专利名称：新形成的脉管系统的可视化和量化的制作方法
新形成的脉管系统的可视化和量化下文涉及医疗领域、医疗成像领域及相关领域。新脉管系统的增生是已知的癌变肿瘤生长的指标。因此，对新脉管系统的密度进行精确的特征鉴定是癌瘤生长的度量，新脉管系统的空间映射能够映射出癌变肿瘤的扩展。有利地，可以配置很多成像模态，包括计算断层摄影(CT)、磁共振(MR)和其他模态来检测脉管系统，在一些配置中，通过血管内施予的血载造影剂辅助。有时将这些技术称为“血管造影术”，例如磁共振血管造影术。尽管血管造影术是已知的，但是原已存在的脉管系统使得新脉管系统的特征鉴定复杂化。癌变肿瘤往往具有高脉管密度，更成熟的脉管系统的脉管直径往往比新脉管系统更大，这使得检测和测量新近形成的新脉管系统复杂了。周围的健康组织也包含大量可能使新脉管系统模糊不清的脉管系统。一种方法是测量基线脉管浓度，并使用这一基线作为后续脉管测量的基准。不过， 这种方法预先假定存在在大量脉管生长之前采集的早期基线测量结果，在晚期阶段对癌变肿瘤进行检测或成像时有时不是这种情况。下文提供了能够克服上述和其他问题的新的改进的设备和方法。根据一个公开的方面，公开了一种用于对新脉管系统成像的方法，所述方法包括 采集血管造影图像；基于血管直径过滤所述血管造影图像以将具有小血管直径的脉管系统识别为新脉管系统；以及显示所述血管造影图像以及所识别的新脉管系统。根据另一公开的方面，公开了一种血管造影图像处理系统，包括过滤模块，其被配置成基于血管直径过滤血管造影图像以识别具有小血管直径的新脉管系统；以及显示子系统，其被配置成显示所述血管造影图像以及所识别的新脉管系统。根据另一公开的方面，公开了一种存储介质，其存储有可由数字处理器运行以执行血管造影图像处理方法的指令，所述方法包括基于血管直径过滤血管造影图像以识别具有小血管直径的新脉管系统，并计算所识别的新脉管系统的密度。一个优点是更精确的新脉管系统成像和特征鉴定。另一个优点是实现了新脉管系统与混淆的脉管系统或其他混淆特征的歧义消除。另一个优点在于实现了使用在单一时间采集的血管造影图像而不是使用在扩展时间期间内采集的多个血管造影图像对血管生成进行时域变化监测。在阅读并理解说明书之后，对于本领域技术人员而言，更多优点将是显而易见的。
图1图解示出了血管造影图像采集和处理系统。图2示出了由图1的系统采集的血管造影图像。图3、4和5示出了由图1的系统的过滤模块过滤的图2的血管造影图像。图3示出了使用标准偏差ο = 0.06cm的高斯核的二阶导数过滤的血管造影图像。图4示出了使用标准偏差ο = 0.03cm的高斯核的二阶导数过滤的血管造影图像。图5示出了使用标准偏差。=0.01cm的高斯核的二阶导数过滤的血管造影图像。图6图解示出了不同小血管直径0.01cm、0. 03cm和0.06cm的新脉管系统的密度
的图解表示的显示。
图7图解示出了由图1的血管造影图像采集和处理系统适当执行的方法。参考图1，血管造影系统包括由CT控制器12控制以执行血管造影序列14的计算断层摄影(CT)扫描器10。在图示的实施例中，CT扫描器10是Brilliance CT扫描器(可以从荷兰 Eindhoven 的 Koninklijke Philips Electronics N. V.获得)，但是也可以使用其他CT扫描器。此外，可以使用能够采集血管造影图像的其他成像模态的扫描器或装置， 例如磁共振(MR)扫描器、配置成执行单光子发射计算断层摄影(SPECT)的伽马照相机、正电子发射断层摄影(PET)扫描器、荧光透射镜等。任选地，作为血管造影序列14的一部分， 为受检者(通常，可以是人或动物受检者)施予脉管造影剂16，以便在采集的成像数据中增强脉管对比度。例如，可以在成像数据采集之前以适当的时间间隔在血管内施予血管内造影剂团。CT扫描器10受到CT控制器12控制，执行血管造影序列14，产生CT图像数据，CT 图像数据被适当缓存或存储在CT扫描器数据存储器18中并被重建模块20适当重建以产生血管造影图像。对于CT成像数据的图示范例，重建模块20能够适当采用过滤反向投影、 迭代反向投影/正向投影或另一种适当的重建技术。更一般地，重建模块采用适于采集血管造影成像数据中采用的成像模态的重建技术。例如，如果使用MR扫描器采集血管造影数据，那么重建模块适当采用基于傅里叶变换的重建或另一种与MR兼容的重建算法。血管造影图像任选地被图像处理/分割模块22处理。这种处理可能需要对血管造影图像进行任何期望的预处理和/或分割。如果执行分割，则需要描绘出感兴趣区域以进一步处理。例如，图像处理/分割模块22可以提供图形用户界面，其显示血管造影图像的各种视图并提供鼠标指针或其他用户界面，以使用户人员能够在血管造影图像中描绘出癌变肿瘤或其他感兴趣区域，例如，方式为使用鼠标指针环绕感兴趣区域以在轴向、矢状和冠状视图中描迹出环绕线，轮廓线插在所描绘的环绕线或其他描绘点之间。将包括显示器 32和一个或多个用户输入装置的计算机30适当用作用户接口硬件，其中用户输入装置例如是图示的鼠标34和键盘36。图像处理/分割模块22任选地在整个血管造影图像上或限于在感兴趣区域上执行其他图像处理。这样的图像处理可以包括，例如对像素或体素进行阈值处理(thresholding)以抑制或去除软组织信号；执行选定的数据格式转换；在空间上将感兴趣区域与空间基准配准；等等。在图像存储器M中适当存储任选的图像处理和/ 或分割之后的血管造影图像。过滤模块40(由示意性图1中的虚线框界定)被配置成针对一个或多个不同的小血管直径过滤血管造影图像(至少包括感兴趣区域)，以识别具有一个或多个不同小血管直径的新脉管系统。在图示的实施例中，过滤模块40包括卷积模块42，卷积模块42将血管造影图像与标准偏差σ 46对应于所选小血管直径的高斯核44的二阶导数进行卷积。对于三维血管造影图像而言，通常可以在三个正交方向(例如，笛卡尔坐标系的x、y和ζ方向) 的每个中执行这种卷积，以产生赫斯(Hessian)矩阵图，其中每个体素由赫斯矩阵表示
权利要求
1.一种用于对新脉管系统成像的方法，所述方法包括 采集血管造影图像；基于血管直径G6)过滤所述血管造影图像以将具有小血管直径的脉管系统识别为新脉管系统；以及显示所述血管造影图像以及所识别的新脉管系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述显示包括如下操作中的至少一项(i)显示所述血管造影图像以及通过颜色识别或加亮的所述新脉管系统，以及(ii)显示所识别的新脉管系统，其中将所述血管造影图像中未识别为新脉管系统的像素或体素设置在背景强度。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，还包括 计算所识别的新脉管系统的密度。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中，针对两个或更多不同的小血管直径G6)执行所述过滤以识别具有两个或更多不同的小血管直径的新脉管系统，且所述显示包括显示所述血管造影图像以及通过小血管直径进行彩色编码的所述新脉管系统。
5.根据权利要求4所述的方法，还包括计算所识别的具有所述不同小血管直径G6)的新脉管系统的密度。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括根据小血管直径标绘所识别的具有所述不同血管直径G6)的新脉管系统的密度的直方图。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，其中，所述过滤包括将所述血管造影图像与标准偏差对应于所选小血管直径G6)的高斯核04)的二阶导数进行卷积。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述过滤还包括计算与所述高斯核G4)的所述二阶导数卷积的所述血管造影图像的赫斯矩阵的本征值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述过滤还包括基于满足如下条件检测所述血管造影图像中的新脉管系统的位置(i)所述位置处的所述赫斯矩阵的一个本征值大约为零，并且(ii)所述位置处的所述赫斯矩阵的两个其他本征值大于零并近似彼此相等。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，还包括分割所述血管造影图像以识别感兴趣区域，所述过滤应用于所述感兴趣区域；以及对所述感兴趣区域的像素或体素进行阈值处理以抑制软组织信号。
11.一种血管造影图像处理系统，包括过滤模块(40)，其被配置成基于血管直径06)过滤血管造影图像以识别具有小血管直径的新脉管系统；以及显示子系统(32，70)，其被配置成显示所述血管造影图像以及所识别的新脉管系统。
12.根据权利要求11所述的血管造影图像处理系统，其中，所述显示子系统(32，70)被配置成通过如下操作中的至少一项在视觉上增强所识别的新脉管系统(i)去除或抑制不是所识别的新脉管系统的一部分的像素或体素的强度，以及(ii)对所识别的新脉管系统的像素或体素的强度进行着色或增强。
13.根据权利要求11-12中的任一项所述的血管造影图像处理系统，其中，所述过滤模块GO)被配置成针对多个不同的小血管直径G6)对血管造影图像进行过滤以识别具有不同的小血管直径的新脉管系统。
14.根据权利要求11-13中的任一项所述的血管造影图像处理系统，还包括新脉管系统密度计算模块(72)，其被配置成计算由所述过滤模块00)识别的所述新脉管系统的密度。
15.根据权利要求14所述的血管造影图像处理系统，其中所述过滤模块GO)被配置成针对多个不同的小血管直径G6)对血管造影图像进行过滤以识别具有不同的小血管直径的新脉管系统；所述新脉管系统密度计算模块m被配置成计算所述不同的小血管直径的所述新脉管系统的密度；以及所述显示子系统(32，70)被配置成显示所述不同的小血管直径的所述新脉管系统的所述密度的图解表示。
16.根据权利要求11-15中的任一项所述的血管造影图像处理系统，其中，所述过滤模块GO)被配置0 成将所述血管造影图像与标准偏差对应于所选小血管直径G6)的高斯核G4)的二阶导数进行卷积。
17.根据权利要求16所述的血管造影图像处理系统，其中，所述过滤模块00)进一步被配置(54)成对与所述高斯核G4)的所述导数卷积的所述血管造影图像进行本征分析， 基于所述本征分析输出的本征值识别所述新脉管系统。
18.一种存储介质，其存储有可由数字处理器(30)运行以执行血管造影图像处理方法的指令，所述方法包括基于血管直径G6)过滤血管造影图像以识别具有小血管直径的新脉管系统，并计算所识别的新脉管系统的密度。
19.根据权利要求18所述的存储介质，其中，针对不同的血管直径06)执行所述过滤以识别具有不同的小血管直径的新脉管系统，并且针对所识别的具有所述不同的血管直径的新脉管系统执行所述密度计算以产生具有所述不同的血管直径的新脉管系统的密度值。
20.根据权利要求18-19中的任一项所述的存储介质，其中，所述过滤包括将所述血管造影图像与标准偏差对应于所选小血管直径G6)的高斯核04)的二阶导数进行卷积。
21.根据权利要求20所述的存储介质，其中，所述过滤还包括基于经卷积的血管造影图像的本征分析识别具有所选小血管直径G6)的新脉管系统。
22.根据权利要求18-21中的任一项所述的存储介质，其中，通过由数字处理器(30)运行所存储的指令而执行的方法还包括产生通过所述过滤识别的所述新脉管系统的图像并令显示装置(32，70)显示所产生的图像。
全文摘要
一种血管造影图像处理系统包括过滤模块(40)，其被配置成基于血管直径(46)过滤血管造影图像以识别具有小血管直径的脉管系统；以及显示子系统(32，70)，其被配置成显示所述血管造影图像以及所识别的新脉管系统。新脉管系统密度计算模块(72)被配置成计算由所述过滤模块(40)识别的新脉管系统的密度。
文档编号G06T19/00GK102216960SQ200980145395
公开日2011年10月12日 申请日期2009年10月29日 优先权日2008年11月17日
发明者L·G·扎戈尔谢夫, N·伊亚卡德克里希南, ·马尔亚 Y 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司