CN1942898A - 用于发现狭窄的方法和成像诊断装置 - Google Patents
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Abstract
本发明进一步涉及一种用于执行权利要求1所述的方法的成像诊断装置(500)，特别是CT装置或MR装置，所述装置包括用于采集待检查对象的粗数据(516)的成像单元(506，500)以及还包括程序控制重建单元(506)，该程序控制重建单元被设计成从所述粗数据重建体积图像数据，所述体积图像数据由多个体素组成，每个体素分别包括各自的强度值，并且通过所述体积图像数据来定义路径；以及该程序控制重建单元进一步被设计成计算二维图像，该二维图像包括所述多个体素的各自强度值；使用所述路径上的至少一个体素的强度值来计算该至少一个体素的新强度值；计算包括所述新强度值的新二维图像；以及顺序地显示原始和新二维图像。本发明进一步涉及一种方法、计算机程序产品、计算机可读介质和系统。
Description
本发明涉及一种从管状结构的三维体积图像数据集来显示管状结构的片段(segment)的二维图像的方法，所述三维体积图像数据集包括多个体素，每个体素分别包括各自的强度值，所述方法包括：通过管状结构的所述片段来定义路径。
本发明进一步涉及一种用于执行权利要求1所述的方法的成像诊断装置，特别是CT装置或MR装置，所述装置包括用于采集待检查对象的粗数据的成像单元，以及还包括程序控制重建单元，其被设计成从所述粗数据重建体积图像数据，所述体积图像数据由多个体素组成，每个体素分别包括各自的强度值，并且通过所述体积图像数据来定义路径；所述程序控制重建单元进一步被设计成计算二维图像，该二维图像包括所述多个体素的各自强度值。
本发明进一步涉及一种被设计成执行这种方法的计算机程序产品。
本发明进一步涉及一种计算机可读介质，其具有存储在其上用于使一个或多个处理单元执行这种方法的指令。
本发明进一步涉及一种系统，其包括工作站的合适编程的计算机，该计算机被设置成包括用于使一个或多个处理单元执行这种方法的指令，并且具有显示根据所述方法处理的图像的装置。
这种方法和成像诊断装置的实施例可从WO 00/41134中得知。在这里图像处理方法被公开为用于处理表示具有壁的管状结构的图像。通常，通过实现身体区域的可视化而不用物理地穿透这些区域，体积医学图像数据的可视化在诊断操作和治疗计划中起到了关键性作用。所述区域优选是具有壁的管状结构，例如患者的血管或结肠。所公开的图像处理方法包括用于在第一和第二预定端点之间确定该管状结构内部的飞行路径的步骤。所述飞行路径既是所述端点之间的最短路径，也是离所述结构壁最远的路径。所述步骤可以包括：定位结构壁点，在所述结构内部在离所述壁点的预定恒定距离处确定一个表面以用于形成中心区域，以及在所述中心区域中确定第一和第二端点之间的最短路径。所述方法允许沿着该路径建立管状结构的虚拟3D内视图。所述方法进一步允许以虚拟的方式和以自动的方式在3D CT或MR图像中可视化解剖对象的内部。因此，所述方法可以应用于虚拟内窥镜检查。然而，例如当为了可能的狭窄而必须分析血管时，放射科医师必须在视觉上检查血管的整个内视图，这是耗时的。
本发明的目的是提供一种为了狭窄以改进的方式分析管状结构的内部的方法。为了实现该目的，根据开头段落的所述方法包括：使用所述路径上的至少一个体素的强度值计算该至少一个体素的新强度值；计算包括所述新强度值的新二维图像；以及顺序地显示管状结构的片段的原始和新二维图像。通过在沿着所述路径的相同位置顺序地显示管状结构的所述片段的原始和新二维图像，放射科医师容易地检测到所述图像之间的差异，因为该差异引起了放射科医师的注意。
本发明的一个实施例包括多次重复(iteration)，其中在每次重复中所述方法包括：使用至少一个相邻体素的强度值计算所述路径上的至少一个体素的附加新强度值；计算包括所述附加新强度值的附加新二维图像；以及，除了显示血管的所述片段的原始和新二维图像之外，所述方法还包括顺序地显示所述附加新二维图像。通过考虑邻近所述路径上的所述体素的更多相邻体素，即考虑更大的核(kernel)，具有异常值的体素的影响在新计算的图像中得到增加。典型地，例如表示血管中的狭窄的体素的影响将得到增加，因为这些值不同于表示血管内没有狭窄的区域的那些体素(即表示血液的那些体素)的值。通过用增加的核在相同路径位置顺序地显示图像，狭窄在图像中引起可以由医生更容易检测到的闪烁效应。
本发明的另一实施例包括以有区别的颜色显示新强度值。通过以有区别的颜色例如绿色显示异常、狭窄的体素值，闪烁效应变得更明显，由此对于血管内的该区域而言吸引更多的注意力。
本发明的另一实施例包括如果新强度值涉及阈值则显示有区别的颜色。通过在使用有区别的颜色显示狭窄之前结合阈值，可以考虑正常解剖变化的影响。由此，可以防止将注意力吸引到血管壁厚度的正常变化或其它正常解剖变化。
在本发明的另一实施例中，所述新强度值是所述路径上的至少一个体素和/或其至少一个相邻体素的最小强度值、最大强度值或平均强度值中的一个。通过允许所述新强度值的不同计算，血管内狭窄的可视化可以细调到用于采集血管图像的所用成像技术。例如，可以考虑诸如CT、MR、三维旋转血管造影(3D-RA)、正电子发射断层摄影(PET)或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)成像装置之类的特定采集装置特性。此外，可以考虑所用造影剂以及诸如亮血成像或黑血成像之类的成像技术。
在本发明的另一实施例中，所述二维图像是沿着通过管状结构的所述片段的所述路径的曲线格式重排的图像。
在本发明的另一实施例中，所述二维图像是管状结构的所述片段的最大或最小强度投影。通过使用不同的格式编排技术，可以选择用于待分析血管的最合适的成像技术。
在本发明的另一实施例中，所述管状结构是血管、结肠或气管中的一个。
本发明的目的是提供一种成像诊断装置，其以改进的方式分析管状结构的内部。为了实现该目的，根据开头段落的所述成像诊断装置包括程序控制重建单元，该程序控制重建单元被进一步设计成：使用所述路径上的至少一个体素的强度值计算该至少一个体素的新强度值；计算包括所述新强度值的新二维图像；以及顺序地显示原始和新二维图像。
如由后面的附图所说明的，根据在下文中描述的实施例，本发明的这些和其它方面将是显而易见的，并将参考所述实施例来对其进行阐明。
图1说明根据本发明的方法的主要步骤；
图2说明包括狭窄的血管的示意图；
图3说明通过血管的路径的示意图；
图4A、4B和4C说明根据本发明的方法所得到的图像；
图5以示意的方式说明根据本发明的医学装置。
图1说明根据本发明的方法的主要步骤。在第一步骤S100中，初始化所述方法。在该初始化步骤期间，用户例如技术人员、医生或放射科医师可以选择待分析的血管的图像集。该图像集包括二维图像，所述二维图像一起形成待分析血管的体积、三维图像集。2D图像由像素(图像元素)组成，以及3D图像由体素(体积元素)组成。由于根据本发明的方法涉及体积图像集，所以将在下面使用术语“体素”，虽然术语“像素”可能更合适。也有可能选择血管的片段或者选择血管树。
图2说明包括狭窄的血管的一部分的示意图。血管200包括狭窄202，其导致围绕狭窄的血管直径较小。箭头210指示观察方向，以及204指示横平面，206指示正平面，以及208指示弧矢平面。
现在，继续参考图1，在下一步骤S102中，定义了通过血管结构的路径或中心线。至此，采用标准路径跟踪技术，象例如前面参考WO00/41134描述的路径跟踪技术。也可以使用其它路径跟踪技术，象例如如Roel Truyen，Bert Verdonck，Thomas Deschamps，PhilippeLefere和Stefaan Gryspeerdt在CARS 2001中的“Efficacy of automaticpath tracking in virtual colonoscopy”中所公开的，或者如Roel Truyen，Thomas Deschamps，Laurent D.Cohen的“Clinical Evaluation of anautomatic path tracker for virtual colonscopy”中所公开的，或者如EP1308890 A1中所公开的。在此描述的路径跟踪技术也可以应用于血管结构和血管树。系统的用户可以手动创建路径，或者可以自动创建路径。
图3说明通过血管图像的路径的示意图。参考数字300指示血管。图像由体素组成，每个体素具有强度值。为了易于解释，各个体素由它们矩阵位置的定义来引用。列由索引1-5指示，而行由索引a-e指示。此外，造成狭窄的体素具有强度值10，以及不造成狭窄的体素具有强度值0。为了易于解释，所述路径由列3内的那些体素组成，即由在矩阵位置a3、b3、c3、d3和e3的那些体素组成。注意，所述路径优选沿着血管腔的中心。造成狭窄的体素形成两个三维锥体，底为5×5体素，以及高度为3体素，如图3中所示。
用户可以确定影响由根据本发明的方法检测狭窄的许多参数，例如：
将用于图像的可视化技术，即用户可以选择图像必须被显示成多平面格式重排图像(MPR图像)、最大强度投影(MIP)，还是最小强度投影(mIP)；
在合适时所显示图像相对于所述路径的方向；
必须如何考虑不同体素的强度值，例如必须考虑平均强度值、最小强度值，还是最大强度值；
加窗，象图像的窗宽度和/或窗水平(window-level)；等等。
继续参考图1，在下一步骤S104中，根据所选参数显示血管结构的图像。
在步骤S106中，所述方法为所述路径上的每个体素(a3，b3，c3，d3和e3)确定其新强度值。根据重复的次数执行该步骤S106。在每次重复中计算新强度值并且显示所得到的图像。新强度值取决于体素自身的强度值、相邻体素的强度值、以及用户选择的参数。假设用户选择必须计算平均强度值。在每次重复中增加相邻体素的数量。一开始，仅仅考虑所述路径上的体素的强度值。在下一次重复中考虑垂直于所述路径的平面内相邻体素的核。在下一次重复中考虑相邻体素的更大核，直到达到预定最大核尺寸。该最大核尺寸可以由用户设置，并且例如可以取决于所研究的血管结构的该部分的直径。所述核可以具有任意形状，例如圆形或方形。对于当前的实例，使用方核并且在下表中示出了新强度值：
| 核(体素×体素) | 1×1 | 3×3 | 5×5 |
| 行A | 0 | 0 | 100/25 |
| 行B | 0 | 60/9 | 160/25 |
| 行C | 10 | 70/9 | 170/25 |
| 行D | 0 | 60/9 | 160/25 |
| 行E | 0 | 0 | 100/25 |
此新强度值优选地在有助于该新强度值的计算的“旧”强度值的位置在新体积中被写出。结合每次重复的新强度值的所得到的图像随后被显示。因此，每次重复产生新图像。通过随后显示每次重复的图像，在如图4A、4B和4C所示的狭窄位置由用户经历闪烁效应。图4A示出了血管400的初始原始图像。如所示，在图像中示出了对应于核尺寸的区别结构402。下一幅图4B示出了具有增大核尺寸的血管400的后续图像，其考虑了相邻体素，从而导致下一个对应于所述核尺寸的区别结构404。最后一幅图4C示出了具有更大核的血管400的进一步后续图像，其考虑了相邻体素，从而导致对应于该更大的核尺寸的区别结构406。
为了使闪烁效应更明显，可以用不同的颜色例如红色、绿色、蓝色等显示新计算的强度值。可以根据许多标准来选择颜色、强度和其它效果。例如，可以仅仅当新强度值超过适合于采集技术的某个阈值时使用区别颜色。因此可以根据所用造影剂(如果使用亮血成像或黑血成像)、所得到的图像的加窗等来选择不同标准。同样，如果新值和旧值之间的差超过某个阈值或者满足其它标准，颜色可以变得更浓。进一步有可能的是，用户可以细调该阈值和其它标准。
在步骤S108中，所述方法结束。
图5以示意的方式说明根据本发明的医学装置500。医学装置500是MR采集设备，其包括磁体502和可以定位在磁体502的磁场中的患者台504。在患者的粗图像数据的采集期间患者台504支承患者522。粗图像数据被应用于微型计算机506，该微型计算机重建粗图像数据的体积图像数据。计算机以这样一种方式编程，即依照本发明，它从重建的体积图像数据形成二维图像的序列，所述图像显示在计算机的显示单元508上。可选择地，所重建的体积图像数据可以被传送到图像处理系统510以用于根据本发明的方法处理数据。该图像处理系统510可以是工作站512的合适编程的计算机，其具有屏幕514、微处理器518、诸如随机存取存储器(RAM)之类的通用存储器516，它们通过软件总线520可通信地彼此连接。存储器516包括计算机可读软件代码，所述代码被设计成执行如前面所述的根据本发明的方法。进一步有可能的是，从诸如紧致磁盘(CD)等的存储设备下载计算机可读软件，或者从因特网将同样的计算机可读软件下载到工作站的存储器中。因此，工作站包括合适的存储读取设备，例如CD驱动器，其可以从存储设备读取软件。该CD驱动器然后也可操作地连接到软件总线。在前面的例子中，参考MR采集设备描述了本发明。然而，本发明并不限于MR采集设备，而是扩展到能够再现诸如3D-RA、CT、PET、SPECT等之类的体积图像数据的所有成像设备。
描述本发明的方法的实施例的顺序不是必须遵循的，本领域的技术人员可以改变所述步骤的顺序或者使用线程模型、多处理器系统或多处理器同时执行所述步骤，而不脱离如由本发明所打算的思想。
应当注意，上述实施例是说明而非限制本发明，并且本领域的技术人员将能够设计许多替换实施例而不脱离所附权利要求书的范围。在权利要求书中，置于括号中的任何附图标记不应当解释为限制权利要求。词语“包括”并不排除除了权利要求中列举的那些之外的元件或步骤的存在。在元件之前的词语“一”或“一个”并不排除存在多个这种元件。可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于合适编程的计算机来实现本发明。在列举若干装置的系统权利要求中，这些装置中的若干装置可以由同一项计算机可读软件或硬件来实现。仅仅在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的事实并不表明这些措施的组合不能被有利地利用。
Claims (12)
1.一种从管状结构的三维体积图像数据集来显示管状结构(200)的片段的二维图像的方法，所述三维体积图像数据集包括多个体素，每个体素分别包括各自的强度值，所述方法包括：
通过管状结构(200)的所述片段来定义路径；
使用所述路径上的至少一个体素的强度值来计算该至少一个体素的新强度值；
计算包括所述新强度值的新二维图像；以及
顺序地显示管状结构的所述片段的原始和新二维图像。
2.根据权利要求1所述的方法，包括多次重复，其中在每次重复中所述方法包括：
使用至少一个相邻体素的强度值来计算所述路径上的至少一个体素的附加新强度值；
计算包括所述附加新强度值的附加新二维图像；所述方法还包括：
除了显示管状结构的所述片段的原始和新二维图像之外，顺序地显示所述附加新二维图像。
3.根据权利要求1所述的方法，其中以有区别的颜色显示新强度值。
4.根据权利要求1所述的方法，其中如果新强度值涉及阈值，则显示有区别的颜色。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述新强度值是所述路径上的至少一个体素和/或其至少一个相邻体素的最小强度值、最大强度值或平均强度值中的一个。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述二维图像是沿着通过管状结构的所述片段的所述路径的曲线格式重排图像。
7.根据权利要求1所述的方法，所述二维图像是管状结构的所述片段的最大或最小强度投影。
8.根据权利要求1所述的方法，所述管状结构是血管、结肠或气管中的一个。
9.一种用于执行权利要求1所述的方法的成像诊断装置(500)，特别是CT装置或MR装置，所述装置包括用于采集待检查对象的粗数据(516)的成像单元(506，500)以及还包括程序控制重建单元(506)，该程序控制重建单元被设计成从所述粗数据重建体积图像数据，所述体积图像数据由多个体素组成，每个体素分别包括各自的强度值，并且通过所述体积图像数据来定义路径；以及该程序控制重建单元进一步被设计成：
计算二维图像，该二维图像包括所述多个体素的各自强度值；
使用所述路径上的至少一个体素的强度值来计算该至少一个体素的新强度值；
计算包括所述新强度值的新二维图像；以及
顺序地显示原始和新二维图像。
10.一种计算机程序产品，其被设计成执行权利要求1-8中任何一项所述的方法。
11.一种计算机可读介质，其具有存储在其上用于使一个或多个处理单元执行权利要求1-8中任何一项所述的方法的指令。
12.一种系统(510)，其包括工作站(512)的合适编程的计算机，该计算机包括被设置成包括用于使一个或多个处理单元执行权利要求1-8中任何一项所述的方法的指令的存储装置(516)，以及具有用于显示根据所述方法处理的图像的显示装置(514)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |