路径。如本领域的技术人员所知的，动态编程是用于将复杂问题分解成简单递归搜索的算法。动态编程的示例披露于S.Dasgupta等人的论文中(Algorithms (2006))。由动态编程方法找到的最佳路径可表示具有线性过滤器响应和/或灰度值的最大和的曲面VOI内的路径。所得到的三维路径可相对于管状模型匹配以模拟已被分割的血管结构。
[0066]上文结合图2 (a)到2 (i)所述的血管分析和分割程序还可用于胆管系统分析和分害J。在这里，胆管结构分析单元114可执行与血管分析单元113所执行的程序相似的程序。不过，胆管结构分析单元114可执行不同的分割程序。例如，可利用不同的程序对作为胆管系统构成部分的胆囊进行分割。所述程序的示例包括通过区域生长播种(自动或手动)，适应性定阈值，和形状保持。在该示例中，阈值的值和范围与血管分割中的那些不同。计算待分割区域的形状(例如，每个切片上的环状)并且所述形状用作阈值选择的条件。
血管-胆管系统配准
[0067]在相同的三维空间中显示不同的解剖部分(例如肝脏、病灶、门静脉、肝静脉、肝动脉、胆管、和胆囊)可以大大增强医师辨别和区分这些解剖部分之间的空间关系的能力。如上文所述，例如在血管分析单元113和/或胆管结构分析单元114上进行的血管和胆管系统分割程序可用于分割和量化单独的血管和胆管系统。不过，这些已分割的系统可能不易于被结合入单个三维空间，因为所述解剖结构的分割通常在相同影像采集模式的不同扫描期的扫描上或来自多个数据采集设备的扫描上进行。例如，动脉通常在CT或MR扫描的动脉期中是增强和可视的，而静脉通常在静脉期中是增强和可视的。此外，通常可利用MRCP或CTC扫描使胆管系统成像。由于使用了不同扫描期和/或影像采集模式，在这些不同的扫描中患者的姿势可能不同。如果只是将胆管系统显示在肝脏三维空间中，很可能产生较大的空间差异。反而，胆管系统的扫描和/或分割必须与其它解剖结构例如血管系统的扫描和/或分割配准。
[0068]图4(d)示出了由一个扫描分割的胆管系统与其它肝内结构的另一扫描组合而得到的空间差异。在该图中，胆囊和胆管系统的其余部分(由CTC扫描分割)显示在二维CT影像中。不过，由于例如患者姿势的不同，胆管系统从其它肝脏解剖结构明显偏移。如该图所表明，配准由多个扫描分割的解剖结构对于术前和术后评估是重要的。
[0069]不过，将一个扫描中的解剖结构与另一扫描中的解剖结构配准可能由于这些结构的成像特征而变得复杂。例如，由MRCP或CTC数据分割的胆管可能不易于与CT或MR数据配准，因为胆管通常不通过CT或MR技术成像，而很多其它的肝内解剖结构包括肝动脉、门静脉和肝静脉通过这些技术成像。因此，可能没有可配准的已分割胆管的解剖结构显示在CT或MR扫描中。在图4(c)中示出了这个问题的示例，示出了患者腹部的CT扫描，其中没有对胆管成像。此外，MRCP扫描可能只明显显示胆管结构；扫描可能显示肝脏的解剖结构的最少信息。结果，可能有很少的解剖结构标志(如果有的话)可用于跨空间或跨模式配准。因此，利用检测到的标志进行配准的传统配准方法在这种情况可能不适用。
[0070]在一些示例性实施例中，可以部分基于胆囊的配准进行胆管系统和其它解剖结构的配准。可通过MRCP或CTC技术以及CT或MR技术对胆管所连接的胆囊进行成像。不过，尽管在MRCP/CTC扫描和CT/MR扫描中胆囊均是可见的，它的大小可能例如由于注入的造影剂的作用而明显不同。例如，在MRCP/CTC扫描上成像的胆囊可能在尺寸上远大于在CT/MR扫描上成像的胆囊。这由图4(b)到4(d)示出。图4(b)示出了已分割胆管系统的三维显示，包括从CTC扫描获得的胆囊，而图4(c)中的箭头指向胆囊在CT扫描中的成像。如上所述的图4(d)示出了两个扫描之间的空间配准的不匹配，还示出了胆囊在CTC扫描和CT扫描之间的尺寸上的差异。因此，可能有很少的“真相”信息，例如，在胆囊的配准过程中可以依赖的不同扫描期或影像采集模式的扫描之间的信息一致性。
[0071]因此，在配准是部分基于胆囊的配准的示例性实施例中，还可以根据肝脏解剖结构尤其是胆管的特征进行配准。胆管沿着门静脉和动脉分布，但这些结构不交叠。图5(a)示出了门静脉系统和胆管系统。如在该图所示，门静脉5-102和胆管5-104彼此平行，但它们不交叠。因此，使两个对象的交叠最大化的传统配准算法不适用于配准。
[0072]根据这些示例性实施例，用于在多期扫描或多模式扫描中配准增强和分割的胆管或血管结构的程序将相同解剖结构的配准与不同解剖结构的配准组合成一个程序。具体地说，配准程序找到使两个扫描中胆囊之间的交叠和/或两个扫描中胆囊之间的特征(例如，方向、质心等等)的一致性最大化并且使门静脉和胆管之间的交叠最小化的配准，同时使门静脉和胆管的表面点之间的距离最小化。
[0073]在图5(b)和5(c)中示出了适用于配准程序的扫描的示例。图5(b)示出了在一个扫描例如CT扫描中分割的门静脉和胆囊，而图5(c)不出了由另一扫描例如CTC扫描分割的胆管和胆囊。
[0074]在一个示例性实施例中，配准程序包括确定代价函数。一个示例代价函数如下: 价值(Cost) =W1 ?交叠(胆囊_1，胆囊_2) (overlap (gallbladder_l, gallbladder_2) -W2.交叠(门静脉，胆管)(overlap (portal_vein，bile_duct)
-W3 ?表面距离(门静脉，胆管)(surface_distance (portal_vein, bile_duct)其中，交叠(对象1，对象2)是测量对象I和对象2之间的交叠和/或对象I和对象2之间的特征(例如，方向、质心)的一致性的函数，表面距离(对象1，对象2)是测量两个表面之间的距离的函数，而W1, ?2和W3是平衡上述三个构成部分之间的重要性的权重因数。配准程序找到可以使代价函数最大化的一组配准参数。图5(d)示出了从一个扫描分割的胆囊和从另一扫描分割的胆囊之间的交叠，而图5(e)示出了门静脉和胆管之间的表面距离。
[0075]现在将进一步详细描述配准程序。图3示出了所述程序的示例性流程图。该图所示的程序可以是通过例如血管-胆管结构配准单元115执行的程序。例如，所述程序可用于将基于MRCP或CTC扫描分割的胆管结构与基于CT或MR扫描分割的血管结构配准。尽管结合CT和MRCP扫描描述程序，但仅作为易于理解的非限制性示例。其它影像采集模式，包括CT、MR、MRCP和CTC之外的影像采集模式可用于在程序的说明中所提及的任何一个扫描。
[0076]在步骤3-101，分割CT模式中的门静脉和肝动脉以及MRCP模式中的胆管。还可分割CT和MRCP模式中的胆囊。可以通过交互式或自动方式单独进行CT中的门静脉、动脉和胆囊以及MR中的胆管和胆囊的分割。例如，用户可以点击感兴趣的对象例如胆囊，以便开始交互式分割过程。随后，由已分割的对象可以根据其几何形状和位置属性自动或交互式识别CT和MRCP中的胆囊。例如，在没有分割的情况下，可以例如通过二维或三维边框表示的位置、定向和尺寸在二维影像上识别胆囊。
[0077]在步骤3-103，可以配准CT和MRCP中的已分割或识别的胆囊，以便配准相应的CT和MRCP坐标系。初始配准可被理解为初步配准，因为胆囊的形状被拉长并且有时不能对两个坐标系的定向配准提供适当的约束。
[0078]在步骤3-105，根据步骤3-103的配准识别对胆囊配准的约束。一个示例是对随后配准步骤中的胆囊的位置和/或定向的可容许的调节进行约束。例如，可将配准的中心识别为配准后在CT和MRCP中的胆囊的平均中心。该中心可被视为在随后的配准步骤中保持不变的旋转中心。作为另一个示例，可定义边框，使边框表示在随后的配准步骤中对胆囊位置的调整范围的限制。
[0079]在步骤3-107，指定即识别门静脉(或动脉)和胆管之间对应的分支和/或分叉点。指定可包括识别门静脉和胆管中的哪些分支和/或分叉点应当彼此平行。该指定是基于在肝脏解剖结构中，门静脉、动脉和胆管被捆绑在一起并且彼此平行的事实。可以自动识别对应的分支或分叉点。例如，如果使用树状结构表示已分割的门静脉(或动脉)和胆管，系统能够根据储存或预定的解剖知识自动标记分支。
[0080]在一些示例性实施例中，不是整个血管和胆管树中的所有分支都需要配对，而可以仅将那些大的分支进行配对。例如，门静脉(或肝动脉)和胆管的第一和/或第二代可用于配对，而较低级的较小分支会相应与大的分支配准。
[0081]在步骤3-109，将门静脉(或动脉)和胆管的对应分支和/或分叉配准。在步骤3-105识别的胆囊的配准约束内进行分支的配准。由于CT和MRCP数据之间在定向上的差异，在步骤3-109的配准可产生可能不完全对应于肝脏的实际解剖结构的胆管和门静脉(或动脉)的交叠分支。换句话说，胆囊约束内的配准可能导致例如在门静脉和胆管的配准中存在这些解剖结构的交叠。不过，在肝脏解剖结构中，胆管和门静脉平行并且不交叠。因此，程序的其它步骤例如步骤3-111可考虑在定向上的这种差异并且可通过例如减少交叠来获得解剖结构优化的配准结果。
[0082]在步骤3-111，调节在步骤3-109获得的配准参数，以便使胆管和门静脉和/或动脉的交叠最小化，同时使胆管和/或门静脉和动脉之间的总体距离最小化。调节可包括一个或两个坐标系的旋转，并且可根据约束的最优化方法进行。鉴于本文示例性实施例的说明，合适的约束最优化方法对于本领域的技术人员来说是显而易见的。一个示例是拉格朗日乘子(Lagrange multipliers)的方法。此外，在该步骤可继续应用关于胆囊的配准约束。
[0083]尽管在图3中未示出，在执行了上述配准程序后，可以进行进一步的手动调节以微调配准结果。具体地说，可以进行一