图像数据分割和显示的制作方法

下文总体涉及成像，并且更具体涉及图像数据分割和显示，并且关于计算机断层摄影(ct)的具体应用来描述。然而，在本文中也预期具有谱成像能力的其他成像模态。

背景技术：

ct扫描器一般包括被安装在可旋转机架上的x射线管，所述x射线管与检查区域对面的探测器阵列相对。可旋转机架并且因此x射线管绕检查区域旋转。x射线管发射辐射，所述辐射穿过检查区域并且由探测器阵列来探测。所述探测器阵列生成并输出指示所探测到的辐射的强度的信号。该信号被重建以生成体积图像数据。

为了阅读，临床医师使用不同的可视化软件应用来查看体积图像数据。一种这样的应用包括图像分割工具，所述图像分割工具允许临床医师分割体积图像数据中的感兴趣组织以用于查看和/或分析。所述分割能够由用户通过所述图像分割工具手动地执行和/或通过临床医师和所述图像分割工具的动作的组合而半自动地执行。

利用一种范例半自动图像分割，用户将鼠标指针悬停在所显示的图像上的位置之上，以将位置识别为感兴趣点。感兴趣点的实际位置被用作针对自动分割的种子或开始点。自动分割在后台执行，其中，在被叠加在图像上视口中即时显示分割结果。如果鼠标指针在图像上移动，则针对鼠标指针所识别的每个位置自动地重复此操作，而不要求任何鼠标点击。

遗憾的是，对观测的体积图像数据执行的分割可能产生非最优的结果。例如，利用对数据进行平滑的成像协议执行的扫描可能使得临床医师和/或可视化软件应用难以准确地识别感兴趣组织的界限。鉴于至少上述内容，存在对于用于分割感兴趣组织的其他方案的未解决的需求。

技术实现要素：

在本文中所描述的各方面解决了以上提及的问题和其他问题。

在一个方面中，一种方法，显示根据谱投影数据利用第一重建算法重建的谱图像数据以及根据相同的谱投影数据但是利用不同的重建算法重建的分割的图像数据。所述方法包括利用所述第一重建算法来重建谱投影数据。这生成谱图像数据。所述方法还包括利用不同的重建算法来重建所述谱投影数据。这生成分割图像数据。所述方法还包括对所述分割图像数据进行分割。这产生了分割的图像数据。

在另一方面中，一种计算系统，包括被配置为存储指令的存储器设备，所述指令包括分割和可视化模块。所述计算系统还包括运行所述指令的处理器。所述处理器响应于执行所述指令而利用所述第一重建算法来重建谱投影数据。这生成谱图像数据。所述处理器利用不同的重建算法来重建谱投影数据。这生成分割图像数据。所述处理器对所述分割图像数据进行分割。这产生了分割的图像数据。

在另一方面中，一种计算机可读存储介质，被编码有计算机可读指令。所述计算机可读指令当由处理器执行时使所述处理器利用所述第一重建算法来重建谱投影数据。这生成谱图像数据。所述处理器利用不同的重建算法来重建所述谱投影数据。这生成分割图像数据。所述处理器对所述分割图像数据进行分割。这产生了分割的图像数据。

本发明可以采取各种部件和部件布置以及各种步骤和步骤安排的形式。附图仅仅是出于例示实施例的目的，而不应当被认为是限制本发明。

附图说明

图1示意性图示了具有分割和可视化模块的范例成像系统。

图2示意性图示了与具有分割和可视化模块的计算系统相结合的范例成像系统。

图3示意性图示了分割和可视化模块的范例。

图4图示了图3的分割和可视化模块的变型。

图5图示了用于显示根据投影数据利用一种重建算法重建的图像数据以及根据相同的投影数据重建但是利用不同的重建算法重建的分割图像数据的方法。

具体实施方式

图1图示了成像系统100，诸如计算机断层摄影(ct)扫描器。成像系统100包括固定机架102和旋转机架104，旋转机架104由固定机架102可旋转地支撑，并且关于z轴围绕检查区域106旋转。诸如卧榻的对象支撑体108支撑检查区域106中的目标或对象。对象支撑体108被配置为垂直和/或水平地平移并且能定位用于目标或对象加载、扫描和/或卸载。

辐射源110，诸如x射线管，由旋转机架104支撑，随旋转机架104旋转，并且发射穿过检查区域106的辐射。在一个实例中，控制器(ctrl)112控制辐射源110的平均或峰值发射电压，其包括在积分时段内的两个或更多个发射电压(例如，80和140kvp，100和120kvp等)之间和/或以其他方式来切换发射电压。在变型中，成像系统100包括至少两个辐射源110，并且控制器112控制所述至少两个辐射源110从而以不同的发射电压来发射辐射。在另一变型中，辐射源110包括单宽谱x射线管。

探测器阵列114相对于辐射源110在与检查区106的对侧对向一角度弧。探测器阵列114探测穿过检查区域106的辐射并生成指示所述辐射的投影数据。在辐射源电压在至少两个发射电压之间切换和/或两个或更多个x射线管以两个不同的发射电压发射辐射的情况下，探测器阵列114生成针对辐射源电压中的每个的投影数据。对于单个宽谱x射线管，探测器阵列114包括产生谱投影数据的能量分辨探测器(例如，多层、光子计数等)。

重建器116重建谱投影数据并且产生体积图像数据。在一个实例中，所述体积图像数据包括与一个或多个不同能量相对应的一个或多个基础体积图像数据集。基础的范例包括光电吸收、康普顿散射、虚拟非对比(vnc)、相对材料(例如，碘、k边缘等)浓度、解剖学组织(例如，骨骼、软组织等)、准单能量吸收、有效原子序数(z)、碳氧比和/或其他基础。重建器116还能够组合所述谱投影数据并重建所述非谱投影数据和/或组合所述一个或多个基础体积图像数据集以产生非谱(常规)体积图像数据集。

计算系统118充当操作者控制台。计算系统118允许操作者控制对系统100的操作。这包括选择(一个或多个)成像采集协议、调用扫描、调用可视化软件应用(诸如包括分割软件工具的可视化软件应用)、与执行的可视化软件应用进行交互等。计算系统118至少包括(一个或多个)输出设备120(诸如显示监视器，胶片机等)、至少一个输入设备122(诸如鼠标，键盘等)。计算系统118从系统100和/或其他设备获得谱投影和/或图像数据。

计算系统118还包括至少一个处理器124(例如，中央处理单元或cpu、微处理器等)以及计算机可读存储介质(“存储器”)126(其不包括瞬态介质)，所述计算机可读存储介质诸如是物理存储器和/或其他非瞬态存储器。计算机可读存储介质126存储数据128和计算机可读指令130。至少一个处理器124执行计算机可读指令130和/或由信号、载波和其他瞬态介质所承载的计算机可读指令。

计算机可读指令130至少包括分割和可视化模块132。如在下文更详细描述的，在一个实例中，分割和可视化模块132在主视口或窗口(例如，被配置用于显示数据的显示监视器的一区域)中可视地呈现使用第一重建算法所生成的谱图像数据，并且对从根据相同的谱投影数据但是利用不同的重建算法所生成的分割图像数据中所识别的感兴趣区域进行分割，产生所生成的分割的图像数据，其能够单独地显示和/或结合谱图像数据来显示。

通过非限制性范例的方式，在一个实例中，分割和可视化模块132使处理器124构造和显示虚拟非对比(vnc)图像，并且执行对在碘图中的vnc图像中识别的兴趣区域的分割，所述碘图是根据相同的投影或采集数据但是利用不同的重建算法生成的。不同的重建算法的范例包括光电吸收、康普顿散射、vnc、相对材料(例如，碘、k边缘等)浓度、解剖学组织(例如，骨骼、软组织等)、准单能量吸收、有效原子序数(z)、碳氧比等。

图2示出了图1的系统100的变型，其中，成像系统100包括控制台202，并且计算系统118与成像系统100分离。计算系统118从系统100、数据存储库204和/或其他设备获得谱投影和/或谱图像数据。数据存储库204的范例包括图片归档和通信系统(pacs)、放射学信息系统(ris)、医院信息系统(his)和电子医学记录(emr)。谱投影和/或谱图像数据能够使用诸如健康级别七(hl7)、可扩展标记语言(xml)、医学数字成像及通信(dicom)的格式和/或一种或多种其他格式来传送，其可以包括或者可以不包括加密。

图3示意性图示了分割和可视化模块132的范例。

分割和可视化模块132接收谱投影数据和/或通过重建谱图像数据而生成的谱图像数据作为输入。能够从成像系统100、数据存储库204、另一成像系统、存储器126和/或其他设备获得谱投影数据和/或谱图像数据。

绘制引擎302例如在主视口中显示谱图像数据。绘制引擎302可以提供用于操纵对谱图像数据的显示的一组gui工具。这样的工具可以包括窗口水平/宽度工具、平移工具、缩放工具、旋转工具和/或(一个或多个)其他数据操纵工具中的一个或多个。这允许临床医师调节所扫描的对象或感兴趣的所显示的视图。

感兴趣区域识别器304识别针对在所显示的谱图像数据中的分割的感兴趣区域。在一个实例中，这包括接收指示鼠标悬停在所显示的谱图像上的位置的信号。感兴趣区域识别器304将鼠标指针的位置识别为感兴趣区域分割种子以用于对感兴趣区域的分割。

分割重建算法检索器306检索重建算法(其与用于重建谱图像数据的重建算法不同)，其将被用于重建谱投影以产生不同的谱图像数据分割。该算法在本文中被称为分割重建算法。不同的谱图像数据在本文中被称为分割图像数据。

分割重建算法能够是：默认算法、基于成像协议(例如，以及基于电子数据文件中的标头或其他字段所识别)的、通过来自输入设备122的指示用户选择的算法的信号来识别的、基于被用于重建谱图像数据的重建算法的、和/或以其他方式所识别的。

分割重建引擎308利用分割重建算法来重建谱投影数据并且产生分割图像数据。备选地，重建器116(图1)能够被用于利用分割重建算法来重建谱投影数据并且产生分割图像数据。

图像数据到图像数据分割种子映射器310将在所显示的谱图像数据中所识别的分割种子映射到分割图像数据中的对应种子点。分割器312使用所映射的分割种子来分割所述分割图像数据。对于所述分割，分割器312能够采用已知和/或其他分割算法。

分割显示器314构造所分割的区域的分割图像数据，并且显示所构造的分割图像数据，被叠加或重叠在主视口的子部分上或者单独在主视口或子视口中。参考以上范例，所显示的谱图像数据是vnc图像数据，所述分割图像数据是碘图，并且所显示的分割的图像数据是从所述分割图像数据分割得到的分割的区域。

图4示意性图示了图3的模块132的变型，其还包括逻辑402。在该变型中，分割重建引擎308执行多种不同的分割重建，每种分割重建使用不同的分割重建算法，并且产生分割图像数据的多个不同的集合以用于分割。能够并行或顺序地执行不同的重建。

分割显示器314能够分别构造和显示针对多个不同的分割重建中的每个分割重建的分割的图像数据。这些分割的结果能够被单独地可视化(例如，针对每个基础材料分割有一个彩色轮廓图)和/或具有组合函数(function)。在该范例中，逻辑402实施被存储在组合函数存储器404中的组合函数中的一个或多个。

范例组合函数包括用于将多个不同的分割的图像数据集中的一个或多个融合到一起(例如，联合)的逻辑“或”。另一范例组合函数包括逻辑“与”，其仅提取在第一和至少第二分割的图像数据中的每个内部的图像点(例如，交叉点)。又一范例组合函数包括逻辑“差”，其仅提取在第一分割的图像数据中但是不在至少第二分割的图像数据内部的图像点。

又一范例组合函数包括逻辑“最大”，其利用具有最高梯度的分割轮廓。另一范例组合函数包括多个子组合函数。非限制性范例包括与多个组合函数(诸如“碘和非骨或k边缘”)相组合的多个分割的图像数据集的复合组合。所述组合可以生成多个隔离的区域，其能够被单独地和/或同时地可视化。在本文中还预期另一种其他的组合函数。

在变型中，逻辑402选择多个不同分割重建的子集。在一种情况下，这包括仅选择多个不同的分割的图像数据集中的一个，例如，基于例如分割的区域的熵和/或其他准则的“最具信息性”或可能的分割。

在另一变型中，所述图像分割基于针对每个基底图像对于每个像素的所有梯度幅度的加和或平方。

在另一变型中，所述分割种子是由眼动仪提供的，所述眼动仪测量用户的查看焦点。能够除了使用当前输入设备(例如，鼠标光标，触控笔，数字笔，致动的触摸屏区域等)或者替代使用所述当前输入设备而使用该方法来识别分割种子。

在另一变型中，在本文中所描述的分割方法能够与其他可视化方法结合使用。例如，在本文中所描述的分割方法能够与可视化方法一起使用，以用于同时地显示针对每个视图的使用不同处理算法的图像数据的相同子区域或解剖学区域的多个视图。在2014年10月17日提交的序列号为pct/ib2014/065423并且题为“imagevisualization”的专利申请中描述了这种方法的一个范例，在此通过引用将其整体内容并入本文。

利用在pct/ib2014/065423中所描述的方法，将相同感兴趣区域的多个视图叠加在主视口中显示的图像数据的不同非交叠子部分上。不同的处理算法包括，但不限于：多能量x射线、单能量x射线、相对材料浓度、有效原子序数、2d/3d和/或其他处理算法。如在pct/ib2014/065423中所公开的，所述处理算法可以增强图像质量和/或增加特定组织/引入的对比材料的可视化。

图5图示了用于显示根据投影数据利用一种重建算法重建的图像数据以及根据所述投影数据利用不同的重建算法重建的分割图像数据的方法。

应当意识到，动作的顺序不是限制性的。这样，在本文中预期其他顺序。另外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个额外的动作。

在502处，创建谱扫描计划，其包括识别感兴趣的谱重建算法。

在504处，基于所述谱扫描计划来执行谱扫描，其生成谱投影数据。

在506处，利用所述感兴趣的谱重建算法来重建所述谱投影数据，其生成谱体积图像数据。

在508处，视觉地显示所述谱体积图像数据。

在510处，在所显示的谱体积图像数据中识别分割种子。

在512处，如在本文中所描述的和/或以其他方式所描述的，识别不同的谱重建算法。

在514处，不同的谱重建算法被用于处理谱投影数据并且生成分割体积图像数据。

在516处，将所显示的谱体积图像数据中的分割种子的位置映射到分割体积图像数据。

在518处，基于所述分割种子来分割所述分割体积图像数据，产生分割的图像数据。

在520处，视觉地显示所述分割的图像数据，如在本文中所描述的和/或以其他方式所描述的。

在本文中的方法可以通过被编码或录入在计算机可读存储介质上的计算机可读指令来实施，所述计算机可读指令当由(一个或多个)计算机处理器运行时，使所述(一个或多个)处理器执行所描述的动作。额外地或备选地，所述计算机可读指令中的至少一条指令由信号、载波或其他瞬态介质所承载。

己经参考优选实施例描述了本发明。他人在阅读并理解了前述详细说明之后可以进行修改和变形。其意图是，本发明被理解为包括所有这样的修改和变形，只要其落了权利要求书或其等价方案的范围之内。