用于自动或半自动地分割的方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于自动或半自动地分割借助医学成像设备记录的包括器官的检查区域的3D图像数据组的方法，具有如下步骤：提供3D图像数据组；提供关于检查区域中成像的器官的类型的信息；借助基于模型的分割算法自动地分割3D图像数据组，其中使用器官的类型作为模型的基础；借助基于灰度值的分割算法自动地或半自动地分割3D图像数据组；和显示至少一个分割结果。
【专利说明】 用于自动或半自动地分割的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于自动或半自动地分割借助医学成像设备记录的30图像数据组的方法以及一种用于执行这样的方法的装置。
【背景技术】
[0002]对来自于医学成像设备的图像数据组进行分割对于进一步的图像处理以及对于更好的识别和诊断是必不可少的。从三维的01、II？或旋转血管造影图像数据中分割例如人的心脏的左心房对于规划和实施医学干预和消融过程是重要的，因为左心房具有大的个体差异。目前使用基于模型的或基于灰度值的分割算法，其中两种类型都具有优点和缺点。由此，基于模型的分割算法可以通过按下按钮而快速自动地实施，并且也可以在具有降低的图像质量和/或降低的对比度的图像数据的情况下运行，但通常也是极其不精确的。相反基于灰度值的分割算法是在良好的图像质量的情况下极其精确的，但在图像数据组的降低的图像质量和/或降低的对比度的情况下也是缓慢且易于出错的，并且其通常需要多个使用者输入。
[0003]一般地，基于模型的以及基于灰度值的算法是现有技术。例如飞利浦卫生保健公司([1:0]?在其X射线设备中对于图像处理使用基于模型的分割算法来分割左心房(产品“2？ 西门子卫生保健公司在其血管造影X射线设备中对于图像处理使用半自动的基于灰度值的所谓的“1次点击分割(1-(3114
” (产品即”)。在该产品的情况下使用者在理想情况下仅须在左心房中心标记一个图像点，然后自动地执行分割。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是，提供一种用于分割借助医学成像设备记录的30图像数据组的方法，其避免了现有技术的缺点并且提供了全自动分割的可能性；此外本发明要解决的技术问题是，提供一种适用于执行该方法的装置。
[0005]上述技术问题通过按照本发明的用于自动或半自动地分割借助医学成像设备记录的30图像数据组的方法和按照本发明的装置来解决。
[0006]按照本发明的用于自动或半自动地分割借助医学成像设备记录的包括器官的检查区域的30图像数据组的方法具有如下步骤:
[0007]籲提供30图像数据组，
[0008]籲提供关于检查区域中成像的器官的类型的信息，
[0009]籲借助基于模型的分割算法自动地分割30图像数据组，其中使用器官的类型作为模型的基础，
[0010]籲借助基于灰度值的分割算法自动地或半自动地分割30图像数据组，和
[0011]籲显示至少一个分割结果。
[0012]为了执行按照本发明的方法，在此可以设置按照本发明的装置具有:用于控制该方法的控制单元；具有计算机实施的软件的用于执行分割的计算单元；用于存储30图像数据和分割结果的存储单元；用于接受使用者输入的输入单元和用于显示分割的30图像数据的显示单元。
[0013]30图像数据组在此可以在其提供之前借助医学成像设备直接被记录或事先已经被记录并存储。在后一种情况下对于方法然后从存储单元中调用并提供30图像数据组。关于检查区域中成像的器官的类型的信息同样可以以不同的方式被提供。由此同样可以从存储单元中或也从用于记录30数据组的器官程序中调用信息。例如也可以借助软件执行自动的器官识别。
[0014]根据关于器官的信息自动地执行基于模型的分割算法。例如根据器官由左心房构成的信息引入一个或多个左心房的模型作为分割算法的基础。基于模型的分割由现有技术公知，例如在专利申请…2012/0230570八1中描述了一种这样的方法。
[0015]基于灰度值的分割算法同样由现有技术公知。在此分割基于30图像数据组的每个单个体素的单独考察。这样的分割需要至少一个使用者输入，例如通过使用者标记30图像数据组的图像点或区域作为属于器官或器官的子器官或属于背景。在西门子公司的半自动的所谓的“1次点击”分割人的左心房的范围内使用者例如一次性地在截面图像…?!?)上标记左心房的中心，紧接着自动地执行分割方法。基于灰度值的分割算法例如可以基于边缘识别和/或阈值识别。已知的基于灰度值的分割算法例如由文章
61*8^)11011^50^)^111181 801111(1&!'786^111611^8^1011 0？ 013^*60^5 111
11118^65, ^1^0066(1111^5 ,0011^6^61106 011 &七61 ^151011
，。編如，111112001，^01.1，105页及以后公知。
[0016]显示至少一个分割结果或两个分割结果。例如基于模型的分割算法的分割结果的显示可以在该分割结束之后并且在借助基于灰度值的分割算法的分割结束之前、甚至可能在后者开始之前已经被显示。
[0017]按照本发明的方法通过基于关于成像器官的信息自动地执行基于模型的分割算法能够快速地提供分割结果，其中通过附加地执行基于灰度值的分割算法能够随后提供较高质量的更精确的分割结果并且能够被考虑用于检验。本发明通过既快速又精确并且高质量地提供分割结果，组合了两个分割方式的优点并且消除了缺点。在实施本发明之后将借助基于模型的分割算法获得的分割结果与借助基于灰度值的分割算法获得的分割结果相比较，这能够实现分别最优的分割结果的选择。
[0018]在灵活地执行该方法的有利的方式中，可以通过接受使用者输入来改变分割的顺序。由此例如使用者可以在该方法开始之前决定，首先执行哪种分割。
[0019]根据本发明的另外的实施，对于借助基于灰度值的分割算法的半自动的分割，接受并使用关于图像点、特别是关于与器官或器官的子器官的对应的使用者输入。由此使用者例如可以标记成像的器官或器官的子器官的中心点和/或附加地标记背景的图像点，以便改善分割算法的结果的精确性。
[0020]根据本发明的另外的实施，首先借助基于模型的分割算法进行分割并且将该分割的至少一个分割结果用作用于执行基于灰度值的分割算法的基础。通过这种方式可以无需附加的使用者干预就能全自动地实施该方法。由此例如可以规定，使用来自于基于模型的分割算法的分割结果的信息，其替代了否则必须由使用者手动进行的标记。
[0021]特别地，由借助基于模型的分割算法的分割作为与器官或器官的子器官的对应而确定的至少一个图像点，例如可以作为器官或器官的子器官的对应被用于借助基于灰度值的分割算法的分割。由此例如可以在人的左心房的情况下从基于模型的分割算法的分割结果中得到左心房的中心并且基于此执行基于灰度值的分割算法。
[0022]在对于改善分割结果的有利的方式中，在分割之后接受关于图像点与器官或器官的子器官的对应的至少一个使用者输入并且用于校正分割结果。在需要时在30图像数据组的单独的截面图像(19?中修改分割结果，例如通过操纵轮廓或通过在截面图像中画线。
[0023]根据本发明的另外的实施，30图像数据组由磁共振断层造影数据组、计算机断层造影数据组或血管造影数据组构成。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]下面对照附图中示意性示出的实施例对本发明以及按照本发明的特征的进一步优选的实施做进一步的说明，但本发明不由此而限定于实施例。附图中:
[0025]图1示出了按照本发明的方法的流程，和
[0026]图2示出了按照本发明的用于执行该方法的装置的视图。
【具体实施方式】
[0027]图1示出了按照本发明的自动方法的流程，该方法具有两个先后执行的基于不同的分割算法的分割。可以借助在图2中示出的装置执行该方法，其中控制单元15接管该方法的控制。在第一步骤10中首先提供检查区域的30图像数据组，其中30图像数据组具有器官的显示。器官在此被理解为人身体的连续的部分区域，例如手、脚、脑部、心脏、左心房、主动脉根等。借助医学成像设备(例如磁共振断层造影设备、计算机断层造影设备或X射线设备)记录了该30图像数据组。在此，可以在提供之前就直接执行记录和30图像数据组的可能的重建，或者在很长时间以前就已经记录了 30图像数据组并将其存储在存储单元18中。
[0028]除了 30图像数据组之外附加地还在能够与第一步骤10同时或之后进行的第二步骤11中提供关于在30图像数据组上成像的器官的类型的至少一个信息。该信息例如可以从存储单元中调用，在那里该信息可以与30图像数据组一起或与之分开地存储。由此例如可以根据借助其记录了 30图像数据组的器官程序来确定器官的类型。但是也可以在呈现30图像数据组之后才确定信息，例如通过对30图像数据组应用自动的软件控制的器官识另I」。这样的自动的器官识别程序是现有技术。
[0029]在呈现关于器官的类型(也就是30图像数据组是哪种器官)的信息之后，在第三步骤12中自动地执行基于模型的分割算法。在此，在关于器官的类型的信息的基础上引入模型。例如如果自动地识别出待分割的器官是左心房，则执行基于模型的分割算法来提取包括心耳和引入的肺静脉的对照的左心房。例如如果自动地识别待分割的器官是主动脉根，则执行基于模型的分割算法来提取主动脉根、冠状动脉口和一部分上升的主动脉并且例如标记主动脉瓣的口和瓣叶。
[0030]在第四步骤13中半自动地或全自动地对30图像数据组应用基于灰度值的分割算法。已知的基于灰度值的分割算法例如从文章1=1:61'狀1:1X60111:8
0^)1:111181 001111(181-7 已打己 1^6^1011 86^1116111:81:1011 0？ 013^601:8 111 8—0 11118^68, ^^0066(1111^8
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月，^01.1，105页及之后公知。基于灰度值的分割可以与基于模型的分割同时或在其之前开始，或者在基于模型的分割结束之后开始。根据本发明的优选的实施在基于模型的分割之后执行基于灰度值的分割，并且使用基于模型的分割算法的至少一个结果作为对于基于灰度值的分割算法的基础。
[0031]一般地，为了执行基于灰度值的分割需要关于标记或选择属于待分割的器官或子器官的图像点或体素的至少一个使用者输入。在已知的“1次点击”分割(基于灰度值)的情况下使用者在截面图像(11?3)中标记一个图像点，该图像点构成器官(例如左心房)的中心；利用该输入的信息于是执行分割。在该方法的范围内，现在可以自动地从基于模型的分割算法的分割结果中得出关于器官的中心或器官的至少一个或多个图像点的信息，并且作为初始化用于基于灰度值的分割。通过这种方式无需任何使用者输入的全自动方法是可能的。
[0032]替换地也可以在接受一个或多个使用者输入之后执行基于灰度值的分割算法；在需要时也可以在基于模型的分割之前进行基于灰度值的分割。
[0033]在第五步骤14中显示分割的至少一个分割结果，优选地显示两个分割结果。例如在显示单元20(显示器等)上进行显示。可以规定，基于模型的分割算法的分割结果(并且当其首先执行时)在其结束之后立即并且仍在基于灰度值的分割开始之前被显示。在显示时可以以颜色、标签、点等标记分割结果的部分。
[0034]在呈现两个分割结果的情况下也可以将其彼此比较。在此例如可以自动地标记地显示结果的一致和不同。通过这种方式，使用者(也就是例如关于随后的医学干预或进一步处理做决定的医生)可以选择对于进一步应用更良好合适的分割结果(例如对于在左心房的情况下消融过程的随后步骤)。
[0035]在呈现分割结果之后可以通过使用者对于分割结果的校正或改变进行手动输入。由此例如可以根据在30数据组的各个截面图像…?!?)中的图像点的标记或选择来修改分割结果。这例如可以通过操纵轮廓(其在截面图像中标记了分割结果)或通过在截面图像中画线(其显示，哪个部分应当被添加到分割结果或从中删除)来实现。接受中的操作并且然后自动进行转换，使得操作直接对分割结果的三维显示产生影响。替换地也可以，直接在30图像数据显示中例如通过“切掉0^88仏!126=) ”图像部分(该图像部分错误地包含在分割结果中)来编辑分割结果。
[0036]图2中示出的用于执行按照本发明的方法的装置具有用于控制该方法的控制单元15以及具有软件17的计算单元16。计算单元受控制单元15控制地运行并且例如借助软件17执行所有计算和处理，例如分割。在存储单元18上存储结果或中间结果，或者从存储单元18调用已经存储了的数据。为了显示30图像数据和分割结果设置显示单元20，并且为了输入使用者输入，设置输入单元19 (例如键盘或触摸屏)。输入单元具有用户界面功能。其可以以任意的顺序提供两个分割算法(基于模型、基于灰度值)的激活，其中在选择与基于模型的分割不同的半自动的基于灰度值的分割之后会需要另外的使用者交互。
[0037]在医学成像设备中磁共振断层造影设备、计算机断层造影设备或X射线设备(血管造影X射线设备X形臂X射线设备等)例如可以设置记录哪些检查区域的30图像数据组并且在需要时能够对其进行重建。按照本发明的方法可以直接在记录之后进行或者可以首先存储图像数据并且将其随后用于本方法。
[0038]通过本发明关于分割不同医学成像设备的30图像数据组的工作流程被自动化和加速。此外，对于使用者组合了基于灰度值的和基于模型的分割算法的优点并且消除了各自的缺点。
[0039]本发明以如下方式简单概括:
[0040]为了改善分割，设置用于自动或半自动地分割借助医学成像设备记录的包括器官的检查区域的30图像数据组的方法，具有如下步骤:
[0041]籲提供30图像数据组，
[0042]籲提供关于检查区域中成像的器官的类型的信息，
[0043]籲借助基于模型的分割算法自动地分割30图像数据组，其中使用器官的类型作为模型的基础，
[0044]籲借助基于灰度值的分割算法自动地或半自动地分割30图像数据组，和
[0045]籲显示至少一个分割结果。
【权利要求】
1.一种用于自动或半自动地分割借助医学成像设备(21)记录的包括器官的检查区域的3D图像数据组的方法，具有如下步骤: ?提供3D图像数据组(10)， 籲提供关于检查区域中成像的器官的类型的信息(11)， ?借助基于模型的分割算法自动地分割3D图像数据组(12)，其中使用器官的类型作为模型的基础， ?借助基于灰度值的分割算法自动地或半自动地分割3D图像数据组(13)，和 ?显示至少一个分割结果(14)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，将借助基于模型的分割算法获得的分割结果与借助基于灰度值的分割算法获得的分割结果相比较。
3.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，能够通过接受使用者输入来改变分割的顺序。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于借助基于灰度值的分割算法的半自动的分割，接受并使用关于图像点、特别是关于与器官或器官的子器官的对应的使用者输入。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，首先借助基于模型的分割算法进行分割，并且将该分割的至少一个分割结果用作用于执行基于灰度值的分割算法的基础。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，全自动地实施所述方法。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，由借助基于模型的分割算法的分割作为与器官或器官的子器官的对应而确定的至少一个图像点，作为所述器官或所述器官的子器官的对应被用于借助基于灰度值的分割算法的分割。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在分割之后接受关于图像点与器官或器官的子器官的对应的至少一个使用者输入，并且将其用于校正分割结果。
9.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述3D图像数据组由MR数据组、CT数据组或血管造影数据组形成。
10.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述器官由左心房形成。
11.一种用于执行根据权利要求1至10中任一项所述的方法的装置，其具有:用于控制所述方法的控制单元(15);具有计算机实施的软件(17)的用于执行分割的计算单元(16);用于存储3D图像数据和分割结果的存储单元(18);用于接受使用者输入的输入单元(19);和用于显示分割的3D图像数据的显示单元(20)。
【文档编号】G06T7/00GK104463837SQ201410457787
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2013年9月13日
【发明者】M.约翰, N.拉恩 申请人:西门子公司