图像处理装置以及图像处理方法_2

文档序号:9930112阅读:来源:国知局
可以重建由在三维坐标空间中排列的多个体素构成的容积。CT扫描仪34也可以是任意的其他的摄像方式中的扫描仪,例如,也可以是MRI (磁共振摄像)扫描仪、X射线扫描仪、PET (正电子放射断层摄影)扫描仪、或SPECT(单光子放射计算机断层摄影)扫描仪。
[0043]与在不同的时刻被摄影的同一摄影部位相关的第I医用图像和第2医用图像并不限定于造影图像和非造影图像。例如,也可以是第I医用图像是术前图像,第2医用图像是术后图像。术前图像根据通过CT扫描仪34,对手术前的被检体进行CT扫描而收集到的投影数据来重建。术后图像根据通过CT扫描仪34,对手术后的被检体进行CT扫描而收集到的投影数据来重建。另外,为了具体地进行以下的说明,设第I医用图像为造影图像,第2医用图像为非造影图像。
[0044]在本实施方式中,由CT扫描仪34收集到的图像的集合被存储在存储器40中,由该存储器40提供给计算装置32。另外,图像的集合也可以由形成图像保管通信系统(PACS)的一部分的远程数据存储器(未图示)来提供。另外,存储器40或远程数据存储器也可以具备任意的合适的方式的存储器。
[0045]计算装置32包含用于自动或半自动地对图像数据进行处理的处理源。计算装置32具备中央处理装置(CPU)42,该中央处理装置(CPU)42构成为实施参照图5以下叙述的方法和参照图11以及图12以下叙述的方法,并且进行动作,加载各种软件模块或其他的软件构成要素来执行。
[0046]计算装置32具备接收电路44和处理电路45。在本实施方式中,作为硬件资源,处理电路45包含CPU或MPU等处理器、ROM或RAM等存储器。该处理电路45的存储器存储用于实现处理电路45中的多个功能的多个对应程序。例如,处理电路45通过从存储器读出对应的程序并执行,从而实现生成功能46、对位功能48、绘制功能50、以及分段功能52。
[0047]通过生成功能46,处理电路45生成表示同一坐标中的造影图像的像素值与非造影图像的像素值的组合的频度的数值数据。具体而言,数值数据是在以该造影图像的像素值和该非造影图像的像素值为两轴的二维直角坐标系中,在视觉上表现造影图像的像素值与非造影图像的像素值的组合的频度的联合直方图。另外,作为本实施方式所涉及的数值数据,并不限定于联合直方图,也可以是在二维直角坐标系中在视觉上不表现造影图像的像素值与非造影图像的像素值的组合的频度的形式的数据。以下,在本实施方式中,设数值数据为联合直方图。
[0048]通过对位功能48,处理电路45将该造影图像和该非造影图像对位。例如,处理电路45通过使非造影图像相对于造影图像对位,从而生成被对位的非造影图像。
[0049]通过分段功能52,处理电路45使用所生成的联合直方图,对造影图像或非造影图像所包含的多个区域进行分类。具体而言,处理电路45将造影图像分类为伪影区域和非伪影区域。处理电路45根据与各区域对应的似然性对伪影区域和非伪影区域进行分类。处理电路45将伪影区域分类为位置偏移区域和晕斑区域。另外,处理电路45将非伪影区域分类为造影区域和非造影区域。造影区域是管腔区域,非造影区域是管壁区域。
[0050]通过绘制功能50,处理电路45对造影图像或非造影图像实施绘制处理,生成二维的显示图像(以下,称为绘制图像)。在本实施方式中,处理电路45使用与该多个区域相关的分类,根据造影图像或非造影图像生成在视觉上能够识别该被分类的多个区域的绘制图像。
[0051]在本实施方式中,接收电路44以及处理电路45使用计算机程序,分别安装在计算装置32中,并且所述计算机程序具有计算机可读的命令,该计算机可读的命令能够以实施参照图5在下述中叙述的方法和参照图11以及图12在下述中叙述的方法来执行。然而,上述多个功能也可以通过一个或多个ASIC(特定用途集成电路)或FPGA(现场可编程门阵列)等来实现。
[0052]另外,作为硬件资源,计算装置32包含硬盘驱动器和PC的其他的构成要素,并且所述PC的其他的构成要素包含含有RAM、R0M、数据总线、各种设备驱动器的操作系统、以及含有显卡的硬件设备。
[0053]图4所示的图像处理装置构成为实施在图5的流程图中作为概述而示出的一系列的步骤。另外,图4所示的图像处理装置构成为实施在图11或图12的流程图中作为概述而示出的一系列的步骤。
[0054]参照图5,在步骤10中,接收电路44从存储器40、或从远程数据存储器,或者直接从CT扫描仪34,接收非造影图像100集合和造影图像101的集合。非造影图像100以及造影图像101表示被检体的区域。在本实施方式中,例如,区域是冠状动脉,被检体是人类的患者。非造影图像100通过对患者的冠状动脉进行钙化积分扫描来收集。造影图像101包含表示相同的患者的冠状动脉的体数据。
[0055]另外,非造影图像并不限定于以完全不存在造影剂的摄影部位为对象的图像,也可以是以与造影图像相比较存在明显低的浓度的造影剂的摄影部位为对象的图像。作为这样的非造影图像例如包含灌流图像。另外,非造影图像也可以是在临床上关心的部位不存在造影剂,在临床上不关心的部位存在造影剂的图像。例如,在冠状动脉血管图像中,有时造影剂存在于心脏中,但有时甚至没有到达冠状动脉血管。
[0056]另外,也可以使用来自任意的两个以上的合适的扫描的任意的图像。两个扫描存在造影剂。例如,使用来自灌流数据的两个扫描。
[0057]接收电路44也可以接收由动态造影(DCE)摄像、例如由肝脏的DCE扫描收集到的图像的集合。在肝脏的DCE扫描中,造影部分的DCE摄像的各种相位中到处移动。
[0058]在本实施方式中,非造影图像100和造影图像101记载为CT图像,但并不限定于此。非造影图像100和造影图像101例如也可以是MR图像。另外,也可以是非造影图像是CT图像或MR图像中的一个图像,造影图像是另一个图像。MR图像能够区别在CT图像中具有相同的HU值的组织。
[0059]接收电路44将非造影图像100和造影图像101向处理电路45供给。在对位功能48中,处理电路45对非造影图像100和造影图像101执行配准,生成变形场102。并且,处理电路45整形为将所生成的变形场102应用于非造影图像100或造影图像100的一方的图像,使该图像与另一个图像一致。由此,造影图像和非造影图像被对位。
[0060]具体而言,处理电路45对非造影图像100和造影图像101执行非刚性配准。配准是将非造影图像100和造影图像101所包含的在解剖学上一致的像素建立对应的处理。例如,作为任意的合适的非刚性配准,使用在Razeto,M.,Mohr,B.,Arakita,K.,Schuijf,J.D.,Fuchs ,A.,Kuhl, J.T.,Chen ,M.Y.,以及Kofoed,K.F.,“Accurate ,fully-automatedregistrat1n of coronary arteries for volumetric CT digital subtract1nang1graphy”,Proc.SPIE9034,90343F-90343F_7(2014)中记载的方法。
[0061]另外,配准也可以使用任意的合适的配准,例如,使用非刚性配准、刚性配准、或仿射配准中的任意的合适的方法来实施。另外,配准被调整为特定的解剖学构造(例如,冠状动脉)。
[0062]通过非刚性配准,处理电路45生成基于非造影图像100和造影图像101的变形场102。变形场102是对每个像素规定在解剖学上相互一致的非造影图像100的像素与造影图像101的像素的对应关系的图。
[0063]在步骤12中,作为对位功能48,处理电路45将变形场102应用于非造影图像100,生成被对位的非造影图像103。被对位的非造影图像103和造影图像101的同一坐标的像素也与解剖学一致。另外,在上述的例子中,设将变形场102应用于造影前图像100,但本实施方式并不限定于此。例如,也可以将变形场102应用于造影后图像101。在此,在本实施方式中,在步骤12中预先计算被对位的非造影图像103,但并不限定于此。也可以不预先计算被对位的非造影图像103。此时,不存储被对位的非造影图像103的被缓存的版本,变形场102以及非造影图像100根据需要用于生成非造影图像的合适的样品。
[0064]另外,非造影图像100和造影图像101也可以在由接收电路44接收之前预先对位。此时,对位能够省略步骤10和步骤12。另外,当非造影图像100和造影图像101不实施对位处理也被对位时,省略步骤10和步骤12。
[0065]另外,在本实施方式中,设非造影图像103和造影图像101为独立的图像集合,但并不限定于此。非造影图像103和造影图像101也可以包含在一个图像集合中。
[0066]在步骤60中,处理电路45接收被对位的非造影图像103和造影图像101。处理电路45在绘制时,从存储器40等接收颜色模型107。颜色模型107将像素值和绘制参数建立关联。作为颜色模型107,可以是将像素值和绘制参数建立关联的函数,也可以是表,也可以是在视觉上表现出的图。作为绘制参数,颜色以及不透明度比较合适。颜色模型107具有2以上的次元。
[0067]在步骤60中,具体而言,处理电路45根据来自被对位的非造影图像103的像素值和来自造影图像101的像素值生成联合直方图,使用联合直方图将造影图像101或非造影图像103分割为多个区域,利用颜色模型,由造影图像101或非造影图像103生成对被分割的区域分配了颜色的绘制图像108。
[0068]在此,针对处理电路45中的分段功能52、上述联合直方图以及颜色模型详细地进行叙述。
[0069]联合直方图定义为表示来自被对位的非造影图像103的像素值与来自造影图像1I的像素值的组合的频度分布。
[0070]图6是该联合直方图的一个例子。联合直方图的纵轴以亨氏单位(HU)来表示第I像素值(被对位的非造影图像103内的像素值)。联合直方图的横轴以亨氏单位(HU)来表示第2像素值(造影图像101内的像素值)。
[0071]联合直方图具备相等尺寸的多个区间。各像素具有包含在联合直方图内的二维区间中的第I像素值和第2像素值(非造影图像的像素和造影图像的像素)。可以说图像数据内的各像素被分配给与第I像素值和第2像素值的对对应的区间。各像素具有第I像素对第2像素的二维分布上的各个位置。
[0072]区间内的像素数在图6中由影线表示。实际上,影线与颜色值对应。例如,不包含像素的区间为白色。只包含少量的像素的区间为浅灰色,随着追加更多的像素,区间变为深灰色。包含非常多的像素的区间以橙色进行着色。
[0073]在联合直方图中,绘制出各像素的第I像素值(被对位的非
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