用于来自医学扫描的人类骨架的可视化方法
【专利说明】用于来自医学扫描的人类骨架的可视化方法
[0001]本申请要求享有2014年6月27日提交的美国临时申请N0.62/018，083的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
[0002]本发明一般涉及医学成像，并且更具体地涉及可视化、展开(unfold)和分析来自医学扫描的人类骨架。
【背景技术】
[0003]最新的全身图像扫描系统通常在从诸如计算机断层照相(CT)、磁共振(MR)、正电子发射断层照相-计算机断层照相(PET/CT)、单光子发射-计算机断层照相(SPECT/CT)和PET/MRI (仅举几例)之类的医学扫描来诊断各种医学病症中利用。许多时候，在从这样的医学扫描进行诊断评估期间要求患者骨骼评价，考虑到当前临床实践要求以顺序的方式读取多平面再现(MPR)平面，所述医学扫描可能是耗时的任务。
[0004]另外，由于人类骨骼形状的固有复杂性和相关联的扭曲几何形状并且由于骨骼强度(包括骨髓)跨具有不同骨骼异常(例如癌症转移、单纯骨折和来自急症/外伤的复杂骨折)的个体患者而变化，从这样的医学扫描进行骨骼评价可能是易于出错的。当功能成像模态(例如PET/CT或SPECT/CT或PET/MRI)被用于在试图发现位于遍及人体的所谓“热点”中获取整个身体扫描时该复杂性加剧。
[0005]除了由人类骨骼的性质和相关联的骨架结构引入的复杂性之外，对于用户(例如医学技术人员或医师)而言，与来自前述系统的医学扫描交互也可能是非直观的。另外，在导航医学图像体积自身、标记来自图像扫描的发现和/或绘制骨骼中心线中可能出现困难。例如，所生成的医学扫描可以是提供大量数据的3D CT体积，所述大量数据对于这样的医学专业人员以高效方式进行可视化、检查并且执行各种诊断操作是困难且繁琐的。
[0006]针对改进例如3D医学图像体积中的CT体积中的肋骨的可视化并且将肋骨轮廓(rib cage)展开成2D图像的现有技术在D.Liu等人的公开于2013年3月21日的美国专利申请公开 N0.2013/0070996/^61 thod and System for Up-Vector Detect1n for Ribsin Computed Tomography(以下称为 “Liu”)和 A.Kiraly 等人的授权于 2009年 12 月 I 日的美国专利 N0.7，627，159，“2D Visualizat1n for Rib Analysis”,(以下称为“Kiraly”)中描述，其每一个出于全部目的通过引用并入本文。这些技术允许将3D肋骨轮廓图像展开成2D图像以改进检查时间并且减少解释肋骨的CT数据中的歧义性。
[0007]存在对于展开和可视化来自医学扫描的完整人类骨架并且与用于完整人体骨骼读取的图像扫描交互的改进的技术的需要。
【发明内容】
[0008]依照各种实施例，提供了一种可视化方法，其允许展开来自医学图像扫描的人体骨架并且提供用于与图像扫描和来自这样的扫描的整个身体骨骼读取交互的增加的效率。也就是说，依照各种实施例，实现用于改进的可视化和诊断能力的完整从头到脚展开的骨架视图(2D展开视图)。
[0009]依照实施例，考虑3D医学扫描，自动图像分段被用于将来自医学扫描的人类骨架(具有多个骨骼)的图像体积分段成对应于对医学扫描特定的整体骨架(即特定于被诊断的患者的骨架)的3D网格或二元掩模(mask)。图像体积可以是整体骨架自身或定义骨架的多个骨骼中的每一个骨骼的单独的图像体积。可替换地，图像分段可以产生具有骨架的每一不同骨骼一个掩模或其中每一个标签对应于不同骨骼的多标签掩模的多个3D网格。
[0010]在将来自医学扫描的骨架分段之后，依照实施例，使用一个或多个患者特定的翘曲(warping)函数来完成骨骼展开。特别地，将分段骨架划分成包括骨架的不同部分的各种组。说明性地，将第一组定义成包括脊椎、肋骨和骨盆，第二组针对左臂和左手，第三组针对右臂和右手，第四组针对左腿和左脚，第五组针对右腿和右脚，并且第六组针对头部/颅骨。对于每一个所标识的组，翘曲函数被应用于展开和拉直单独的骨骼和相应骨架特征。
[0011]例如，计算将拉直脊椎、使肋骨变平并且使骨盆变平的翘曲函数。另外，将针对每一个上肢和下肢(例如由以上标识的第二、第三、第四和第五组定义的)计算单独的翘曲函数，其将使选择的四肢的相应骨骼适应于一个图像平面。这样，依照实施例，生成所检查的骨架的整体展开骨骼结构的2D平面视图。依照另外的实施例，还生成患者的整体骨架体结构的3D再现视图。
[0012]有利地，依照各种实施例，单独的骨骼和相关联的完整骨架体的所生成的展开视图可以用于更高效地可视化图像、分析患者(及其主体医学扫描)和诊断医学情况。例如，依照实施例，用户可以通过旋转展开视图中的单独的骨骼或者选择特定骨骼以查看来与展开的骨架图像交互，并且图像系统将直接移动可以被显示给用户的对应3D图像视图中的(一个或多个)对应位置。用户还可以移动骨架图像的各种部分以仿真四肢的关节运动，例如以帮助总体诊断。
[0013]通过参考以下【具体实施方式】和附图，实施例的这些和其它优点对本领域普通技术人员而言将是显而易见的。
【附图说明】
[0014]图1示出说明性完整身体CT医学扫描；
图2示出依照实施例的用于展开和可视化人类骨架的说明性操作的流程图；
图3示出依照实施例的展开和可视化来自医学扫描的人类骨架的说明性2D平面图像；
图4示出依照实施例的在图3中描绘的展开的人类骨架的说明性3D分裂(rending)视图；
图5示出依照实施例的用于可视化、交互和操纵展开的骨架视图(例如图3中所示的视图)的说明性操作的流程图；以及
图6是能够实现本文中的各种实施例的示例性计算机的高级框图。
【具体实施方式】
[0015]图1示出可以使用在从诸如CT、MR、PET/CT、SPECT/CT和PET/MRI (仅举几例)之类的医学扫描诊断各种医学病症中利用的任何数目的公知医学成像系统来生成的人类的说明性完整身体CT医学扫描100。如将被领会的，医学扫描100被生成和用于检查人类患者的医学情况，例如在诸如肩部110、上肢120、下肢130或头部140 (仅举几例)之类的区域中。然而，医学扫描100自身的检查可能是耗时、低效且易于出错的。
[0016]依照各种实施例，提供允许展开来自3D医学图像扫描的人类骨架并且提供用于与图像扫描和来自这样的扫描的整个身体骨骼读取交互的增加的效率的可视化方法。也就是说，依照各种实施例，实现了用于改进的可视化和诊断能力的完整从头到脚展开的骨架视图(例如，2D展开视图)。
[0017]更具体地，图2示出依照实施例的用于展开和可视化人类骨架的说明性操作200的流程图。依照实施例，在步骤210处，接收3D医学扫描，例如如图1中所示的医学扫描100。例如，3D医学扫描可以直接从用于获取这样的医学扫描的扫描仪接收或者可以通过加载先前存储的3D医学扫描(例如来自存储器或其它存储设备)来接收。在步骤220处，从3D医学扫描对人类骨架进行分段。说明性地，依照实施例，自动图像分段被用于将来自医学扫描的人类骨架分段成对应于特定于医学扫描的整体骨架(即特定于被诊断的患者的骨架)的3D网格或二元掩模。可替换地，图像分段可以产生具有骨架的每一不同骨骼一个掩模或