从3d绘制中选择供查看的数据集的制作方法

专利名称：从3d绘制中选择供查看的数据集的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于诊断目的的医学图像数据可视化领域，更具体而言， 涉及对包括感兴趣解剖结构的医学图像数据的一部分的可视化。
背景技术：
在下文中称为参考文献1的名为"Method and System for Volumetric Navigation Supporting Radiological Reading in Medical Imaging Systems"的 US 2005/0065424中描述了医学图像数据的可视化方法。该文献描述了在有 关不同查看应用的不同视图中对不同医学图像数据集进行的同步査看。具 l本而言，该文献描述了使三维(3D)图像数据集的査看与二维(2D)图像 数据集的查看同步。在实施例中，当放射科医师操纵3D可视化应用和患者 在3D空间内的点时，通过图像上的十字准线识别信息；将这一确切的点位 置发送至诸如PACS系统的2D查看应用程序。当PACS系统接收到这一 3D 点时，将识别出含有该点的基本数据集内的适当图像，自动导航到该片层 (slice),显示该片层的图示，并以十字准线标识出该点。发明内容参考文献1中描述的系统的缺陷在于，以诸如放射科医师的用户指示 的3D空间内的点为基础识别基本数据集内的图像数据。所述系统不允许用 户选择供查看的感兴趣解剖结构。因而，对于感兴趣解剖结构的查看而言， 所述图像数据的2D视图可能不是最佳的。一种有利的做法是提供一种能够对医学图像数据中包含的感兴趣解剖 结构更好地可视化的改进系统。为了实现这一目的，就本发明的一个方面而言， 一种用于使医学图像 数据可视化的系统包括-第一显示单元，其用于显示所述医学图像数据的第一视图；-指示单元，其用于指示所显示的第一视图上的位置； -触发单元，其用于触发事件；-识别单元，其用于响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视 图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包含的解剖结构；-选择单元，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的 一部分；以及-第二显示单元，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二视 图，从而使所述医学图像数据可视化。所述第一显示单元显示所述医学图像数据的第一视图。所述第一视图 允许系统的用户查看以及向用户指示感兴趣的解剖结构。所述指示操作可 能涉及标准操作，例如，医学图像数据的平移、旋转、放大和/或縮小。感 兴趣解剖结构可以是人类患者的心脏。可以采用鼠标器将所述指示单元和 所述触发单元结合到一起实现。鼠标控制着显示器上显示的指示器的位置。 采用该指示器来指示所显示的第一视图上的位置。所触发的事件可以是指 示器上事件(pointer over event)。当指示器在显示器的某一位置处显示了预 定的时长时，将触发所述指示器上事件。将所述识别单元布置为响应于所 触发的事件，基于由鼠标控制的指示器的位置识别所述医学图像数据的视 图中所示的诸如心脏的解剖结构。基于所识别的解剖结构，将所述选择单 元布置为选择医学图像数据的一部分，例如，包括用于使所识别的解剖结 构可视化的医学图像数据的一部分。将第二显示单元布置为显示所述医学 图像数据的选定部分的第二视图，从而使所述医学图像数据的该部分内包 括的感兴趣解剖结构可视化。在所述系统的实施例中，所述系统还包括用于对医学图像数据进行分 割的分割单元。有利地，可以采用所述系统的分割单元对所述医学图像数 据进行自动、半自动和/或手动分割。所述识别单元可以采用该分割来识别 用户感兴趣的解剖结构。在所述系统的实施例中，对医学图像数据进行分割，并基于经分割的 医学图像数据识别解剖结构。可以通过所述系统的分割单元对医学图像数 据进行分割。或者，可以将所述系统布置为获得经分割的医学图像数据。 例如，所述分割可以是基于形状模型的。所述形状模型可以包括表面网格，例如，三角形网格。在分割过程中，对所述三角形网格进行调整，使之适 合所述医学图像数据。例如，通过图像数据坐标系中的网格顶点坐标描述 所述经调整的三角形网格。在这一实施例中，有利地，可以基于由所述经 调整的三角形网格界定的体积内包含的位置来识别感兴趣解剖结构。在所述系统的实施例中，所述系统还包括用于对所述医学图像数据进 行分类的分类单元。有利地，可以采用所述系统的分类单元对医学图像数 据的数据元进行分类。所述识别单元可以采用分类结果来识别用户感兴趣 的解剖结构。在所述系统的实施例中，对医学图像数据进行分类，并基于经分类的 医学图像数据来识别解剖结构。可以通过所述系统的分类单元对所述医学 图像数据进行分类。或者，可以将所述系统布置为获得经分类的医学图像 数据。在采用用于对医学图像数据元进行分类的分类器的基于类的分割当 中，将所述医学图像数据中包含的位置划分为包含在解剖结构中的位置或 者未包含在解剖结构中的位置。在这一实施例中，有利地，可以基于对所 述数据元中包含的位置的分类来识别感兴趣解剖结构。在所述系统的实施例中，医学图像数据包括用于多体积绘制的多个成 员图像数据，并且识别解剖结构基于医学图像数据的数据隶属。在这一实 施例中，每一医学图像数据元以数据集隶属为特征。采用每一成员图像数 裾来描述解剖结构。第一视图中显示的数据元以其数据隶属为特征。在这 一实施例中，基于所述第一视图中显示的数据元的隶属来识别解剖结构。在所述系统的实施例中，医学图像数据的选定部分的第二视图还基于 所指示的位置。所述医学图像数据内的所指示位置可以提供用于确定医学 图像数据的选定部分的最佳第二视图的进一步线索。例如，所指示位置可 以确定用于确定医学图像数据的该部分的剖面图的剖面，所述剖面基本上 包括所指示位置。所述平面可以垂直于所述第一视图的査看平面。在所述系统的实施例中，医学图像数据的选定部分的第二视图基于所 识别的解剖结构。在实施例中，基于用户输入确定视图的类型。在另一实 萍例中，所述系统可以基于所识别的解剖结构确定视图的类型。就本发明的另一方面而言， 一种图像获取设备包括用于使医学图像数 据可视化的系统，所述系统包括-第一显示单元，其用于显示所述医学图像数据的第一视图；-指示单元，其用于指示所显示的第一视图上的位置； '-触发单元，其用于触发事件；-识别单元，其用于响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视 图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包含的解剖结构；-选择单元，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的 一部分；以及-第二显示单元，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二视 图，从而使所述医学图像数据可视化。就本发明的另一方面而言， 一种工作站包括用于使医学图像数据可视 化的系统，所述系统包括...-第一显示单元，其用于显示所述医学图像数据的第一视图； -指示单元，其用于指示所显示的第一视图上的位置； -触发单元，其用于触发事件；-识别单元，其用于响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视 图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包含的解剖结构；-选择单元，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的 一部分；以及-第二显示单元，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二视 图，从而使所述医学图像数据可视化。就本发明的另一方面而言， 一种使医学图像数据可视化的方法包括 -第一显示步骤，其用于显示所述医学图像数据的第一视图； -指示步骤，其用于指示所显示的第一视图上的位置； -触发步骤，其用于触发事件；-识别步骤，其用于响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视 图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包括的解剖结构；-选择步骤，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的 一部分；以及-第二显示步骤，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二视 图，从而使所述医学图像数据可视化。就本发明的另一方面而言， 一种将由计算机装置加载的计算机程序产 品，其包括用于使医学图像数据可视化的指令，所述计算机装置包括处理 单元和存储器，所述计算机程序产品在被加载之后为所述处理单元提供执 行下述任务的能力--显示所述医学图像数据的第一视图； -指示所显示的第一视图上的位置； -触发事件；-响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包括的解剖结构；-基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的一部分；以及-显示所述医学图像数据的选定部分的第二视图，从而使所述医学图像数据可视化。本领域技术人员在当前说明的基础上能够实施所述图像获取设备、所 述工作站、所述方法和/或所述计算机程序产品的修改及其变型，所述修改 和变型对应于所描述的所述系统的修改及其变型。本领域技术人员将认识到，可以将所述方法应用于通过各种获取模态 获取的体积，即三维(3D)图像数据，所述获取模态可以是但不限于计算 机断层成像(CT)、磁共振成像(MRI)、超声成像(US)、正电子发射断 层成像(PET)、单光子发射计算机断层成像(SPECT)和核医学(NM)。


相对于在下文中参考附图描述的实现方式和实施例，本发明的这些和 其他方面将变得显而易见并得到阐释，其中 ， 图1示意性地示出了系统的示范性实施例的方框图；图2示出了在通过所述系统显示的第一视图内指示第一位置；图3示出了在所述系统显示的第一视图内指示第二位置；图4示出了所述方法的示范性实现方式的流程图；图5示意性地示出了所述图像获取设备的示范性实施例；以及图6示意性地示出了工作站的示范性实施例。在这些附图中，采用相同的附图标记表示类似的部分。
具体实施方式
图1示意性地示出了用于使医学图像数据可视化的系统100的示范性实施例的方框图，所述系统ioo包括--第一显示单元110，其用于显示所述医学图像数据的第一视图； -指示单元115，其用于指示所显示的第一视图上的位置； -触发单元120，其用于触发事件；-识别单元125，其用于响应于所触发的事件基于在所显示的第一视图 上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包括的解剖结构；-选择单元130，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据 的一部分；以及-第二显示单元135，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二 视图，从而使所述医学图像数据可视化。系统100的示范性实施例还包括下述单元 -分割单元103，其用于对所述医学图像数据进行分割； -分类单元105，其用于对所述医学图像数据进行分类； -控制单元160，其用于控制系统100中的工作流； -用户接口165，其用于与系统100的用户通信；以及 -存储单元170，其用于存储数据。在系统100的示范性实施例中，有三个用于输入数据的输入连接器181 、 182和183。将所述第一输入连接器181布置为接收来自数据存储机构的数 据，例如，所述数据存储机构可以是但不限于硬盘、磁带、闪速存储器或 光盘。将所述第二输入连接器182布置为接收来自用户输入仪器的数据， 例如，所述用户输入仪器可以是但不限于鼠标或触摸屏。将所述第三输入 连接器183布置为接收来自于诸如键盘的用户输入仪器的数据。将输入连 接器18K 182和183连接至输入控制单元180。在系统100的示范性实施例中，有两个用于输出数据的输出连接器191 和192。将所述第一输出连接器191布置为向诸如硬盘、磁带、闪速存储器 或光盘的数据存储机构输出数据。将所述第二输出连接器192布置为向显 示仪器输出数据。输出连接器191和192通过输出控制单元190接收相应的数据。本领域技术人员将理解，可以有很多种方式将输入仪器连接至系统100 的输入连接器181、 182和183，并将输出仪器连接至系统100的输出连接 器191和192。这些方式包括但不限于有线和无线连接、诸如但不限于局域 网(LAN)和广域网(WAN)的数字网络、因特网、数字电话网络和模拟 电话网络。在系统100的示范性实施例中，系统100包括存储单元170。将系统 100布置为通过输入连接器181、 182和183中的任一者接收来自外部仪器 的输入数据，并将所接收到的输入数据存储到存储单元170内。将所述输 入数据加载到存储单元170内允许系统100的各单元快速访问相关数据部 分。例如，所述输入数据可以包括医学图像数据。可以通过诸如但不限于 随机存取存储器(RAM)芯片、只读存储器(ROM)芯片和/或硬盘驱动器 和硬盘的仪器实现存储单元170。还可以将存储单元170布置为存储输出数 据。例如，所述输出数据可以包括医学图像数据的选定部分和/或对系统100 的使用进行文档记录的日志文件。还将存储单元170布置为通过存储总线 175从系统100的各单元接收数据以及向所述各单元发送数据，所述单元包 括分割单元103、分类单元105、第一显示单元110、指示单元115、触发 单元120、识别单元125、选择单元130、第二显示单元135、控制单元160 和用户接口 165。还将存储单元170布置为使输出数据能够通过任何输出连 ^"妾器191或192为外部仪器所用。将来自系统100的各单元的数据存储在 存储单元170内可以有利地提高系统100的各单元的性能以及从系统100 的各单元向外部仪器传输输出数据的传输速率。或者，系统IOO可以不包括存储单元170和存储总线175。可以通过与 系统100的各单元连接的至少一个诸如外部存储器或处理器的外部仪器提 供系统100采用的输入数据。类似地，可以向与系统100的各单元连接的 至少一个诸如外部存储器或处理器的外部仪器提供系统100产生的输出数 据。可以将系统100的各单元布置为通过内部连接或者通过数据总线接收 来自于彼此的数据。。 在图1所示的系统100的示范性实施例中，系统100包括用于控制系 & 100中的工作流的控制单元160。可以将控制单元布置为接收来自系统说IOO的各单元的控制数据以及向所述各单元提供控制数据。例如，在通过触 发单元110触发了事件之后，可以将触发单元110布置为将控制数据"所 触发的事件"传送至控制单元160，可以将控制单元160布置为将控制数据 ,H只别解剖结构"提供给识别单元125，请求识别单元125基于所指示的位 置识别所述解剖结构。或者，可以通过系统100中的另一单元实现控制功 能。在图1所示的系统100的示范性实施例中，系统100包括用于与系统 100的用户通信的用户接口 165。可以将用户接口 165布置为向用户提供用 于旋转和平移在显示器上查看的医学图像数据的机构。任选地，所述用户 接口可以接收用于选择系统100的操作模式的用户输入，例如，所述模式 可以是采用分割单元103对医学图像数据进行分割的模式。本领域技术人 员将理解，可以通过系统100的用户接口 165有利地实现更多的功能。体积，即三维(3D)医学图像数据包括多个元。医学图像数据的每一 数据元(x，y，z,I)包括通常由图像数据坐标系内的三个笛卡尔坐标x， y， z表 示的位置(x，y,z)和该位置处的强度I。可以将所述医学图像数据体积定义为 包括所述图像数据元(x，y,z，I)内包含的所有位置(x,y,z)的体积。当所述医学图 像数据包括多个成员图像数据时，每一数据元还可以包括图像数据隶属指 数m。可以通过很多种不同的方式获得成员图像数据。例如，可以采用第 一图像数据获取模态获取第一成员图像数据，且采用第二图像数据模态获 取第二成员图像数据。或者，可以通过处理所述医学图像数据，例如通过 对医学图像数据进行分割并且基于所述分割将医学图像数据划分成多个成 员图像数据来获得所述成员图像数据。本领域技术人员将理解获得成员图 像数据的方式不对权利要求的范围构成限制。将系统100的第一显示单元110布置为将医学图像数据的视图显示在 显示器上。可以采用(例如)最大强度投影(MIP)、等值面投影(iso-surface projection) (ISP)、直接体绘制(DVR)和/或数字重算射线照片(digitally recomputed radiograph) (DRR)计算所述视图。在MIP中，将显示器上的 像素设置为沿投影射线的最大值。在ISP中，当投影射线落到感兴趣等值 面上时，所述投影射线终止。将所述等值面定义为强度函数的水平集合， 即，所有具有相同强度的体素的集合。可以在Prentice Hall的Hewlett-PackardProfessional Books出版的作者为Barthold Lichtenbelt、 Randy Crane和Shaz Naqvi的Bk&CD-Rom版本(1998) "Introduction to Volume Rendering"中 找到有关MIP和ISP的信息。在DVR中，传递函数将诸如不透明度的可绘 制属性分配给医学图像数据中包含的强度。在T. He等人的"Generation of Transfer Functions with Stochastic Search Techniques", Proceedings of IEEE Visualization,第227-234页，1996中描述了 DVR的实现方式。在DRR中， 由体积数据，例如，由CT数据重建投影图像，例如，X射线图像。在J. Alakijala等人的"Reconstructing of digital radiographs by texture mapping, ray casting and splatting " ， Engineering in Medicine and B iology ， 1996 ， Bridging Disciplines for Biomedicine， Proceedings of the 18 Annual International Conference of the IEEE， vol. 2，第643-645页，1996中描述了 DRR的实现 方式。本领域技术人员将理解，可以采用很多种方法计算医学图像数据的 视图。医学图像数据的第一视图的计算方法的选择不限制权利要求的范围。在多体积可视化中，基于多个成员图像数据确定所显示的图像。属于 不同成员图像数据的几个数据元可以对应于一个位置。在发表的D. R. 丄vladeau等人的"volume scene graphs", Proceedings of the IEEE Symposium on Volume Visualization,第49-56页，2000 —文中描述了多体积DVR的方法。在系统100的实施例中，系统100还包括用于对医学图像数据进行分 割的分割单元103。可以采用系统100的分割单元103对所述医学图像数据 进行自动、半自动和/或手动分割。本领域技术人员将理解存在很多种备选 分割系统，并且可以使良好的备选分割系统集成作为系统100的分割单元 103。在系统100的实施例中，系统100还包括用于对医学图像数据进行分 类的分类单元105。可以采用系统100的分类单元105对医学图像数据的数 裾元进行分类。本领域技术人员将理解存在很多种备选分类系统，并且可 以使良好的备选分类系统集成作为系统100的分类单元105。将系统100的指示单元115布置为指示所显示的视图上的位置。识别 单元125将采用所显示的视图上的位置识别用户感兴趣的解剖结构。在系 统100的实施例中，可以采用鼠标器实现所述指示单元115，即，用户可以 采用鼠标控制指示在显示器上的位置的指示器。或者，可以采用跟踪球或采用键盘控制所述指示器。可以通过其他工具，例如，通过水平和垂直十 字准线替代所述指示器。可以通过鼠标或其他装置控制水平和垂直所述十 字准线。本领域技术人员将理解，用于指示所显示的视图上的位置的方法 不对权利要求的范围构成限制。将系统100的触发单元120布置为触发事件。识别单元125采用触发 单元120触发的事件开始识别解剖结构。所触发的事件还将触发选择单元 130基于所识别的解剖结构选择医学图像数据的一部分。所触发的事件还将 触发第二显示单元显示所述分割的图像数据的该部分的第二视图。在系统 :00的实施例中，可以使触发单元120与指示单元115 —起作为鼠标器来实 现。可以将所述触发单元120布置为触发一个事件，例如，通过鼠标器实 现的指示器上事件或者指示器上点击事件。可以将所述指示器上事件布置 为当鼠标控制的指示器在显示器上的位置处停留预定时间段，例如，l秒时 发生。可以将指示器上点击事件布置为当指示器处于显示器上的某一位置 处并点击鼠标时发生。本领域技术人员知晓其他事件和其他事件实现方式。 所述系统的触发单元120的示范性实施例仅用于对本发明进行举例说明， 不应将其视为对权利要求的范围构成限制。将识别单元125布置为响应于所触发的事件基于在所显示的第一视图 ,t所指示的位置识别所述医学图像数据内包含的解剖结构。在所指示位置 上可视化的解剖结构就是所识别的解剖结构。在一个实施例中，基于基本 上在显示器上的所指示位置上，即，在査看平面内开始，并且沿基本垂直 于显示器的方向向所述医学图像数据的可视化体积内传播的探测射线 (probing ray)确定所述解剖结构。例如，可以将所述识别单元125布置为 探测沿探测射线在等间距位置上的医学图像数据。在探测射线上的每一等 间距位置上，由所述医学图像数据获得最近的数据元。就ISP而言，使最 近数据元的强度与ISP的强度阈值进行比较。包括强度大于强度阈值的第 一数据元的位置的解剖结构就是所识别的解剖结构。类似地，对于MIP而 言，所检测到的数据元是沿所述探测射线具有最高强度的第一数据元。包 fe沿所述探测射线具有最高强度的第一数据元的位置的解剖结构就是所识 别的解剖结构。类似地，在采用DVR的多个成员图像数据的多体积可视化 当中，基于赋值给沿探测射线的多个元的强度的不透明度或者替代可绘制属性选择沿所述探测射线的元。在发现不透明度大于或等于不透明度阈值 的元时，该元的隶属指数确定所述成员图像数据，进而确定所述解剖结构。有很多可能的系统100的识别单元125的实施例。在系统100的实施 例中，对医学图像数据进行分割，并基于经分割的医学图像数据识别解剖 结构。例如，描述心脏的医学图像数据可以包括诸如左心室、右心室、左 心房、右心房、围绕左心室的心肌层、冠状动脉的主干、心门和瓣膜的解 剖学结构。可以采用不同的方法和工具实现分割，所述方法和工具包括但 不限于调整刚性的、可縮放的或者可变形的模型使之适应医学图像数据， 采用用于对医学图像数据的数据元进行分类的分类器(所谓的体素分类 器)，以及基于多体积可视化中的图像数据隶属对医学图像数据的数据元进 行分类。经分割的医学图像数据包括医学图像数据和分割结果。 、 在系统100的实施例中，所述分割结果包括经调整的模型网格的顶点 在图像数据坐标系内的坐标。所述模型网格适用于解剖结构。所述模型网 格描述了其所适用的解剖结构的表面。在H. Delingette的"General Object Reconstruction based on Simplex Meshes "， International Journal of Computer Vision, vol. 32，第11-142页，1999 一文中描述了基于对表面模型网格进 行调整使之适应医学图像数据中的解剖结构的图像分割。在系统100的实施例中，对医学图像数据进行分割，并基于经分割的 医学图像数据识别解剖结构。每一经调整的模型网格将确定由所述经调整 的网格的表面界定的解剖结构体积。包括所检测到的数据元的解剖结构的 体积确定所识别的解剖结构。可以通过分割单元103对医学图像数据进行分割。在一个实施例中， 对整个医学图像数据进行分割。任选地，可以在沿探测射线的包含于第一 数据元中的位置上局部地执行分割。或者，对系统100获得的医学图像数 据进行分割。在系统100的实施例中，对医学图像数据进行分类，并基于经分类的 医学图像数据识别解剖结构。所述分类基于数据元的特征和/或相邻数据元 的特征。例如，所述数据元的特征可以是数据元中包括的强度，所述邻近 元的特征可以是邻近元中包含的图案。分配为一类的数据元定义了一个解 剖结构。在下文中，将定义解剖结构的数据元的类称为与解剖结构相关的类。也可以对体素应用分类。体素包括小体积的图像体积以及分配给所述 小体积的强度。本领域技术人员将理解，可以将体素看作图像数据元的等
价物。在C.A. Cocosco等人的"A Fully Automatic and Robust Brain MRI Tissue Classification Method", Medical Image Analysis, vol. 7， 第513-527 页，2003 —文中描述了基于MR脑图像数据中的数据元的分类的磁共振 (MR)脑图像数据分割。
医学图像数据中包含的所识别的解剖结构基于分配给检测到的数据元 的类。与沿探测射线检测到的数据元的类相关的解剖结构界定了所识别的 解剖结构。可以在检测之后或者检测之前，通过分类单元执行对沿探测射 线检测到的第一数据元的分类。或者，对系统100获得的医学图像数据进 行分类。
在系统100的实施例中，医学图像数据包括用于多体积绘制的多个成 员图像数据，并且对解剖结构的识别基于医学图像数据的数据隶属。假定 戌员图像数据内包含的所有结构定义了一个与所述成员图像数据相关的解 剖结构。沿探测射线检测到的数据元的隶属指数定义了所识别的解剖结构。
本领域技术人员将认识到有可能结合系统100的几个实施例。例如， 有可能对成员图像数据进一步分割和/或分类。可以将识别单元125布置为 识别包含在经分割和/或经分类的成员图像数据中的解剖结构。可以将选择 单元130布置为基于所识别的解剖结构选择成员图像数据的一部分，以显 示第二视图。
本领域技术人员将理解，所述医学图像数据可以描述各种解剖结构， 例如，心脏结构、肺结构、结肠结构、动脉树结构、脑结构等。 ^如果识别单元125未能基于指示单元115在显示器上所指示的位置识 ^解剖结构，那么可以将控制单元160布置为执行默认的"失败"动作， 例如，所述控制单元可以请求用户接口显示"没有与所指示的位置相关的 解剖结构"的消息。
所描述的用于识别医学图像数据中包含的解剖结构的方法对识别单元 125的实施例进行了举例说明。权利要求的范围不取决于所述识别单元125 所采用的医学图像数据中包含的解剖结构的识别方法。
将系统100的选择单元130布置为基于所 别的解剖结构选择医学图像数据的一部分。 一旦识别出了所述解剖结构，那么可以将所述医学图像 数据的选定部分定义为包括解剖结构或所述解剖结构的一部分的数据元的
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在系统100的实施例中，医学图像数据的选定部分基于所识别的解剖
结构的形状模型。在这一实施例中，可以基于所述形状模型的经调整的网 格所界定的体积中所包括的位置来确定所述医学图像数据的选定部分。
在系统100的实施例中，医学图像数据的选定部分基于所识别的解剖
结构的类。有利地，可以基于被划分为所识别的解剖结构中包括的位置的 位置来确定所述医学图像数据的选定部分。
在系统100的实施例中，医学图像数据的选定部分基于包括解剖结构
的成员图像数据。有利地，可以基于包括所识别的解剖结构的成员图像数 据确定所述医学图像数据的选定部分。
将系统100的第二显示单元135布置为显示所述医学图像数据的选定 部分的第二视图。所述第二视图可以使选定解剖结构或其部分可视化。例 如，第二视图可以示出选定解剖结构的剖面图。或者，所述第二视图可以 示出选定解剖结构的3D视图。本领域技术人员将理解，也可以设想基于选 定的解剖结构显示多幅视图，例如，多幅剖面图。
在系统100的实施例中，医学图像数据的选定部分的第二视图基于所 识别的解剖结构。例如，可以将所述第二显示单元135布置为计算选定解 剖结构的惯性张量的三个相互正交的主轴。可以采用所述惯性张量的三个 相互正交的主轴确定相互正交的剖面。还可以将所述第二显示单元布置为 采用所述三个剖面显示选定解剖结构的三个剖面图。
所述医学图像数据的选定部分的第二视图基于所识别的解剖结构。例 如，所述第一视图可以使冠状动脉口，即，冠状动脉离开主动脉的位置可 视化。这一点处的狭窄是极为危险的。要想检查这一位置处的狭窄，必须 李主动脉未遮蔽冠状动脉口的位置处，例如，在可以从主动脉的一侧看到 该口的位置处生成视图。可以针对为肾脏供血的肾动脉离开主动脉的位置 生成类似的视图。在另一实施例中，例如，在点击左心室时，将生成心室 的短轴视图。在实施例中，基于用户输入确定视图的类型。在另一实施例 中，所述系统可以基于所识别的解剖结构确定视图的类型。' 图2和图3示出了系统100的实施例通常用于进行中风评估、手术 规划或治疗监测的磁共振(MR)神经学应用包。所述医学图像数据包括两 个成员图像数据。第一成员图像数据包括用于使脑组织可视化的Tl MR数 据。第二成员图像数据包括用于使血管组织可视化的MR血管造影照片。
图2示出了在通过系统100显示的第一图示内指示第一位置。在图2 中，通过指示器205指示脑组织中的位置。所显示的图像200包括四个视 窗。在右下视窗201中，采用多体积DVR绘制医学图像数据的第一视图。 指示器205指示了显示第一视图的右下视窗201内的位置。基于所述指示 器的位置，将识别单元125布置为识别用户感兴趣的解剖结构，即，成员 图像数据。采用基本上在第一视图的査看平面内的所指示位置处开始并沿 基本垂直于所述査看平面的方向向医学图像数据的可视化体积内传播的探 测射线探测所述医学图像数据。生成所述探测射线上的多个探测位置。在 所述探测射线的每一探测位置上，从每一成员图像数据获得与该位置最近 的数据元。采用DVR传递函数将两个数据元的图像强度转换为不透明度值。 如果对应于所述数据元之一的不透明度值，大于或等于不透明度阈值，那 么识别所述数据元的隶属指数。这一数据元的隶属指数m确定成员图像数 据和这一成员图像数据内包含的解剖结构。
在图2中，基于所指示的位置识别的解剖结构是包括肿瘤组织的脑组 f只。第二显示单元135通过右上视窗202、左上视窗203和左下视窗204中 所示三幅脑组织的剖面图对这一包括肿瘤组织的脑组织进行了可视化。
图3示出了在系统100显示的第一视图内指示第二位置。在图3中， 通过指示器305指示血管组织内的位置。所显示的图像300包括四个视窗。 在右下视窗301中，采用多体积DVR绘制医学图像数据的第一视图。指示 器305指示了显示第一视图的右下视窗301内的{立置。基于所述指示器的 位置，将识别单元125布置为采用图2的说明中描述的识别方法识别用户 感兴趣的解剖结构，目卩，成员图像数据。
在图3中，基于所指示位置识别的解剖结构是包括MR血管造影数据 的第二成员图像数据中包含的血管组织。因而，第二显示单元135通过右 上视窗302、左上视窗303和左下视窗304中所示的三幅剖面图显示了第二 成员图像数据中包括的血管组织。在系统100的实施例中，医学图像数据的选定部分的第二视图还基于 所指示位置。所指示位置还允许确定所述医学图像数据内的3D位置。所述 3,D位置可以提供用于确定医学图像数据的选定部分的最佳第二视图的进一 步线索。例如，所指示位置可以确定用于确定所述医学图像数据的该部分 的剖面图的剖面，该剖面基本上包括所指示位置。所述平面可以垂直于所 述第一视图的查看平面。任选地，所述3D位置可以是用于确定选定解剖结 构的三个基本相互正交的剖面图的笛卡尔坐标系的原点。
本领域技术人员将理解，在本文中描述的系统100可以是一种重要的 用于辅助医生进行医学诊断，尤其是从医学图像数据中解释并提取信息的 工具。
本领域技术人员还将理解，系统100的其他实施例也是可能的。还有 可能重新定义系统的各单元，以及重新分配其功能。例如，在系统100的 实施例中，可以使指示单元115的功能与第一触发单元120的功能相结合。 在系统100的其他实施例中，存在多个分割单元来替代单个分割单元103。 可以将所述多个分割单元中的每一分割单元布置为采用不同的分割方法。 系统100采用的方法可以基于用户选择。
可以采用处理器实现系统100的各单元。通常，在软件程序产品的控 制下之下执行其功能。在执行过程中，通常将软件程序产品加载到诸如 RAM的存储器内，并从该处执行。可以从诸如ROM、硬盘或者磁和/或光 存储机构的后台存储器加载所述程序，或者可以通过诸如因特网的网络加 载所述程序。任选地，针对特定应用的集成电路可以提供所描述的功能。
图4示出了对医学图像数据进行可视化的方法400的示范性实现方式 的流程图。方法400开始于对医学图像数据进行分割的分割步骤403。在对 医学图像数据进行分割之后，方法400继续进行至第一显示步骤410，其用 于在显示器上显示医学图像数据的视图。在第一显示步骤410之后，所述 方法继续至指示步骤415，其用于指示所显示的视图上的位置。之后，所述 方法400继续至用于触发事件的触发步骤420。下一个步骤是识别步骤425， 其用于响应于所触发的事件基于在所显示的第一视图上所指示的位置识别 所述医学图像数据内包含的解剖结构。在识别步骤425之后，方法400继 续至选择步骤430，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的一部分。在选择步骤425之后，所述方法400继续至第二显示步骤430，其 用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二视图。在第二显示步骤435 之后，所述方法400可以终止。或者，所述方法400可以继续至指示步骤 415。
可以在其他时间和地点独立于其他步骤执行分割步骤403。或者，可以 由用于对医学图像数据进行分类的分类步骤替代所述分割步骤，或者在(例 如)多体积绘制的情况下可以省略所述分割步骤。
方法400中的步骤的顺序不是强制性的；在不背离本发明的原理的情 况下，本领域技术人员可以采用线程模型、多处理器系统或者多项处理改 变一些步骤的顺序或同时执行一些步骤。任选地，可以将本发明的方法400 的两个或更多步骤结合到一个步骤当中。任选地，可以将本发明的方法400 的步骤拆分成多个步骤。
图5示意性地示出了采用系统100的图像获取设备500的示范性实施 例，所述图像获取设备500包括通过内部连接与系统100连接的图像获取 争元510、输入连接器501和输出连接器502。这一布置有利地提高了图像 获取设备500的能力，g卩，为所述图像获取设备500提供了系统100的用 于使医学图像数据可视化的有利的能力。图像获取设备的例子包括但不限 于CT系统、X射线系统、MRI系统、US系统、PET系统、SPECT系统和 NM系统。
图6示意性地示出了工作站600的示范性实施例。所述工作站包括系 统总线601。可以使处理器610、存储器620、磁盘输入/输出(I/O)适配器 630和用户接口 (UI) 640可操作地连接至系统总线601。可以使磁盘存储 仪器631可操作地耦合至磁盘I/O适配器630。使键盘641 、鼠标642和显 ，器643可操作地耦合至UI 640。将作为计算机程序实现的本发明的系统 100存储到磁盘存储仪器631内。将工作站600布置为将所述程序和输入数 据加载到存储器620内，并在处理器610上执行所述程序。用户可以采用 键盘641和/或鼠标642向工作站600输入信息。将工作站布置为向显示仪 器643和/或磁盘631输出信息。本领域技术人员将理解还有很多本领域已 知的工作站600的其他实施例，本实施例的目的仅在于对本发明举例说明， 不得将其解释使本发明局限于这一特定实施例。应当注意，上述实施例旨在对本发明进行举例说明，而不是对其做出 限制，并且本领域技术人员能够在不背离权利要求的范围的情况下设计出 备选的实施例。在权利要求中，不应当将任何放置在括号内的附图标记推 断为限制所述权利要求。"包括" 一词不排除权利要求或说明书中未列举的 元件或步骤的存在。元件前的单数冠词不排除存在复数个这样的元件。可 以利用包括几个分立元件的硬件，也可以利用编程的计算机实现本发明。 在列举了几个单元的系统权利要求中，可以通过同一件硬件或软件体现这 些单元中的几个。第一、第二和第三等词语的使用不表示任何顺序排列。 可以将这些词语解释为名称。
权利要求
1、一种用于使医学图像数据可视化的系统(100)，所述系统包括-第一显示单元(110)，其用于显示所述医学图像数据的第一视图；-指示单元(115)，其用于指示所显示的第一视图上的位置；-触发单元(120)，其用于触发事件；-识别单元(125)，其用于响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包括的解剖结构；-选择单元(130)，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的一部分；以及-第二显示单元(135)，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二视图，从而使所述医学图像数据可视化。
2、 根据权利要求l所述的系统(100)，还包括用于对所述医学图像数 据进行分割的分割单元(103)。
3、 根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，对所述医学图像数 据进行分割，并基于经分割的医学图像数据识别所述解剖结构。
4、 根据权利要求l所述的系统(100)，还包括用于对所述医学图像数 据进行分类的分类单元(105)。
5、 根据权利要求1或4所述的系统(100)，其中，对所述医学图像数 据进行分类，并基于经分类的医学图像数据识别所述解剖结构。
6、 根据权利要求l所述的系统(100)，其中，所述医学图像数据包括 用于多体积绘制的多个成员图像数据，并且识别所述解剖结构是基于所述 医学图像数据的数据隶属的。
7、 根据权利要求l所述的系统(100)，其中，所述医学图像数据的所述选定部分的所述第二视图还基于所述所指示位置。
8、 根据权利要求l所述的系统(100)，其中，所述医学图像数据的所 述选定部分的所述第二视图还基于所述所识别的解剖结构。
9、 一种包括根据权利要求1所述的系统(100)的图像获取设备(500)。
10、 一种包括根据权利要求1所述的系统(100)的工作站(600)。
11、 一种用于使医学图像数据可视化的方法(400)，所述方法包括 -第一显示步骤(410)，其用于显示所述医学图像数据的第一视图； -指示步骤(415)，其用于指示所显示的第一视图上的位置；-触发步骤(420)，其用于触发事件；-识别步骤(425)，其用于响应于所触发的事件基于在所述所显示的 第一视图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包括的解剖结构；-选择步骤(430)，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像 数据的一部分；以及-第二显示步骤(435)，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的 第二视图，从而使所述医学图像数据可视化。
12、 一种将由计算机装置加载的计算机程序产品，其包括用于使医学 图像数据可视化的指令，所述计算机装置包括处理单元和存储器，所述计 算机程序产品在被加载之后为所述处理单元提供执行下述任务的能力-显示所述医学图像数据的第一视图； -指示所显示的第一视图上的位置； -触发事件；-响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视图上所指示的位置 识别在所述医学图像数据内包括的解剖结构；-基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的一部分；以及-显示所述医学图像数据的选定部分的第二视图，从而使所述医学图像数据可视化。
全文摘要
本发明涉及一种用于使医学图像数据可视化的系统(100)，所述系统包括第一显示单元(110)，其用于显示所述医学图像数据的第一视图；指示单元(115)，其用于指示所显示的第一视图上的位置；触发单元(120)，其用于触发事件；识别单元(125)，其用于响应于所触发的事件基于在所述所显示的第一视图上所指示的位置识别在所述医学图像数据内包括的解剖结构；选择单元(130)，其用于基于所识别的解剖结构选择所述医学图像数据的一部分；以及第二显示单元(135)，其用于显示所述医学图像数据的选定部分的第二视图，从而使所述医学图像数据可视化。因而，所述系统(100)允许对所述医学图像数据的该部分内包含的解剖结构可视化。
文档编号G06T17/40GK101606182SQ200780029879
公开日2009年12月16日 申请日期2007年8月8日 优先权日2006年8月11日
发明者H·莱曼, J·威斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司