光标模式显示系统和方法

专利名称：光标模式显示系统和方法
技术领域：
本发明涉及图像观察系统和方法.本发明尤其涉及用于显示数字的系统和方法，该数字表示图像中三维光标位置与对应的链接图像序列中的最接近图像片之间偏移距离。
背景技术：
在医学领域中，商业上可用的图像显示系统釆用各种技术将
图像数据呈现给用户。尤其是，将在医学装备(modalities)(例如，计算机断层照相(CT)、磁共振(MR)和其他类似设备)中产生的图像数据显示在显示终端以供在治疗现场的从业医师观察。从业医师使用该图像数据来确定疾病、组织损伤等是否出现。
目前，医疗场所采用的大量成像研究(例如，CT和MR)由于产生并存储了大量用于之后观察的图像数据文件而面临严重的诊断问题. 一个典型的图像数据集轻而易举就可包含超过2000幅的图像片，这些图像片被转换成相似数量的图像数据文件，这些图像数据文件被组织成多个图像序列.由于图像数据集包含有大量的片，因此对于从业医师来说，要人工浏览巨大数量的图像片来确定与当前诊断最相关的图像片不仅不方便而且费时。
现今的成像系统通过下列方式緩解了这个问题用户可在特定的图像中选择三维(3D)坐标位置，并且然后从对应的图像序列中自动确定并显示最接近的图像片.而且，计算偏移距离并显示偏移距离的成像系统连同为最接近图像片中的光标位置提供基准的交叉标线对于从业医师来说十分有用并辅助从业医师做出准确的诊断.
但是，当偏移距离变得过大时，显示的最接近图像片和交叉标线可能不再是光标位置的3D坐标的精确表示，因此，尽管显示的最接近图像片和交叉标线不是光标位置的3D坐标的精确表示，但是用户仍可能错误地依赖于该显示的最接近图像片，

发明内容
通过具有权利要求1提出的特定特征的光标模式显示系统，上述问题得到了解决.本发明优选实施例的特定特征在从属权项中阐述。
这里描述的实施例所提供的一个方面是， 一种光标模式显示系统，该系统指示在图像上的三维患者坐标系统中的光标位置与对应图像序列中的最接近图像片之间的偏移距离，所迷系统包括
(a) 存储器，用于存储阀值和与图像、最接近图像片和对应图像序列关联的数据；
(b) 耦合到该存储器的处理器，所述处理器配置成
i) 通过将光标位置投射到三维患者坐标系统，确定与图像上的光标位置关联的三维坐标；
ii) 通过确定与光标位置的三维坐标最接近的图像片来从对应图像序列确定最接近图像片；
iii) 计算最接近图像片和与光标位置关联的三维坐标之间的偏移距离；
iv) 确定该偏移距离是否超过阀值；
v) 如果偏移距离没有超出阀值，那么显示最接近图像片；以
及
vi) 如果偏移距离超出阀值，那么显示最接近图像片的修改形式。
这里描述的实施例所提供的另一个方面是， 一种用于指示在图像上的三维患者坐标系统中的光标位置和在对应图像序列中的最接近图像片之间的偏移距离的方法，所述方法包括
(a) 通过将光标位置投射到三维患者坐标系统，确定与图像上的光标位置关联的三维坐标；
(b) 通过确定与光标位置的三维坐标最接近的图像片，从对应图像序列确定最接近图像片；
(c) 计算最接近图像片和与光标位置关联的三维坐标系统之间的偏移距离；
(d) 确定该偏移距离是否超出阀值.
(e) 如果偏移距离没有超出阀值，那么显示最接近图像片；
以及
(f) 如果偏移距离超出阀值，那么显示最接近图像片的修改形式。
本发明的其他优点和实施例可以通过下面的描述和附图变得明显。


为了更好地理解这里描述的实施例并且更清楚地示出其实施的效果，将仅以例子的方式参考示出至少一个示例实施例的附图，其中
图1是光标模式显示系统示例实施例的框图；图2是示出图l光标模式显示系统产生的示例界面的示意困；图3是示出图1光标模式显示系统执行的主要操作步骤的流程图4是示出将光标位置投影到3D坐标位置的示意图；图5是示出包含最接近图像片的图像片栈的示意图；图6是示出图像片栈和序列图像片之间的距离的示意图；图7是示出图1光标模式显示系统产生的另外一个示例界面的示意图。
将会认识到，为了描述的简单和清楚，图中的单元不必按比例画出.例如，出于清楚的目的， 一些单元相对于其他单元，其尺度可能被夸大。另外，经适当的考虑，引用数字在困中可能重复以表示对应或相似的单元.
具体实施方式
将会认识到，为了描述的简单和清楚，经过适当的考虑，阐迷了众多的具体细节以提供对这里描述的示例实施例的全面理解.但是，本领域普通技术人员可以理解这里描述的实施例没有这些细节也可以被实施.在其他的例子中，不对已知的方法、过程和部件进行详细描述以将这里描述的实施例突出为重点.另外，本说明书不应该被认为以任何方式限制了这里描述的实施例的范围，而应该认为仅仅描述了这里所描述各种实施例的实现。
这里所描述的系统和方法的实施例可以用硬件或软件或其两者的结合实现。但是，优选地，这些实施例由在可编程计算机上执行的计算机程序实现，每个所述可编程计算机包括至少一个处理器、 一个数据存储系统(包括易失和非易失存储器和/或存储元件)、至少一个输入设备和至少一个输出设备。例如并且不限于，可编程计算机可以是个人计算机、笔记本电脑、个人数据助理和蜂窝电话。对输入数据应用程序编码以执行这里描述的功能并且生成输出信息。输出信息用已知的方式应用于一个或多个输出设备。
各个程序优选地以高级过程语言或面向对象语言和/或脚本语言实现以与计算机系统通信.但是，如果需要可以用汇编或机器语言实现该程序。在任何情况下，该语言可以是编译语言或解释语言。每个这样的计算机程序优选地存储在可由通用或专用可编程计算机读取的存储介质或装置上(例如，ROM或磁盘)，用于由计算机读取存储媒介或装置以执行这里所描述的程序时对该计算机进行配置和操作。本发明的系统还可以考虑以配置有计算机程序的计算机可读存储介质来实现，其中存储介质配置成使得计算机以特定的和预定义的方式工作以执行这里描述的功能。
进一步，描述的实施例中的系统、过程和方法可以计算机程序产品的形式发布，该计算机程序产品包括承栽用于一个或多个处理器的计算机可用指令的计算机可读介质。该介质可以按多种样式提供，包括一个或多个磁盘、光盘、磁带、芯片、无线传输、卫星传输、互联网传输和下栽、磁性和电子存储介质、数字和模
8拟信号等等.计算机可用指令也可以由各种方式，包括已编译编 码和非编译编码。
首先参考图1和2，其中示出了光标模式显示系统10示例实 施例的基本单元。具体地，光标模式显示系统10包括图像处理模 块90、研究启动模块50、 3D光标位置模块60、图像修改模块80、 阀值模块75、偏移距离计算模块70、图像片模块65、光标模式界 面模块55、显示驱动器95和用户偏好数据库85.与一个或多个 图像研究(image studies) 26 (或显示实体的任何其他类型，例 如图像序列或图像)关联的图像数据由成像医学装备2 (imaging modality)生成并存储在图像服务器4上的固像数据库6中，由 光标模式显示系统10检索(retrieval).光标模式显示系统10 在诊断界面36上显示图像研究26 (由一个或多个图像序列组成) 并允许用户16在显示的图像序列28中选择3D光标位置。光标模 式显示系统IO从对应的图像序列28中确认与3D光标位置最接近 的图像片并且然后计算3D光标位置和最接近图像片之间的偏移 距离，用于在诊断界面36上显示给用户16。
如上详细的讨论，应当理解光标模式显示系统IO可以以硬件 或软件或其两者的结合实现.具体来说，光标模式显示系统10的 模块优选地以在可编程计算机上执行的计算机程序实现，其中每 个可编程计算机包括至少一个处理器、数据存储系统和至少一个 输入设备和至少一个输出设备，可编程计算机不受任何限制，其 可以是大型计算机、服务器、个人计算机、笔记本电脑、个人数 据助理或蜂窝电话.在一些实施例中，光标模式显示系统10用软 件实现并安装在用户工作站9的硬盘驱动器和图像服务器4上， 从而使用户工作站9和图像服务器4以客户机-服务器的模式进行 互操作.在其他实施例中，光标模式显示系统10可以在与具体医 学装备2直接关联的单独的专用工作站上运行.在另外的其他实 施例中，当用户工作站9通过广域网(WAN)(例如通过因特网) 与图像服务器4通信时，光标模式显示系统IO可以配置成远程运 行在用户工作站9上.医学装备2是用于生成对应于患者医学检查的图像数据的任 何常规图像数据生成设备(例如，计算机断层照相(CT)和扫描 仪等).医师利用医学装备2生成的图像数据进行医学诊断(例 如，用于检查患部或者损伤是否存在或者用于查明患部或者损伤 的特征)。医学装备2可以位于单独的位置或设施(例如，医疗 设施)之中，也可以互相远离。通常将来自医学装备2的图像数
模拟或任何数字格式(例如，DICOM， bitmaps, JPEGs， GIFs 等)向图像服务器4提供图像数据，该格式用来表示医学图像数 据.然后，图像服务器4将图像数据转换成适于存储在图像服务 器4的图像数据库6中的数字格式(例如，图像数据文件)。
如图1中所示，用户工作站9包括键盘12和用户定位装置14 (例如鼠标)。应当理解，用户工作站9可以由带输入和显示装 置的任何有线或无线个人计算设备(例如普通的个人计算机、膝 上计算设备、个人数字助理(PDA)等)实现。用户工作站9可 操作地连接到非诊断界面20和诊断界面36上。如上所述，在一 示例实施例中，光标模式显示系统10的模块优选地安装在用户工 作站9的硬盘驱动器上和图像服务器4上，从而使用户工作站9 和中央图像服务器4以客户机-服务器的模式一起工作。
非诊断界面20显示图像研究列表18,该列表18提供可用于 显示的图像研究26 (或任何其他显示实体)的文本格式的列表. 图像研究列表18还包括关联的识別标记(例如，身体部分、医学 装备2等)并且按当前和先前图像研究分类来組织图像研究26。 其它相关的文本信息(例如，患者信息、图像分辨质量、图像获 取日期等)同步显示在图像研究列表18中以辅助用户16在图像 研究26中的选择.
通常，用户16将观察图像研究列表18并且选择用于在诊断 界面36上显示的列出的图像研究.优选地，使用常规彩色计算机 监视器(例如具有1024 x 768分辨率的彩色监视器)来提供非诊 断界面20，该计算机监视器具有足够的处理能力以运行常规的操
4的图像数据库6中.医学装备2以
10作系统(例如Windows NT),由于该显示器只是向用户16显示 文本信息，所以非诊断界面20不需要高分辨率图像，在这里的讨 论中，应当理解，本公开内容中使用的术语"图像研究"(image study)涵盖所有不同的图像类型(例如图像序列、图像研究、图 像等)，它们皆未被排除在外.
诊断界面36在显示区域22 (图2)上向用户16提供图像研 究26的高分辨率图像显示.优选地，使用具有较高分辨率的通常 用于观察CT和MR图像研究(例如，具有1280-1924分别率及 以上的灰度"读取"监视器)的医学成像质量显示监视器来提供 诊断界面36。应当理解，可以在光标模式显示系统10中采用许多 其他类型的显示配置，包括使用一个、两个或多个显示器。
在光标模式显示系统IO的一个示例实施例中，在非诊断界面 20上向用户16提供成像研究26的困像研究列表，其中每个成像 图像研究26包括一个或多个由图像片48 (图5)构成的图像序列 28。用户16从要在诊断界面36上显示的成像研究列表18中选择 图像研究26。虽然光标模式显示系统10的功能将会相对图像研究 26的选择和显示进行讨论，但是应当理解，光标模式显示系统IO 的功能同样可以应用于任何其他图像实体的显示和配置，例如图 像序列或者图像等。另外，应当理解一个或多个图像研究26 (或 图像序列28或图像)通常与特定的患者关联。
研究启动模块50检索对应于为观察而选择的图像研究26的 图像数据，并将其提供给图像处理模块90.图像处理模块90生成 包含图像信息的图像数据文件，困像信息例如是3D患者坐标系统 中的图像研究26的特定图像的位置和取向(下面将进一步描述)、 表示显示的图像的像素数据和其他图像属性(例如患者信息)。 在选择的图像研究26中的所有的困像序列28与对应的图像数据 文件关联.
图像处理模块90响应来自用户工作站9的用户16发送的命 令，协调研究启动模块50、光标模式界面模块55、图像片模块65、 偏移距离计算模块70、阀值模块75、 3D光标位置模块60和田像修改模块80的活动.当用户16从非诊断界面20启动图像研究26 时，图像处理模块90指示研究启动模块50检索与所选的图像研 究26关联的图像数据并将其提供给研究启动模块50。图像处理模 块90指示光标模式界面模块55生成具有工具栏24的光标模式界 面，工具栏24包含光标模式工具栏图标40 (图2).
图像处理模块90还检索光标位置34 (图2)和与所有对应的 图像序列38关联的图像数据以确定对应图像序列38中的与光标 位置34的3D坐标的距离最接近的图像片(此后称为最接近图像 片32)。然后，图像处理模块90将与最接近图像片32关联的图 像数据提供给显示驱动器95以用于在诊断界面36上显示，最后， 如果偏移距离超出阀值，那么图像处理模块90激活图像修改模块 80以修改最接近图像片32的显示(图5)。
光标模式界面模块55生成具有工具栏24(图1)的图形用户 界面，其中工具栏24包括用于激活光标模式显示系统10的光标 模式工具栏图标40 (图2).图2是示出由光标模式界面模块55 生成的图形用户界面的一个示例实施例的示意图。显示区域22包 括由光标模式界面模块55生成的工具栏24,工具栏24包括用于 激活光标模式显示系统10的光标模式工具栏图标40.图像处理模 块90通过显示驱动器95在诊断界面36上显示为观察而选择的图 像研究26(由一个或多个图像序列28組成)和光标模式界面，在 诊断界面36上向用户16显示至少一个图像序列(或其他图像实 体).至少一个显示的图像序列在这里被称为光标图像30(图2)。
光标困像30具有至少一个由图像片48 (图2)组成的对应的 成像序列38。如果它与光标图像具有相同的参照系(the frame of reference)，则成像序列28 (即对应成像序列38)对应于光标图 像30。对于本领域专业人员来说，成像序列28 (或者更上位的是 成像实体)如何与另 一成像序列28具有相同的参照系是显而易见 的。应当理解，为了确定图像实体(或图像序列28)的参照系， 每一个图像实体都具有存储在图像数据中的唯一的参照系标识 符，即参照系标识。例如，如果在图像获取(acquisition)期间，患者在位置1, 那么在位置l生成的所有的图像序列28具有相同的参照系，从而 具有与由用户16或者专业人员设置的相同的参照系标识。如果在 图像获取期间，患者移动在位置2,那么在位置2生成的所有的图 像序列具有另一参照系，从而具有不同于在位置1生成的序列的 参照系标识(由用户16或专业人员设置)。
具有相同参照系的两个图像序列(即，两个对应图像序列38) 的另一个例子是计算图像序列28的改型(reformation)的情况。 如果计算图像序列的改型，那么得出的图像序列28改型将与底层 的图像序列(即，计算改型所基于的图像序列)具有相同的参照 系。应当理解，对于本领域技术人员来说，计算图像序列28的改 型是显而易见的。或者，如果两个图像序列28没有相同的参照系， 那么将其中一个图像序列28转变成与其它图像序列28具有相同 的参照系。称作定位(registration)的耗费大计算量的过程可以 将一个图像序列28转变成与另一图像序列28具有相同的参照系。 经过定位过程的图像序列28可以具有存储在图像数据中的虚拟的 参照系标识，该标识引用(即链接到)与其它图像序列28相同的 参照系标识。应当理解，计算定位过程对于本领域人员来说是显 而易见的.总得来说，所有对应的困像序列38具有相同的参照系， 即相同的存储在图像数据中的参照系标识。
如图2所示，图像序列28 (例如光标图像和最接近图像片) 显示在在显示区域22中定义的图像序列框46中。对应的链接的 图像序列38也在显示区域22中显示.可选地，对应图像序列38 在较小的图像序列框46中显示，以不影响显示区域22中光标图 像30和最接近图像片32的显示。应当理解，这里仅仅是一个示 例实施例，并且对于本领域人员来说，众多的其他显示安排将是 显而易见的，
在一可选实施例(图7)中，光标模式界面模块55生成包含 在工具栏24中的阀值计算工具栏图标41,用于在显示区域22中 显示.用户16使用阀值计算工具栏41来改变用于计算存储阀值
13的阀值计算方法，这点将进一步描述。
显示驱动器95是采用商业上可用的硬件和软件实现的常规显 示屏驱动器。显示驱动器95确保各种图像实体在诊断界面36中 以合适的格式显示.具体来说，如图2所示，光标图像和最接近 图像片显示于在显示区域22中定义的图像序列46框内。对应图 像序列38也在显示区域22中的图像序列46框内显示。显示驱动 器95提供与图像序列28相关的适当格式化的图像数据，从而使 对应图像序列38和图像序列28合适地显示在一个或多个图像序 列框46中，
用户偏好数据库85存储与光标位置34的3D坐标和最接近图 像片32之间的偏移距离相关的阀值。阀值确定最接近图像片32 是否应该被图像修改模块80修改 可选地，用户偏好数据库85 可以存储关于用于计算存储的阀值的默认阀值计算方法的信息。
图像处理模块90采用3D光标位置模块60来确定光标位置 34的3D坐标。3D光标位置模块60从图像处理模块90接收光标 图像30中的光标位置34，并且投射该光标位置34到3D患者坐 标系统来确定光标位置的3D坐标。3D患者光标系统包括将患者 映射到3D坐标网格上.实际上，该映射为患者体内的每个位置创 建了对应的3D坐标。如何配置这样的3D患者坐标系统对于本领 域人员来说是显而易见的。一个3D患者坐标系统的示例表示在图 4中示出.但是，应当理解，在图4中示出的3D患者坐标系统仅 仅帮助作概念上的理解，并没有打算准确地描述患者到3D坐标网 格的精确映射。然后，3D光标位置模块60将光标位置34的3D 坐标提供给图像处理模块90来确定对应图像序列38中最接近的 图像片32,
图像处理模块90采用图像片模块65来确定对应图像序列36 中与光标位置34的3D坐标最接近的图像片，即最接近图像片32。 图像片模块65从图像处理模块90接收光标位置34的3D坐标和 与当前在诊断界面36上显示的对应图像序列38相关联的图像数 据文件。图像片65从该图像数据文件中检索对应图像序列38中的所有图像片48的位置和取向并且确定具有与光标图像30相同 的参照系的图像片中有哪一个最接近光标位置34的3D坐标，后 面将进行更详细描述，然后图像片模块65将与最接近图像片32 相关联的困像数据提供给图像处理模块90,
图像处理模块90采用偏移距离计算模块70来计算光标位置 的3D坐标和最接近图像片32之间的偏移距离.偏移距离计算模 块70接收光标位置34的3D坐标和与最接近图像片32相关联的 图像数据文件，其中图像数据文件包含了最接近图像片32在3D 患者坐标系统中的位置和取向(或者统称为平面)。偏移距离是 最接近图像32平面和光标位置34的3D坐标之间的最小垂直 (normal)距离.然后，偏移距离计算模块70将计算的偏移距离 提供给图像处理模块卯。
图像处理模块90采用阀值模块75来确定偏移距离是否超过 存储在用户偏好数据库85中的阀值。如前所述，如果计算的偏移 距离过大，那么会担心用户16错误地依赖显示的最接近图像片 32，即使显示的最接近图像片32不是光标位置34的3D坐标的准 确表示。图像处理模块90从用户偏好数据库85检索阀值并将该 阀值连同由偏移距离计算模块70计算的偏移距离一起提供给阀值 模块75。阀值模块75确定该偏移距离是否超过阈值(即，偏移距 离过大)并且向图像处理模块90返回阀值结果.
如果阀值结果指示偏移值超出了阀值，那么图像处理模块90 激活图像修改模块80来修改最接近图像片32在诊断界面36上的 显示。当偏移距离变得过大时，最接近图像片32和交叉标线42 可能不是光标位置34的3D坐标的准确表示，因此，用户可能错 误地依赖该最接近图像片32，即使显示的最解决图像片32和交叉 标线42不是光标位置34的3D坐标的准确表示.如上所述，图像 修改模块80修改最接近图像片32的显示来防止用户错误地依赖 该显示的最接近图像片32。图像修改模块80可以以许多种方式修 改该最接近图像片32，例如将最接近图像片涂掉(blackening) 或褪色(fading),或者，图像修改模块80可以指示图像处理模
15块90在诊断界面36上完全不显示该最接近图像片32.图像修改 模块80还可以生成在诊断界面36上显示的警告消息来警告用户 16偏移距离过大并且最接近图像片32可能不是光标位置34的准 确表示。
如前所述，虽然就图像序列28(在诊断界面36上的图像序列 框46中显示)的显示和配置讨论了光标模式显示系统10的功能， 但是应当理解，光标模式显示系统IO的功能同样可应用于在前述 显示区域22中的任何其他类型图像实体的显示和配置。更通常地， 应当理解，图像修改模块80、 3D光标位置模块60、阀值模块75、 偏移距离计算模块70、图像片模块65、研究启动模块50和光标 模式界面模块55的功能可以被应用于任何用来向用户16显示图 像实体的显示系统.现在参考困1、 2、 3,其中示出了光标模式显 示系统10的基本操作。具体地，图3是示出由光标模式显示系统 IO执行的过程步骤100的流程图。如上所述，虽然就图像研究26 讨论了光标模式显示系统10的通用操作，但是应当理解该描述的 光标模式显示功能同样可以应用于任何其他类型图像实体的显 示，例如单个图像序列、单个图像等。
在步骤(101)中，用户16使用用户工作站9的键盘12和/ 或鼠标14，从非诊断界面20选择由一个或多个图像序列28组成 的困像研究26用于在诊断界面36上显示.图像处理模块90请求 来自图像服务器4的与请求的图像研究26关联的图像数据。图像 服务器4识别请求的图像数据并从图像数据库6中检索该图像数 据并发送到图像处理模块90.从图像数据生成与选择的图像研究 26关联的图像数据文件，图像处理模块90通过显示驱动器95在 诊断界面36上显示光标图像30和一个或多个对应图像序列38。 光标模式界面模块55生成具有工具栏24(包含光标模式工具栏图 标40)的图形用户界面屏幕(图2)，然后被提供给图像处理模 块90用于在显示区域22中显示。
在步骤(102)中，图像处理模块90轮询(poll)光标模式工 具栏图标40来确定用户16是否已经使用用户工作站9的鼠标14(为选择光标模式工具栏图标40)激活了光标模式显示系统10。 或者，用户16可以通过选择各种热键和鼠标选择组合(例如当在 诸如光标图像30之类的显示图像上移动鼠标14时选择鍵盘12的 CTRL鍵)来激活光标模式显示系统10,用户16可以通过采用鼠 标14重新选择光标模式工具栏图标40或释放选择的热鍵(例如 通过释放键盘12的CTRL键)来去激活光标模式显示系统.
在步骤(104)中，用户16使用鼠标14在显示的图像序列上
(即光标图像30)将光标定位在期望的光标位置34。图像处理模 块90检索光标位置34并且使用与光标图像30关联的图像数据文 件来确定光标图像30中的光标位置34的2D坐标.参考图4为例， 光标图像30中的光标位置34的2D坐标为(x，，y，)。图像处理模 块90将光标位置34的2D坐标和光标图像30图像数据提供给3D 光标位置模块60来确定与光标位置34关联的3D坐标.
在步骤(106 )中，3D光标位置模块60通过将光标位置34 投射到3D患者坐标系统(图4)来确定光标位置34的3D坐标。 首先，3D光标位置模块60在来自图像处理模块90的光标图像30 中检索光标位置34的2D坐标。光标位置34的2D坐标是相对于 3D患者坐标系统的三个维度中的两个而言的。参考图4和光标位 置34的2D坐标(x，，y，)的例子，x，落在3D患者坐标系统的x 轴并且y，落在3D患者坐标系统的y轴.对于本领域人员来说显 而易见的是，图像处理模块90如何利用检索到的光标位置34、包 含显示的光标图像30的像素数据的图像数据文件和3D患者坐标 系统中的光标图像位置来确定相对于3D患者坐标系统的三个维 度中的两个而言的2D光标位置34.
然后，3D光标位置模块60采用光标图像30图像数据文件来 得到光标图像30在3D患者坐标系统(图4)中的位置和取向(或 者统称为平面).将光标位置34的2D坐标投射到光标图像30 平面上来确定光标位置34在3D患者坐标空间内的3D坐标。对 本领域人员来说显而易见的是，如何将光标位置34的2D坐标投 射到光标图像30平面上来确定光标位置34在3D患者坐标空间的3D坐标。例如，可以采用变换矩阵将2D坐标投射到3D坐标系
概念上，光标图像30的取向和位置提供了光标位置34在3D 患者坐标系统中的一个坐标，即取向坐标.提供哪个坐标依赖于 光标图像30的取向并且由光标图像30的位置提供坐标值，例如， 参考图4，光标图像30数据文件指示光标图像30在3D患者坐标 系统上具有取向和位置z，. 3D光标位置模块60采用取向坐标将 光标位置的2D坐标投射到z，平面上并确定光标位置34的3D坐 标。再次参考图4为例，2D坐标x，和y，被投射到3D患者坐标系 统，从而使(x，，y，，z，)成为光标位置34的3D坐标。最后，3D光 标位置模块60向图像处理模块90提供光标位置34的3D坐标。
再次参考图3，在步骤(108)中，图像片模块65从图像处理 模块90接收光标位置34的3D坐标以确定来自对应图像序列38 中的最接近图像片32。图像处理模块90将与当前在诊断界面36 上显示的所有对应图像序列38相关联的图像数据文件提供给图像 片模块65.对应图像序列38中的每个图像片48(图5)具有关联 的图像数据文件，该数据文件包括图像片48在3D患者坐标系统 中的位置和取向.图像片模块65考虑所有对应图像序列38的位 置和取向(即与光标图像30具有相同参照系的图像序列，也与光 标位置34具有相同的参照系)来确定与光标位置34的3D坐标最 接近的图像片48.如前所述，图像序列28的参照系由存储在图像 文件中的参照系标识指示.图像片模块65将通过比较图像序列，28 的参照系标识来确定具有相同参照系的图像序列28。
参考作为一个概念性的例子的图5,因为z，落在z"和z"，之 间，x，落在x"和x"，之间并且是与y，平面最接近的图像片32，所 以最接近困像片32落在与光标位置34的3D坐标(x，，y，，z，)相同 的参照系。图像片模块65将最接近图像片32图像数据提供给图 像处理模块90.再次参考图3，在确定最接近困像片32之后，在 步骤(110)中，偏移距离计算模块70计算光标位置34的3D坐 标和最接近图像片32之间的偏移距离.偏移距离计算模块70首先从图像处理模块90检索最接近图像片32图像数据和光标位置 34的3D坐标，如前所述，最接近图像片32图像数据包括最接近 困像片32在3D患者坐标系统中的位置和取向或者统称为平面. 偏移距离计算模块70计算偏移距离，即，光标位置34的3D坐标 和最接近图像片32之间的最小垂直距离.本领域人员已知如何计 算平面和3D坐标点之间的垂直距离.再次参考图5,偏移距离是最接近图像片32平面y"和光标 位置34的3D坐标的坐标(x，，y，，z，)之间的最小垂直距离.偏移 距离计算模块70向图像处理模块90提供该偏移距离.如前所述，如果偏移距离太大的话，会担心用户16错误地依 赖显示的最接近图像片32，即使该最接近图像片32不是该3D光 标位置34的准确表示。因此，在步骤(112)中，阀值模块75确 定偏移距离是否超出存储在用户偏好数据库85中的闽值。图像处 理模块90从用户偏好数据库85检索该阀值并且将该阀值与偏移 距离一起提供给阀值模块75.阀值模块75确定偏移距离是否超出 阀值并且将阀值结果返回给图像处理模块90。在光标模式显示系统IO被激活时，采用各种方法的其中一种 可选地设置阈值. 一个示例方法是采用由用户16选择并存储在用 户偏好数据库85中的预定义的阀值.另一示例方法基于来自所有显示的对应图像序列38的困像片 48之间的间距来自动地选择阀值。该方法的一个例子基于的假设 是所有序列图像片48之间具有相同的距离。在步骤(101)激活 光标模式之后，图像处理模块90检索与所有显示的对应图像序列 38相关联的图像数据.图像数据通过使用对应图像序列38中的所 有图像片48的位置和取向，内在地(inherently)包含所有对应 困像序列38内的所有图像片48之间的距离D (图6).参考图6，光标位置34的3D坐标和最接近图像片32之间的 最大偏移距离将是D/2 (即，当光标位置的3D坐标正好在两个图 像片中间时)并且D/2将会成为该实施例的阀值.图像处理模块 90将阀值D/2存储在用户偏好数据库85中，另一个示例方法允许用户16通过在光标图像30中标记区域 来手动设置阀值。在该方法过程的一个示例方式中，光标模式界 面模块55允许用户16在围绕光标位置34的光标图像30上创建 圆形标记(未示出)。用户16可以4吏用标记手柄(markup handles ) 调整圆形的尺寸.图像处理模块90可以在3D患者坐标系统中确 定该圆形的位置，并且将该信息存储在用户偏好数据库85中。阀 值模块75可以检索3D患者坐标系统中的國形的位置并且使用最 接近图像片32图像数据确定该最接近图像片32是否与圆形的位 置相交。本领域的技术人员理解如何确定最接近图像片32是否与 圆形的位置相交。如果这样，那么阀值模块75将会确定没有超出 阀值。否则，阀值模块75将确定已经超出阀值，在另一个示例实 施例中，允许用户16在光标模式显示系统10会话期间的任意时 间调整存储在用户偏好数据库85中的阀值。如图7所示，光标模 式界面模块55在工具栏24中生成阀值计算工具栏图标41以使得 用户16使用来自用户工作站9的鼠标14来选择阀值计算方法。 图像处理模块90轮询阀值计算工具栏图标以确定用户16选择了 哪种阀值计算方法。可替代地，阀值计算方法可以依赖于图像数据。在该替代方 法的一个示例方式中，光标模式显示系统10分割光标图像30图 像数据来确定光标图像中的对象的近似尺寸，其中该对象的近似 尺寸被用来设置阀值.该分割可以通过确定光标图像30中具有相 似图像密度值(存储在图像数据中)的邻近区域(neighborhood) 来实现。注意，该分割步驟对于本领域人员来说是显而易见的。 例如，如果定位在光标图像30中的对象是肺瘤并且光标定位在肿 痛上，那么光标模式系统10可以分割该肿瘤以接近该肿瘤的尺寸。 肿瘤的尺寸用于计算阀值.在该例中，只显示那些其平面与该相 近的肿瘤相交的那些最接近图像片32。本领域人员可以理解如何 确定最接近图像片32平面是否与相近的对象相交.应当理解，这 只是依赖于图像数据的阀值计算方法的一个示例实施例并且许多 其他实施例对于本领域人员来说也是显而易见的。在选择计算方法之后，图像处理模块90计算阀值并将其存储 在用户偏好数据库85中。另外，光标模式显示系统可以允许用户 16指定默认的阀值计算模式并且图像处理模块90可以将该默认 方法存储在用户偏好数据库85中。在激活光标模式显示系统10 之后，如果用户16没有对阀值计算方法作出明确的选择，则闺像 处理模块卯可以根据默认方法计算阀值并且将得到的阀值存储在 用户偏好数据库85中.在步骤(112)中，图像处理模块90从阀值模块75接收阀值 结果，如果偏移距离没有超出阀值，那么在步骤(114)中，图像 处理模块90将与最接近困像片32关联的图像数据和偏移距离提 供给显示驱动器95，然后显示驱动器95在图像序列框46中显示 最接近图像片32和在诊断界面36上显示偏移距离44.光标模式 界面模块55在最接近图像片32(图2)中生成交叉标线42。交叉 标线42表示在最接近图像片32中的光标位置34的3D坐标位置。最后，在步骤(116)中，如果偏移距离超出阀值，那么图像 处理模块90激活图像修改模块80来修改最接近图像片32在诊断 界面36上的显示。如前所述，当偏移距离变得过大时，最接近图 像片32和交叉标线42可能不是光标位置的3D坐标的准确表示。 因此，用户可能错误地依赖最接近图像片32，即使显示的最接近 图像片32和交叉标线42不是光标位置的3D坐标的准确表示。如上所述，图像修改模块80修改最接近图像片32的显示来 防止用户错误地依赖该显示的最接近图像片32。图像修改模块80 可以各种方式修改最接近图像片32。例如，图像修改模块80可涂 掉(blacken out)诊断界面36上的最接近图像片32.可选地， 随着偏移距离接近阈值，图像修改模块80可使诊断界面36上的 最接近图像片32逐渐褪色(fade).另外，图像修改模块80可 以产生警告消息或符号(例如"由于偏移距离为X mm，图像被 修改")并且将其提供给图像处理模块90用于在诊断界面36上 在最接近图像片32上部显示(未示出)。总的来说，光标模式显示系统10为用户16提供了方便地选择3D光标位置34的能力并且然后从所有与光标位置34的3D坐 标最接近的对应图像序列38中确定序列图像片48.然后，光标模 式显示系统IO计算光标位置34的3D坐标和最接近图像片32之 间的偏移距离并且确定该值是否超过阀值.如果已经超出阀值， 光标模式显示系统将修改最接近困像片32的显示来防止用户错误 地依赖所显示的并非光标位置34的3D坐标的准确表示的最接近 图像片32。如果偏移距离低于阀值，那么光标模式显示系统10 将在诊断界面36上向用户16显示最接近图像片32、交叉标线42 和偏移距离44.虽然光标模式显示系统10的各种示例实施例是在医学图像管 理的情形下描述以提供一种特定应用的阐释，但是应当理解光标 模式显示系统10还可以适用于任何其他类型的图像或文档显示系 统，虽然上述描述提供实施例的例子，可以理解的是所描述的实 施例的特定和/或功能在不脱离描述的实施例的精神和操作原理 的情况下很容易进行修改.因此，以上所述旨在阐述而非限定本 发明，并且本领域技术人员可以理解的是，在不偏离所附权利要 求书所定义的本发明的范围的前提下，可以进行其他变换和修改。
权利要求
1.一种光标模式显示系统，该系统指示图像上的三维患者坐标系统中的光标位置与对应图像序列中的最接近图像片之间的偏移距离，所述系统特征在于(a)存储器，用于存储阀值和与图像、最接近图像片和对应图像序列相关的数据；以及(b)耦合到该存储器的处理器，所述处理器配置成i)通过将光标位置投射到三维患者坐标系统，确定与图像上的光标位置关联的三维坐标；ii)通过确定与光标位置的三维坐标最接近的图像片来从对应图像序列中确定最接近图像片；iii)计算最接近图像片和与光标位置关联的三维坐标之间的偏移距离；以及iv)确定该偏移距离是否超过阀值。
2. 如权利要求l的系统，其中所述处理器进一步配置成至少以下其中之一(a) 当偏移距离接近阀值时，将最接近图像片褪色成黑色；(b) 如果偏移距离没有超出阀值，那么显示最接近图像片；(c) 如果偏移距离没有超出间值，那么显示对应的偏移距离；(d) 如果偏移距离没有超出阀值，那么显示表示在最接近图像片中的光标位置的三维坐标的交叉标线；(e) 如果偏移距离超出阀值，那么显示最接近困像片的修改形式；(f) 如果偏移距离超出阀值，那么涂掉最接近图像片；以及(g) 如果偏移距离没有超出阀值，那么向用户显示警告信息。
3. 如权利要求1和2的系统，其中阀值是下列之一(a) 在用户偏好数据库中预定义的；(b) 基于在对应图像序列中的图像片之间的距离而确定的；(c) 基于在图像上特定区域的手动选择而计算的；或(d)根据与图像关联的图像数据确定的；
4. 如权利要求1和2的系统，其中存储器存储用于确定阀值的默认方法，所述默认方法由用户规定或根据与图像关联的图像数据确定；
5. —种用于指示在图像上的三维患者坐标系统中的光标位置和在对应图像序列中的最接近图像片之间的偏移距离的方法，所述方法的特征在于(a) 通过将光标位置投射到三维患者坐标系统，确定与困像上的光标位置关联的三维坐标；(b) 通过确定与光标位置的三维坐标最接近的图像片从对应图像序列确定最接近图像片；(c) 计算最接近图像片和与光标位置关联的三维坐标系统之间的偏移距离；以及(d) 确定该偏移距离是否超出阀值。
6. 如权利要求5的方法，进一步包括以下至少一项(a) 当偏移距离接近阀值时，将最接近图像片褪色成黑色；(b) 如果偏移距离没有超出阀值，那么显示最接近图像片；(c) 如果偏移距离没有超出阀值，那么显示对应的偏移距离；(d) 如果偏移距离没有超出阀值，那么显示表示在最接近图像片中的光标位置的三维坐标的交叉标线；(e) 如果偏移距离超出阀值，那么显示最接近图像片的修改形式；(f) 如果偏移距离超出阀值，那么涂掉最接近图像片；以及(g) 如果偏移距离超出阀值，那么向用户显示警告信息。
7. 如权利要求5和6的方法，其中阀值是以下之一(a) 在用户偏好数据库中预定义和存储的；(b) 基于在对应图像序列中的图像片之间的距离自动确定的；(c) 通过在困像上选择特定区域手动设置的；或(d) 根据与图像关联的图像数据自动确定的；
8. 如权利要求5和6的方法，其中存储用于确定阀值的默认方法，所述默认方法由用户规定或根据与图像关联的困像数据确定；
9. 一种存储了多个指令的计算机可读介质，这些指令用于执行权利要求5-8中的方法的步骤.
全文摘要
一种光标模式显示系统和用于指示在图像上的光标位置和在对应图像序列中的最接近图像片之间的偏移距离的方法。首先，通过将光标位置投射到3D患者坐标系统来确定光标位置在图像上的3D坐标。然后在对应图像序列中最接近光标位置的三维坐标的图像片作为最接近图像片。计算最接近图像片和与光标位置关联的三维坐标之间的偏移距离。如果偏移距离没有超出阀值，那么显示该最接近图像片。否则就显示最接近图像片的修改形式。
文档编号G06T17/40GK101636763SQ200780050204
公开日2010年1月27日 申请日期2007年10月31日 优先权日2006年11月22日
发明者A·卡尼特萨尔, D·丹尼森, G·泽林杰, J·波特沃卡, L·姆罗茨, R·韦根基特尔 申请人:爱克发医疗保健公司