专利名称：对称的解剖结构的自动显示的制作方法
对称的解剖结构的自动显示
本发明涉及一种在显示区域内显示对称的解剖结构的方法。
本发明还涉及在显示区域内显示对称的解剖结构的系统。
本发明还涉及包含有上述系统的医学成像工作站。
本发明还涉及将由计算机设备载入的计算机程序产品，该计算机程序 产品包括用于在显示区域内显示对称的解剖结构的指令。
这种方法和系统的实施例可见于文章"M. P. Revel, D. Petrover， A. Hernigou, C Lefort, G Meyer, G. Frija, Diagnosing Pulmonary Embolism with Four-Detector Row Helical CT: Prospective Evaluation of 216 Outpatients and Inpatients, Radiology, 234: 265-273， 2005."。该文章公开了对计算机断层成像 (CT)数据集中的肺实质和脉管系统的分析。为了可视化，用户必须通过 对图像的平移(panning)和縮放操作而为每个实质分别选择视场(Field of View, FOV)。这就必须对图像数据集所包括的图像切片系列中的每个切片 进行操作。当诸如放射学家的用户想要在同一视图内同时观察两个实质时， 还必须手动选择FOV。
肺实质只是人体内对称的解剖结构的一个实例。其他实例还包括腿
部及其血管结构，例如通过诸如磁共振(MR)外围血管造影研究进行显像。 还有的例子是头部及其血管结构，例如通过诸如MR颈动脉血管造影研 究进行的显像；或者女性乳房，例如通过诸如MR乳房研究的最大密度投 影(MIP)进行显像。
对于对观察感兴趣区域内的高细节以确定诊断很感兴趣的放射学家而 言，确定正确的FOV很重要。因此，正确的FOV可以减少放射学家对每 个研究的阅读时间，从而支持了医疗保健设施内的工作流程。
本发明的目的在于，根据前文所述，提供以改进的方式确定FOV的方 法、系统、医学图像工作站和计算机程序产品。为实现这一目的，在显示
5区域内显示对称的解剖结构的方法包括基于显示区域为对称的解剖结构 自动计算縮放因子；基于解剖区域为对称的解剖结构自动计算平移位置； 根据计算的縮放因子和平移位置在显示区域内显示对称的解剖结构。通过
基于缩放因子和平移位置对FOV的自动计算，无需用户交互即可显示对称
的解剖结构。以这种方式，放射学家可以研究感兴趣区域内具有所需的细
节的解剖结构。因为放射学家无需进行手动縮放和平移即可确定FOV，从 而降低了每个对称的解剖结构的阅读时间。因此，改善了放射学家的工作 流程。
在根据本发明的方法的实施例中，对称的解剖结构包含于3D体积数据 集，该数据集包括一系列切片，该方法包括为一系列切片中的每个切片自 动计算縮放因子和平移位置。通过自动计算每个切片的FOV，用户可以在 一系列切片中快速浏览并研究感兴趣区域内每一个具有所需细节的切片。 用户交互是最少的，因为无需手工调整每个切片的FOV，从而减少了每个 体积数据集的阅读时间，提高了诸如放射学家的用户的工作流程。
在根据本方明的另一个方法实施例中，对称的解剖结构包括基本上彼 此对称的至少两个子结构，该方法包括分别为至少两个子结构中的每一 个自动计算縮放因子和平移位置；根据其相应的计算的縮放因子和平移位 置分别显示至少两个子结构。子结构为诸如肺部的两个实质或者女性乳房 的两个乳房。通过对每个子结构自动计算FOV，用户可以在同一对称的解 剖结构的不同视图间方便地浏览。由于无需针对每个子结构手动确定FOV， 从而进一步提高了工作流程。
在根据本发明的方法的另一个实施例中，在导入数据库内的对称的解 剖结构期间自动计算縮放因子和平移位置。通过在导入结构期间计算FOV， 可以更快地显示结构。这更进一步改进了每个研究的阅读时间。
在根据本发明的方法的另一个实施例中，通过用户界面自动触发显示 对称的解剖结构和/或子结构。通过提供专用的用户界面以显示具有自动计 算所得的FOV的结构，用户控制了何时显示FOV以及以该FOV显示哪个 结构，例如是整个结构还是子结构。
为进一步实现目的，用于在显示区域内显示对称的解剖结构的系统包 括计算装置，用于基于显示区域为对称的解剖结构自动计算縮放因子以说明书第3/8页
及基于显示区域为对称的解剖结构自动计算平移位置；显示装置，用于在 显示区域内根据所计算的縮放因子和平移位置显示对称的解剖结构。
根据本发明的系统的实施例如权利要求7-10所述。 为进一步实现目的，医学成像工作站包括根据权利要求6-10中任一项 的系统。
为进一步实现目的，由计算机设备载入的计算机程序产品包括用于在 显示区域内显示对称的解剖结构的指令，该计算机设备包括处理单元和存 储器，该计算机程序产品在载入以后提供具有执行以下任务能力的所述处
理单元基于显示区域为对称的解剖结构自动计算縮放因子；基于显示区
域为对称的解剖结构自动计算平移位置；在显示区域内根据所计算的縮放 因子和平移位置显示对称的解剖结构。
如对根据本发明的方法所描述的，根据本发明的系统、医学图像工作 站和计算机程序产品能实现一样的发明效果。
如下列各图所示，参考下文中所描述的各实施例可以使得本发明的这 些和其他方面显而易见且能得到清楚阐述 图l示出了对称结构的实例； 图2示意性地示出了根据本发明的方法；
图3示意性地示出了作为一系列2D切片的分割后的肺实质；
图4示出了二进制体积数据集中按照x位置的分割体素的数量的直方
图5示出了从已计算的对象参数到平移和縮放参数的转换；
图6示出了 MR乳房研究的直方图7a示出了接收到的数据集的实例；
图7b示出了为双肺优化的FOV;
图7c示出了为右肺优化的FOV;
图7d示出了为左肺优化的FOV;
图8示出了用于触发根据本发明的方法的用户界面；
图9示意性地示出了根据本发明的系统。
图1示出了对称结构的实例。第一个对称结构102为腿部动脉，其可
由磁共振(MR)血管造影研究的最大密度投影(MIP)显像。第二个对称 结构104为颈动脉，其可由MR血管造影研究的SVR (遮盖容积重建)显 像。第三个对称结构106为女性乳房，其可由MR乳房研究的MIP显像。 第四个结构108为肺部，其可由计算机断层扫描(CT)的胸腔研究显像。 本发明可用于这些对称结构的实例。然而，本发明还可用于体内其他对称 结构，所述结构由诸如MR成像设备、CT成像设备、传统X线成像设备等 的医学采集设备获得对称结构图像而得到显像。
图2示意性地示出了根据本发明的方法。步骤202为接收图像的初始 步骤。例如，接收CT胸腔研究。它是包含2D图像切片的3D体图像集。 使用诸如"T. Bfilow， R.Wiemker, T. Blaffert, C. Lorenz, S. Renisch, Automatic Extraction of the Pulmonary Artery Tree from Multi-Slice CT Data, SPIE, 5746: 730-740， 2005."中描述的方法将肺实质从该体图像集中分割出来。这得到 所谓的二进制体积数据集，其中属于实质的体素取值为1，不属于实质的体 素取值为0。图3中将此示意性地显像为包括2D切片304、 306、 308、 310 和312的切片系列302。
在下一步骤204中，从二进制体积数据集中确定包含了所有实质(即 取值为1的体素)的、x和y维度上的分割边界(^。,^j,皿,L)。这也被 称为x禾口y上的包围框(bounding box)。
为了能给左肺或右肺都设置视场(FOV)，处理二进制体积数据集以确 定双肺之间的分离位置。为了确定该分离位置x,，对肺部轮廓进行重建， 其中，首先在x方向上遍历二进制体积数据集；其次，对每个x位置取每 个各自的yz切片并计算分割体素(即该切片中取值为1的体素)的数量。 这样就生成了如图4所示的图表，其给出了二进制体积数据集中按照x位 置的的分割体素数量的直方图。该直方图给出了轮廓p， 402。在双峰之间 确定分离位置x,，其中每个峰对应于一个肺。在步骤206中根据峰计算分 离位置x,。此处，利用平均滤波器使曲线p平滑，平均滤波器定义为
<formula>formula see original document page 8</formula>
其中，n为平均滤波器的大小。然后，该轮廓的线性导数如下计算.-~7 ( ) = p平滑(x) 一 p平滑(x — 1)
血
根据轮廓的导数，将所有零交叉确定为zc， zc为满足以下条件的所有
占
r ^p平滑(x) 二 0 v (" "p平滑(x) 、 n -《p平滑(x)
、、
>0a，、"<0 血 血
血
\ 、 z z
最后，将最中心的零交叉zc确定为分离位置;c、.，即404。 同样的技术也可以用于2D中。这样就意味着参数(;c自，x,^^Hx)是 为每个独立切片计算的。对于给定的分割切片304，通过在x和y上获取分 割边界计算L ，^ax，i,n,^)。通过对每个x计算y方向上的体素数量而生 成轮廓。然后，可以像3D中那样进行同样的分离位置x,的计算。
步骤208中，对每个切片的(x， y)平移位置和(x， y)縮放因子的 计算是从分离位置x,开始。对给定的切片给出计算值(x^,x一UmJ (可 以是3D或者2D)时，从中可以计算出平移和縮放因子，从而使实质适合 尺寸为(A，、)的显示器。这在图5中示出并通过下述方式计算首先计 算每个因子的起点。对于每个实质将其起点设置为-
4^1 r^T _f (少max + min ^ C^"max + "^min
起点两个=i^^, ~~^^}
对于左实质将其起点设置为
起# = {C^max ) (Xmin + ) j
对于右实质将其起点设置为 击己占=1^
max
"、右—1 2 ， 2 J
设置完起点之后，必须计算目标尺寸^和o/以到达显示区域的范围， 从而尽可能的縮放以显示整个目标。对于三种不同的情况，x的目标尺寸定 义如下-
对于两个实质
Ojc，两个=义max —义min
对于左实质
9对于右实质
Ox，右二义max — X.v
y的目标尺寸定义如下
O少—少max 3"^ miii
从目标尺寸到显示范围的转换方案必须与如下所述显示器的长宽比相 对应。另外，在步骤208中需要检査是否满足4^^
如果x和y方向上的显示器尺寸相等，则根据步骤210计算"延伸" (Extend):将x方向上的"延伸"设为等于y方向上的"延伸"，使其等于 x方向上起点和y方向上起点的最大值
延伸x=延伸y-max(o,，o》
在步骤212中，检查x方向上的"延伸"是否大于y方向上的"延伸"， 即^>^ 如果为是，则在步骤214中检査x方向上的起点是否大于y方 向上的起点，即^> ？如果为是，则在步骤216中检查x方向上的起点是 否大于x方向上的显示器尺寸，即^〉^ 如果为是则在步骤218中计算"延 伸"将x方向上的"延伸"设为等于x方向上的起点，并将y方向上的"延 伸"设为等于y方向上的显示器尺寸除以x方向上显示器尺寸与x方向上 起点之积，艮口
延伸乂=。，
延伸y-、/丄,(V
如果步骤216或者214中的判断结果为否，则在步骤220中计算"延 伸"将x方向上的"延伸"设为等于x方向上的显示器尺寸除以y方向上 的显示器尺寸再乘以y方向上的起点的结果。y方向上的"延伸"等于y方 向上的起点，艮口
延伸y: 。r
如果步骤212的判断结果为否，则x方向上的"延伸"小于y方向上 的"延伸"，即A <~ 。然后在步骤222中检查x方向上的起点是否大于y 方向上的起点，即0,> ？如果为是则执行步骤218。如果步骤222的判断 结果为否，则在步骤224中检査y方向上的起点是否大于y方向上的显示器尺寸，即 >^ 。如果为是则执行步骤220。如果步骤224判断结果为否，则执行步骤218。"延伸"决定縮放因子，起点决定平移位置，方法结束于步骤226，其中相应地显示切片。
通过上述方式为每个切片计算出了縮放因子和平移位置。当用户想要在切片集中浏览时，每个切片会自动縮放并平移从而能够对研究进行快速阅读。
本发明并不限于所述的实例。其也可以用于如图6所示的诸如乳房MR数据集的实例中。例如，图6示出了为乳房MR数据集602和604获取轮廓606和分离位置608的实例。给出每个乳房分割后的二进制体积，则可以应用本发明。有利地，减少了对包含有对称的解剖结构的数据集进行标准观看所需的用户交互。此外，使用根据本发明的方法也减少了交互时间。不仅为可视切片，也为非可视切片正确设定了縮放因子和平移位置。唯一留下的交互是FOV设定好之后轴向滚动切片以观看单肺或者双肺。尽管确定FOV需要一定的计算成本，但并不会对用户工作流程产生负面影响，因为所有的FOV都可以在数据导入到数据库中时预先计算好。
图7a中示出了在应用本发明之前接收到的数据集的一个实例。图7b示出了得到的双肺的基于3D的FOV。图7c示出了得到的右肺的FOV，图7d示出了得到的左肺的FOV。如图7b到7d所示，可以将FOV设定为使得肺部覆盖整个显示区域。
本方法适用于分割之后可由两个二进制对象表示的所有解剖组织。
本方法可以使用按钮将FOV设为三种预设形式的方式实施。图8中给出了用户界面800的一个实例。使用以图形方式表示其用途的按钮图标802、804和806，用户可以方便地在三种FOV间切换而无需任何复杂的观察者交互。例如按下图标802会在区域808中显示覆盖双肺的FOV。按下图标804会显示覆盖左肺的FOV，而按下图标806会显示覆盖右肺的FOV。图9以示意性地示出了根据本发明的系统。系统卯0包括存储器902，存储器902包括设计为执行根据本发明方法的计算机可读软件。系统900还包括中央处理单元(cpu) 904， 904通过软件总线906与存储器卯2有效相连。cpu 1004为执行根据本发明的方法进行必要的计算。计算结果传递给显示缓存1008， 1008与显示设备910有效相连。根据本发明的方法所执行的数据从数据库912获取，数据库912与诸如CT扫描器的医学采集设备914相连。将由CT扫描器914从人体采集的用于检查的数据发送给数据库912。根据本发明的方法可在此导入期间触发，或者例如用户通过显示器910进行交互时触发。
需要认识到，上述实施例是对本发明的举例说明而不是限制，本领域技术人员可以设计出许多备选实施例而不脱离本权利要求的范围。在本权利要求中，任何置于括号内的参考标记都不应解释为是对权利要求的限制。词语"包括"并不排除权利要求中未列出的元件或者步骤的存在。元件之前的量词"一"并不排除多个该元件的存在。本发明可以由包含若干不同元件的硬件形式实现，也可以由适当编程的计算机形式实现。系统权利要求中列举了若干装置，这些装置中的若干可以由一个且相同项目的计算机可读软件或者硬件来体现。在相互不同的从属权利要求中列出了某些措施，但这一事实本身并不表明这些措施的组合不能产生良好效果。
1权利要求
1、一种用于在显示区域(910)内显示对称的解剖结构(102，104，106，108)的方法，所述方法包括-基于所述显示区域为所述对称的解剖结构自动计算缩放因子(210，218，220)；-基于所述显示区域为所述对称的解剖结构自动计算平移位置(206)；-在所述显示区域(910)内根据所计算的缩放因子和平移位置显示所述对称的解剖结构(102，104，106，108)。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述对称的解剖结构包含于3D体积数据集内，所述数据集包括一系列切片(302， 304， 306， 308， 310)并且所述方法包括为所述一系列切片中的每个切片自动计算所述縮放因子和所述平移位置。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中，所述对称的解剖结构包括彼此大体对称的至少两个子结构，所述方法包括-分别为所述至少两个子结构中的每一个自动计算所述縮放因子和所述平移位置；-根据所述至少两个子结构各自的所计算的縮放因子和平移位置分别显示所述至少两个子结构。
4、 根据权利要求1-3所述的方法，其中，在导入数据库(912)内的所述对称的解剖结构期间自动计算所述縮放因子和所述平移位置。
5、 根据权利要求1-3所述的方法，其中，通过用户界面(800)自动触发显示所述对称的解剖结构和/或子结构。
6、 一种用于在显示区域(910)内显示对称的解剖结构(102， 104，106， 108)的系统(900)，所述系统包括-计算装置(902)，用于-基于所述显示区域为所述对称的解剖结构自动计算縮放因子；以及-基于所述显示区域为所述对称的解剖结构自动计算平移位置；-显示装置(902)，用于在所述显示区域内根据所计算的縮放因子和平移位置显示所述对称的解剖结构。
7、 根据权利要求6所述的系统，其中，所述对称的解剖结构包含于3D体积数据集内，所述数据集包括一系列切片(302， 304， 306， 308， 310)并且所述计算装置还用于为所述一系列切片中的每个切片自动计算所述縮放因子和所述平移位置。
8、 根据权利要求6所述的系统，其中，所述对称的解剖结构包括彼此大体对称的至少两个子结构，并且所述计算装置还用于分别为所述至少两个子结构中的每一个自动计算所述缩放因子和所述平移位置；并且所述显示装置还用于根据所述至少两个子结构各自的所计算的縮放因子和平移位置分别显示所述至少两个子结构。
9、 根据权利要求6-9所述的系统，还包括导入装置(902)，用于在导入数据库内的所述对称的解剖结构期间自动计算所述縮放因子和所述平移位置。
10、 根据权利要求6-9所述的系统，还包括用户界面(800)，用于自动触发显示所述对称的解剖结构和/或子结构。
11、 一种医学成像工作站，包括根据权利要求6-10中任一项所述的系统。
12、 一种计算机程序产品，其将由计算机设备载入，所述计算机程序产品包括用于在显示区域内显示对称的解剖结构的指令，所述计算机设备包括处理单元和存储器，所述计算机程序产品在被载入以后为所述处理单元提供执行以下任务的能力-基于所述显示区域为所述对称的解剖结构自动计算縮放因子；-基于所述显示区域为所述对称的解剖结构自动计算平移位置；-在所述显示区域内根据所计算的縮放因子和平移位置显示所述对称的解剖结构。
全文摘要
本发明涉及在显示区域内显示对称的解剖结构的方法，该方法包括基于显示区域为对称的解剖结构自动计算缩放因子；基于显示区域为对称的解剖结构自动计算平移位置；根据计算的缩放因子和平移位置在显示区域内显示对称的解剖结构。本发明还涉及系统、包含该系统的医学成像工作站以及设计为执行根据本发明的方法的计算机程序产品。
文档编号G06T3/40GK101675452SQ200880014686
公开日2010年3月17日 申请日期2008年4月24日 优先权日2007年5月4日
发明者J·J·松内曼斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司