聲”源時(shí)的顯著贗像(見箭頭)，介入空間具有一些“噪聲”源諸如心室填充有對(duì)比物或其他異體(例如，支架(stent))。在該具體實(shí)例中,兩個(gè)血管重疊。在后部的血管歸因于諸如堵塞引起的貧乏血流而具有低對(duì)比度。這兩個(gè)血管之間中的空間具有心室，其填充有對(duì)比劑(conrast medium)。箭頭示出與血管中的任何一個(gè)的灰度不匹配的交叉的對(duì)比物(例如，平行四邊形成形區(qū)域)的急劇改變。其他贗像可以是CMPR中的結(jié)果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]通過介紹的方式，下面描述的優(yōu)選實(shí)施例包括用于曲線重建成像的方法、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)以及系統(tǒng)。各種改進(jìn)可以導(dǎo)致減小或避免贗像?？梢则?yàn)證投影呈現(xiàn)中使用的體素的源是來自于血管而非介入解剖(intervening anatomy)。為了使檢查更快速,可以使用分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。不是使用血管，而是可以使用對(duì)血管的幾何形式(geometric form)擬合。用幾何形式進(jìn)行處理可以比細(xì)網(wǎng)格(fine mesh)或表面更快速。因?yàn)榻馄手械墓軤罱Y(jié)構(gòu)在長(zhǎng)度上具有可預(yù)測(cè)的改變，所以可以用單調(diào)性約束對(duì)幾何形式或血管數(shù)據(jù)本身進(jìn)行過濾。取代使用針對(duì)基于管腔或中心線的段的平面，形成用于曲線平面重建的圍繞管狀結(jié)構(gòu)的凸包(convex hull)。
[0007] 在第一方面中，提供了一種用于曲線重建成像的方法。處理器將幾何形式擬合到掃描數(shù)據(jù)表示的病人的血管樹的外壁段。處理器從幾何形式生成凸包。處理器標(biāo)識(shí)表示凸包的掃描數(shù)據(jù)。從所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)圖像。
[0008]在第二方面中，一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中在其中存儲(chǔ)有表示可由編程的處理器執(zhí)行來進(jìn)行曲線重建成像的指令的數(shù)據(jù)。所述存儲(chǔ)介質(zhì)包括用于以下的指令:獲得表示病人的具有至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的體(volume)的數(shù)據(jù)；用沿著至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的曲線重建來產(chǎn)生子體(sub-volume);從子體來呈現(xiàn)體的圖像，其中，呈現(xiàn)是子體的體素是在至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)之中還是之外的函數(shù)；以及顯示圖像。
[0009]在第三方面中，提供了一種用于曲線重建成像的系統(tǒng)。存儲(chǔ)器可操作來存儲(chǔ)表示多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)和介入解剖的數(shù)據(jù)。處理器被配置為用單調(diào)性約束對(duì)沿著多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的每一個(gè)的半徑(radii)進(jìn)行過濾，并且被配置為根據(jù)過濾后的半徑執(zhí)行數(shù)據(jù)的曲線重建。顯示器被配置為顯示曲線平面重建的圖像。
[0010]本發(fā)明由以下的權(quán)利要求書來限定，并且本部分中的沒有什么應(yīng)視為對(duì)那些權(quán)利要求的限制。本發(fā)明的進(jìn)一步的方面和優(yōu)點(diǎn)在下文中結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例來討論，并且可以隨后獨(dú)立地或組合地被主張。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]部件和圖不一定是按比例的，代之以將重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理上。此外，在圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)貫穿不同視圖指明對(duì)應(yīng)部分。
[0012]圖1是具有贗像的示例多路徑曲線多平面重建圖像；
圖2是對(duì)應(yīng)于圖1的圖像的示例，但是具有在沒有贗像的情況下進(jìn)行呈現(xiàn)的處理；
圖3是用于曲線重建成像的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；
圖4和5分別示出了具有歸因于支架的擴(kuò)張贗像的多路徑曲線多平面重建的圖像和沒有贗像的圖像的示例；
圖6和7分別示出了具有縮窄贗像的多路徑曲線多平面重建的示例圖像和沒有贗像的圖像；
圖8和9分別表示在利用單調(diào)性約束的過濾之前和過濾之后的長(zhǎng)度上的示例血管半
徑;
圖10和11分別示出了具有血管樹的小和大血管與沒有小血管的多路徑曲線重建的圖像的示例圖像；以及
圖12是用于曲線重建成像的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖2示出了圖1的圖像的示例，但是是使用避免圖1中示出的贗像的處理以曲線重建來創(chuàng)建的。來自心室中的介入對(duì)比劑的噪聲被拒絕，代之以使用來自未堵塞血管的灰度。箭頭指示與圖1中相同的位置。為了獲得該結(jié)果，檢查投影中使用的體素的位置。新手(novice)或簡(jiǎn)單的手段是沿著最近和最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的路徑檢查每個(gè)點(diǎn)以確定該點(diǎn)是否在管狀的樹狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部。不位于管狀結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)被排除在呈現(xiàn)投影的像素灰度的組合或代數(shù)計(jì)算之外。該檢查的計(jì)算時(shí)間可能過分長(zhǎng)而延遲圖像的生成，并且對(duì)于交互速率而言可能不夠快。
[0014]提供了三維管狀結(jié)構(gòu)的多路徑曲線重建的快速呈現(xiàn)，其考慮在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部和外部的體素體的包括。所提出的手段通過采取一個(gè)或多個(gè)策略來獲得交互速率和/或移除公共贗像的源。
[0015]在第一策略中，使用分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來管理樹狀結(jié)構(gòu)的三維空間劃分以進(jìn)行快速檢查。通過從管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的灰度值選擇所呈現(xiàn)的像素值來呈現(xiàn)體素體的醒目顯示血管的管狀結(jié)構(gòu)的二維投影重建。管狀結(jié)構(gòu)在三維空間幾何圖元(primitives)方面的分層組織促進(jìn)快速檢查以限制用于在管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)引起的呈現(xiàn)的灰度。在沒有該選擇的情況下，尤其是當(dāng)存在用介入對(duì)比物或支架分離某個(gè)距離的兩個(gè)血管時(shí)，贗像產(chǎn)生。
[0016]在第二策略中，分層組織可以用于移除模糊信息。較小血管可能模糊較大血管的視圖。分層組織將較大和較小管狀結(jié)構(gòu)分離成諸如兩個(gè)或三個(gè)大小范圍。該分離可以用于僅從期望大小范圍的管狀結(jié)構(gòu)，諸如僅大血管，進(jìn)行呈現(xiàn)。
[0017]在第三策略中，對(duì)候選路徑進(jìn)行過濾以平滑管狀結(jié)構(gòu)。為了增強(qiáng)投影圖像的視覺感染力和避免最終圖像中由三維結(jié)構(gòu)的急劇轉(zhuǎn)變和/或變化引起的贗像，在預(yù)處理中將管狀結(jié)構(gòu)的管腔修改為沿其曲線路徑的每一個(gè)是單調(diào)的。單調(diào)性約束為可視化結(jié)構(gòu)提供自然平滑的輪廓。當(dāng)管狀結(jié)構(gòu)包含諸如支架的異物和/或輸入分段低估或高估了精確管腔時(shí)，重建導(dǎo)致其中結(jié)構(gòu)被放大或縮窄的不自然的視圖。約束可以避免該贗像。
[0018]圖3示出了用于曲線重建成像的方法的一個(gè)實(shí)施例。取代使用通過管腔段的中心線的簡(jiǎn)單平面縱向橫截面來定義用于呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)，針對(duì)管狀結(jié)構(gòu)擬合幾何圖元?？梢杂脝握{(diào)性約束來對(duì)該擬合或被擬合的數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾。圍繞這些幾何圖元并且在管狀結(jié)構(gòu)的各種分支的圖元之間形成凸包。為了呈現(xiàn)通過管狀結(jié)構(gòu)的路徑，針對(duì)使用幾何形式的分層空間索引而確認(rèn)為來自管狀結(jié)構(gòu)的體素執(zhí)行呈現(xiàn)。在其他實(shí)施例中，可以使用這些策略中的僅一個(gè)或兩個(gè)。
[0019]可以執(zhí)行附加的、不同的或更少的動(dòng)作。例如，在使用數(shù)據(jù)本身而非擬合幾何形式的情況下，不執(zhí)行動(dòng)作24。其他動(dòng)作也將使用數(shù)據(jù)而非幾何形式。作為另一示例，未強(qiáng)加動(dòng)作26的空間過濾和/或單調(diào)性約束。在再一示例中，使用針對(duì)每個(gè)段的中心線縱向平面來取代動(dòng)作28的形成凸包和取代動(dòng)作30的標(biāo)識(shí)凸包的數(shù)據(jù)。可以諸如使用初任手段來執(zhí)行動(dòng)作34的位置檢查而不進(jìn)行動(dòng)作36的分層空間索引。可以使用這些差異的任何組合。在又一示例中，不執(zhí)行動(dòng)作40的對(duì)子體或曲線重建的子集的選擇。
[0020]以示出的順序或不同順序來實(shí)現(xiàn)所述方法。例如，動(dòng)作26的單調(diào)性約束的強(qiáng)加可以作為單獨(dú)的過濾動(dòng)作在動(dòng)作22的產(chǎn)生曲線平面重建子體和/或動(dòng)作24的擬合之前執(zhí)行?？梢詫?duì)掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行過濾以強(qiáng)加約束。在另一示例中，諸如在約束是擬合的代價(jià)函數(shù)中的項(xiàng)的情況下，動(dòng)作26的約束的實(shí)施與動(dòng)作24的擬合同時(shí)發(fā)生。
[0021]諸如在外科手術(shù)過程期間實(shí)時(shí)地執(zhí)行這些動(dòng)作。該過程期間的執(zhí)行允許臨床醫(yī)生在動(dòng)手術(shù)時(shí)查看關(guān)于管狀結(jié)構(gòu)的環(huán)境信息。在其他實(shí)施例中，諸如在該過程之前或之后離線地執(zhí)行這些動(dòng)作。可以執(zhí)行這些動(dòng)作用于規(guī)劃或結(jié)果確定，諸如作為審查的部分而執(zhí)行。
[0022]無論實(shí)時(shí)與否，可以提供交互速度的呈現(xiàn)。例如，用戶可以使得視圖旋轉(zhuǎn)或者可以使得分段改變。以每秒十幀或更多(例如，十五或二十或更多)幀地顯示曲線重建圖像，而仍然避免在該交互期間來自介入結(jié)構(gòu)的贗像。取代以交互速率進(jìn)行顯示，可以以每秒少于十幀地生成圖像。
[0023]動(dòng)作由處理器自動(dòng)執(zhí)行。用戶使得對(duì)病人進(jìn)行掃描，或者從之前掃描獲得針對(duì)病人的掃描數(shù)據(jù)。用戶可以激活處理。一旦激活，方法就執(zhí)行而無需任何用戶輸入，或者可以在用戶與呈現(xiàn)交互時(shí)執(zhí)行。可以提供其他用戶輸入，諸如用于改變建模參數(shù)值、修正檢測(cè)到的位置和/或確認(rèn)準(zhǔn)確性。處理器執(zhí)行這些動(dòng)作中的一個(gè)或多個(gè)，諸如執(zhí)行動(dòng)作22-30。相同處理器或不同處理器(例如，圖形處理器)執(zhí)行動(dòng)作32-40。動(dòng)作20由處理器或者由用戶來執(zhí)行。動(dòng)作42由顯示設(shè)備來執(zhí)行。
[0024]在動(dòng)作20中，獲得表示病人的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)是通過對(duì)病人進(jìn)行掃描來獲取的。可以使用任何類型的醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)。例如，獲取計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)類的、C臂(c-arm) x射線、標(biāo)準(zhǔn)X射線、CT或MRI數(shù)據(jù)?？梢允褂萌魏螔呙栊蛄谢蚴侄危T如心臟掃描。
[0025]在替代實(shí)施例中，通過從存儲(chǔ)器加載來獲取數(shù)據(jù)。來自之前執(zhí)行的對(duì)病人的掃描的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，諸如圖片存檔及通信系統(tǒng)(PACS)數(shù)據(jù)庫(kù)。從數(shù)據(jù)庫(kù)選擇數(shù)據(jù)?？梢灾T如通過網(wǎng)絡(luò)或在便攜式存儲(chǔ)器設(shè)備上的傳送來獲得數(shù)據(jù)。
[0026]數(shù)據(jù)表示包括管狀結(jié)構(gòu)的體。將數(shù)據(jù)組織或格式化為幀、數(shù)據(jù)集、多個(gè)數(shù)據(jù)集或用于表示體的其他集合。數(shù)據(jù)表示三維分布的位置。這些位置對(duì)應(yīng)于任何類型的解剖，包括管狀結(jié)構(gòu)。
[0027]在一個(gè)實(shí)施例中，掃描數(shù)據(jù)表示血管樹的一個(gè)或多個(gè)分支,諸如表示具有靠近心臟或與心臟連接的兩個(gè)、三個(gè)或更多分支的血管樹。管狀結(jié)構(gòu)可以是針對(duì)多個(gè)不同的樹，諸如靜脈和動(dòng)脈的血管樹。管狀結(jié)構(gòu)可以不同于心臟結(jié)構(gòu)，諸如消化系統(tǒng)的部分。病人體的其他解剖也由數(shù)據(jù)來表示，諸如表示以下的數(shù)據(jù):心壁、心室、心臟的其他部分、肺、肋骨、骨骼、肌肉、皮膚和/或其他組織?？梢员硎驹谌魏谓馄蕛?nèi)散布或放置的對(duì)比劑?？梢杂脭?shù)據(jù)來表示非原生的結(jié)構(gòu)，諸如支架、起搏器、電極或?qū)Ч堋?br> [0028]為了使管狀結(jié)構(gòu)成像，所獲得的數(shù)據(jù)被分段或標(biāo)記。將分段后的管狀結(jié)構(gòu)提供為輸入。將表示管狀結(jié)構(gòu)的灰度或掃描數(shù)據(jù)與表示其他解剖或?qū)ο蟮幕叶然驋呙钄?shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分。針對(duì)不同解剖的掃描數(shù)據(jù)被獲得為不同的空間相關(guān)集合，或者為具有管狀結(jié)構(gòu)的位置的標(biāo)志或其他指示符的一個(gè)數(shù)據(jù)集。在其他實(shí)施例中，執(zhí)行分段或者使用其他檢測(cè)來標(biāo)識(shí)所獲得的數(shù)據(jù)中的管狀結(jié)構(gòu)的位置。
[0029]在動(dòng)作22中，用曲線重建來產(chǎn)生子體。不是使用表示體的所有數(shù)據(jù)，而是使用僅一部分或子體。使用曲線重建來選擇與期望解剖相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。通過以下方式來產(chǎn)生子體:進(jìn)行選擇以供處理或使用來呈現(xiàn)沿著管狀結(jié)構(gòu)加上相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)或管狀結(jié)構(gòu)加上相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)。例如，表示管狀結(jié)構(gòu)的全部或部分的數(shù)據(jù)和僅一些在管狀結(jié)構(gòu)外部的數(shù)據(jù)形成子體。
[0030]在一個(gè)實(shí)施例中，使用任何現(xiàn)在已知或今后開發(fā)的曲線平面重建和/或曲線多平面重建。在另一實(shí)施例中，在動(dòng)作24中擬合幾何形式和/或在動(dòng)作28中生成凸包以在動(dòng)作30中標(biāo)識(shí)子體。
[0031]對(duì)于動(dòng)作24中的擬合，將管狀結(jié)構(gòu)劃分成段。將每個(gè)管狀路徑分離成段的序列?？梢允褂萌魏未笮?，諸如沿著中心線每N毫米。將每個(gè)分支劃分成段。管狀結(jié)構(gòu)的這些單獨(dú)部分形成從一端到另一端的有序序列。每個(gè)段包括管狀結(jié)構(gòu)的外壁和中心線，但是可以使用內(nèi)壁或其他部分。
[0032]任何幾何形式可以用于擬合，諸如任何凸?fàn)钚问?。幾何形式?jīng)]有任何凹狀(concavity),但是在替代實(shí)施例中是可以有的。例如,使用圓柱體、截錐或η邊棱柱體。將相同的幾何形式擬合到每個(gè)段(例如，將截錐擬合到每個(gè)段)。可替代地，不同的幾何形式用于不同的段，諸如對(duì)于管狀結(jié)構(gòu)的開端和/或末端具有不同的形式(例如，沿著血管的截錐在末端具有全錐形)。幾何形式是表示血管的幾何圖元，但是具有較少細(xì)節(jié)。與如果使用掃描數(shù)據(jù)的分段相比，該簡(jiǎn)化可以允許射線-對(duì)象交叉的更快計(jì)算以及計(jì)算點(diǎn)在對(duì)象內(nèi)部還是外部。
[0033]將幾何形式擬合到管狀結(jié)構(gòu)(例如，血管樹)的外壁段。通過將形式擬合到每個(gè)段，由連接的擬合或擬合序列形成的管狀結(jié)構(gòu)的模型形成結(jié)果。幾何形狀的表示的序列(例如，截錐的序列)表示管狀結(jié)構(gòu)。
[0034]可以使用任何擬合。例如，將幾何形式的中心放置在段的管腔的中心處。將幾何形狀的末端、中心或其他位置處的半徑或多個(gè)半徑擬合到管狀結(jié)構(gòu)的段的半徑。可以使用中心線位置處關(guān)于周界的平均半徑。可以使用互相關(guān)或其他技術(shù)來找到針對(duì)最佳擬合的平移、旋轉(zhuǎn)和/或伸縮。在一個(gè)實(shí)施例中，將幾何形式的中心放置在管腔的中心處。然后，找到最小化管腔的外表面與幾何形式的外表面上的點(diǎn)之間距離的平方和的半徑或多個(gè)半徑。可替代地，如果以三角形或多邊形網(wǎng)格形式來提供管腔，則可以使用多邊形網(wǎng)格表面與被擬合的外表面或幾何形式之間距離的平方和。
[0035]如通過掃描數(shù)據(jù)所表示的管狀結(jié)構(gòu)的半徑可能以不期望的方式改變。諸如血管樹的管狀分段結(jié)構(gòu)經(jīng)常具有急劇轉(zhuǎn)變和/或在管狀管腔沿著路徑的直徑上不強(qiáng)加任何約束。類似地，諸如支架的其他結(jié)構(gòu)可能弓丨起與擴(kuò)張或縮窄相關(guān)聯(lián)的贗像。這可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的“不自然的”可視化，因?yàn)榻馄使軤罱Y(jié)構(gòu)(例如，血管)就其本質(zhì)而言趨向于平滑和單調(diào)。管狀結(jié)構(gòu)隨著距離而逐漸尖細(xì)。
[0036]圖4示出了歸因于支架的存在的贗像(見箭頭)。組合體素灰度以產(chǎn)生多路徑曲線多平面重建(多路徑CMPR)可能導(dǎo)致該贗像。在沒有體素選擇和單調(diào)性的情況下，所得的圖像在異物(即，支架)的位置處示出血管的縮窄和“不自然的”管腔。
[0037]圖6示出了歸因于非平滑非單調(diào)改變的管狀結(jié)構(gòu)的贗像(見箭頭)。典型地，通過掃描數(shù)據(jù)所表示的管狀結(jié)構(gòu)由體積的Ct或MRI數(shù)據(jù)的自動(dòng)化處理來產(chǎn)生，之后是由受過訓(xùn)練的用戶對(duì)中心線和/或管腔半徑進(jìn)行的一些修正。即使提供的輸入可能在該位置處匹配修正的管腔大小，但是其對(duì)于多路徑CMPR的可視化可能不是理想的。此類非平滑的改變使得多路徑CMPR沿著這樣的平面拾取灰度值，所述平面或者導(dǎo)致多路徑CMPR中血管管腔的明顯收縮或者導(dǎo)致小血管周圍的過采樣。在圖6中，“不自然的”收縮歸因于:(a)具有比平常少的對(duì)比度的堵塞的血管，(b)由對(duì)來自神經(jīng)分布(innerving)空間的“噪聲”有貢獻(xiàn)的主血管引起的分支，和/或(c)管狀結(jié)構(gòu)輸入的非平滑非單調(diào)的血管管腔直徑。
[0038]為了改進(jìn)視覺感染力以及避免最終呈現(xiàn)的圖像中的贗像，在動(dòng)作26中在管腔的半徑上強(qiáng)加單調(diào)性約束。在管狀結(jié)構(gòu)上強(qiáng)加約束。在一個(gè)實(shí)施例中，沿每個(gè)分支的半徑(例如，段序列的半徑序列)被定向地低通濾波，并且取決于方向防止其增加或減少。在使用幾何形式的實(shí)施例中，可以在沿著血管樹的分支的擬合形式的半徑上實(shí)施約束。可以兩個(gè)手段都使用，諸如對(duì)來自掃描數(shù)據(jù)的半徑進(jìn)行過濾并且還確保擬合具有單調(diào)性?？梢酝ㄟ^實(shí)施半徑的單調(diào)性來強(qiáng)加約束而不對(duì)半徑進(jìn)行過濾。在其他實(shí)施例中，可以執(zhí)行過濾而不強(qiáng)加單調(diào)性約束。
[0039]在一個(gè)實(shí)施例中，使用單調(diào)性約束來濾除引起贗像的區(qū)域。圖8示出了當(dāng)圖6中的主血管半徑沿著血管在血管末端處的起點(diǎn)(x軸上的O)至在心門(ostia)處的開端(X軸上的I)的長(zhǎng)度改變時(shí)該主血管的輸入管腔的示例半徑。堵塞的血管的部分由圖8和6中的箭頭指示。低通濾波移除了半徑中的高頻振動(dòng)。可以使用任何低通濾波，諸如局部多項(xiàng)式回歸(例如，Savitzky-Golay平滑過濾器)。利用單調(diào)性約束結(jié)合多項(xiàng)式回歸來執(zhí)行過濾，所述單調(diào)性約束實(shí)施:沿X軸的半徑的所有值大于或等于先前值(即，對(duì)于所有i>j，f(i)>=f(j),其中f是半徑并且i和j是空間索引)。用單調(diào)性約束對(duì)半徑進(jìn)行過濾的結(jié)果在圖9中示出。這些過濾后的半徑用于進(jìn)一步處理，諸如用于幾何形式的擬合。
[0040]圖5示出了圖4的圖像，但是具有快速體素選擇(例如，僅使用來自管狀結(jié)構(gòu)的針對(duì)管狀結(jié)構(gòu)圖像位置的體素)和用單調(diào)性約束進(jìn)行的過濾。箭頭處不自然的縮窄被移除。圖7示出了圖6的圖像，但是具有快速體素選擇和用單調(diào)性約束進(jìn)行的過濾。贗像引起的收縮被移除或減小。對(duì)于圖5和7，使用的是凸包手段而非CMPR。
[0041]再次參照?qǐng)D3，從如掃描數(shù)據(jù)中所分段的或者如擬合幾何形式所表示的管狀結(jié)構(gòu)中標(biāo)識(shí)子體，二者具有或沒有單調(diào)性約束的強(qiáng)加。下面提供使用幾何形式的示例。
[0042]在動(dòng)作28中，生成凸包以擬合到管狀結(jié)構(gòu)。凸包圍繞多個(gè)分支擬合，因此在這些分支之間延伸。凸包對(duì)圍繞并在幾何形式之間的彈性材料的形成建模。例如，收縮包裹(shrink wrap)定位在幾何形式序列上并收縮。這導(dǎo)致表面部分地圍繞(例如,至少接觸管腔或幾何形式的外部)管狀結(jié)構(gòu)并在管狀結(jié)構(gòu)的分支之間以及曲線分支的部分之間伸展。可以使用用于定義管狀結(jié)構(gòu)和在管狀結(jié)構(gòu)之間延伸的表面的其他手段。
[0043]在替代實(shí)施例中，在沒有凸包生成的情況下的與擬合幾何或管腔形式的中心線對(duì)準(zhǔn)的縱向平面用于定義子體?？梢允褂萌魏维F(xiàn)在已知或今后開發(fā)的CPR或CMPR手段來定義體中相對(duì)于曲線路徑的位置。
[0044]在動(dòng)作30中,標(biāo)識(shí)表示沿著凸包的位置的掃描數(shù)據(jù)或子體的其他指示符。在動(dòng)作22中諸如使用圍繞幾何形狀的表示的擬合序列生成的凸包從曲線重建產(chǎn)生子體。標(biāo)識(shí)和選擇表示凸包的掃描數(shù)據(jù)以進(jìn)行呈現(xiàn)。不表示凸包的掃描數(shù)據(jù)或CPR子體的其他定義不被選擇和/或用于呈現(xiàn)。
[0045]在給定體素與凸包交叉的情況下，使用該體素。如果未交叉，則不使用該體素。在其他實(shí)施例中，在凸包上產(chǎn)生常規(guī)網(wǎng)格，并且使用插值來確定網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處的灰度。即便不與凸包交叉，附近的體素也可以用于對(duì)凸包的插值。
[0046]在動(dòng)作32中，從子體呈現(xiàn)圖像。所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)用于呈現(xiàn)圖像。使用針對(duì)子體的掃描數(shù)據(jù)來使包括管狀結(jié)構(gòu)的病人的體成像。子體中的體素用于呈現(xiàn)，并且不使用未在子體中的體素。
[0047]圖像包括來自管狀結(jié)構(gòu)以及其他解剖和/或?qū)ο蟮男畔ⅰ?duì)于與管狀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的圖像的像素，來自管狀結(jié)構(gòu)而非來自其他解剖的體素用于呈現(xiàn)。例如由心室中的對(duì)比物引起的不希望的體素灰度可能包含在其凸包內(nèi)。這導(dǎo)致圖像贗像，該圖像贗像可能導(dǎo)致向用戶顯示不正確的信息(見圖1)。
[0048]為了避免該贗像，在動(dòng)作34中執(zhí)行檢查以確保用于呈現(xiàn)圖像的管狀結(jié)構(gòu)部分的灰度來自管狀結(jié)構(gòu)的體素而非在管狀結(jié)構(gòu)之外的體素。處理器確定沿著多個(gè)呈現(xiàn)路徑的每一個(gè)的所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)是否屬于血管樹，并且僅從當(dāng)沿著呈現(xiàn)路徑可用時(shí)屬于血管樹的所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行呈現(xiàn)。[0049]如果針對(duì)不同于樹狀血管的結(jié)構(gòu)的信息可用，則來自其他結(jié)構(gòu)的信息可以用于對(duì)候選路徑進(jìn)行過濾。此類結(jié)構(gòu)的示例為心室或支架。呈現(xiàn)路徑與其他結(jié)構(gòu)的交叉確定是否應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步研究該呈現(xiàn)路徑?？商娲兀瑱z查呈現(xiàn)路徑是否通過管狀結(jié)構(gòu)。對(duì)于其中呈現(xiàn)路徑與管狀結(jié)構(gòu)和其他解剖二者交叉的任何位置，在動(dòng)作38中僅選擇來自管狀結(jié)構(gòu)的體素并將其用于呈現(xiàn)。如果呈現(xiàn)路徑不與管狀結(jié)構(gòu)交叉，則使用其他信息。如果呈現(xiàn)路徑僅與管狀結(jié)構(gòu)交叉，則使用來自管狀結(jié)構(gòu)的信息。針對(duì)來自每個(gè)呈現(xiàn)路徑的子體的每個(gè)體素執(zhí)行該檢查。
[0050]檢查每個(gè)呈現(xiàn)路徑的每個(gè)體素為在管狀結(jié)構(gòu)之中或之外可能是處理密集的。在另一實(shí)施例中，檢查使用動(dòng)作36中的分層空間索引和/或幾何形式(例如，擬合圖元)來簡(jiǎn)化檢查。可以使用快速的、更迅速執(zhí)行的或者較少處理的手段來從產(chǎn)生的或呈現(xiàn)的圖像中減小或消除“噪聲”。
[0051]執(zhí)行一系列檢查。做出關(guān)于給定呈現(xiàn)路徑是僅與管狀結(jié)構(gòu)交叉、僅與其他結(jié)構(gòu)交叉還是與二者交叉的檢查。如果是與二者交叉，則使用分層空間索引針對(duì)沿著呈現(xiàn)路徑的子體的每個(gè)體素執(zhí)行另一檢查。在其他實(shí)施例中，使用不同檢查。
[0052]針對(duì)與呈現(xiàn)路徑的結(jié)構(gòu)交叉的檢查可以簡(jiǎn)單的是沿著路徑的每個(gè)體素的檢查。用于確定路徑上的點(diǎn)是否在諸如樹狀血管結(jié)構(gòu)的非凸形狀內(nèi)部的路徑交叉在計(jì)算上是昂貴的。
[0053]可替代地，可以執(zhí)行更快速的檢查。更快速的檢查使用血管內(nèi)部的分層組織來拒絕邊遠(yuǎn)的灰度或體素。通過定位子體中沿著呈現(xiàn)路徑的最近和最遠(yuǎn)體素來執(zhí)行快速檢查。找到子體的沿視向的最遠(yuǎn)和最近灰度。確定最近和最遠(yuǎn)體素之間的距離。
[0054]將該距離與基于管狀結(jié)構(gòu)設(shè)置的閾值進(jìn)行比較。可以使用任何閾值，諸如基于掃描數(shù)據(jù)的分辨率(例如，每個(gè)體素表示的區(qū)域的大小)和基于管狀結(jié)構(gòu)的預(yù)期半徑設(shè)置的閾值。可以使用血管的典型直徑的先驗(yàn)知識(shí)。對(duì)于呈現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)的不同部分，閾值可以不同。
[0055]如果距離為零(例如，僅與管狀結(jié)構(gòu)之間的凸包交叉)或者在或小于管狀結(jié)構(gòu)的典型或其他半徑，則信息可以來自于僅一種類型的結(jié)構(gòu)?？梢匝刂尸F(xiàn)路徑執(zhí)行最大灰度或其他投影，而沒有來自子體表示的多個(gè)結(jié)構(gòu)的贗像的風(fēng)險(xiǎn)。
[0056]如果與和管狀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的相比，距離更大，則沿著呈現(xiàn)路徑存在來自在至少一個(gè)分支外部的信息。在目標(biāo)是示出管狀解剖的情況下，最大灰度或其他投影可能從非管狀解剖產(chǎn)生較高或其他灰度。如果在最近和最遠(yuǎn)點(diǎn)之間沿著呈現(xiàn)路徑的距離大于該閾值，則介入空間可以包含附加的結(jié)構(gòu)并且觸發(fā)沿著呈現(xiàn)路徑的進(jìn)一步研究。動(dòng)作32的投影呈現(xiàn)使用來自動(dòng)作38的所選體素來呈現(xiàn)與管狀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)并且不是來自表示針對(duì)給定呈現(xiàn)路徑在血管樹外部的位置的體素或掃描數(shù)據(jù)的子體。
[0057]距離檢查可以觸發(fā)距離是否大于閾值的進(jìn)一步檢查。該進(jìn)一步檢查檢驗(yàn)沿著呈現(xiàn)路徑的每個(gè)體素或灰度。檢查子體中針對(duì)視向的信息以確定信息是來自管狀結(jié)構(gòu)還是來自其他解剖?？梢匝刂總€(gè)觸發(fā)的呈現(xiàn)路徑檢查每個(gè)體素。
[0058]可替代地，使用分層空間編索引來提供進(jìn)一步處理和/或時(shí)間節(jié)省。對(duì)于分層空間編索引，將幾何形式或血管段分離成逐漸更小的細(xì)分的分層空間索引?？梢允褂萌魏螖?shù)量的細(xì)分，諸如一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或更多。在一個(gè)示例中，子體所表示的體被劃分成八個(gè)相等大小和形狀的區(qū)域，提供原始體和一個(gè)細(xì)分。劃分為八產(chǎn)生八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。通過將八個(gè)區(qū)域中的每一個(gè)分離成八個(gè)更小區(qū)域來提供另一細(xì)分。每個(gè)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)正好具有八個(gè)孩子。通過遞歸地將空間細(xì)分成八個(gè)八分體(octant)來對(duì)三維空間進(jìn)行分區(qū)?？商娲兀褂胟d樹而非八叉樹。kd樹相對(duì)于管狀結(jié)構(gòu)來旋轉(zhuǎn)和/或伸縮分離區(qū)域。當(dāng)輸入質(zhì)心(centroid)在空間中具有偏斜分布并且更多地位于3D空間的一個(gè)區(qū)域中時(shí)，kd樹可以是有利的。八叉樹對(duì)于均勻分布是有利的。
[0059]將幾何形式的每一個(gè)編索引為屬于每個(gè)級(jí)別的給定細(xì)分。幾何形式的每一個(gè)的質(zhì)心在八叉樹或kd樹中存儲(chǔ)為空間索引。
[0060]該分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用于按照屬于或不屬于管狀結(jié)構(gòu)來選擇體素。一旦標(biāo)識(shí)可能與多于一種類型的結(jié)構(gòu)交叉的呈現(xiàn)路徑，就使用分層空間索引來檢查沿著呈現(xiàn)路徑的體素。找到每個(gè)體素相對(duì)于幾何形式或管狀結(jié)構(gòu)的表示的位置。不是檢查幾何形式的每一個(gè)，而是僅檢查體素駐留在其中的分層空間索引的區(qū)域中的幾何形式。為了檢查沿著呈現(xiàn)路徑的點(diǎn)是否在血管內(nèi)部，使用預(yù)定義半徑內(nèi)的高效最近鄰居查詢?？梢曰谟糜趯?duì)管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)分的體素分隔和/或幾何形式(即，圖元)的分辨率來設(shè)置或調(diào)整半徑。使用分層來實(shí)現(xiàn)最近鄰居搜索?？梢允褂冒瞬鏄浠騥d樹的任何最近鄰居搜索。
[0061]分層用于確定最小區(qū)域中的哪一個(gè)應(yīng)當(dāng)用于運(yùn)行檢查。檢查從可以具有8個(gè)細(xì)分的最粗級(jí)別開始。標(biāo)識(shí)和選擇約束體素點(diǎn)的細(xì)分的索引。如果這不是最小細(xì)分，則重復(fù)該處理。
[0062]如果幾何形式未位于最高分辨率(S卩，最小細(xì)分的區(qū)域)中，則體素不是來自管狀結(jié)構(gòu)。如果幾何形式在該區(qū)域中，則標(biāo)識(shí)編索引到對(duì)應(yīng)幾何形式的少量質(zhì)心。檢查體素以查看體素是否在該區(qū)域的幾何形式之上或之內(nèi)。這避免了針對(duì)其他區(qū)域的幾何形式的搜索和/或檢查。如果體素在該區(qū)域的幾何形式的一個(gè)之內(nèi)或之上，則認(rèn)為該體素是管狀結(jié)構(gòu)的部分。如果是管狀結(jié)構(gòu)的部分，則在投影像素灰度的計(jì)算中使用該點(diǎn)處的灰度值。如果體素在該區(qū)域的幾何形式外部，則認(rèn)為該體素不屬于管狀結(jié)構(gòu)。忽略該體素有利于沿著呈現(xiàn)路徑的屬于管狀結(jié)構(gòu)的另一體素。如果沒有任何沿著呈現(xiàn)路徑的體素屬于管狀結(jié)構(gòu)，則使用所有體素來執(zhí)行呈現(xiàn)。
[0063]使用分層空間索引節(jié)省了處理和/或時(shí)間。對(duì)于kd樹，如果質(zhì)心均勻地隨機(jī)分布，則操作具有O(1gN)的復(fù)雜度。最壞情況為0(N2/3)，其中N是用于表示血管樹的幾何形狀的數(shù)量。不使用任何此類分層結(jié)構(gòu)的搜索為O(M)，其中M是屬于管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部的體素的數(shù)量。典型地，M遠(yuǎn)大于N。
[0064]在動(dòng)作32中，從呈現(xiàn)路徑、視向或投影射線來呈現(xiàn)子體。對(duì)于其中發(fā)生體素選擇的呈現(xiàn)路徑，呈現(xiàn)使用來自管狀結(jié)構(gòu)的灰度。對(duì)于其他呈現(xiàn)路徑，使用沿著路徑的灰度。呈現(xiàn)通過CPR產(chǎn)生的子體?？梢允褂萌魏晤愋偷耐队俺尸F(xiàn)，諸如最大灰度投影。選擇沿著呈現(xiàn)路徑的最大灰度以用于生成圖像的像素?？梢允褂米钚　柗ɑ旌匣蚱渌队俺尸F(xiàn)。呈現(xiàn)相對(duì)于可以由處理器和/或用戶建立的視向。對(duì)于視向的任何給定改變，呈現(xiàn)路徑改變并且重復(fù)呈現(xiàn)處理。在替代實(shí)施例中，子體用作表面紋理，并且使用表面呈現(xiàn)。在呈現(xiàn)中可以使用光照模型。
[0065]呈現(xiàn)提供了病人的體的二維表示。呈現(xiàn)表示管狀結(jié)構(gòu)和環(huán)繞的解剖。因?yàn)榛诠軤罱Y(jié)構(gòu)來產(chǎn)生子體，所以管狀結(jié)構(gòu)在圖像中被突出或者更可能包括在圖像中。例如，圖10示出了圍繞心臟的血管樹的圖像。較大血管包括堵塞或者很少流或?qū)Ρ任锏膮^(qū)。各種分支包括在樹結(jié)構(gòu)中，包括表現(xiàn)為從堵塞的開端延伸的分支(見圖10中的fif頭)。
[0066]在可選動(dòng)作40中，可以僅選擇或使用子體的一部分來進(jìn)行呈現(xiàn)。不是呈現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)的全部，而是選擇或取消選擇管狀結(jié)構(gòu)的部分來進(jìn)行呈現(xiàn)。例如，僅選擇給定大小以上的管狀結(jié)構(gòu)來進(jìn)行呈現(xiàn)。在完整冠狀血管樹的呈現(xiàn)的圖10的示例中，從堵塞的末端延伸的小血管分支實(shí)際上模糊了堵塞的部分，這導(dǎo)致缺少告知堵塞程度的能力。在其中用戶正使用圖像做出明智決定的介入設(shè)置中，提供可以按照用戶期望迅速切換路徑中的一些的可見性的工具是重要的。通過僅呈現(xiàn)較大血管，小血管分支被排除。來自小血管分支的數(shù)據(jù)未用于投影。作為結(jié)果，在圖11中示出了堵塞程度的更準(zhǔn)確的表示。
[0067]為了容易選擇被呈現(xiàn)的血管，可以使用分層(樹狀)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?；诩?xì)分(樹叉)中的成員資格來選擇幾何形式的子集。選擇和使用與期望的幾何形式相關(guān)聯(lián)的掃描數(shù)據(jù)來進(jìn)行呈現(xiàn)，而在呈現(xiàn)中不選擇和不使用與其他幾何形式相關(guān)聯(lián)的子體的掃描數(shù)據(jù)。表示管狀結(jié)構(gòu)的幾何形式或圖元的分層或樹狀組織使能多路徑CMPR中血管可見性以快速交互速率的快速切換。該樹狀組織具有血管或管狀結(jié)構(gòu)。例如，心血管作為右和左主冠，則右主具有在xrl、yrl、zrl位置處的分支_1、在xr2、y2、zr2位置處的分支_2,并且以此類推。與該結(jié)構(gòu)的每個(gè)分支相關(guān)聯(lián)的是對(duì)應(yīng)于幾何形式的索引。例如，幾何形式1-100具有右主冠的成員資格，并且?guī)缀涡问?01-201具有右分支_1的成員資格，并且以此類推。相反地，在沒有分層空間索引的情況下使用三角形網(wǎng)格或幾何形式需要更復(fù)雜的處理或用于取消選擇的對(duì)血管的用戶指示。
[0068]在動(dòng)作42中，顯示呈現(xiàn)的圖像。呈現(xiàn)的圖像包括映射到顯示值的像素灰度。圖像是管狀結(jié)構(gòu)、環(huán)繞的解剖以及任何異結(jié)構(gòu)的二維圖像。圖像從掃描數(shù)據(jù)生成，但是可以從擬合幾何形式生成。可以包括其他信息，諸如來自成像的其他模態(tài)的圖形覆蓋或圖像數(shù)據(jù)。
[0069]圖像處理可以在呈現(xiàn)圖像之前應(yīng)用于掃描數(shù)據(jù)或者應(yīng)用于呈現(xiàn)的圖像。例如，表示管狀結(jié)構(gòu)的像素可以使用諸如顏色編碼的不同的映射來醒目顯示管狀結(jié)構(gòu)。作為另一示例,執(zhí)行空間過濾。
[0070]單獨(dú)地示出圖像?？梢允境龃祟悎D像的序列，諸如從不同視向的序列進(jìn)行呈現(xiàn)?？商娲兀闷渌畔⑹境鰣D像或多個(gè)圖像。圖像可以是分離的但是與從放射檢查、超聲或其他“實(shí)時(shí)”模態(tài)生成的圖像共享顯示屏幕。
[0071]在替代或附加實(shí)施例中，子體信息用于量化。使用管狀結(jié)構(gòu)的位置和/或形狀來計(jì)算體積、面積、長(zhǎng)度、曲率或其他量。
[0072]圖12示出了用于曲線重建成像的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11、處理器12、存儲(chǔ)器14和顯示器16。處理器12和存儲(chǔ)器14被示出為與醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11相分離，此類關(guān)聯(lián)為與醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11脫離的計(jì)算機(jī)或工作站。在其他實(shí)施例中，處理器12和/或存儲(chǔ)器14為醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11的部分。在替代實(shí)施例中，系統(tǒng)是用于從由分離的系統(tǒng)實(shí)時(shí)獲取的數(shù)據(jù)或者使用之前獲取的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的病人特定數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線重建或多路徑曲線重建的工作站、計(jì)算機(jī)或服務(wù)器。例如，提供醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11用于獲取表示體的數(shù)據(jù)，并且提供分離的數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器、工作站和/或計(jì)算機(jī)用于曲線重建?？梢允褂酶郊拥摹⒉煌幕蚋俚牟考?。
[0073]系統(tǒng)的諸如醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11和/或處理器12的計(jì)算部件由硬件、軟件和/或電路設(shè)計(jì)配置為執(zhí)行計(jì)算或其他動(dòng)作。計(jì)算部件獨(dú)立地或者彼此結(jié)合地操作來執(zhí)行任何給定動(dòng)作。動(dòng)作由計(jì)算機(jī)部件中的一個(gè)、計(jì)算部件中的另一個(gè)或者計(jì)算部件的組合來執(zhí)行。計(jì)算部件可以使用其他部件來掃描或執(zhí)行其他功能。
[0074]醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11是任何現(xiàn)在已知或今后開發(fā)的模態(tài)。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11在與諸如病人內(nèi)的心臟、消化或神經(jīng)系統(tǒng)的管狀結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)的位置處對(duì)病人進(jìn)行掃描。例如，使用C臂X射線系統(tǒng)(例如，來自西門子的DynaCT)、CT類的系統(tǒng)或CT系統(tǒng)。其他模態(tài)包括MR、x射線、血管造影術(shù)、放射檢查、PET、SPECT或超聲。醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11被配置為獲取用于CPR的醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)。通過對(duì)病人進(jìn)行掃描和/或通過從病人接收信號(hào)來獲取數(shù)據(jù)。
[0075]存儲(chǔ)器14是緩沖器、高速緩存、RAM、可移除介質(zhì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器、磁性、光學(xué)、數(shù)據(jù)庫(kù)或者其他現(xiàn)在已知或今后開發(fā)的存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器14是單個(gè)設(shè)備或者兩個(gè)或更多設(shè)備的組。存儲(chǔ)器14在系統(tǒng)11內(nèi)、是具有處理器12的計(jì)算機(jī)的部分，或者在其他部件的外部或遠(yuǎn)離其他部件。
[0076]存儲(chǔ)器14存儲(chǔ)表示病人的數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)表示諸如具有對(duì)應(yīng)多個(gè)分支的血管樹的多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)、諸如心臟或其他組織、骨骼或液體的介入解剖，以及諸如支架的任何異結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)表示三維區(qū)域?？梢允褂萌魏胃袷剑T如插值到三維柵格的體素或表示平行或非平行平面的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以被分段，諸如包括已知為針對(duì)不同解剖的位置。例如，已知血管樹的位置。存儲(chǔ)器14存儲(chǔ)從處理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，諸如存儲(chǔ)過濾后的數(shù)據(jù)、幾何形式、分層空間索引和/或呈現(xiàn)的圖像。
[0077]存儲(chǔ)器14附加地或可替代地為具有處理指令的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。存儲(chǔ)器14存儲(chǔ)表示可由編程的處理器12執(zhí)行來進(jìn)行曲線重建成像的指令的數(shù)據(jù)。在諸如高速緩存、緩沖器、RAM、可移除介質(zhì)、硬盤驅(qū)動(dòng)器或其他計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)或存儲(chǔ)器上提供用于實(shí)現(xiàn)本文討論的處理、方法和/或技術(shù)的指令。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括各種類型的易失性和非易失性存儲(chǔ)介質(zhì)。響應(yīng)于存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)之中或之上的一個(gè)或多個(gè)指令集而執(zhí)行圖中示出或在本文中描述的功能、動(dòng)作或任務(wù)。這些功能、動(dòng)作或任務(wù)獨(dú)立于指令集、存儲(chǔ)介質(zhì)、處理器或處理策略的具體類型，并且可以由單獨(dú)或組合操作的軟件、硬件、集成電路、固件、微代碼等來執(zhí)行。同樣地，處理策略可以包括多處理、多任務(wù)、并行處理等等。在一個(gè)實(shí)施例中，指令存儲(chǔ)在可移除介質(zhì)設(shè)備上以供本地或遠(yuǎn)程系統(tǒng)讀取。在其他實(shí)施例中，指令存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程位置中來通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或在電話線路上傳送。在另外的其他實(shí)施例中，指令存儲(chǔ)在給定計(jì)算機(jī)、CPU、GPU或系統(tǒng)內(nèi)。
[0078]處理器12是通用處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、三維數(shù)據(jù)處理器、圖形處理單元、專用集成電路、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列、數(shù)字電路、模擬電路、它們的組合，或者其他現(xiàn)在已知或今后開發(fā)的用于處理醫(yī)療數(shù)據(jù)的設(shè)備。處理器12是單個(gè)設(shè)備、多個(gè)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)。對(duì)于多于一個(gè)設(shè)備，可以使用并行或串行的處理劃分。構(gòu)成處理器12的不同設(shè)備可以執(zhí)行不同功能，諸如由一個(gè)處理器產(chǎn)生曲線重建子體，并且由另一處理器進(jìn)行呈現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，處理器12是醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)11的控制處理器或其他處理器。處理器12依照存儲(chǔ)的指令來操作以執(zhí)行本文描述的各種動(dòng)作，諸如圖3的動(dòng)作。
[0079]處理器12被配置為使用如下來產(chǎn)生用于CPR的子體:單調(diào)性約束、使用凸包的子體形成、對(duì)來自其他結(jié)構(gòu)之上的管狀結(jié)構(gòu)的體素的選擇，和/或使用分層空間編索引的快速選擇。例如，處理器12用單調(diào)性約束對(duì)沿著多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的每一個(gè)的半徑進(jìn)行過濾。使得從數(shù)據(jù)得到的半徑的低通濾波決不變得更小或者決不變得更大。在一個(gè)實(shí)施例中，半徑由處理器12過濾以作為將管狀結(jié)構(gòu)的段的幾何表示擬合到管狀結(jié)構(gòu)的部分。作為沿著血管段的序列進(jìn)行擬合的部分，約束幾何表示的半徑或多個(gè)半徑以具有單調(diào)性。
[0080]處理器12被配置為根據(jù)過濾后的半徑或者在不對(duì)半徑進(jìn)行過濾的情況下執(zhí)行數(shù)據(jù)的曲線重建。使用擬合到管狀結(jié)構(gòu)的不同段的幾何表示、使用掃描數(shù)據(jù)或者使用從掃描數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)的表面，將凸包擬合到管狀結(jié)構(gòu)。圍繞并且在管狀結(jié)構(gòu)的不同分支之間形成凸包。不依賴于沿每個(gè)分支的縱向平面，凸包歸因于曲率而在分支之間和/或在相同分支的部分之間延伸，從而沿著在管狀結(jié)構(gòu)的部分之間伸展的曲表面隔離管狀結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)。該凸包標(biāo)識(shí)掃描體內(nèi)的位置。這些位置用于呈現(xiàn)圖像。
[0081]處理器12被配置為從曲線平面重建的所選子集來呈現(xiàn)圖像。表示位置的掃描數(shù)據(jù)構(gòu)成子集。為了避免一些贗像，呈現(xiàn)可以包括驗(yàn)證響應(yīng)于管狀結(jié)構(gòu)的用于圖像位置的掃描數(shù)據(jù)來自于管狀結(jié)構(gòu)。處理器12針對(duì)以下來檢查每個(gè)呈現(xiàn)路徑:是否要發(fā)生進(jìn)一步選擇來在表示管狀結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)與其他結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行區(qū)分。
[0082]在一個(gè)實(shí)施例中，用諸如八叉樹或kd樹的分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來在空間上組織管狀結(jié)構(gòu)的段或幾何表示。該結(jié)構(gòu)可以用于避免將沿著給定呈現(xiàn)路徑的每個(gè)體素與管狀結(jié)構(gòu)的全部進(jìn)行比較。替代地，僅針對(duì)管狀結(jié)構(gòu)的在有限環(huán)繞區(qū)域中的部分(例如，如分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)所定義的相鄰的幾何表示)來檢查體素。通過針對(duì)幾何表示而非如掃描數(shù)據(jù)中所表示的管腔定義的表面來進(jìn)行檢查，檢查可以甚至更快速或者在計(jì)算上較不昂貴。從曲線平面重建的子集的所選掃描數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)圖像，使得當(dāng)可用時(shí)使用表示管狀結(jié)構(gòu)并且不表示介入解剖的數(shù)據(jù)。
[0083]處理器12被配置為生成圖像。圖像是從呈現(xiàn)來生成的。圖像是體或三維呈現(xiàn)。生成曲線重建的圖像。
[0084]顯示器16是CRT、IXD、等離子、投影儀、打印機(jī)或用于示出圖像的其他輸出設(shè)備。顯示器16顯示曲線重建的圖像?？梢栽趫D表、圖形中和/或在圖像上顯示基于管狀結(jié)構(gòu)的測(cè)量，諸如流量。圖像可以包括其他信息，諸如來自流信息的覆蓋或顏色編碼。CPR以灰度級(jí)顯示，但是可以映射到任何色標(biāo)。
[0085]盡管以上已經(jīng)參照各種實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下做出許多改變和修改。因此，意圖將前面的詳細(xì)描述視為說明性而非限制性的，并且應(yīng)理解，意圖是由包括所有等同物的以下權(quán)利要求來限定本發(fā)明的精神和范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于曲線重建成像的方法，所述方法包括: 由處理器(12)將幾何形式擬合(24)到掃描數(shù)據(jù)表示的病人的血管樹的外壁段； 由處理器(12)從幾何形式生成(28)凸包； 由處理器(12)標(biāo)識(shí)(30)表示凸包的掃描數(shù)據(jù)；以及 從所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)來呈現(xiàn)(32)圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其中,擬合(24)包括將截錐、圓柱體或η邊棱柱體的序列擬合(24)到血管樹的外壁段。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中擬合(24)包括: 實(shí)施(26)沿著血管樹的分支的順序幾何形式的半徑的單調(diào)性；以及 根據(jù)沿著分支的距離來對(duì)半徑進(jìn)行低通濾波。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，生成(28)凸包包括對(duì)圍繞并且在血管樹的幾何形式之間的彈性材料的形成進(jìn)行建模，使得凸包接觸幾何形式并且在血管樹的不同分支的幾何形式之間延伸。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，標(biāo)識(shí)(30)包括選擇沿著凸包的體素并且不選擇從凸包移位的體素。
6.如權(quán)利要 求1所述的方法，其中，呈現(xiàn)(32)包括: 定位(34)所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)沿著視向的最近和最遠(yuǎn)； 將沿著視向的最近和最遠(yuǎn)之間的距離與閾值進(jìn)行比較(38 ); 在距離在閾值以下的情況下，用沿著視向的最大灰度投影來進(jìn)行呈現(xiàn)(32); 在距離在閾值以上的情況下，用沿著視向的最大灰度投影以表示血管樹的所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)并且不以表示在血管樹外部的位置的所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)來進(jìn)行呈現(xiàn)(32)。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，呈現(xiàn)(32)包括:確定沿著多個(gè)呈現(xiàn)(32)路徑的每一個(gè)的所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)是否屬于血管樹，以及僅從當(dāng)沿著呈現(xiàn)(32)路徑可用時(shí)屬于血管樹的所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)來進(jìn)行呈現(xiàn)(32 )。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，呈現(xiàn)(32)還包括將幾何形式分離成逐漸更小的細(xì)分的分層空間索引，并且其中，確定包括找到其中至少一個(gè)幾何形式在體素的距離內(nèi)的細(xì)分中的最小細(xì)分以及確定所述體素在所述至少一個(gè)幾何形式之中還是之外，所述體素在所述至少一個(gè)幾何形式之中包括屬于血管樹，并且所述體素在所述至少一個(gè)幾何形式之外包括不屬于血管樹。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，分離(36)包括產(chǎn)生(22)八叉樹或kd樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 將幾何形式分離(36)成逐漸更小的細(xì)分的分層空間索引；以及 基于細(xì)分中的較大細(xì)分中的成員資格來選擇(38)幾何形式的子集； 其中，呈現(xiàn)(32)包括從針對(duì)所述子集的所標(biāo)識(shí)的掃描數(shù)據(jù)并且不從不是所述子集的成員的幾何形式來進(jìn)行呈現(xiàn)(32 )。
11.在一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，在其中存儲(chǔ)有表示可由編程的處理器(12)執(zhí)行來進(jìn)行曲線重建成像的指令的數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)包括用于以下的指令: 獲得(20)表示病人的具有至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的體的數(shù)據(jù)； 用沿著至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的曲線重建來產(chǎn)生(22)子體；從子體來呈現(xiàn)(32)體的圖像，其中，呈現(xiàn)(32)是子體的體素在至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)之中還是之外的函數(shù)；以及 顯示(42)圖像。
12.如權(quán)利要求11所述的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)包括具有至少兩個(gè)分支的血管樹，并且其中，產(chǎn)生(22)子體包括生成(28)圍繞至少兩個(gè)分支并且在至少兩個(gè)分支之間延伸的凸包擬合。
13.如權(quán)利要求11所述的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，產(chǎn)生(22)子體包括擬合(24)幾何形狀的表示的序列，以及使用幾何形狀的表示的所擬合的序列來從曲線重建產(chǎn)生(28)子體。
14.如權(quán)利要求11所述的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，呈現(xiàn)(32)包括根據(jù)分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來選擇(38)至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)中的體素。
15.如權(quán)利要求14所述的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，產(chǎn)生(22)子體包括擬合(24)幾何形狀的表示的序列，并且其中，選擇(38)包括根據(jù)相對(duì)于分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)體素的表示位置來進(jìn)行選擇。
16.如權(quán)利要求 14所述的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，呈現(xiàn)(32)包括使用分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅針對(duì)至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的一部分進(jìn)行呈現(xiàn)(40)。
17.如權(quán)利要求11所述的非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，產(chǎn)生(22)子體包括對(duì)至少一個(gè)管狀結(jié)構(gòu)強(qiáng)加單調(diào)性約束。
18.一種用于曲線重建成像的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 存儲(chǔ)器(14)，其可操作來存儲(chǔ)表示多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)和介入解剖的數(shù)據(jù)； 處理器(12)，被配置為用單調(diào)性約束對(duì)沿著多個(gè)管狀結(jié)構(gòu)的每一個(gè)的半徑進(jìn)行過濾，并且被配置為根據(jù)過濾后的半徑執(zhí)行數(shù)據(jù)的曲線重建；以及 顯示器(16)，被配置為顯示曲線重建的圖像。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，處理器(12)被配置為對(duì)半徑進(jìn)行過濾以作為將幾何表示擬合到管狀結(jié)構(gòu)的段的部分，幾何表示與過濾后的半徑擬合，并且被配置為通過將凸包擬合到幾何表示來執(zhí)行曲線重建。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，處理器(12)被配置為從曲線重建的所選子集來呈現(xiàn)圖像，所選子集是基于分層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中表示管狀結(jié)構(gòu)并且不表示介入解剖來選擇的。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK103971403SQ201410043289
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月29日
【發(fā)明者】A.卡普爾, A.邁爾 申請(qǐng)人:西門子公司