專利名稱：一種把知識結(jié)構(gòu)映射到器官的方法利用知識結(jié)構(gòu)映射的自動測量和可視化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學成像領(lǐng)域，更準確地涉及多種用于測量解剖結(jié)構(gòu)的參數(shù)以及按交互方式使解剖結(jié)構(gòu)可視化的方法，可以使用知識結(jié)構(gòu)映射把解剖結(jié)構(gòu)映射到模板。
背景技術(shù)：
通過利用技術(shù)的進步，醫(yī)療過程規(guī)劃和診斷可以在虛擬(virtual)環(huán)境中執(zhí)行。隨著高級診斷掃描醫(yī)療器械的出現(xiàn)，例如計算機斷層掃描(“CT”)，CT是其中獲得人體區(qū)域的許多X射線切片的放射過程，可以獲得有關(guān)給定病人的充足數(shù)據(jù)，以使得可進行三維體數(shù)據(jù)集的構(gòu)造，三維體數(shù)據(jù)集表示在接受掃描的病人體內(nèi)的給定區(qū)域中的多個結(jié)構(gòu)。這樣的三維體數(shù)據(jù)集可以使用已知的體繪制技術(shù)來顯示，以使得用戶可按不同方式從任意的視點觀察在該三維體數(shù)據(jù)集中的任何點。
發(fā)生這種現(xiàn)象的一個領(lǐng)域是用于醫(yī)療過程規(guī)劃目的的人體內(nèi)部管狀結(jié)構(gòu)例如動脈、結(jié)腸等的檢查。傳統(tǒng)方法測量所獲得二維切片中的血管直徑。然而，這些切片的取向不必要地垂直于被測量的管狀結(jié)構(gòu)。這種限制導致不精確的直徑和長度測量。
針對不同的外科規(guī)劃過程，要考慮相應(yīng)解剖因素的集合。給定不同過程和解剖考慮因素的數(shù)量，需要結(jié)構(gòu)化的臨床報告以控制適用于不同目的的測量的數(shù)量和位置。然而，在本領(lǐng)域中的大多數(shù)現(xiàn)有軟件要么手動地測量結(jié)構(gòu)要么自動測量在結(jié)構(gòu)中的點，而讓用戶來決定究竟測量何處。因此，醫(yī)生或其他用戶必須記住他們針對不同情況所需要的所有參數(shù)。因此，現(xiàn)有系統(tǒng)至少具有兩個缺陷(1)用戶進行多余的測量；或(2)用戶進行不充分的測量。此外，為了獲得完整的臨床報告，用戶必須執(zhí)行大量的交互作用。
因此，需要的是自動測量和用于解剖結(jié)構(gòu)的顯示系統(tǒng)，該顯示系統(tǒng)使用用于所關(guān)注的不同器官或區(qū)域的模板。例如施加到腹部主動脈瘤的加固定模的區(qū)域，在本領(lǐng)域中需要的是提供腹部主動脈瘤的自動測量和可視化以及結(jié)構(gòu)映射的技術(shù)和顯示模式。

發(fā)明內(nèi)容
提出了多種用于通過使用預定模板結(jié)構(gòu)并將其映射到器官的成像數(shù)據(jù)集(例如CT或MR掃描)來自動產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化臨床報告的方法。模板或知識結(jié)構(gòu)可以描述器官的一般結(jié)構(gòu)，該器官例如是管狀器官，并且可以基于與所關(guān)注特定器官或區(qū)域的測量或比例的可接受范圍有關(guān)的現(xiàn)有知識。在本發(fā)明的示例性實施例中，可以計算對應(yīng)的中心線，以及可以構(gòu)建管狀器官的輪廓。基于提取的中心線，知識結(jié)構(gòu)(模板)可以映射到器官數(shù)據(jù)。由于可以在模板中定義需要的測量，可以為該結(jié)構(gòu)自動計算實際的測量。這樣的測量可以在三維環(huán)境中進一步求精，以及可以用于形成用于進一步使用的結(jié)構(gòu)化臨床報告。


圖1描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的使用知識結(jié)構(gòu)映射用于測量腹部主動脈瘤的示例性過程流；圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的用于腹部主動脈瘤規(guī)劃過程的示例性測量模板；
圖3詳細說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖1的步驟105的中心線提取的步驟；圖4說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖3中說明的步驟320的組件的用于邊界點分類的步驟的進一步細節(jié)；圖5說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖3的步驟340中所述的檢查簡單點的進一步的細節(jié)；圖6說明了用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖1中的平滑步驟106的平滑方法；圖7和圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的可選擇兩步平滑方法；圖9示出了用于根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖1的步驟107的詳細橢圓映射方法；圖10說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的帶有邊緣檢測的基于種子的區(qū)域生長法的結(jié)果；圖11描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的橢圓映射結(jié)果；圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖1的模板映射步驟108的詳細步驟；圖13說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的腹部主動脈和髂動脈的模板映射結(jié)果；圖14說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的主動脈和髂分支的解剖檢測結(jié)果；圖15說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的圖1的編輯測量步驟109的詳細步驟；圖16顯示了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的3D編輯界面；圖17A說明根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的在移動過程之前的橢圓的直徑；圖17B描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的在被移動之后的橢圓的直徑；圖18A示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的調(diào)整大小過程之前的橢圓的直徑；
圖18B描繪根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的橢圓的調(diào)整大小之后的直徑；圖19A和圖19B說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的整形之前和整形之后的橢圓的直徑；圖20A說明了在旋轉(zhuǎn)過程之前的橢圓，以及圖20B描繪了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的旋轉(zhuǎn)之后的橢圓；圖21示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的編輯角度測量；圖22示出根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的測量的手工驗證；以及圖23說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的利用切片視圖的引導驗證。
注意一些讀者可能只得到了附圖的灰度版本，其原本使用彩色繪制。因此，為了盡可能完全地說明原始上下文，利用另外的說明提供對于附圖中顏色的參考，以指示現(xiàn)在說明的是什么元素或結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式
提供多種方法和系統(tǒng)，通過將預定知識結(jié)構(gòu)映射到器官數(shù)據(jù)來產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化臨床報告。這樣的方法和系統(tǒng)執(zhí)行必要的測量，并且大大減少了用戶交互的量。
在本發(fā)明的示例性實施例中，描繪管狀器官的一般結(jié)構(gòu)的模板(也就是知識結(jié)構(gòu))可以根據(jù)在測量結(jié)點之間的測量的可接受范圍和比率的現(xiàn)有知識來定義。測量結(jié)點是知識結(jié)構(gòu)中的結(jié)點，在其中定義了測量的點和類型。例如，可以在知識結(jié)構(gòu)的開始處指定點，將測量在該點處的最大和最小直徑，或可以對該知識結(jié)構(gòu)中的任意三個點定義角度測量。在本發(fā)明的示例性實施例中，也可以確定知識結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵結(jié)點(critical node)。關(guān)鍵結(jié)點是包含附加測量條件的測量結(jié)點。能夠加入到關(guān)鍵結(jié)點的測量條件可以是所支持的具有測量條件的任何測量(例如長度、面積、體積和角度)。在關(guān)鍵結(jié)點中的規(guī)定定義了用于在該測量點處進行測量的合格條件。
在本發(fā)明的示例性實施例中，用戶可以例如通過在器官的端部處設(shè)置點來定義器官的期望部分。在這樣的示例性實施例中，可以使用所定義的點來形成相應(yīng)的中心線來作為輪廓(skeleton)。基于提取的中心線，知識結(jié)構(gòu)(也就是模板)可以被映射到實際的器官數(shù)據(jù)。在模板中定義用于給定器官的所需測量點，可使得測量過程自動化。該自動化測量可以用于形成結(jié)構(gòu)化臨床報告用于進一步的使用。在一些示例性實施例中，測量可以在三維環(huán)境中編輯和求精，可以使用多種立體顯示模式來立體地顯示或甚至自動立體地顯示。在示例性實施例中，用戶可以識別那些不符合關(guān)鍵結(jié)點中所規(guī)定條件的測量。并且，在如模板規(guī)定的可用范圍或比率之外的測量可以引起用戶的注意。
在示例性實施例中，該方法和系統(tǒng)可以用于測量腹部主動脈瘤，并且輔助選擇合適的固定模(stent)?？衫眠@種測量從固定模數(shù)據(jù)庫選擇最佳匹配固定模或用在定制固定模制造中。
在本發(fā)明的示例性實施例中，提供新穎的系統(tǒng)和方法，使用知識結(jié)構(gòu)映射利用標記結(jié)構(gòu)(signature structure)進行器官的測量和可視化。這些示例性實施例可以用在例如手術(shù)規(guī)劃中。在下面，將使用管狀結(jié)構(gòu)例如腹部主動脈來說明本發(fā)明的方法。然而，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)利用可以映射到知識結(jié)構(gòu)或模板的結(jié)構(gòu)標記可相同地應(yīng)用到任何解剖結(jié)構(gòu)。
圖1說明了用于定義知識結(jié)構(gòu)、執(zhí)行自動測量、編輯以進一步求精測量和測量驗證的示例性方法。在本發(fā)明的示例性實施例中，此方法可以用于腹部主動脈瘤的測量和評估。該方法的步驟在下面進行詳細描述。
根據(jù)示例性實施例，可以通過使用預定模板結(jié)構(gòu)來生成結(jié)構(gòu)化臨床報告。這樣的模板結(jié)構(gòu)可以是捕獲人體解剖的已知測量范圍或比率的數(shù)學模型。這些可以映射到所感興趣的管狀結(jié)構(gòu)(例如人體器官)的成像數(shù)據(jù)集。在本發(fā)明的示例性實施例中，可以通過使用例如CT、MR、超聲或任何其他合適的成像技術(shù)來獲得成像數(shù)據(jù)集。在一些實施例中，這些模板結(jié)構(gòu)可以作為驗證工具來確定根據(jù)掃描獲得的數(shù)據(jù)是否在可接受范圍或比率之外。這樣的驗證過程可以由用戶選擇或自動執(zhí)行。在示例性系統(tǒng)中，如果數(shù)據(jù)在可用范圍或比率之外，可以向用戶報警，以及建議需要獲得新的數(shù)據(jù)集。
在一個示例性實施例中，可以使用三個處理步驟來用于腹部主動脈瘤的固定模植入物選擇。這些處理步驟可以包括例如(1)知識結(jié)構(gòu)定義；(2)自動測量(模板映射)；(3)后處理測量編輯以求精自動測量；以及(4)測量的驗證。
知識結(jié)構(gòu)定義定義知識結(jié)構(gòu)是在圖1的100所示的示例性方法的初始步驟。在本發(fā)明的示例性實施例中，在用于腹部主動脈瘤的固定模規(guī)劃過程期間，可以考慮各數(shù)值的多種測量和可接受范圍。這些測量可以是將用在規(guī)劃過程中的知識結(jié)構(gòu)的部分。這樣的知識結(jié)構(gòu)例如可使得規(guī)劃者來確定掃描數(shù)據(jù)測量是否合適，或是否需要執(zhí)行新的掃描。
圖2說明了在腹部主動脈瘤情況和固定模規(guī)劃過程中用于模板的示例性測量點。針對該示例性模板，病人典型地應(yīng)該具有在腎動脈之下和在該動脈瘤以上的1.5到2cm的法向主動脈頸部，以提供該植入體到動脈壁的穩(wěn)定植入部位。該主動脈頸的直徑應(yīng)該是大約26mm或更少并且未發(fā)生血栓。此外，動脈瘤和主動脈頸與法向主動脈形成的角通常應(yīng)該小于60度。是髂外動脈和髂總動脈的導入動脈(accessartery)必須足夠大以容納器件。因此，它們的尺寸通常在直徑上應(yīng)該超出7mm。然而，如果髂外動脈在直徑上略小于7mm，可以在髂總動脈上施行切口用于支架放置。該切口使得直徑增加，因此能夠放置支架。
再參考圖2的模板，髂總動脈，可以被用作用于植入肢狀物的“著陸區(qū)”，其直徑應(yīng)該是大約13mm或更少。此外，如果髂總動脈的形成角度過大，這表現(xiàn)為對于固定模植入支架推進的阻礙。此外，在主動脈的縱軸和髂總動脈之間的角度通常應(yīng)該小于45度，以使得分支植入物的布置成功。并且，要注意典型地可以使用直徑達到20mm的遠端布置部位，只要得到髂肢的倒錐形。
在圖2中沒有描繪可以在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的定義用于腹部主動脈瘤的知識結(jié)構(gòu)中有用的幾個測量。例如，從下腎動脈到主動脈分支的長度可以是一個這樣的測量。此外，下腎動脈到左髂動脈的端部的長度、從下腎動脈到右髂動脈的端部的長度以及瘤的長度也都可以用來定義該知識結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的示例性實施例中，主動脈瘤的體積也可以在知識結(jié)構(gòu)中指定并測量。在該模板中的一些組件，例如左和右髂總動脈的最小直徑、左和右髂外動脈的最小直徑、主動脈頸的長度以及左和右髂動脈角，可以確定病人是否可以接受固定模(支架)植入。這些測量點可以被標識為關(guān)鍵結(jié)點，其中每個關(guān)鍵結(jié)點具有相關(guān)的有條件測試。例如，對于髂總動脈的最小直徑的有條件測試是該直徑是否大于7mm。這些有條件測試將用于確定固定模植入的適合性并且用于搜索最佳匹配固定模。在一些示例性實施例中，可具有多于一個的與關(guān)鍵結(jié)點相關(guān)的測試，以說明其中可能需要執(zhí)行多于一個的測試的情況。例如，髂總動脈的直徑應(yīng)該典型地在7mm到13mm的范圍中，以及其對著主動脈的縱軸的角度應(yīng)該小于45度。
自動測量回到圖1，102詳述了用于自動測量的本發(fā)明示例性方法。這可以例如包括103的中心線提取，連同107的橢圓映射和108的模板映射。自動測量過程可以提供用于腹部主動脈瘤的血管內(nèi)修復的測量。該自動測量過程可以使用X射線斷層圖像作為輸入，連同四個用戶定義點一個在腎動脈上，一個恰好在下腎動脈之下，一個在左髂外動脈的端部處，以及一個在右髂外動脈的端部處。使用這些輸入，可以產(chǎn)生例如用于固定模規(guī)劃的長度、直徑、角度和體積。
在本發(fā)明的示例性實施例中，腹部主動脈瘤可以從原始X射線斷層圖像切片中被分割出來，然后可以提取感興趣部分的中心線?；谠撝行木€，可以計算血管直徑、長度和角度。動脈瘤、主動脈分支的最大部分以及髂總動脈和髂外動脈的最小部分也可以自動檢測。
使用已經(jīng)獲得的X射線斷層掃描數(shù)據(jù)(例如CT或MR圖像數(shù)據(jù))，可以繪制三維體以及顯示圖像。在本發(fā)明的示例性實施例中，顯示的圖像可以是立體或自動立體的。為了便于利用腹部主動脈瘤固定模規(guī)劃過程中所感興趣區(qū)域的自動測量，可以由用戶輸入四個點一個在腎動脈上方，一個恰好在下腎動脈下方，一個在左髂外動脈的端部處，以及一個在右髂外動脈的端部處。在用戶選擇了這四個點之后，示例性系統(tǒng)可以自動測量所需長度?？赡馨l(fā)生對于腹部主動脈以及左髂動脈和右髂動脈的直徑和它們之間的角度的自動測量。這些測量結(jié)果可以用于確定用于腹部主動脈瘤的血管內(nèi)修復的合適固定模。
圖1的103說明了全部的中心線提取過程，其包括最初分割104、中心線提取105以及平滑106。中心線提取103可以例如使用X射線斷層攝影切片以及三個用戶定義點來提取動脈瘤的中心線，其可能成為用于進一步測量的基礎(chǔ)。
在最初分割104，基于四個用戶定義點的強度(intensity)，可以確定和使用適合的閾值作為算法的輸入?yún)?shù)，用以分割該動脈。四個點的最大和最小強度用于確定該閾值。給出最小和最大強度值，可以加或減去針對特定領(lǐng)域的值來產(chǎn)生閾值范圍。例如，如果四個點的最小和最大強度分別是75和120，則可以從這些值添加或減去針對特定域的值15來獲得60-135的示例性適合閾值范圍。
圖1的中心線提取105在圖3中進一步詳述。為了中心線生成，細化算法導出經(jīng)分割的主動脈的輪廓。在示例性實施例中，實現(xiàn)26路并行細化方法。為了確保中心線準確地布置在分割數(shù)據(jù)的中心處，算法可以在三維中對稱地去除體素(voxel)。在可選擇的實施例中，示例性方法可以使用6路、18路和26路點連通性來檢查體素。在一些例子中，可能有一些不期望出現(xiàn)的分支(branch)，因為細化方法通常對于表面平滑度和噪聲非常敏感。例如，在表面上的單體素“隆起(bump)”或“孔”可以導致從主中心線偏離的分支。
利用預定的三個動脈體素點，在步驟500通過在輪廓上的點之間的跟蹤來提取中心線。
圖3中的中心線提取300的320對邊界點做分類，并將它們存儲以用于處理。在圖4中進一步詳述了320。參考圖4，在每個迭代中，在分割動脈瘤數(shù)據(jù)中的每個體素可以在422處進行檢查。如果該體素具有26個相鄰體素中的任何一個近鄰，該26個相鄰體素在背景中(背景體素可以被定義為強度落在適當閾值范圍之外的體素)，該體素在424被分類作為邊界點，以及在426可以存儲在相應(yīng)陣列中。對于給出的體素點A，以A為中心的3×3×3立方體中的體素可以是A的26個近鄰。在本發(fā)明的示例性實施例中，邊界點可以根據(jù)它的哪個近鄰是背景體素而被分類到26種不同類型，以及該邊界點可以存儲在它們的相應(yīng)陣列中用于稍后的處理。
在420分類體素點之后，在440確定簡單邊界點，如在圖3和圖5中所示。是“簡單邊界點”的邊界點可以從數(shù)據(jù)中除去。圖5的542確定是否可以去除這樣的點。簡單邊界點是這樣的邊界點，如果從數(shù)據(jù)中除去它，在拓撲方式上將不會改變其26個近鄰的連接性。如果544和547的條件滿足，則邊界點可以拓撲安全地去除。此外，544確定在去除體素點A之后用于3×3×3區(qū)域的歐拉特性是否保持不變。針對給出點，歐拉特性值將按照示例性實施例根據(jù)點A和其非背景近鄰的結(jié)構(gòu)來計算。如果該值保持不變，然后去除該點將不會影響其近鄰的連接性。如果滿足步驟544的條件，在546處可以確定在去除該邊界點之后，非背景近鄰是否依然通過在3×3×3近鄰區(qū)內(nèi)的路徑連接。如果還滿足該連接，在550該點被分類作為簡單邊界點，并且可以從數(shù)據(jù)中去除它。如果在544或在546的條件沒有被滿足，則在548可以確定該點不是簡單邊界點，由此不能從數(shù)據(jù)集中去除它。
再一次回到圖3，在檢查簡單邊界點之后的中心線提取300的下一任務(wù)是在360處執(zhí)行細化操作。在示例性實施例中，該細化操作可以當只剩下一體素點寬度的輪廓時停止。在每個迭代中，在26個方向上的邊界點的刪除可以按特定對稱順序來執(zhí)行。這可以例如確保輪廓盡可能精確地維持在動脈的中心。例如，可能分類到“左”向的邊界點將被刪除，接著是刪除在“右”向上的邊界點。操作在當只剩下一體素點寬度的輪廓時停止。
與使用用于簡單點分類的一組模板的很多典型方法相比，以上所述的示例性方法產(chǎn)生更精確的中心線輪廓。然而，也可以更易產(chǎn)生在中心線輪廓中的錯誤分支。
繼續(xù)參考圖3，中心線提取300的操作380可以用于跟蹤特定動脈。在產(chǎn)生輪廓之后，使用來自邊界點分類320的三個體素點，在輪廓上的最短連接路徑可以被提取出來作為中心線。從細化操作360產(chǎn)生的輪廓在示例性實施例中優(yōu)選為未加權(quán)圖。因此，標準的寬度優(yōu)先搜索可以確定最短連接路徑。該寬度優(yōu)先搜索算法也可以用于中心線跟蹤。
除了以上所述的如圖3-5所述的中心線提取，以下的示例性的偽代碼可以用于在本發(fā)明的示例性實施例中執(zhí)行中心線提取。
細化Do{For each point in the volumeIf the pont is a border point in 26 directions{store the point in the respective arrays(26 arrays)}}For each border point stored in the 26 arrays，{if(IsSimpleBorderPoint(x，y，z)){remove the point from the arrayremove the point from the volume}}}while(there still are points removable)Find the points on skeleton nearest to the 3 defined pointsCenter_line_1＝Breadth_First_Search(skeleton，point1，point2)；Center_line_2＝Breadth_First_Search(skeleton，point1，point3)；Breadth_First_Search執(zhí)行從特定源體素可以達到的所有體素的相連接體素序列的遍歷(traversal)。此外，該遍歷的順序是使得該算法在行進至其近鄰的近鄰之前要探測該體素的所有近鄰。一種考慮寬度優(yōu)先搜索的方法是其擴展就像石頭落入水塘中而發(fā)出的波。在相同“波”中的體素與源體素有相同的距離。在此上下文中，“距離”被定義為至源體素的最短路徑上的體素數(shù)量。
再回到圖1，中心線提取103的下一個操作是平滑106。執(zhí)行平滑106，例如，在保持該線的中心線特性的同時，去除小的擾動和假分支。在一些實施例中，例如，平滑106可以在本發(fā)明的示例性實施例中的初始中心線點上執(zhí)行高斯平滑。高斯平滑比其他典型平滑技術(shù)能更好地保持中心線點的最初中心。盡管可以使用其他平滑技術(shù)來代替高斯平滑，但通常這些方法中的大多數(shù)不產(chǎn)生像利用高斯平滑可獲得的那么好的結(jié)果。
在本發(fā)明的替換示例性實施例中，可使用McMaster滑動平均來代替高斯平滑，此方法使用第一點及其近鄰來計算這些點的平均位置，并且將第一點移動到該新位置。然后繼續(xù)對第二點及其近鄰來計算新點集的平均位置，并且將第二點移動到該新位置，并且重復該過程。結(jié)合所有這些新平均點可以創(chuàng)建中心線。
在另外的替換示例性實施例中，平滑可以使用如圖6中說明的示例性平滑過程來執(zhí)行。參考圖6，在610，替換的平滑過程在中心線上尋找特征點(在特征點處曲率相對高)。接下來，在620，例如，可以基于所提取的特征點來執(zhí)行分段B樣條擬合，以參數(shù)化中心線。給出兩個結(jié)點，標準B樣條擬合例如可用于鏈接這兩個點。可以確定兩個控制點，并且使用這些控制點，通過保持整個中心線的連接性來計算結(jié)合該兩個結(jié)點的最佳擬合線。
在本發(fā)明的替換示例性實施例中，可以使用例如兩步平滑方法(在圖7和圖8中說明)來代替使用上述技術(shù)去除噪聲。該使用分段B樣條的前述技術(shù)可以產(chǎn)生更平滑的中心線，但是其可能導致中心線更不精確，尤其是對于較細或具有很高曲率的動脈的中心線。以下在圖7和8中描述的作為替換的兩步平滑方法可以產(chǎn)生較之上述方法較不太平滑的中心線，但是它可以例如保持中心線的中心特性。在本發(fā)明的示例性實施例中，精確的中心線是優(yōu)選的，從而為了固定模選擇目的而獲得對于腹部主動脈瘤的精確測量。
兩步平滑方法根據(jù)結(jié)點的近鄰將線結(jié)點分類為三種類型類型1具有沿著中心線在兩側(cè)上的近鄰；類型2具有單測的近鄰；類型3沒有近鄰。按這種方法，在第一步，在所有類型1結(jié)點上應(yīng)用低通濾波器。在示例性實施例中，該低通濾波器使用加權(quán)的近鄰平均，其中通過其近鄰的加權(quán)平均位置來確定類型1點的新位置。較接近的近鄰可以給予更高的權(quán)重，而較遠的近鄰可以給予較低權(quán)重。在此步驟后，可以去除在類型1點處的一些高頻擾動。
接下來，可以沿著中心線調(diào)節(jié)類型1和類型2的位置，以確保在兩個連接的線段之間的角度大于在示例性實施例中的給出閾值。例如可以執(zhí)行這種調(diào)節(jié)，以避免在線方向上的突然改變以及減少由于過度平滑而造成的中心線變形。參考圖7，例如，如果在兩個連接的線段線1和線2之間的角度大于給定閾值，則在該角度的頂點處的點P可以沿著長側(cè)邊(線2)按照等于短側(cè)邊(線2)長度的步長移動。此過程可以繼續(xù)直到該角滿足需求。
圖8說明了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，如何基于兩步平滑算法來平滑線。線(a)為初始線，其中類型1點示為紅色，而類型2點示為黃色，以及類型3點示為黑色。圖8的線(b)說明了在兩步平滑方法中的第一步之后，在類型1(紅)點處的噪聲如何可以被去除。圖8的線(c)說明了類型1點沿著該線的移動以避免線的突然方向改變。注意類型1和類型2點都是用于這種位置調(diào)節(jié)的候選。但是在此例子中，只有兩個類型2點根據(jù)移動標準進行了移動。
在完成圖1的中心線提取103之后，自動測量過程200可以通過橢圓映射107來繼續(xù)。在圖9中說明橢圓映射的組件。在本發(fā)明的示例性實施例中，橢圓映射可以用來測量在垂直于中心線的圖像平面上的給出位置處的血管的直徑。例如，可使用橢圓映射來測量血管(截面)的最大、最小直徑和面積。過程700使用瘤中心線上的點以及腹部主動脈瘤數(shù)據(jù)作為輸入，并產(chǎn)生橢圓，其長軸表示血管給定位置處的最大直徑，其短軸表示血管給定位置處的最小直徑。
如圖9所示，920基于經(jīng)分割的體來提取圖像平面，圖像平面以給定的中心線點為中心，并且垂直于中心線。然后，在940，基于中心線各點，可以在每個二維圖像平面上執(zhí)行結(jié)合了邊緣檢測的基于種子的區(qū)域生長算法來分割血管。在示例性實施例中，可以施加Canny邊緣檢測來定位圖像平面上的各邊緣，然后使用這些邊緣作為從種子點(中心線點)開始的區(qū)域生長的約束。這種Canny邊緣檢測方法執(zhí)行最佳邊緣檢測。首先，它可以平滑和消除圖像噪聲，通過采用圖像梯度來尋找邊緣強度，并且獲得邊緣方向。然后，在示例性實施例中，可使用非最大抑制(non-maximum suppression)朝著邊緣方向沿著邊緣進行跟蹤，并且抑制不認為是邊緣的體素值。最后，可使用啟發(fā)式(heuristics)作為邊緣鏈接的方法。在Canny邊緣檢測之后，可以定位細連續(xù)邊緣。
然而，如果邊緣沒有全部包括種子點，則區(qū)域生長將泄漏到周圍區(qū)域。因此，在示例性實施例中，例如，可使用停止判據(jù)，以防止這種泄露。在示例性實施例中，環(huán)繞種子點的邊緣點的平均強度可以用作閾值。這些邊緣點可以全部位于作為最接近種子點的線的連續(xù)邊緣線上。鈣的存在有時可以導致在血管區(qū)域內(nèi)的假邊緣。如果最接近邊緣是由于鈣(因為其相對于種子點的相對高得多的平均強度)而建立的，可以消除它。在示例性實施例中，繼續(xù)進行最接近邊緣線的搜索，直到達到最接近高可能性動脈邊緣。該高可能性動脈邊緣可以具有很類似種子點的平均強度。
在本發(fā)明的示例性實施例中，可以使用以下的用于基于種子的分割的示例性偽代碼
For each image plane and its seed point(centerline point)，CannyEdgeDetection(srcImage，edgeImage)；Loop until the nearest high probability vessel edge around seed pointis reached{FindNearestEdgeLine(seed，edgeImage，edgeLine)；averageIntensity＝ComputeAverageIntensity(edgeLine，srcImage)；if((averageIntensity-seedIntensity)＞CALCIUM_THRESHOLD)EliminateCalciumEdge(edgeImage，edgeLine)；ElseBreak；}regionGrowThreshold＝averageIntensity；segmentedRegion＝SeedBasedRegionGrowing(seed，srcImage，edgeLine，regionGrowThreshold)；在該偽代碼中，CannyEdgeDetection可以產(chǎn)生邊緣圖像(edgeImage)，其是來自原始圖像(srcImage)的二值圖像。FindNearestEdgeLine可以根據(jù)由CannyEdgeDetection產(chǎn)生的邊緣圖像，檢測圍繞該種子點的最接近的連續(xù)邊緣線(edgeLine)。ComputeAverageIntensity計算圍繞該種子點的最接近邊緣線上的邊緣點的平均強度，以及SeedBasedRegionGrowing根據(jù)邊緣圖像和停止判據(jù)(強度閾值-regionGrowThreshold)來分割血管區(qū)域。圖10示出了該分割算法的一些結(jié)果。
再次回到圖9，在示例性實施例中，橢圓映射107的過程960可以在區(qū)域點上應(yīng)用主分量分析(Principle Components Analysis，PCA)以找到橢圓的長軸、短軸和原點。PCA是一種數(shù)學方法，它將若干可能相關(guān)的變量轉(zhuǎn)換為較少數(shù)量的被稱為主分量的不相關(guān)變量。第一主分量(其包括特征向量和特征值)盡可能多地說明數(shù)據(jù)中的可變性，并且每個后繼的分量盡可能多地說明剩余的可變性。因此，在PCA轉(zhuǎn)換之后，沿著所獲得的特征向量，采樣方差是極值(最大值和最小值)并且是不相關(guān)的。
在示例性實施例中，可使用PCA的性質(zhì)來完成橢圓映射。采集血管區(qū)域點的位置，作為PCA的輸入。在分解這些點的位置的協(xié)方差矩陣之后，第一特征向量指向其中點分布的方差最大的方向，而第二特征向量指向其中點分布的方差最小的方向。因此，第一特征向量暗示在哪里測量最大直徑，而第二特征向量暗示在哪里測量最小直徑。在示例性實施例中，第一和第二特征向量可以被用作橢圓的長軸方向和短軸方向，以及平均位置被使用作為該橢圓的原點。
橢圓映射的典型方法是將參數(shù)化橢圓模型擬合到血管區(qū)域并且最小化該擬合誤差。在圖像處理期間，PCA通常用于減少特征(多元方差)的維數(shù)，并且很少用于橢圓映射。然而，基于它的數(shù)學基礎(chǔ)，該方法可以提供各特征主要沿著其分布的最佳方向。PCA，如在以上示例性實施例中所描述的，提供了沿著該方向布置有血管邊緣點的最多點或最少點的方向。這些方向是橢圓的軸方向。
在示例性實施例中使用PCA用于橢圓映射可以有多種好處。首先，PCA提供點分布的最佳方向。此外，因為PCA的統(tǒng)計特性，其可以避免噪聲干擾。此外，在使用PCA用于橢圓映射中具有較低的計算成本。PCA的計算復雜度是O(n)，其中n是邊緣點的數(shù)量。
參見圖9的980，可以測量沿著長軸和短軸的各直徑。在示例性實施例中，邊緣點可以沿著軸分組到原點的兩側(cè)，并且測量該兩組點之間的最短距離作為直徑。
在本發(fā)明的示例性實施例中，可以使用以下的用于橢圓映射的示例性偽代碼(如結(jié)合圖1的107和圖9在以下所述的)
SegmentBloodVesselRegion(seed，image，resRegion)；ComputerConvarianceMatrix(resRegion，covariance)；Decomposition(covariance，eigenvectors，eigenvalues)；ellipseOrigin＝LocateEllipseOrigin(eigenvectors)；For each eigenvector，{FindEdgePointsOnTwoSides(edgePointsOnLeftSide，edgePointsOnRightSide)；diameter＝FindShortestDistance()；}SegmentBloodVesselRegion可以使用所描述的示例性實施例的基于種子的區(qū)域生長方法。這些區(qū)域點存儲在resRegion中，并且ComputeConvarianceMatrix可以計算在分割區(qū)域中的點的位置的協(xié)方差矩陣。Decomposition可以計算該協(xié)方差矩陣的兩個特征向量和特征值。EdgePointsOnTwoSides沿著特征向量尋找邊緣點，并且將這些邊緣點分組到兩側(cè)(edgePointsOnLeftSide，edgePointsOnRightSide)。圖11示出了示例性的橢圓映射的結(jié)果。
回到圖1，108涉及模板映射。在本發(fā)明的示例性實施例中，本方法將測量模板映射到動脈瘤體來確?？梢赃M行用于固定模(stent)規(guī)劃的所有必要測量。這種自動映射過程的好處是可以減少手工測量的繁瑣工作。此外，在示例性實施例中，最佳匹配固定?？梢詮臄?shù)據(jù)庫自動選擇出來。108的處理使用平滑的中心線和分割的動脈瘤體來產(chǎn)生固定模規(guī)劃和選擇所必需的自動化測量(如直徑、長度、角度和體積)。
圖12說明了用于模板映射的示例性方法。模板映射1200的1205測量在腎動脈之上(第一用戶定義點)的直徑以及在近端植入部位處(第二用戶定義點)的直徑，以及1210確定在近端植入位置以下15mm處(該距離沿著中心線測量)的直徑。接下來，在1215和1220，可以檢測主動脈分支以及可以測量在主動脈分支處的直徑(遠端頸直徑)。在一些示例性實施例中，可以自動地檢測主動脈分支的位置。自動檢測可以基于多個觀測。例如，在橢圓映射之后，橢圓的原點可能不與對應(yīng)的中心線結(jié)點相吻合。但是映射區(qū)域越接近圓形，則橢圓的原點和該中心線結(jié)點之間的距離越小。針對自動檢測的另一考慮是在分支附近要映射的區(qū)域是否較之沿著主動脈的別處更不近似圓形。進一步的考慮是在分支附近的區(qū)域形狀是否像“8”，好像是由兩個連接在一起的圓形分支形成。如果在兩個圓形分支之間的連接非常薄(例如1或2個像素)，橢圓映射可以檢測在區(qū)域中的邊緣點。因此，獲得的橢圓直徑接近較大分支的直徑，以及獲得的橢圓原點接近該較大分支的中心線結(jié)點。在這樣的情況下，如果沿著較小分支的中心線繼續(xù)進行搜索，則可以發(fā)現(xiàn)對應(yīng)的中心線結(jié)點在所獲得橢圓的外部。在橢圓映射之前，可以利用簡單形態(tài)學開運算，通過分離該弱連接的分支來避免這種問題。在示例性實施例中，可以使用兩個判據(jù)來定位解剖分支。第一，從橢圓原點到中心線點的偏離相對較大，以及第二，在解剖分支附近的直徑突然變化。在本發(fā)明的示例性實施例中，該自動主動脈分支檢測可以在步驟1215發(fā)生。
在本發(fā)明的示例性實施例中，可以使用以下用于主動脈分支檢測的偽代碼For each centerline node inferior to centerline bifurcationand superior to centerline end{EllipseMapping(centerline_node，centerline_node_tangent)；if centerline_node is outside of the ellipse，{Opening(mapping_slice)；EllipseMapping(centerline_node，centerline_node_tangent)；
}if(Distance(ellipse_origin，centerline_node)＞average_distance*THREHOLD_RATIO1)and(nextDiameter＜diameter*THRESHOLD_RATIO2{bifurcation_location＝centerline_node；break；}}在以上提供的示例性的偽代碼中，centerline_node表示在中心線上的點，以及centerline_node_tangent表示在該centerline_node處的切線方向?？梢杂嬎鉧verage_distance作為從橢圓原點到沿著每個髂中心線的中心線結(jié)點的距離的標準方差。THREHOLD_RATIO1和THREHOLD_RATIO2是針對特定領(lǐng)域的值。如THREHOLD_RATIO1可以設(shè)置為3.0并且THREHOLD_RATIO2可以設(shè)置為2/3作為用于腹部主動脈瘤數(shù)據(jù)的優(yōu)選比率。THREHOLD_RATIO1表示橢圓原點與中心線結(jié)點的距離的比率，以及THREHOLD_RATIO2表示沿著中心線的連續(xù)直徑變化的速率。
在本發(fā)明的示例性實施例中，還可以在圖12的1230自動地檢測髂分支(iliac bifurcation)的位置。至少由于兩個原因，髂分支的檢測不同于主動脈分支的檢測。首先，對于檢測主動脈分支而言，可以使用兩個中心線(分別是左髂動脈和右髂動脈的中心線)。然而，在髂分支之后，只提取了髂外動脈的中心線。第二，在髂動脈上可能有動脈瘤。因此，有關(guān)主動脈分支的第二假設(shè)(在解剖分支附近的直徑突然變化)不能再用于識別髂分支。例如，髂動脈瘤的端部也可以滿足這種條件。因此用于定位髂分支的判據(jù)可以修改為第一，從橢圓原點至中心線點的偏差在分支之后突然降低，以及第二，分支不是圓形的。第一判據(jù)排除了動脈瘤的可能性。而第二標準協(xié)助從中心線提取的過程中去除噪聲。當中心線提取的誤差顯著時，在非分支部分上偏差可能較大。然而，在非分支部分上的橫截面通常比分支部分的橫截面更近似圓。因此，源自中心線提取的噪聲可以通過檢查橫截面的圓度來進行過濾。在應(yīng)用有關(guān)髂動脈的判據(jù)之前，必須進行噪聲過濾步驟，以去除從橢圓映射產(chǎn)生的噪聲。
在本發(fā)明的示例性實施例中，用于髂分支檢測的偽代碼可以是以下的偽代碼For each centerline node inferior to aorta anatomic bifurcationand superior to the subjective end of external iliac artery{EllipseMapping(centerline_node，centerline_node_tangent)；Computer_Deviation_From_Centerline_Node()；Compute_NotCircular_Degree()；}Filtering_Noise_From_EllipseMapping(ellipses)；maxDeviation＝0；For each ellipse，{if((currentDeviation＜THRESHOLD1*prevDeviationand(currentDeviation＞meanDeviation)and(currentDiameter＜prevDiameter)and(currentNotCircuitDegree＞THRESHOLD2)and(currentDeviation＞maxDeviation)){maxDeviation＝currentDeviation；possible_bifurcation_location＝prev_centerline_node；}}bifurcation_location＝possible_bifurcation_location；
在以上提供的示例性偽代碼中，centerline_node表示在中心線上的點，以及centerline_node_tangent表示在該centerline_node處的切線方向。Compute_Deviation_From_Centerline_Node()用于計算從橢圓原點到沿著每個髂中心線的中心結(jié)點的距離的標準方差。
Compute_NorCircular_Degree()用于計算每個橢圓的長軸短軸比率。該比率值越大，圓度越小。
Filtering_Noise_From_EllipseMapping()是過濾那些由橢圓映射產(chǎn)生的顯著誤差的函數(shù)。THREHOLD1和THREHOLD2是針對特定領(lǐng)域的值。例如，THREHOLD1可以設(shè)置為例如2/3，以及THREHOLD2可以設(shè)置為例如1.2。
在圖12的1225處，可以測量主動脈瘤體的直徑。在示例性實施例中，該直徑測量可以從近端植入部位以下大約15mm的點到主動脈分支進行測量。接下來，左和右總髂動脈以及左和右髂外動脈的最小直徑可以在圖12的步驟1235和1240處進行測量。在1245處，可以測量左和右髂外動脈的端部(用戶定義的第二點和第三點)的直徑。例如可以在1250處測量沿著中心線的從腎下動脈到主動脈分支的長度。接下來，可以在1255處測量從腎下動脈到左和右髂總動脈的長度。可以在1260處測量從腎下動脈到左和右髂動脈的端部的長度。在本發(fā)明的示例性實施例中，可以在1265處測量近端頸角度(proximal neckangle)，可以在1270處測量左和右髂角度。
在完成這些示例性的測量之后，在1275處可以驗證滿足了在判據(jù)說明中規(guī)定的所有測量條件。如果任何測量沒有通過條件檢驗，則可以將可視反饋和通知提供給用戶。
最后在1280處，可以基于以上的測量來從固定模數(shù)據(jù)庫確定最佳匹配固定模。在本發(fā)明的示例性實施例中，用戶能夠設(shè)置匹配容限。最佳匹配固定模是盡可能接近地匹配自動化測量并且具有不超過用戶所指定匹配容限的固定模。如果沒有可用的固定模滿足要求，則將產(chǎn)生測量報告，該測量報告然后可以用作制造定制固定模的依據(jù)。編輯測量回到圖1，在示例性實施例中可以執(zhí)行在109處的編輯測量，該編輯測量在圖15中更詳細地進行描述。在示例性實施例中，可以在1520編輯直徑測量，因此使得可以在3D環(huán)境中進行測量的求精(refinement)。這樣如在圖16中所示的示例性3D環(huán)境，可以允許用戶具有比在類似的2D環(huán)境中更大的自由度來編輯腹部主動脈瘤測量。在示例性實施例中，3D環(huán)境可以使用立體或自動立體顯示系統(tǒng)。通過使用直徑、長度和角度測量，可以通過對所提供的腹部主動脈瘤的圖像進行移動、調(diào)整大小和旋轉(zhuǎn)來產(chǎn)生修改后的測量。
在示例性編輯過程期間，在測量位置處顯示用于測量的切片。用戶可以編輯直徑測量。在移動操作中，用戶可以沿著中心線移動直徑測量。圖17A說明了在移動操作之前的橢圓的直徑，以及圖17B描繪了在移動過程之后的橢圓的直徑，其中橢圓距近端頸較遠。一旦確定了新位置，可以執(zhí)行自動計算(也就是橢圓映射)來形成新的測量。直徑測量的移動可以限制在沿著中心線在其之上和其以下的兩個直徑測量之間的范圍內(nèi)。
如果用戶期望在3D環(huán)境中執(zhí)行調(diào)整大小操作，可以改變橢圓直徑的尺寸和形狀。為了改變橢圓的形狀，用戶可以選擇橢圓的軸以及將該軸拖曳到期望位置。為了改變橢圓的尺寸，用戶可以選擇在橢圓上的任何位置，除了在軸上或軸附近的位置。圖18A描繪了在調(diào)整大小操作之前的橢圓的直徑。轉(zhuǎn)到圖18B，顯示了在調(diào)整大小之后的橢圓，這里的橢圓被擴大。在示例性實施例中，橢圓還可以被再成形(reshape)。圖19A說明了再成形之前的橢圓的直徑，而圖19B描繪了再成形之后的直徑。在圖19B中，在長軸上的拖曳點可以被置于新位置，以及橢圓可以被再計算。
此外，用戶可以在3D環(huán)境中執(zhí)行旋轉(zhuǎn)操作，允許用戶通過手工移動(例如在示例性系統(tǒng)中的圖像的手動移動)來繞著對應(yīng)中心線旋轉(zhuǎn)橢圓。圖20A說明了在旋轉(zhuǎn)操作之前的橢圓，而圖20B描繪了在旋轉(zhuǎn)操作之后的橢圓，這里調(diào)整了橢圓的朝向。在調(diào)節(jié)了朝向之后，執(zhí)行自動計算(也就是橢圓映射)來形成新的測量。
回到圖15，在如上所述編輯直徑測量的同時，長度測量葉可以在1540相應(yīng)地編輯。通常，用戶不必直接編輯長度測量。一旦在近端植入部位處、在主動脈分支處或在左和右髂動脈的端部處的直徑橢圓被移動，則對應(yīng)的長度測量可以被自動再計算。
除了編輯直徑和長度測量，角度測量也可以在圖15的1560進行編輯。在本發(fā)明的示例性實施例中，用戶可以通過選擇和拖曳角度的任何側(cè)邊來選擇，如在圖21中所示的。
驗證測量再一次轉(zhuǎn)到圖1，最終的處理操作是驗證測量110，其可以用于驗證在此前步驟中已經(jīng)進行的直徑、長度和角度測量是精確的。
可以使用多種方法來驗證測量結(jié)果。在一個示例性實施例中，可以使用手工驗證。在該模式下，用戶可以將切面布置在沿任何朝向的血管的任何位置處。如在圖22中所示，在切面的中心處顯示具有原始數(shù)據(jù)強度的對應(yīng)裁剪切片。因此，用戶可以核對測量結(jié)果相對于原始數(shù)據(jù)匹配得如何。
在另一示例性實施例中，利用切片視圖的引導驗證可以用于驗證測量結(jié)果。在此模式下，如在圖23中所示出的，利用中心線來引導驗證。為此目的，三個滑動條分別用于動脈瘤體、左髂動脈和右髂動脈。隨著用戶移動滑動條，切面，其中心位于中心線點處并且保持垂直于中心線，被自動地移動通過中心線。在中心線各位置的原始切片被顯示在切面的中心處。在驗證過程期間，切面總是面對用戶以獲得最佳視角。
在又一示例性實施例中，可使用“虛擬飛行漫游”(利用測量的血管“虛擬飛行漫游”)的引導驗證來用于驗證測量。在這種模式下，用戶可以從主動脈的內(nèi)部看到血管和測量。該路徑利用中心線來確定。因此，用戶可以從血管內(nèi)部來驗證測量。這種模式給予用戶從主動脈內(nèi)部對于動脈瘤的拓撲和幾何形狀的增加的保證。
示例性系統(tǒng)在根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例中，可以使用任何3D數(shù)據(jù)集顯示系統(tǒng)。例如，由新加坡的Volume Interactions Pte公司提供的DextroscopeTM是用于本發(fā)明的示例性實施例的優(yōu)秀平臺。所述的功能性可以例如以硬件、軟件或它們的任何組合來實現(xiàn)。
已經(jīng)結(jié)合示例性實施例和實現(xiàn)描述了本發(fā)明，這些示例性實施例和實現(xiàn)只是作為例子。因此，結(jié)合腹部主動脈瘤描述的任何功能也可以應(yīng)用于任何器官或內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，例如大血管，或者例如心臟或肝臟，應(yīng)該理解，知識結(jié)構(gòu)到器官的映射將包括取決于要研究的器官的不同特征結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解，對于任何示例性實施例或?qū)崿F(xiàn)可以容易地做出修改，而不實質(zhì)性偏離本發(fā)明的范圍或精神。
權(quán)利要求
1.一種使用知識結(jié)構(gòu)映射來測量管狀器官的方法，其包括定義知識結(jié)構(gòu)模板；執(zhí)行中心線提取；執(zhí)行橢圓映射；以及執(zhí)行模板映射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括編輯測量和驗證測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述中心線提取還包括分類邊界點，并存儲這些邊界點用于處理；檢查所述邊界點中的簡單邊界點；執(zhí)行細化操作；以及跟蹤指定的管狀器官。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述的分類邊界點進一步包括確定體素在背景中是否具有任何近鄰。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中檢查簡單點還包括確定體素點去除是否安全。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述確定點去除是否安全包括確定在去除所述體素點之后，所述點的歐拉特性是否保持一樣；以及確定非背景點近鄰是否通過路徑連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括執(zhí)行所述中心線的平滑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述中心線的平滑是高斯平滑。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述平滑包括尋找所述中心線上的特征點；以及基于提取的特征點來執(zhí)行分段B樣條擬合以參數(shù)化所述中心線。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述平滑包括把中心線點分類到各類型；把低通濾波器應(yīng)用到第一類型結(jié)點；以及沿著所述中心線調(diào)節(jié)所述第一類型和第二類型點的位置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述橢圓映射還包括基于分割體來提取圖像平面；在所述分割體的每個圖像平面上使用帶有邊緣檢測的基于種子的區(qū)域生長技術(shù)；在區(qū)域點上應(yīng)用主分量分析，以找到橢圓的長軸、短軸和原點；以及測量沿著所述長軸和短軸的各直徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述模板映射還包括測量在近端植入部位處的直徑；測量所述近端植入部位以上15mm處的直徑；測量在主動脈分支處的直徑；測量動脈瘤體的最大直徑，其中該測量從所述近端植入部位以上15mm處到所述主動脈分支來進行；測量左和右髂外動脈的端部的直徑；測量在主動脈分支以上并且在髂動脈的端部以下的左和右髂動脈的最小直徑；測量沿著中心線的腎下動脈到主動脈分支的長度；測量從腎下動脈到左和右髂動脈的端部的長度；測量近端頸角度；以及測量左和右髂動脈。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述主動脈分支是自動檢測的。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括檢驗在所述知識結(jié)構(gòu)模板中的所有測量條件得到滿足。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括從固定模數(shù)據(jù)庫確定最佳匹配固定模。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中編輯測量還包括沿著中心線移動所述直徑測量，并且自動地重新映射橢圓。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中編輯測量還包括改變橢圓直徑的尺寸和形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中編輯測量還包括繞著所述中心線旋轉(zhuǎn)直徑橢圓。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中編輯測量還包括編輯所述橢圓的長度測量。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中編輯測量還包括編輯角度測量。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述驗證測量還包括手工驗證。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述驗證測量還包括利用切片視圖的引導驗證。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述驗證測量還包括利用虛擬飛行漫游的引導驗證。
24.一種用于把定義的知識結(jié)構(gòu)映射到器官數(shù)據(jù)的方法，其包括定義知識結(jié)構(gòu)模板，其包括所述器官的解剖標記；執(zhí)行關(guān)鍵標記特征的提??；執(zhí)行幾何結(jié)構(gòu)的映射；以及執(zhí)行模板映射。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述器官是管狀結(jié)構(gòu)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述關(guān)鍵標記特征包括一個或多個管狀結(jié)構(gòu)的中心線。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其中所述幾何結(jié)構(gòu)是對應(yīng)于所述一個或多個管狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔或外腔的橫截面的橢圓結(jié)構(gòu)。
28.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述器官是心臟。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中所述關(guān)鍵標記特征包括左和右心室靜脈和動脈的幾何和空間參數(shù)。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中所述標記包括靜脈和動脈的中心線。
全文摘要
提出了多種方法，通過使用預定模板結(jié)構(gòu)以及將其映射到器官的成像數(shù)據(jù)集(例如CT或MR掃描)來自動地產(chǎn)生結(jié)構(gòu)化臨床報告。模板或知識結(jié)構(gòu)可以描述管狀器官的一般結(jié)構(gòu)，以及可以基于與所關(guān)注的病人器官或區(qū)域的測量或比率的可接收范圍有關(guān)的已有知識。所關(guān)注的器官可以從原始圖像切片中分割出來。在本發(fā)明的示例性實施例中，可以計算相應(yīng)的中心線，并且可以創(chuàng)建管狀器官的輪廓。基于所提取的中心線，知識結(jié)構(gòu)(模板)可以被映射到器官數(shù)據(jù)。由于可以在模板中定義所需要的測量，可以為結(jié)構(gòu)自動計算實際測量。這樣的測量可以在三維環(huán)境中進一步求精，以及可以用于形成結(jié)構(gòu)化臨床報告用于進一步的使用。
文檔編號G06T7/60GK101036163SQ200580033665
公開日2007年9月12日 申請日期2005年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月26日
發(fā)明者周魯平, 亞朋望, 高林佳 申請人:布拉科成像S.P.A.公司