管狀結(jié)構(gòu)跟蹤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]下文總體涉及跟蹤成像數(shù)據(jù)中的通過感興趣管狀結(jié)構(gòu)(例如，脈管、支氣管等)的中心(或其他)線，同時(shí)減少不完整和/或不正確的路徑。適當(dāng)?shù)某上衲B(tài)包括計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)、核磁共振(MR)和三維(3D) X射線。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)學(xué)成像中的血管檢查通常需要尋找例如三維(3D)成像數(shù)據(jù)體積成像數(shù)據(jù)(例如，計(jì)算機(jī)斷層掃描血管造影(CTA)、核磁共振血管造影(MRA)、3D旋轉(zhuǎn)X射線等)的成像數(shù)據(jù)中的脈管的變寬或阻塞區(qū)域和/或肺動(dòng)脈中的肺栓塞。目的在于測量局部脈管參數(shù)，例如圖像中的若干位置處的面積或半徑，以量化狹窄的程度或動(dòng)脈瘤的尺寸。
[0003]脈管可視化和分析軟件已經(jīng)包括支持沿通過脈管中心的路徑的脈管跟蹤的工具。利用這樣的軟件，使用全自動(dòng)脈管分割算法或手動(dòng)或半自動(dòng)脈管中心線跟蹤器來定義脈管中心線。通常使用最大強(qiáng)度投影(MIP)繪制、表面體積繪制、彎曲平面視圖或矯直的重格式化視圖對所跟蹤的脈管進(jìn)行可視化。
[0004]全自動(dòng)脈管跟蹤算法檢測預(yù)定區(qū)域的脈管對象。之后，用戶選擇和/或編輯爾后在分析中使用的中心線。半自動(dòng)路徑分析能夠被分為單點(diǎn)跟蹤方法和兩點(diǎn)跟蹤方法。單點(diǎn)跟蹤涉及起始點(diǎn)的用戶選擇，并且爾后算法自動(dòng)地追蹤中心線。利用兩點(diǎn)跟蹤，用戶選擇起始點(diǎn)和終止點(diǎn)，并且算法自動(dòng)地追蹤兩點(diǎn)之間的中心線。
[0005]單點(diǎn)跟蹤的缺點(diǎn)在于，用戶無法控制所跟蹤路徑或被跟蹤的脈管的長度。算法僅選擇最有可能(最大/最直)的脈管。對于“錯(cuò)誤”結(jié)果(即，跟蹤期望的脈管和/或脈管長度之外的脈管和/或脈管長度)的解決方案是使用不同的起始點(diǎn)進(jìn)行重新跟蹤?！百M(fèi)時(shí)長”問題能夠通過跟蹤預(yù)定義的長度并且之后提供擴(kuò)大或縮小長度的選項(xiàng)來解決。
[0006]兩點(diǎn)跟蹤算法具有以下缺陷:如果用戶將兩點(diǎn)放置過遠(yuǎn)，或放置在不同脈管中，則路徑結(jié)果有誤，或計(jì)算時(shí)間過長。在這兩種情況下，難以到達(dá)用戶想要分析的路徑。解決方案是要求用戶在跟蹤通過脈管的中心線或移動(dòng)起始點(diǎn)和/或結(jié)束點(diǎn)之前首先提供脈管的原始分割，并且重試。
[0007]遺憾的是，對于單點(diǎn)和兩點(diǎn)跟蹤算法的以上提到的和/或其他缺點(diǎn)的當(dāng)前解決方案是難以處理的，并且不直觀，這是因?yàn)椴荒鼙ＷC其在二次迭代、三次迭代等起作用，并且用戶通常耗費(fèi)大量時(shí)間來嘗試將感興趣脈管可視化并且編輯跟蹤結(jié)果。鑒于以上，存在對于其他方法未解決的需要，來跟蹤脈管和/或減輕與當(dāng)前的單點(diǎn)和兩點(diǎn)跟蹤算法相關(guān)聯(lián)的上述討論的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本文描述的各方面涉及以上提到的問題和其他問題。
[0009]在一個(gè)方面，一種方法包括:分割體積圖像數(shù)據(jù)中的感興趣管狀結(jié)構(gòu)，從而創(chuàng)建跟蹤分割；在視覺上呈現(xiàn)所述跟蹤分割的用戶交互三維繪制；通過所述用戶交互三維繪制接收指示所述跟蹤分割中的用戶識別的感興趣跟蹤路徑結(jié)束點(diǎn)；基于所述信號，跟蹤所述跟蹤分割中的所述管狀結(jié)構(gòu)；以及在視覺上至少呈現(xiàn)通過所述管狀結(jié)構(gòu)的已跟蹤路徑。
[0010]在另一方面，一種被編碼有計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其在由處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀指令時(shí)，使所述處理器:分割體積圖像數(shù)據(jù)中的感興趣管狀結(jié)構(gòu)，從而創(chuàng)建跟蹤分割；在視覺上呈現(xiàn)所述跟蹤分割的用戶交互三維繪制；通過所述用戶交互三維繪制接收指示在所述跟蹤分割中用戶識別的感興趣跟蹤路徑結(jié)束點(diǎn)的信號；基于所述信號，跟蹤所述跟蹤分割中的所述管狀結(jié)構(gòu)；以及，在視覺上至少呈現(xiàn)通過所述管狀結(jié)構(gòu)的已跟蹤路徑。
[0011]在另一方面，一種計(jì)算設(shè)備包括:計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令用于使用跟蹤分割的用戶交互三維繪制來對在來自體積圖像數(shù)據(jù)的所述跟蹤分割中呈現(xiàn)的通過管狀結(jié)構(gòu)的路徑進(jìn)行跟蹤，以減輕不完整路徑或不正確路徑中的至少一個(gè)，并且在視覺上至少呈現(xiàn)通過所述管狀結(jié)構(gòu)的已跟蹤路徑；以及，處理器，所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。
【附圖說明】
[0012]本發(fā)明可以采取各種部件和各部件的布置，以及各種步驟和各步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的限制。
[0013]圖1示意性地圖示了具有管狀結(jié)構(gòu)跟蹤器的示范性計(jì)算設(shè)備。
[0014]圖2圖示了用于跟蹤管狀結(jié)構(gòu)的示范性多點(diǎn)單向方法。
[0015]圖3圖示了用于跟蹤管狀結(jié)構(gòu)的示范性多點(diǎn)雙向方法。
[0016]圖4圖示了用于跟蹤管狀結(jié)構(gòu)的示范性單點(diǎn)方法。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下文描述一種管狀結(jié)構(gòu)跟蹤器和/或跟蹤方法，其便于沿管狀結(jié)構(gòu)的縱軸或長軸成功跟蹤通過感興趣管狀結(jié)構(gòu)(例如，對象的脈管、支氣管等)的中心(或其他)線，而不需要在跟蹤之前和/或期間的用戶管狀結(jié)構(gòu)分割，同時(shí)減輕不完整和/或不正確路徑。
[0018]首先參考圖1，示意性地圖示了掃描器102，例如CT、MR、X射線或其他成像掃描器和/或其組合。控制臺104包括具有人類可讀輸出設(shè)備(例如監(jiān)視器)和輸入設(shè)備(例如鍵盤、鼠標(biāo)等)的通用計(jì)算系統(tǒng)。駐留于控制臺104的軟件允許操作者與掃描器102交互，包括啟動(dòng)掃描等。圖像處理器106處理掃描器102的輸出，并且生成成像數(shù)據(jù)(或圖像)。成像數(shù)據(jù)和/或掃描器輸出能夠被存儲在數(shù)據(jù)存儲器108中。成像數(shù)據(jù)和/或掃描器輸出數(shù)據(jù)能夠被進(jìn)一步處理和/或視覺顯示。
[0019]計(jì)算設(shè)備110處理成像數(shù)據(jù)和/或掃描輸出。圖示的計(jì)算設(shè)備110包括至少一個(gè)處理器112，所述處理器執(zhí)行在計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)116 (例如，物理存儲器或其他非暫態(tài)存儲介質(zhì))中存儲的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令114。額外地或備選地，處理器112執(zhí)行由載波、信號或其他暫態(tài)介質(zhì)攜帶的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令。I/O 118被配置用于從一個(gè)或多個(gè)輸入設(shè)備120 (例如鍵盤、鼠標(biāo)、觸摸屏監(jiān)視器等)接收信息(例如，跟蹤起始和/或結(jié)束點(diǎn))和/或向一個(gè)或多個(gè)輸出設(shè)備122 (例如，監(jiān)視器、打印機(jī)、便攜存儲器等)傳達(dá)信息(例如，已跟蹤路徑)。
[0020]圖示的至少一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀指令114至少包括用于實(shí)現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)跟蹤器124的指令。如在下文中更詳細(xì)描述的，當(dāng)由處理器112執(zhí)行管狀結(jié)構(gòu)跟蹤器124時(shí)，管狀結(jié)構(gòu)跟蹤器124便于使用用戶交互中間三維繪制來跟蹤通過成像數(shù)據(jù)中的感興趣已分割管狀結(jié)構(gòu)(本文中也被稱為跟蹤分割)的路徑，其減輕不完整和/或不正確的路徑。例如，用戶交互中間三維繪制允許選擇跟蹤分割中的跟蹤結(jié)束點(diǎn)和/或調(diào)節(jié)跟蹤分割中的跟蹤起始和/或結(jié)束點(diǎn)的位置，其允許路徑的成功跟蹤，而不需要用戶在跟蹤之前和/或期間分割管狀結(jié)構(gòu)。
[0021]圖2圖示了用于跟蹤的示范性兩點(diǎn)單向方法。
[0022]應(yīng)當(dāng)意識到，本文中描述的方法中的步驟的順序是非限制性的。這樣，本文中預(yù)期其他順序。額外地，可以省略一個(gè)或多個(gè)步驟和/或可以包括一個(gè)或多個(gè)其他步驟。
[0023]在202處，獲得用于分割在成像數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的感興趣管狀結(jié)構(gòu)的分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。如在本文中描述的，成像數(shù)據(jù)能夠由掃描器102和/或其他掃描器生成。經(jīng)由指示感興趣分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)(例如由用戶經(jīng)由輸入設(shè)備120輸入或選擇的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn))的輸入信號識別分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。
[0024]在204處，基于分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)從成像數(shù)據(jù)分割管狀結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建跟蹤分割。
[0025]在206處，基于分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，通過跟蹤分割跟蹤路徑。
[0026]在208處，確定跟蹤是否成功。通過示范性的方式，如果跟蹤已經(jīng)停止并且未到達(dá)結(jié)束點(diǎn)，則跟蹤失敗。然而，如果跟蹤已經(jīng)停止并且已經(jīng)到達(dá)結(jié)束點(diǎn)，則跟蹤成功。
[0027]如果在208處跟蹤失敗，則在210處，在視覺上呈現(xiàn)跟蹤分割的用戶交互三維繪制。所述繪制是交互性的，由此，其允許用戶使用輸入設(shè)備120，以使用鼠標(biāo)、語音命令、觸摸屏等來識別跟蹤分割中的跟蹤結(jié)束點(diǎn)。
[0028]在212處，接收指示跟蹤結(jié)束點(diǎn)的輸入信號。響應(yīng)于用戶選擇在三維繪制中的管狀結(jié)構(gòu)中的點(diǎn)，可以生成所述信號。通常，通過從跟蹤分割中的中間三維繪制中選擇一點(diǎn)，在下一迭代中成功跟蹤通過管狀結(jié)構(gòu)的路徑的可能性得到保證。
[0029]響應(yīng)于接收跟蹤結(jié)束點(diǎn)，基于跟蹤結(jié)束點(diǎn)，而非分割結(jié)束點(diǎn)，重復(fù)步驟206。
[0030]如果在208處，跟蹤成功，則在214處，在視覺上呈現(xiàn)管狀結(jié)構(gòu)中的已跟蹤路徑的三維繪制。在變型中，與已跟蹤路徑一起，同時(shí)繪制成像數(shù)據(jù)中的其他結(jié)構(gòu)。
[0031]在可選步驟216處，通過識別跟蹤分割中的后續(xù)跟蹤結(jié)束點(diǎn)來延伸已跟蹤路徑。之后，已跟蹤路徑從先前已跟蹤路徑的結(jié)束點(diǎn)被延伸至后續(xù)跟蹤結(jié)束點(diǎn)。
[0032]圖3圖示了用于雙向跟蹤的示范性多點(diǎn)方法。
[0033]應(yīng)當(dāng)意識到，本文中描述的方法中的步驟的順序是非限制性的。這樣，本文中預(yù)期其他順序。額外地，可以省略一個(gè)或多個(gè)步驟和/或可以包括一個(gè)或多個(gè)其他步驟。
[0034]在302處，獲得用于分割在成像數(shù)據(jù)中呈現(xiàn)的感興趣管狀結(jié)構(gòu)的分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。如在本文中描述的，經(jīng)由指示感興趣分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)(例如由用戶經(jīng)由輸入設(shè)備120輸入或選擇的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn))的輸入信號來識別分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)。
[0035]在304處，基于分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)從成像數(shù)據(jù)分割管狀結(jié)構(gòu)，創(chuàng)建兩個(gè)跟蹤分害J，其中一個(gè)開始于分割起始點(diǎn)，并且另一個(gè)開始于分割結(jié)束點(diǎn)。
[0036]在306處，基于分割起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，通過跟蹤分割中的每個(gè)分別跟蹤路徑，二者在彼此相對的方向上前進(jìn)。
[0037]在308處，確定跟蹤是否成功。通過示范性的方式，如果