專利名稱：用于脈管系統(tǒng)的描繪的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及用于醫(yī)學(xué)成像檢查的檢閱的方法和裝置，并且 更加具體地設(shè)計(jì)用于患者的解剖區(qū)中的感興趣區(qū)中的脈管系統(tǒng)
(vasculature)的描纟會(huì)(delineation)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
脈管系統(tǒng)中的血管(bloodvessel)典型地幫助血液的輸送到身體 的各種不同的部分。然而，當(dāng)在脈管中的大動(dòng)脈被血塊或其他顆粒阻 塞時(shí)，供應(yīng)到組織的血液量可能是不足的，最終導(dǎo)致組織死亡。例如， 斑(plaque)的存在限制血流量，損傷血管壁和/或促進(jìn)血塊形成。另 外，血管的硬化發(fā)生，其中脂類堆積在血管壁中引起動(dòng)脈的硬化。同 樣，在血管中的栓塞物可導(dǎo)致嚴(yán)重的器官機(jī)能失調(diào)，其可能是致命的 (如果未診斷出和/或未得到治療)。例如，頸內(nèi)動(dòng)脈的阻塞物可減少 到大腦的血液供應(yīng)，導(dǎo)致中風(fēng)。另外，在肺中的動(dòng)脈的功能是運(yùn)送足 夠的包含氧和營(yíng)養(yǎng)物的血液以保持肺組織健康并且是運(yùn)送二氧化碳 到肺以從身體移除。然而，當(dāng)肺動(dòng)脈被栓塞物、斑或硬化阻塞時(shí)，供 應(yīng)到肺組織的血液量可能是不足的，最終導(dǎo)致組織死亡。因此，從周 圍的背景描繪解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)以幫助提高疾病狀態(tài)的探測(cè)是可 取的，如果有的話。
傳統(tǒng)上，X射線的射線照片已經(jīng)用作用于探測(cè)人體疾病的診斷工 具。作為例子，胸部X射線的射線照片可用于幫助臨床醫(yī)生探測(cè)肺中 的疾病。如在上文中注意到的，描繪解剖區(qū)中脈管系統(tǒng)以提高疾病狀 態(tài)的探測(cè)和/或診斷的容易度可是可取的。例如，從周圍的背景描繪肺 中的脈管系統(tǒng)以幫助探測(cè)患者的肺中的任何疾病狀態(tài)是可取的。然而，主要由于單個(gè)能量X射線的射線照片的敏感度和選擇性對(duì)于脈管 樹的提取可能是低的事實(shí)，曲線肺脈管結(jié)構(gòu)的描繪和重建通常向圖像 分割算法提出更大的挑戰(zhàn)。此外，已知肺脈管系統(tǒng)或脈管樹是內(nèi)在復(fù) 雜的，具有細(xì)長(zhǎng)的形狀和多個(gè)分支。另外，給定肺脈管結(jié)構(gòu)的微觀分 布時(shí)，由于肋骨結(jié)構(gòu)的顯著重疊(其產(chǎn)生背景噪聲和不規(guī)則的形狀探 測(cè))，這些管的提取是困難和繁重的任務(wù)。此外，胸部X射線的射線 照片的這個(gè)低能量水平可不利地引起疾病狀態(tài)的漏探，因?yàn)樵诖罅康?數(shù)據(jù)中識(shí)別懷疑的區(qū)域是困難的。另外，由脈管系統(tǒng)、靜脈、運(yùn)動(dòng)偽 像、局部體積和其他病理中的分支點(diǎn)導(dǎo)致的混淆可能引起誤診。
因此開發(fā)用于從周圍的背景描繪脈管系統(tǒng)的可靠的技術(shù)和系統(tǒng) 可是可取的，其有利地使脈管系統(tǒng)中的疾病狀態(tài)的基本優(yōu)良的探測(cè)更 容易，而同時(shí)保持假陽(yáng)性的數(shù)量到最小值。特別地，存在對(duì)配置以使
使用數(shù)字X射線圖像數(shù)據(jù)描繪代表肺脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)更容易的
系統(tǒng)的需要，從而提高探測(cè)肺脈管系統(tǒng)中的疾病狀態(tài)的容易度并且筒 化診斷成像系統(tǒng)的臨床工作流程。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本技術(shù)的方面，提供用于自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中的脈管
系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法。該方法包括獲得對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組 織的圖像數(shù)據(jù)。另外，該方法包括基于患者群體從對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)的圖 像數(shù)據(jù)分割對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于分割的感興趣 區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。此外，該方法包括通過抑制(suppressing)對(duì)應(yīng)于代 表分割的感興趣區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)而提取對(duì)應(yīng)于與分割的感興 趣區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。滿足由這個(gè)方法限定的類型的功能 性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也與本技術(shù)結(jié)合而被考慮。
根據(jù)本技術(shù)的另 一個(gè)方面，提供用于自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中 的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法。該方法包括獲得代表患者內(nèi)的解剖區(qū) 的數(shù)字X射線圖像數(shù)據(jù)。此外，該方法包括獲得對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)。另外，該方法包括基于患者群體從對(duì)應(yīng)于解剖區(qū) 的圖像數(shù)據(jù)分割對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于分割的感 興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。此外，該方法還包括通過抑制對(duì)應(yīng)于代表分割的 感興趣區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)而提取對(duì)應(yīng)于與分割的感興趣區(qū)關(guān)聯(lián) 的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本技術(shù)的另外的方面，提供成像系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括配置以采 集圖像數(shù)據(jù)的采集子系統(tǒng)，其中圖像數(shù)據(jù)是解剖區(qū)的代表。另外，該 系統(tǒng)包括與采集子系統(tǒng)才喿作關(guān)聯(lián)的處理子系統(tǒng)，并且該處理子系統(tǒng)包 括描繪平臺(tái)，其配置以獲得對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)、 基于患者群體從對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)分割對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)的圖 像數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于分割的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)，以及通過抑制對(duì)應(yīng) 于代表分割的感興趣區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)而提取對(duì)應(yīng)于與分割的 感興趣區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。


當(dāng)下列詳細(xì)說明參考附圖閱讀時(shí)本發(fā)明的這些和其他特征、方面 和優(yōu)勢(shì)將變得更好地理解，整個(gè)附圖中相同的符號(hào)代表相同的部件，
其中
圖1是根據(jù)本技術(shù)的方面的示范性診斷系統(tǒng)的框圖2是以X射線成像系統(tǒng)的形式的用于圖1的示范性診斷系統(tǒng)中
的示范性成像系統(tǒng)的框圖3是根據(jù)本技術(shù)的方面的示范性脈管系統(tǒng)描繪子系統(tǒng)的框圖； 圖4A-4B是根據(jù)本技術(shù)的方面的示出描繪與患者的解剖區(qū)中的
感興趣區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的示范性過程的流程圖5是根據(jù)本技術(shù)的方面的示出分割軟組織以獲得肺野的示范性
過程的流程圖6是根據(jù)本技術(shù)的方面的示出通過基于患者群體處理圖像數(shù)據(jù) 分割軟組織以識(shí)別患者中的肺野的邊界的圖5的示范性過程的流程圖7是根據(jù)本技術(shù)的方面的示出提取肺野中脈管系統(tǒng)的示范性過 程的流程圖8是根據(jù)本技術(shù)的方面的患者參數(shù)的表格；以及
圖9A-9D是根據(jù)本技術(shù)的方面的示出憑借一系列基于患者參數(shù)
統(tǒng)的示范性過程的流程圖。
標(biāo)號(hào)列表
10診斷系統(tǒng)46輻射流
12患者50部分輻射
14圖像采集裝置52探測(cè)器
16成《象系統(tǒng)54電源力控制電路
18采集子系統(tǒng)56探測(cè)器控制器
20處理子系統(tǒng)58系統(tǒng)控制器
22脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)60顯示器/打印機(jī)
24顯示器62操作員工作站
26用戶界面72數(shù)字胸部X射線圖像
28數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)74劃界模塊
40成像系統(tǒng)76提取模塊
42源78數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
44準(zhǔn)直儀150患者參數(shù)的表格
158小的成年患者152患者參數(shù)
160兒科患者154大的成年患者
162患者參數(shù)的最佳值156中等成年患者
70脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)的圖形表示
172-192用于執(zhí)行抑制軟組織以描繪脈管系統(tǒng)的示范性過程的步驟 170 示出抑制軟組織以描繪脈管系統(tǒng)的示范性過程的流程圖142-146用于執(zhí)行用于提取脈管系統(tǒng)的示范性過程的步驟 122-130用于執(zhí)行基于患者群體處理圖像數(shù)據(jù)的示范性過程的步驟
80 示出用于描繪脈管系統(tǒng)的示范性過程的流程圖
84-100 用于執(zhí)行用于描繪脈管系統(tǒng)的示范性過程的步驟
110 示出分割軟組織以獲得肺野的示范性過程的流程圖
112 用于執(zhí)行用于分割軟組織以獲得肺野的示范性過程的步驟
120 示出基于患者群體處理圖像數(shù)據(jù)的示范性過程的流程圖
140 示出提取脈管系統(tǒng)的示范性過程的流程圖
具體實(shí)施例方式
如在下文中將詳細(xì)說明的，提供用于自動(dòng)地描繪代表解剖區(qū)中的 脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法和用于自動(dòng)地描繪代表解剖區(qū)中的脈管 系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)配置以優(yōu)化脈管系統(tǒng)中的疾病的探測(cè) 并且簡(jiǎn)化在診斷成像系統(tǒng)中的臨床工作流程。使用在下文中說明的方 法和系統(tǒng)，用于描繪代表脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)可配置以使脈管 系統(tǒng)中的疾病的基本上優(yōu)良的探測(cè)容易，從而簡(jiǎn)化診斷成像系統(tǒng)的臨 床工作流程。
但是，在下文中示出的示范性實(shí)施例在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的上下文中 說明，將意識(shí)到診斷系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中的使用也與本技術(shù)結(jié)合而被考 慮。
圖1是根據(jù)本技術(shù)的方面的用于診斷成像中的示范性系統(tǒng)10的 框圖。系統(tǒng)10可配置以通過圖像采集裝置14從患者12采集圖像數(shù) 據(jù)。在一個(gè)實(shí)施例中，圖像采集裝置14可包括探頭，其中該探頭可 包括有創(chuàng)探頭，或無創(chuàng)或外部探頭，例如外部超聲纟果頭，其配置以幫 助采集圖像數(shù)據(jù)。同樣，在某些其他實(shí)施例中，圖像數(shù)據(jù)可通過一個(gè) 或多個(gè)傳感器(沒有示出)采集，其可設(shè)置在患者12上。作為例子， 傳感器可包括例如心電圖(ECG)傳感器等的生理傳感器(沒有示出)和/或例如電^f茲場(chǎng)傳感器等的位置傳感器或慣性傳感器。這些傳感器可 操作式地與例如成像系統(tǒng)等的數(shù)據(jù)采集裝置耦合，例如通過引線(沒 有示出)耦合。備選地，圖像采集裝置14在某些其他實(shí)施例中可包 括探測(cè)器。
系統(tǒng)IO還可包括醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16,其與圖像采集裝置14操作關(guān) 聯(lián)。應(yīng)該注意盡管在下文中示出的示范性實(shí)施例在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的上 下文中說明，但是例如工業(yè)成像系統(tǒng)和無損評(píng)估和4企查系統(tǒng)(例如管 路檢查系統(tǒng)、液體反應(yīng)器檢查系統(tǒng)等)等的其他成像系統(tǒng)和應(yīng)用也被 考慮。另外，在下文中示出和說明的示范性實(shí)施例可在多模態(tài)成像系 統(tǒng)中找到應(yīng)用，該多模態(tài)成像系統(tǒng)與其他成像模態(tài)(modality)、位 置追蹤系統(tǒng)或其他傳感器系統(tǒng)協(xié)同使用X射線成像。此外，應(yīng)該注意 盡管在下文中示出的示范性實(shí)施例在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)(例如，但不限于， X射線成像系統(tǒng)、磁共振(MR)成像系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT) 成像系統(tǒng))的上下文中說明，根據(jù)本技術(shù)的方面也考慮其他成像系統(tǒng)。
在目前考慮的配置中，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16可包括采集子系統(tǒng)18和 處理子系統(tǒng)20。此外，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16的采集子系統(tǒng)18可配置以通 過圖像采集裝置14采集代表患者12中的一個(gè)或多個(gè)解剖區(qū)的圖像數(shù) 據(jù)。從患者12采集的圖像數(shù)據(jù)然后可由處理子系統(tǒng)20處理。
另外，由醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16采集和/或處理的圖像數(shù)據(jù)可用于幫助 臨床醫(yī)生識(shí)別疾病狀態(tài)、評(píng)定治療的需要、確定適合的治療選擇和/ 或監(jiān)控治療對(duì)疾病狀態(tài)的效果。在某些實(shí)施例中，處理子系統(tǒng)20可 進(jìn)一步與例如數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)28等的存儲(chǔ)系統(tǒng)耦合，其中數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)28 可配置以接收和存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)。
根據(jù)本技術(shù)的示范性方面，處理子系統(tǒng)20可包括脈管系統(tǒng)描繪 平臺(tái)22，其配置以幫助基于患者群體描繪患者12的解剖區(qū)中的脈管 系統(tǒng)。可注意到如于此使用的，描繪解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的術(shù)語(yǔ)可用 于指從代表解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)來描繪代表解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖 像數(shù)據(jù)?；颊呷后w可包括不同的患者類型的患者，其中患者類型可包括大的成年患者、中等成年患者、小的成年患者或兒科患者。也就是
說，脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22可配置以使使用通過醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16采集 的圖像和/或圖像數(shù)據(jù)從周圍的背景描繪解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)更容易， 并且將參考圖3-9更加詳細(xì)地說明。更加具體地，脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái) 22可配置以使使用可通過醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16采集的代表解剖區(qū)的數(shù)字 X射線圖像數(shù)據(jù)從周圍的背景描繪解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)更容易。脈管 系統(tǒng)的這個(gè)描繪可用于幫助患者12的解剖區(qū)中的疾病狀態(tài)(如果有 的話)的#:測(cè)，。疾病狀態(tài)可包括例如脈管系統(tǒng)的阻塞等的梗阻 (obstruction)，其例如，但不限于，栓塞物、硬化、斑或其的組合。 作為例子，脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22可配置以使用代表患者12的胸部區(qū) 的數(shù)字X射線圖像數(shù)據(jù)提取肺脈管系統(tǒng)。
根據(jù)本技術(shù)的其他方面，成像系統(tǒng)16并且更加具體地，脈管系 統(tǒng)描繪平臺(tái)22還可配置以使用代表解剖區(qū)的X射線的射線照片以使 描繪對(duì)應(yīng)的脈管系統(tǒng)更容易。作為例子，胸部X射線的射線照片可用 于幫助描繪肺脈管系統(tǒng)。然而，可注意到在由脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22 使用之前將胸部X射線的射線照片數(shù)字化可是可取的。先驗(yàn)地預(yù)處理 數(shù)據(jù)也可是可取的。
此外，如在圖l中示出的，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16可包括顯示器24和 用戶界面26。然而，在某些實(shí)施例中，例如在觸摸屏中，顯示器24 和用戶界面26可重疊。同樣，在某些實(shí)施例中，顯示器24和用戶界 面26可包括公用區(qū)。根據(jù)本技術(shù)的方面，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16的顯示器 24可配置以顯示基于通過圖像采集裝置14采集的圖像數(shù)據(jù)由醫(yī)學(xué)成 像系統(tǒng)16產(chǎn)生的圖像。另外，根據(jù)本技術(shù)的另外的方面，已經(jīng)由脈 管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22描繪的提取的脈管系統(tǒng)也可在顯示器24上可視 化。
另外，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16的用戶界面26可包括人機(jī)界面裝置(沒 有示出)，其配置以使臨床醫(yī)生更容易地操作顯示器24上顯示的圖 像數(shù)據(jù)。人機(jī)界面裝置可包括鼠標(biāo)類型的裝置，軌跡球、操縱桿、指示筆或觸摸屏，其配置以幫助臨床醫(yī)生識(shí)別一個(gè)或多個(gè)感興趣的區(qū)域 (例如)。然而，如將被意識(shí)到的，還可使用其他的人機(jī)界面裝置，
例如，但不限于觸摸屏。此外，根據(jù)本技術(shù)的方面，用戶界面26可 配置以幫助臨床醫(yī)生貫穿由醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16采集的圖像導(dǎo)航。另外， 用戶界面26還可配置以幫助操作和/或組織顯示器24上顯示的描繪的 脈管系統(tǒng)。
可注意到盡管脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22說明為配置成使用代表解剖 區(qū)的數(shù)字X射線圖像或圖像數(shù)據(jù)以幫助提取該解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)， 脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22也可使用其他的圖像，例如，但不限于通過使 用其他成像系統(tǒng)獲得的軸向片段以使關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的描繪更容易。
如之前參考圖l注意到的，醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16可包括X射線成像 系統(tǒng)。圖2是根據(jù)本技術(shù)示出用于采集和處理圖像數(shù)據(jù)的成像系統(tǒng)40 的框圖。在示出的實(shí)施例中，根據(jù)本技術(shù)，系統(tǒng)40是X射線系統(tǒng)， 其設(shè)計(jì)以采集X射線投影數(shù)據(jù)以將投影數(shù)據(jù)重建成為圖像，并且處理 用于顯示和分析的圖像數(shù)據(jù)。此外，在圖2中示出的實(shí)施例中，成像 系統(tǒng)40示為包括鄰近準(zhǔn)直儀44放置的X射線輻射源42。在一個(gè)示 范性實(shí)施例中，X射線輻射源42可包括X射線管。準(zhǔn)直儀44可配置 以允許輻射流46進(jìn)入例如病人12 (參見圖1 )等的受治療者所位于 其中的區(qū)域中。部分輻射50穿過受治療者12或其周圍并且影響以標(biāo) 號(hào)52大概表示的數(shù)字X射線探測(cè)器。如將意識(shí)到的，探測(cè)器52可配 置以將在它的表面上接收到的X射線光子轉(zhuǎn)換為較低能量的光子，接 著轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)被采集和處理以重建在受治療者12內(nèi)的 特征的圖像。
此外，源42被電源/控制電路54控制，其供應(yīng)電力和控制信號(hào)二 者用于檢查順序。另外，探測(cè)器52可與探測(cè)器控制器56耦合，該探 測(cè)器控制器56操縱探測(cè)器中生成的信號(hào)的采集。探測(cè)器控制器56還 可執(zhí)行各種不同的信號(hào)處理和濾波功能，例如用于動(dòng)態(tài)范圍的初調(diào)、 數(shù)字圖像數(shù)據(jù)的交織(interleaving)，等等?？勺⒁獾诫娫?控制電路54和探測(cè)器控制器56都可響應(yīng)于來自系統(tǒng)控制器58的信號(hào)。通常， 系統(tǒng)控制器58可配置以操縱成像系統(tǒng)40的運(yùn)行以執(zhí)行沖企查規(guī)程并且 處理采集的圖像數(shù)據(jù)。在目前的上下文中，系統(tǒng)控制器58還可包括 信號(hào)處理電路(其典型地基于通用的或?qū)Ｓ玫臄?shù)字計(jì)算機(jī))、關(guān)聯(lián)的 用于存儲(chǔ)由該計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序和例程以及配置參數(shù)和圖像數(shù)據(jù)的 存儲(chǔ)器電路，接口電路，等等。
另外，在圖2中示出的實(shí)施例中，系統(tǒng)控制器58示為與至少一 個(gè)輸出裝置(例如以標(biāo)號(hào)60標(biāo)識(shí)的顯示器或打印機(jī))耦合。輸出裝 置可包括標(biāo)準(zhǔn)或?qū)ｉT用途的計(jì)算機(jī)監(jiān)視器和關(guān)聯(lián)的處理電路。 一個(gè)或 多個(gè)操作員工作站62可進(jìn)一步鏈接在該系統(tǒng)中用于輸出系統(tǒng)參數(shù)、 請(qǐng)求檢查、觀察圖像，等等。通常，在該系統(tǒng)內(nèi)供應(yīng)的顯示器、打印 機(jī)、工作站和類似的裝置對(duì)于數(shù)據(jù)采集部件可是本地的，或可離這些 部件是遠(yuǎn)程的，例如在機(jī)構(gòu)或醫(yī)院內(nèi)的別處，或在完全不同的地點(diǎn)， 其通過一個(gè)或多個(gè)可配置的網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng)、虛擬專用網(wǎng)，等等) 與成像系統(tǒng)鏈接。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，輸出裝置60可包括顯示 器24(參見圖1)。另外，在某些實(shí)施例中，操作員工作站62可包 括用戶界面26 (參見圖1)。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，描述圖1的診斷系統(tǒng)10的一個(gè)實(shí)施例的框圖70。 如之前參考圖1注意到的，采集子系統(tǒng)18 (參見圖1 )配置以幫助從 患者12采集圖像數(shù)據(jù)(參見圖1)。同樣，如將意識(shí)到的，代表患者 12的一個(gè)或多個(gè)圖像可通過采集子系統(tǒng)18采集。在某些實(shí)施例中， 一個(gè)或多個(gè)圖像可包括數(shù)字X射線圖像72?？勺⒁獾綌?shù)字X射線圖 像72可是患者12中的解剖區(qū)的代表。例如，在圖3中示出的例子中， 數(shù)字X射線圖像72可包括代表患者12的胸部區(qū)的數(shù)字X射線圖像數(shù) 據(jù)。
同樣，如參考圖l注意到的，圖像數(shù)據(jù)可用采集子系統(tǒng)18采集。 采集的圖像可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)28 (參見圖1 )中。在某些實(shí)施例中， 數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)28可包括本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)。脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22 (參見圖1)然后可從本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)28訪問這些圖像，例如數(shù)字胸部X射線圖像72。 備選地，數(shù)字X射線圖像72可由采集子系統(tǒng)18從檔案位點(diǎn)、數(shù)據(jù)庫(kù) 或光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)物品獲得。例如，采集子系統(tǒng)18可配置以采集存儲(chǔ) 在光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)物品中的圖像。可注意到光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)物品可是光學(xué) 存儲(chǔ)介質(zhì)，例如壓縮盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)、例如DVD-5 或DVD-9的多層結(jié)構(gòu)、例如DVD-10或DVD-18的多面結(jié)構(gòu)、高清 晰度數(shù)字多功能盤(HD-DVD)、藍(lán)光盤、近場(chǎng)光學(xué)存儲(chǔ)盤、全息照 相存儲(chǔ)介質(zhì)，或另一個(gè)類似的容積式光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)，例如雙光子或多 光子吸收存儲(chǔ)格式。此外，由采集子系統(tǒng)18這樣采集的這些數(shù)字X 射線圖像72可本地地存儲(chǔ)在醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)16 (參見圖1)上。例如， 數(shù)字X射線圖像72可存儲(chǔ)在本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)28中。
此外，如之前參考圖1注意到的，處理子系統(tǒng)20 (參見圖1)配 置以處理這些數(shù)字X射線圖像72，從而幫助臨床醫(yī)生識(shí)別疾病狀態(tài)， 評(píng)定治療的需要、確定適合的治療選擇和/或監(jiān)控治療對(duì)疾病狀態(tài)的效 果。更加具體地，處理子系統(tǒng)20可配置以幫助描繪患者12中的一個(gè) 或多個(gè)解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)。如現(xiàn)在注意到的，如于此使用的，處理
子系統(tǒng)20可配置以幫助描繪代表患者12中的一個(gè)或多個(gè)解剖區(qū)中的 脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。同樣，在圖l-2中示出的實(shí)施例中，處理子系 統(tǒng)20示為包括脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22，其中脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22配置 以幫助通過使用采集的X射線圖像72從周圍的背景描繪解剖區(qū)中的 脈管系統(tǒng)，如之前說明的。然而，脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22還可用作獨(dú) 立模塊，其物理地從處理子系統(tǒng)20和成像系統(tǒng)16分離。也就是說， 脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22可操作式地與成像系統(tǒng)16耦合并且配置以幫助 使用由成像系統(tǒng)16并且更加具體地由采集子系統(tǒng)18采集的數(shù)字X射 線圖像72描繪與患者12中的解剖區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22可包括劃界模塊74和提 取模塊76。根據(jù)本技術(shù)的示范性方面，劃界模塊74可配置以劃界患 者12 (參見圖1)的解剖區(qū)中的感興趣區(qū)。再次在這里，如本文使用的，劃界患者12的解剖區(qū)中的感興趣區(qū)的術(shù)語(yǔ)指劃界代表患者12的 解剖區(qū)中的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。作為例子，使用數(shù)字X射線圖像 72中的圖像數(shù)據(jù)描繪患者12的肺中的脈管系統(tǒng)是可取的，其中數(shù)字 X射線圖像72可是胸部區(qū)的代表。因此，將代表患者12中肺的圖像 數(shù)據(jù)與周圍的背景(例如前部和后部的肋骨、脊推及其類似物)分開 可是可取的。
根據(jù)本技術(shù)的方面，劃界模塊74可配置以使用數(shù)字胸部X射線 圖像72中的圖像數(shù)據(jù)從周圍的背景提取代表胸部區(qū)的軟組織。也就 是說，劃界模塊74可配置以使用數(shù)字胸部X射線圖像72中的圖像數(shù) 據(jù)從周圍的背景提取對(duì)應(yīng)于代表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)。另外， 劃界模塊74可配置以分割提取的軟組織以獲得肺野。再次在這里， 劃界模塊74可配置以分割代表提取的軟組織的圖像數(shù)據(jù)以獲得肺野。 更加具體地，劃界模塊74可配置以基于患者群體分割提取的軟組織 以識(shí)別肺或肺野的邊界。可注意到術(shù)語(yǔ)肺、肺野以及右和左肺可互換 使用。也就是說，劃界模塊74可配置以基于一個(gè)或多個(gè)與例如患者 12等的患者關(guān)聯(lián)的參數(shù)識(shí)別肺野的邊界。更加具體地，它對(duì)于系統(tǒng) 40的用戶，例如臨床醫(yī)生等識(shí)別患者類型可是可取的。在一個(gè)實(shí)施例 中，患者類型可包括大的成年患者、中等成年患者、小的成年患者或 兒科患者。劃界模塊74還可配置以獲得一個(gè)或多個(gè)與選擇的患者類 型關(guān)聯(lián)的參數(shù)。該一個(gè)或多個(gè)患者參數(shù)可包括標(biāo)度比、偏差系數(shù)、取 向偏差系數(shù)、噪聲閾值、其的組合，或其類似物。根據(jù)本技術(shù)的示范 性方面，劃界模塊74可配置以通過優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)參數(shù)識(shí)別肺野的 邊界。劃界模塊74的工作將參考圖4-9更加詳細(xì)地說明。
由劃界模塊74處理之后，可獲得肺野的邊界，其中該邊界可配 置以幫助從周圍的背景劃界肺野。也就是說，由劃界模塊74處理的 結(jié)果是，可識(shí)別肺野的邊界。肺野的這個(gè)識(shí)別的邊界然后可用于幫助 提取代表肺野的軟組織。
根據(jù)本技術(shù)的其他方面，臨床醫(yī)生可被允許選擇感興趣區(qū)以使劃界解剖區(qū)中的感興趣區(qū)更容易。更加具體地，臨床醫(yī)生可通過顯示器
(參見圖1)和用戶界面26 (參見圖1)的使用選擇解剖區(qū)中的感興 趣區(qū)。在一個(gè)實(shí)施例中，臨床醫(yī)生可通過使用用戶界面26在顯示在 顯示器24上的數(shù)字X射線圖像上的感興趣區(qū)周圍繪制輪廓來選擇感 興趣區(qū)。在某些其他的實(shí)施例中，臨床醫(yī)生可通過直接在顯示在顯示 器24上的數(shù)字X射線圖像上繪制輪廓來選擇感興趣區(qū)。
如將被意識(shí)到的，提取的軟組織還可包括肺野中的脈管系統(tǒng)。可 注意到術(shù)語(yǔ)肺野中的脈管系統(tǒng)和肺脈管系統(tǒng)可互換使用。此外，如在 上文中注意到的，從軟組織提取肺野中的脈管系統(tǒng)可是可取的。提取 的脈管系統(tǒng)然后可用于幫助臨床醫(yī)生探測(cè)和/或診斷疾病狀態(tài)(如果有 的話)。因此，提取模塊76可配置以使從周圍軟組織提取肺野中的 脈管系統(tǒng)更容易。更加具體地，提取模塊76可配置以使從代表周圍 軟組織的圖像數(shù)據(jù)提取代表肺野中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)更容易。根 據(jù)本技術(shù)的示范性方面，提取模塊76可配置以使憑借一系列基于參
系統(tǒng)更容易。更加具體地，提取模塊76可配置以通過評(píng)估代表肺野 的圖像數(shù)據(jù)中的每個(gè)像素在預(yù)定圖像數(shù)據(jù)分辨率、預(yù)定圖像數(shù)據(jù)取向 或其的組合時(shí)的頻率來抑制軟組織。提^Mt塊76還可配置以識(shí)別對(duì) 應(yīng)于每個(gè)像素的該頻率的能量分量。評(píng)估每個(gè)像素的頻率的過程和對(duì) 應(yīng)的能量分量的識(shí)別然后可在處于一個(gè)或多個(gè)圖像數(shù)據(jù)分辨率、 一個(gè) 或多個(gè)圖像取向或其的組合時(shí)重復(fù)。
這個(gè)處理過程的結(jié)果是，可獲得與一個(gè)或多個(gè)圖像數(shù)據(jù)分辨率、 一個(gè)或多個(gè)圖像取向或其組合中的每個(gè)關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)于每個(gè)圖像像素 的能量分量。提^4莫塊76還可配置以將對(duì)應(yīng)于每個(gè)圖像像素的與不 同的圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或圖像取向關(guān)聯(lián)的能量分量混合以產(chǎn)生與每 個(gè)圖像像素關(guān)聯(lián)的混合能量分量。另外，提取才莫塊76還可配置以使 用與每個(gè)圖像像素關(guān)聯(lián)的混合能量分量產(chǎn)生混合能量圖像。
根據(jù)本技術(shù)的另外的方面，提取J漠塊76還可配置以向混合能量圖像應(yīng)用預(yù)定閾值以提取對(duì)應(yīng)于肺脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。更加具體
地，提耳5^莫塊76可配置以向混合能量圖#>應(yīng)用預(yù)定閾值以從對(duì)應(yīng)于
非樹結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)描繪對(duì)應(yīng)于脈管系統(tǒng)或脈管樹的圖像數(shù)據(jù)，從而
獲得對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。此外，提取模塊76 可配置以產(chǎn)生肺野、肺野的邊界或兩者中描繪的脈管樹結(jié)構(gòu)的用戶看 得見的表示。提取模塊76的工作將參考圖4-9更加詳細(xì)地說明。由脈 管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22的這樣處理過程的結(jié)果是，在肺野中的脈管系統(tǒng) 可從周圍的背景描繪出并且向例如臨床醫(yī)生顯示。
此外，脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22還可配置以向在肺野中的脈管系統(tǒng) 提供可視化的界面。在一個(gè)實(shí)施例中，脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22可配置 以顯示肺野的提取的脈管系統(tǒng)、識(shí)別的邊界，或兩者。在某些實(shí)施例 中，肺野的提取的脈管系統(tǒng)和/或邊界可在顯示器24 (參見圖l)上可 視化。提取的脈管系統(tǒng)的這個(gè)顯示可有利地幫助臨床醫(yī)生探測(cè)和/或診 斷患者12的肺脈管系統(tǒng)中的任何異常。此外，用戶界面26(參見圖 1 )可利用以操作提取的脈管系統(tǒng)的可視化。另外，對(duì)應(yīng)于提取的脈 管系統(tǒng)的信息可存儲(chǔ)在第二存儲(chǔ)器78中。
脈管系統(tǒng)描繪平臺(tái)22的工作參考在圖4-9中描迷的示范性邏輯可 被更好地理解?，F(xiàn)在參考圖4A-4B，示出用于描繪解剖區(qū)中的脈管系 統(tǒng)的示范性邏輯80的流程圖。根據(jù)本技術(shù)的示范性方面，提供用于 描繪解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的方法。也就是說，提供用于從對(duì)應(yīng)于解剖 區(qū)的圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法。在圖4 中提供的例子中，提供用于使用數(shù)字X射線圖像數(shù)據(jù)自動(dòng)地描繪在肺 野中的肺脈管系統(tǒng)的方法。另外，如之前注意到的，代表胸部區(qū)的X 射線的射線照片也可用于幫助描繪肺脈管系統(tǒng)。然而，X射線的射線 照片被數(shù)字化并且先驗(yàn)地經(jīng)受一個(gè)或多個(gè)預(yù)處理步驟是可取的。
該方法在其中獲得代表解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)72的步驟84處開始。 在本例子中，用于描繪脈管系統(tǒng)的方法從描繪例如患者12(參見圖1) 的患者的胸部區(qū)中的肺野中的脈管系統(tǒng)方面來說明，因此，圖像數(shù)據(jù)72可包括患者12的胸部區(qū)的數(shù)字X射線。此外，在步驟84，可獲得 對(duì)應(yīng)于代表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)本技術(shù)的方面，獲得對(duì) 應(yīng)于代表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)可包括將對(duì)應(yīng)于代表胸部區(qū)的 軟組織的圖像數(shù)據(jù)從對(duì)應(yīng)于周圍的背景的圖像數(shù)據(jù)分開。周圍的背景 可包括例如前部和后部的肋骨和脊推。在一個(gè)實(shí)施例中，雙能量方法 可用于將對(duì)應(yīng)于代表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)從對(duì)應(yīng)于周圍的背 景的圖像數(shù)據(jù)分開。通過使用雙能量技術(shù)，通過數(shù)字圖像相減的使用 而使肋骨結(jié)構(gòu)的干擾可大大地減小。還可使用配置以幫助將對(duì)應(yīng)于代 表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)從周圍的背景分開的其他技術(shù)，例如但 不限于基于模型的技術(shù)或基于學(xué)習(xí)的技術(shù)。由步驟84的處理過程的 結(jié)果是，可獲得對(duì)應(yīng)于代表胸部區(qū)86的軟組織的圖像數(shù)據(jù)。
接著，在步驟88，對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)可被處 理以從解剖區(qū)分割感興趣區(qū)。也就是說，對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組織 的圖像數(shù)據(jù)可被處理以獲得對(duì)于分割的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。更加具 體地，根據(jù)本技術(shù)的示范性方面，通過基于患者群體處理代表對(duì)應(yīng)于 解剖區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)于分割的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)可從 對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)分割。在本例子中，對(duì)應(yīng)于代 表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)可被處理以分割出對(duì)應(yīng)于左和右肺的 圖像數(shù)據(jù)。也就是說，分割的感興趣區(qū)可包括左和右肺。可注意到術(shù) 語(yǔ)肺、左和右肺以及肺野可互換使用。同樣，由步驟88的處理過程 的結(jié)果是，可獲得對(duì)應(yīng)于肺野90的圖像數(shù)據(jù)。參考圖5-6可更好地理 解步驟88。
現(xiàn)在參考圖5,描述示出圖4的步驟88的流程圖110。更加具體 地，描述處理對(duì)應(yīng)于代表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于分 割的例如肺野等的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)的示范性方法。根據(jù)本技術(shù)的 方面，可基于患者群體處理對(duì)應(yīng)于代表胸部區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)以 分割對(duì)應(yīng)于肺野的圖像數(shù)據(jù)，如由步驟112指出的。參考圖6可更好 地理解步驟112。圖6是描述圖5的步驟112的流程圖120。在圖6中描述用于基 于患者群體從代表解剖區(qū)的軟組織分割感興趣區(qū)的示范性方法。更加 特別地，提供用于基于患者群體從對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組織的圖像 數(shù)據(jù)分割代表感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)的方法。也就是說，可優(yōu)化與患者 類型關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)參數(shù)以幫助識(shí)別感興趣區(qū)的邊界以使感興趣 區(qū)的分割更容易。如之前注意到的，在本例子中，解剖區(qū)包括胸部區(qū)， 而感興趣區(qū)可包括肺野。該方法在步驟122處開始，其中一旦代表胸 部區(qū)86的軟組織被獲得，患者類型可被識(shí)別。根據(jù)本技術(shù)的方面， 患者類型可包括大的成年患者、中等成年患者、小的成年患者或兒科 患者。在患者類型的選擇之后，與選擇的類型關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)患者 參數(shù)可被識(shí)別，如由步驟124指出的?；颊邊?shù)可包括標(biāo)度比、偏差 系數(shù)、取向偏差系數(shù)、噪聲閾值、其的組合，或其類似物。這些患者 參數(shù)可被優(yōu)化以使肺野的邊界的識(shí)別更加容易，從而允許對(duì)應(yīng)于感興 趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)從對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)分割。
因此，在步驟126，可限定配置以包圍感興趣區(qū)的多邊形，其中 該多邊形可配置以使感興趣區(qū)的分割更容易。也就是說，可限定配置 以包圍肺野的多邊形。更加具體地，限定的多邊形可配置以包圍對(duì)應(yīng) 于肺野的圖像數(shù)據(jù)。多邊形可包括例如正方形、矩形或其類似物。接 著，在步驟128,對(duì)于在多邊形上的每個(gè)點(diǎn)，可優(yōu)化一個(gè)或多個(gè)患者 參數(shù)以幫助確定肺野的邊界。因此，可選擇在多邊形上的點(diǎn)。患者參 數(shù)然后可修改以便優(yōu)化患者參數(shù)的值。在一個(gè)實(shí)施例中，患者參數(shù)可 修改以使誤差能量函數(shù)收斂?？勺⒁獾娇蓪?duì)每個(gè)患者參數(shù)限定預(yù)定的 最佳范圍。作為例子，對(duì)于大的成年的患者參數(shù)的最佳范圍可在從大 約0.1至大約0.2的范圍中，而對(duì)于中等成年的患者參數(shù)的最佳范圍 可在從大約0.02至大約0.09的范圍中。類似地，對(duì)于小的成年患者， 患者參數(shù)的最佳范圍可在從大約0.01至大約0.02的范圍中，而對(duì)于 兒科患者的患者參數(shù)的最佳范圍可在從大約0.001至大約0.01的范圍 中。因此，對(duì)于在多邊形上的給定點(diǎn)，患者參數(shù)可修改使得每個(gè)患者 參數(shù)符合對(duì)應(yīng)的預(yù)定最佳范圍。 一旦已經(jīng)優(yōu)化了對(duì)應(yīng)于在多邊形上的 給定點(diǎn)的每個(gè)患者參數(shù)，可識(shí)別在肺野的邊界上的點(diǎn)。對(duì)于多邊形上 每個(gè)點(diǎn)可以重復(fù)上文的過程。上文處理過程的結(jié)果是，可識(shí)別肺野的 邊界。也就是說，感興趣區(qū)，即肺野，可從解剖區(qū)即胸部區(qū)分割。更 加具體地，對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)可從對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)
分割出。由步驟128的處理過程的結(jié)果是，代表肺野90(參見圖4) 的圖像數(shù)據(jù)可從對(duì)應(yīng)于胸部區(qū)的圖像數(shù)據(jù)分割。也就是說，作為由步 驟128的處理過程的結(jié)果，左肺和右肺中的每個(gè)的邊界可被識(shí)別。更 加具體地，肺野的輪廓可通過為了誤差能量函數(shù)的收斂而優(yōu)化患者參 數(shù)而獲得。
備選地，代替步驟122-128的處理過程，臨床醫(yī)生可人工識(shí)別患 者12的解剖區(qū)中的感興趣區(qū)的邊界，如由步驟130指出的。在本例 子中，臨床醫(yī)生可通過在顯示器24 (參見圖1)上顯示的胸部區(qū)的數(shù) 字X射線圖像上繪制而識(shí)別肺野的邊界。同樣，臨床醫(yī)生可使用用戶 界面26 (參見圖1)以識(shí)別肺野的邊界。由臨床醫(yī)生識(shí)別邊界之后， 可獲得對(duì)應(yīng)于肺野90的圖像數(shù)據(jù)。
返回參考圖4,對(duì)應(yīng)于分割的肺野90的圖像數(shù)據(jù)然后可被預(yù)處理， 如在步驟92中描述的。在某些實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)于分割的肺野90的圖 像數(shù)據(jù)可被預(yù)處理以使與圖像數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的噪聲的最小化更容易。接 著，在步驟94，與分割的肺野90關(guān)聯(lián)的圖像數(shù)據(jù)可被進(jìn)一步處理以 使對(duì)應(yīng)于肺野90中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的提取更容易。由步驟94 的處理過程的結(jié)果是，可獲得對(duì)應(yīng)于提取的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。這 個(gè)對(duì)應(yīng)于提取的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)可由標(biāo)號(hào)96大概表示。參考圖7 可更好地理解步驟94。
如在上文中參考圖4注意到的，由步驟88-92的處理過程之后， 可獲得代表對(duì)應(yīng)于肺野90的軟組織的圖像數(shù)據(jù)?？勺⒁獾椒蚊}管系 統(tǒng)可嵌入在對(duì)應(yīng)于肺野90的軟組織中。因此，從軟組織提取肺脈管系統(tǒng)可是可取的。也就是說，從對(duì)應(yīng)于代表感興趣區(qū)的軟組織的圖像 數(shù)據(jù)提取對(duì)應(yīng)于肺脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)可是可取的。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖7，提供示出圖4的步驟94的流程圖140。更加具體 地，用于從與分割的感興趣區(qū)例如肺野90關(guān)聯(lián)的(參見圖4)的軟組 織提取分割的感興趣區(qū)中的脈管系統(tǒng)的方法在圖4中描述。也就是說， 提供用于從對(duì)應(yīng)于與分割的感興趣區(qū)關(guān)聯(lián)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)提取 對(duì)應(yīng)于在分割的感興趣區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法。根據(jù)本技 術(shù)的示范性方面，用于提取在肺野中的脈管系統(tǒng)的方法可基于在圖像 平面中所有點(diǎn)處獲得的二維(2D)特征矢量的頻率對(duì)稱性分析，因?yàn)?在肺野中的大多數(shù)脈管結(jié)構(gòu)典型地是具有局部化頻率的細(xì)長(zhǎng)(thin elongated)的管狀結(jié)構(gòu)。也就是說，對(duì)應(yīng)于在肺野中的脈管系統(tǒng)的圖 像數(shù)據(jù)可通過抑制對(duì)應(yīng)于與肺野關(guān)聯(lián)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)而提取。更 加特別地，一組或多組濾波器可基于一個(gè)或多個(gè)患者參數(shù)設(shè)計(jì)以幫助 抑制對(duì)應(yīng)于與肺野關(guān)聯(lián)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)，如由步驟142描述的。 在一個(gè)實(shí)施例中，濾波器可包括Gabor濾波器。另外， 一系列濾波器 可通過最佳地選擇例如患者參數(shù)等的濾波器參數(shù)而設(shè)計(jì)，其中該一系 列濾波器可包括一組或多組濾波器。 一個(gè)或多個(gè)患者參數(shù)可包括標(biāo)度 比、偏差系數(shù)、取向偏差系數(shù)、噪聲閾值或其類似物。再次在這里， 患者參數(shù)可與患者類型關(guān)聯(lián)，其中患者類型可包括大的成年患者、中 等成年患者、小的成年患者或兒科患者。在步驟142這樣選擇的該一 系列的基于患者參數(shù)的濾波器可由標(biāo)號(hào)144大概表示。
現(xiàn)在參考圖8,示出與一個(gè)或多個(gè)患者類型關(guān)聯(lián)的患者參數(shù)的表 格150的一個(gè)例子。標(biāo)號(hào)152可指示患者參數(shù)，而標(biāo)號(hào)154-160可大 概代表患者類型。更加具體地，標(biāo)號(hào)154可代表大的成年患者類型， 而中等成年患者類型可由標(biāo)號(hào)156代表。以類似的方式，小的成年患 者類型可由標(biāo)號(hào)158代表，而參考號(hào)160可指示兒科患者。此外，標(biāo) 號(hào)162可指示對(duì)應(yīng)于各種不同的患者類型154-160的不同的患者參數(shù) 的最佳值。返回參考圖7，接著，在步驟146，這一系列基于患者參數(shù)的濾 波器144可用于幫助抑制對(duì)應(yīng)于與肺野關(guān)聯(lián)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)，從 而使提取對(duì)應(yīng)于在肺野中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)更容易。如在上文中 注意到的，典型地，肺脈管系統(tǒng)包括具有局部化頻率的細(xì)長(zhǎng)的管狀結(jié) 構(gòu)。因此，在該一系列基于患者參數(shù)的濾波器144中的濾波器可被選 擇以幫助提取期望的局部頻率。參考圖9可更好地理解步驟146。
現(xiàn)在參考圖9A-9D，示出描述圖7的步驟146的流程圖170。提 供用于通過抑制與肺野90關(guān)聯(lián)的軟組織提取在肺野90中(參見圖4 ) 的脈管系統(tǒng)的示范性方法。也就是說，提供用于通過抑制代表與肺野 90關(guān)聯(lián)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)提取對(duì)應(yīng)于在肺野90 (參見圖4 )中的脈 管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法。更加具體地，該一系列基于患者參數(shù)的濾 波器144 (參見圖7)可用于幫助與肺野90關(guān)聯(lián)的軟組織的抑制，從 而使在肺野中的肺脈管系統(tǒng)的提取更容易。步驟146的用于提取在肺 野中的脈管系統(tǒng)的方法可配置以包括區(qū)分肺野90 (參見圖4)中的樹 結(jié)構(gòu)和非樹結(jié)構(gòu)。更加特別地，根據(jù)本技術(shù)的示范性方面，通過使用 一系列基于患者參數(shù)的濾波器，可區(qū)別肺野90中對(duì)應(yīng)于脈管系統(tǒng)中 的樹結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于脈管系統(tǒng)中的非樹結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)。也 就是說，通過使用該一系列基于患者參數(shù)的濾波器抑制對(duì)應(yīng)于代表肺 野的軟組織的圖像數(shù)據(jù)，可區(qū)別對(duì)應(yīng)于樹結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)于非 樹結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)，如由步驟146指出的。更加特別地，對(duì)應(yīng)于脈管 樹結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)可基于能量等級(jí)從對(duì)應(yīng)于非樹結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)分 開。
如在上文中注意到的，對(duì)應(yīng)于與肺野關(guān)聯(lián)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)可 通過使用一系列基于患者參數(shù)的濾波器144 (參見圖7)而抑制。更 加特別地，在該一系列基于患者參數(shù)的濾波器144中的濾波器可用于 幫助計(jì)算期望的局部頻率。才艮據(jù)本技術(shù)的方面，肺脈管結(jié)構(gòu)可近似為 分段線性結(jié)構(gòu)，如果脈管的對(duì)應(yīng)點(diǎn)落到棱面上其顯示具有局部能量的 同等重要的最大值的高角度對(duì)稱性。另外，局部能量可從不同尺度的頻率和/或取向的語(yǔ)線通過引入另外的噪聲補(bǔ)償計(jì)算。
因此，可選擇對(duì)應(yīng)于代表肺野的圖像數(shù)據(jù)的預(yù)定數(shù)量的圖像數(shù)據(jù)
分辨率，如由步驟172指出的。另外，在步驟172，還可選擇對(duì)應(yīng)于 代表肺野的圖像數(shù)據(jù)的預(yù)定數(shù)量的圖像取向。接著，在步驟174，可 從預(yù)定數(shù)量的圖像分辨率或預(yù)定數(shù)量的圖像取向分別選擇一個(gè)圖像 分辨率、 一個(gè)圖像取向或其的組合。可計(jì)算在代表肺野的圖像數(shù)據(jù)中 的每個(gè)像素的與選擇的圖像分辨率和/或圖像取向關(guān)聯(lián)的頻率，如由步 驟176描述的。另外，在步驟178,還可識(shí)別對(duì)應(yīng)與每個(gè)圖像像素的 頻率的能量分量。由步驟176-178的處理過程的結(jié)果是，可獲得對(duì)應(yīng) 于每個(gè)圖像像素的與選擇的圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或圖像取向關(guān)聯(lián)的能 量分量180。
此外，步驟176-178的處理過程可對(duì)這些預(yù)定圖像數(shù)據(jù)分辨率和/ 或圖像取向中的每個(gè)重復(fù)。因此，在步驟182,可實(shí)施校驗(yàn)以證實(shí)步 驟176-178的處理過程是否已經(jīng)被應(yīng)用于這些預(yù)定圖像數(shù)據(jù)分辨率和/ 或圖像取向中的每個(gè)。在步驟182，如果被證實(shí)那里存在尚未應(yīng)用于 圖像數(shù)據(jù)的 一個(gè)或多個(gè)圖像分辨率和/或一個(gè)或多個(gè)圖 <象取向，那么控 制可返回到步驟174。也就是說，可從預(yù)定的圖像數(shù)據(jù)分辨率集合和 圖像取向集合分別選擇另 一個(gè)圖像分辨率和/或圖像取向并且步驟 176-178可應(yīng)用于處于當(dāng)前選擇的圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或圖像取向的圖 像數(shù)據(jù)。也就是說，可計(jì)算代表肺野的圖像數(shù)據(jù)中的每個(gè)像素的與當(dāng) 前選擇的圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或圖像取向關(guān)聯(lián)的頻率。
另外，可識(shí)別對(duì)應(yīng)于與選擇的圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或圖像分辨率關(guān) 聯(lián)的每個(gè)像素的頻率的能量分量。也就是說，步驟176-178的處理過 程可對(duì)所有圖像數(shù)據(jù)分辨率和圖像取向重復(fù)。然而，在步驟182，如 果證實(shí)已經(jīng)考慮了這些預(yù)定圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或圖像取向中的每個(gè)， 可獲得與預(yù)定數(shù)量的圖像數(shù)據(jù)分辨率和/或圖像取向中的每個(gè)關(guān)聯(lián)的 對(duì)應(yīng)于每個(gè)圖像像素的能量分量。這些能量分量可由標(biāo)號(hào)184大概代 表?？勺⒁獾?，在一個(gè)實(shí)施例中，該處理過程可開始以相對(duì)低的圖像數(shù)據(jù)分辨率，并且接著可選擇具有相對(duì)更高的分辨率的圖像數(shù)據(jù)分辨 率。
根據(jù)本技術(shù)的另外的方面，可計(jì)算在這些預(yù)定圖像數(shù)據(jù)分辨率和 /或圖像取向中的每個(gè)時(shí)與每個(gè)圖像像素關(guān)聯(lián)的局部能量。因此，在步
驟186處，對(duì)于每個(gè)圖像像素，與這些預(yù)定數(shù)量的圖像數(shù)據(jù)分辨率和 /或圖像取向中的每個(gè)所關(guān)聯(lián)的能量分量可混合以產(chǎn)生與每個(gè)圖像像 素關(guān)聯(lián)的混合能量分量。由步驟186的處理過程的結(jié)果是，可獲得與 每個(gè)圖像像素關(guān)聯(lián)的混合能量分量。接著，在步驟188,這些混合的 能量分量可用于產(chǎn)生混合能量圖像190。
一旦混合能量圖像190產(chǎn)生，這個(gè)混合能量圖像190可用于幫助 提取在肺野中的脈管系統(tǒng)。也就是說，混合的能量圖像190可用于從 肺野90中的非樹結(jié)構(gòu)描繪脈管樹結(jié)構(gòu)。因此，在步驟192，預(yù)定的閾 值可應(yīng)用于混合能量圖像190以從非樹結(jié)構(gòu)描繪脈管樹結(jié)構(gòu)。在一個(gè) 實(shí)施例中，自適應(yīng)的閾值可用于幫助從周圍的非樹結(jié)構(gòu)描繪肺野中的 脈管系統(tǒng)。由步驟192的處理過程的結(jié)果是，可獲得對(duì)應(yīng)于描繪的脈 管系統(tǒng)或脈管樹結(jié)構(gòu)96 (參見圖4)的圖像數(shù)據(jù)。也就是說，可獲得 對(duì)應(yīng)于與肺野關(guān)聯(lián)的描繪的脈管系統(tǒng)96的圖像數(shù)據(jù)，其中該描繪的 脈管系統(tǒng)包括肺野中的脈管分割片段。可注意到術(shù)語(yǔ)描繪的脈管系統(tǒng) 或脈管結(jié)構(gòu)以及提取的脈管系統(tǒng)或脈管結(jié)構(gòu)可互換使用。
返回參考圖4，接著，對(duì)應(yīng)于描繪的脈管樹96的圖像數(shù)據(jù)可經(jīng)受 一個(gè)或多個(gè)后處理步驟，如由步驟98描述的。在一個(gè)實(shí)施例中，例 如邊緣鏈接(edge link)技術(shù)等的技術(shù)可應(yīng)用于對(duì)應(yīng)于描繪的脈管結(jié) 構(gòu)96的圖像數(shù)據(jù)以例如使任何脫節(jié)的脈管系統(tǒng)的連接更容易。備選 地，在某些其他實(shí)施例中，區(qū)域生長(zhǎng)過程和/或三維(3D)連接過程 可應(yīng)用以連接^f壬^T脫節(jié)的脈管系統(tǒng)。
此外，對(duì)應(yīng)于描繪的脈管系統(tǒng)96的圖像數(shù)據(jù)可向臨床醫(yī)生呈現(xiàn)， 如在步驟100中指出的。更加特別地，可產(chǎn)生提取的脈管系統(tǒng)96的 用戶可得見的表示并且例如在顯示器24 (參見圖1)上向臨床醫(yī)生呈現(xiàn)該看得見的表示。另外，肺野的邊界也可向臨床醫(yī)生呈現(xiàn)。此外，
包括提取的脈管系統(tǒng)96和肺野的邊界的復(fù)合圖像也可向臨床醫(yī)生呈 現(xiàn)。
如將被那些本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員意識(shí)到的，上述的例子、示范 和過程步驟可通過適當(dāng)?shù)拇a在基于處理器的系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)，例如通用 或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)等。還應(yīng)該注意到本技術(shù)的不同的實(shí)現(xiàn)可以不同的順序 或大致上同時(shí)地即并行地執(zhí)行本文說明的步驟中的 一些或所有。此 外，這些功能可以多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，其包括但不限于C+十或 Java。如將被那些本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員意識(shí)到的，這樣的代碼可存 儲(chǔ)或適合于存儲(chǔ)在一個(gè)或多個(gè)有形的機(jī)器可讀介質(zhì)上，例如在存儲(chǔ)器 芯片、本地或遠(yuǎn)程的硬盤、光盤(即，CD的或DVD的)或其他介質(zhì) 上，其可被基于處理器的系統(tǒng)存取以執(zhí)行存儲(chǔ)的代碼。注意有形介質(zhì) 可包括在其上印刷指令的紙或另外適合的介質(zhì)。例如，指令可以通過 光學(xué)掃描紙或其他介質(zhì)而電子地捕獲，然后編譯、解釋或否則如果需 要的話以適合的方式處理，然后存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中。
在上文中說明的自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像 數(shù)據(jù)的方法和用于自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù) 據(jù)的系統(tǒng)顯著地簡(jiǎn)化了用于探測(cè)患者的解剖區(qū)的脈管系統(tǒng)中的疾病 狀態(tài)的程序工作流程并且提高了探測(cè)和/或診斷在解剖區(qū)的脈管系統(tǒng) 中的疾病狀態(tài)的存在所花費(fèi)的程序時(shí)間的速度。也就是說，用于自動(dòng) 地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)可配置 以使描繪的脈管系統(tǒng)的增強(qiáng)的可視化更容易。描繪的脈管系統(tǒng)的這個(gè) 可視化可用于使脈管尺寸的定量測(cè)量更容易，其可大大地幫助量化解 剖區(qū)中的正常和/或不正常的感興趣區(qū)。更加具體地，脈管異常情況的 增強(qiáng)的可視化可向臨床醫(yī)生提供，從而增強(qiáng)臨床診斷工作流程。此外， 描繪的脈管結(jié)構(gòu)可用作在腫瘤切除計(jì)劃中的界標(biāo)。另外，對(duì)應(yīng)于解剖 區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的描繪可配置以幫助量化體積的冠狀血 流量。同樣，使用描繪的肺脈管可更好地理解血管再生。此外，對(duì)應(yīng)于脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的自動(dòng)描繪幫助識(shí)別脈管系統(tǒng)中的具有減少 的假陽(yáng)性率的梗阻，其使放射學(xué)家或醫(yī)生更容易解釋圖像并且探測(cè)可 指示疾病的可疑區(qū)域。
用于自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng) 和用于自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法的 實(shí)施例的上述說明通過給臨床醫(yī)生提供解剖區(qū)中的描繪的脈管系統(tǒng) 的增強(qiáng)的可視化而具有增強(qiáng)臨床工作流程的技術(shù)效果，從而使解剖區(qū)
中的疾病狀態(tài)的更好#:測(cè)和/或斷更容易。
盡管僅本發(fā)明的某些特征已經(jīng)示出和說明于此，許多改動(dòng)和變化 將被那些本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到。因此，要理解附上的權(quán)利要求意思 是包含如落入本發(fā)明的真實(shí)精神內(nèi)的所有這樣的改動(dòng)和變化
權(quán)利要求
1.一種描繪系統(tǒng)，包括描繪平臺(tái)(22)，其配置以提取對(duì)應(yīng)于與解剖區(qū)中感興趣區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)，其中所述描繪平臺(tái)(22)配置以獲得對(duì)應(yīng)于代表所述解剖區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)；基于患者群體從對(duì)應(yīng)于所述解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)分割對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于分割的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)；并且通過抑制對(duì)應(yīng)于代表所述分割的感興趣區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)而提取對(duì)應(yīng)于與所述分割的感興趣區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。
2. —種成像系統(tǒng)(10),包括配置以釆集圖像數(shù)據(jù)的采集子系統(tǒng)(18),其中所述圖像數(shù)據(jù)是 患者(12)中的解剖區(qū)的代表；與所述采集子系統(tǒng)(18)操作關(guān)聯(lián)并且包括描繪平臺(tái)(22)的處 理子系統(tǒng)(20)，所述描繪平臺(tái)(22)配置以獲得對(duì)應(yīng)于代表所述解剖區(qū)的軟組織的圖傳4t據(jù)；基于患者群體從對(duì)應(yīng)于所述解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)分割對(duì)應(yīng)于感興 趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于分割的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)；并且通過抑制對(duì)應(yīng)于代表所述分割的感興趣區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù) 而提取對(duì)應(yīng)于與所述分割的感興趣區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。
全文摘要
提供用于自動(dòng)地描繪對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)中的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)的方法。該方法包括獲得對(duì)應(yīng)于代表解剖區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)。另外，該方法包括基于患者群體從對(duì)應(yīng)于解剖區(qū)的圖像數(shù)據(jù)分割對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)以獲得對(duì)應(yīng)于分割的感興趣區(qū)的圖像數(shù)據(jù)。此外，該方法包括通過抑制對(duì)應(yīng)于代表分割的感興趣區(qū)的軟組織的圖像數(shù)據(jù)而提取對(duì)應(yīng)于與分割的感興趣區(qū)關(guān)聯(lián)的脈管系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。滿足由這個(gè)方法限定的類型的功能性的系統(tǒng)(10)和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也與本技術(shù)結(jié)合而被考慮。
文檔編號(hào)A61B5/00GK101658415SQ200910172859
公開日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2009年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者R·舍克哈拉 申請(qǐng)人:通用電氣公司