專利名稱：針對(duì)心臟病的模型產(chǎn)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信息技術(shù)和醫(yī)療技術(shù)的領(lǐng)域，尤其涉及在醫(yī)學(xué)分析領(lǐng)域內(nèi)從多個(gè)不同 的圖像數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生(三維)模型的方法、裝置和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在對(duì)不同疾病的診斷和治療計(jì)劃的范圍內(nèi)，特別是對(duì)于復(fù)雜的心臟病和/或兒童 心臟病，醫(yī)生要面對(duì)大量由多種不同成像方法產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)組。在此例如有心臟超聲波 檢查、心臟導(dǎo)管檢查、核自旋斷層造影、計(jì)算機(jī)斷層造影以及其它標(biāo)識(shí)關(guān)于待檢查器官的功 能上的相互關(guān)系(Ineinandergreifen)的信息的檢查。進(jìn)行診斷的醫(yī)生須考慮所有通常源 自于不同模態(tài)的眾多圖像數(shù)據(jù)組，以能夠得出總的判斷。顯然，這樣的工作要求高度的細(xì)致且不能出錯(cuò)，因?yàn)樵谀撤N程度上會(huì)給患者帶來(lái) 威脅生命的結(jié)果。但實(shí)踐顯現(xiàn)，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的迄今的方法中，可惜不能完全排除錯(cuò)誤， 因?yàn)榇罅吭鲩L(zhǎng)的單獨(dú)診斷對(duì)醫(yī)生提出了很高的要求。在此，醫(yī)生必須識(shí)別單獨(dú)診斷中存在 的醫(yī)學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)，并將其傳輸給其它模態(tài)的圖像信息。迄今為止，由醫(yī)生手動(dòng)地將不同的單獨(dú)診斷綜合到一起。因此，迄今為止在每個(gè)模 態(tài)(如MRT、CT、超聲波儀器等)上采集圖像數(shù)據(jù)組并由放射科醫(yī)生和/或兒童心臟病學(xué)家 進(jìn)行分析。在分析結(jié)束之后通常產(chǎn)生一個(gè)醫(yī)學(xué)報(bào)告，該醫(yī)學(xué)報(bào)告可以是純文本的也可以是 嵌入圖像的結(jié)構(gòu)。然后兒童心臟病學(xué)家收集這些信息并基于其醫(yī)學(xué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)這些信息進(jìn)行分 析，做出診斷和/或決定進(jìn)一步的診斷過(guò)程或進(jìn)一步的治療。在此圖像診斷和產(chǎn)生報(bào)告可 以利用醫(yī)學(xué)專用診斷軟件來(lái)進(jìn)行。在此，特定于模態(tài)的信息可以存在于三維圖像數(shù)據(jù)組或 甚至四維圖像數(shù)據(jù)組(其包括時(shí)間上的并由此包括功能上的變化)中。在實(shí)踐中，對(duì)于做診斷的醫(yī)生的困難之處在于，將由不同模態(tài)提供的圖像數(shù)據(jù)組 進(jìn)行組合或綜合。迄今為止，對(duì)特定于模態(tài)的圖像數(shù)據(jù)組的組合或綜合都由醫(yī)生手動(dòng)地進(jìn) 行。醫(yī)生僅對(duì)于先天性異常能夠在專用的診斷軟件的范圍內(nèi)獲得信息技術(shù)上的支持，如產(chǎn) 品PedHeart 和PedCath 。該軟件尤其適于對(duì)特殊的兒童心臟病的診斷，如四聯(lián)癥，大動(dòng) 脈和/或未校正的分流管的轉(zhuǎn)位。由此，在診斷領(lǐng)域內(nèi)存在對(duì)于在綜合不同模態(tài)的圖像數(shù) 據(jù)組以對(duì)解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維和/或四維建模的進(jìn)一步的信息技術(shù)和自動(dòng)支持的需求。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，給出一種能夠從醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生模型的途 徑，其中，圖像數(shù)據(jù)組是特定于患者和特定于模態(tài)的，并且源自于不同的模態(tài)。在此，要將不 同的圖像數(shù)據(jù)組綜合到三維或四維模型中，然后進(jìn)行顯示。在此，對(duì)三維或四維立體數(shù)據(jù)組 的建模應(yīng)結(jié)合模態(tài)地進(jìn)行。以下結(jié)合本發(fā)明的方法對(duì)本發(fā)明的解決方案進(jìn)行描述。本發(fā)明方法的特征、優(yōu)點(diǎn) 或?qū)嵤┓绞酵瑯右策m用于本發(fā)明的裝置，反之亦然。換言之，結(jié)合方法所描述的特征也適合 于裝置，反之亦然。方法的相應(yīng)的功能特征通過(guò)裝置的相應(yīng)的具體模塊、特別是通過(guò)硬件模
4塊來(lái)構(gòu)成。本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題尤其通過(guò)一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的、從多個(gè)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生 (三維或四維)模型的方法來(lái)解決，包括提供多個(gè)圖像數(shù)據(jù)組，這些圖像數(shù)據(jù)組是利用相同或不同的模態(tài)采集的；在所提供的圖像數(shù)據(jù)組中自動(dòng)產(chǎn)生輪廓線(Konturlinien)；針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組提供一個(gè)(三維或四維)表達(dá)，優(yōu)選是從模型檔案中提供一個(gè)；將所產(chǎn)生的輪廓線半自動(dòng)地匹配到所提供的表達(dá)中，并綜合所提供的圖像數(shù)據(jù) 組，以計(jì)算針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組的模型；針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組顯示該(特定于患者的)模型。以下將對(duì)本申請(qǐng)中使用的概念進(jìn)行詳細(xì)解釋。“模型”涉及要檢查的器官、如心臟的三維或四維表示。在四維模型中還包括關(guān)于 時(shí)間或功能信息(如心臟的壓縮信息、血壓特性和/或血流方向(如關(guān)于心臟瓣膜)或關(guān) 于血流速度的信息)的信息。如果要檢查的器官不是心臟，則在此可以涉及其它關(guān)于相應(yīng) 器官的功能參數(shù)，如膽汁的分泌。在涉及心臟的四維模型中，例如還可以集成進(jìn)心電圖信息 或其它涉及時(shí)間的參數(shù)。該模型是特定于患者且模態(tài)相關(guān)的。此外，該模型是(由不同模 態(tài)采集并集成于一個(gè)模型中的)不同圖像數(shù)據(jù)組的圖形表達(dá)。該模型用于簡(jiǎn)化醫(yī)生的診斷 工作并作為圖形3D表達(dá)顯示在用戶界面上。醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)組涉及不同模態(tài)的數(shù)據(jù)組，如核自旋檢查的圖像數(shù)據(jù)組、計(jì)算機(jī)斷 層造影的圖像數(shù)據(jù)組、超聲波檢查的圖像數(shù)據(jù)組、實(shí)驗(yàn)室檢查的圖像數(shù)據(jù)組、心臟導(dǎo)管檢查 的圖像數(shù)據(jù)組，等等。此外還可以將多個(gè)檢查結(jié)果綜合到一個(gè)圖像數(shù)據(jù)組中。圖像數(shù)據(jù)組 可以在線實(shí)時(shí)采集，也可以是在先前的檢查中采集的并從存儲(chǔ)器中調(diào)出的。輪廓線是圖形框架并因此是圖像數(shù)據(jù)組中的輔助結(jié)構(gòu)。所顯示的器官由輪廓線來(lái) 劃定輪廓，并且在必要時(shí)還可以利用輪廓線來(lái)對(duì)器官進(jìn)行分割。輪廓線用于被顯示器官的 更好的可識(shí)別性。輪廓線給出器官與相鄰的和周圍的組織的界限?？梢允褂贸Ｒ?guī)的計(jì)算機(jī) 輔助的產(chǎn)品來(lái)產(chǎn)生輪廓線。在此，特別是使用模式匹配和模式識(shí)別范圍內(nèi)的常規(guī)方法。本發(fā)明還使用針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組的表達(dá)。該表達(dá)是待檢查器官的抽象三維或四維表 示。該表達(dá)是從各患者中抽象出的并且不包含特定于患者的信息。該表達(dá)通常是由多個(gè)特 定于患者的圖像數(shù)據(jù)組建立的，用作對(duì)相應(yīng)器官的(三維或四維)顯示的基礎(chǔ)裝備或模版。 因此例如設(shè)置了健康成人心臟的三維表達(dá)，特定年齡的兒童心臟的三維表達(dá)，以及其它具 有特定疾病的心臟的三維表達(dá)。這些表達(dá)可以存儲(chǔ)在檔案庫(kù)(表達(dá)檔案庫(kù))中。此外還可 以對(duì)這些表達(dá)隨時(shí)進(jìn)行修改和/或補(bǔ)充其它的表達(dá)。與表達(dá)不同的是，模型是基于對(duì)患者的相應(yīng)檢查的特定于患者的模型。在模型中 集成了所有涉及患者以及待檢查器官的迄今的檢查。為此對(duì)所有可用的圖像數(shù)據(jù)組進(jìn)行組 合。優(yōu)選將計(jì)算出的模型顯示在圖形用戶界面上。按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，圖像數(shù)據(jù)組是兩維、三維和/或四維的。但主要涉及 兩種實(shí)施方式-第一種實(shí)施方式基于存在不同模態(tài)的多個(gè)兩維圖像數(shù)據(jù)組，將它們集成為三維 模型。-另一種可能性在于，已經(jīng)存在三維立體數(shù)據(jù)組，它們同樣被集成為三維或四維模型。在此涉及對(duì)已存在三維模型的細(xì)化或?qū)⒍鄠€(gè)三維數(shù)據(jù)組集成到四維模型中。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展，還可以在(三維)表達(dá)和/或計(jì)算出的模型中匹配其它 圖像數(shù)據(jù)組，甚至是事后的。由此可以簡(jiǎn)單的方式容易地將后續(xù)檢查集成到迄今建立的特 定于患者的模型中，并且醫(yī)生由此可以簡(jiǎn)單地獲得關(guān)于所有迄今已經(jīng)實(shí)施的檢查的概貌。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，自動(dòng)地產(chǎn)生輪廓線。但替代地或累加地，還可以由用 戶隨時(shí)手動(dòng)地匹配自動(dòng)產(chǎn)生的輪廓線。由此可以避免錯(cuò)誤或結(jié)果錯(cuò)誤。即用戶獲得對(duì)產(chǎn)生 輪廓線的建議，他可以接受、修改或拒絕該建議。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，提供圖像數(shù)據(jù)組包括自動(dòng)匹配表達(dá)參數(shù)。表達(dá)參數(shù) 涉及所有與模型顯示或模型表達(dá)相關(guān)的參數(shù)。在此尤其是包括大小關(guān)系、分辨率、窗口的大 小、集成的圖像數(shù)據(jù)組的數(shù)量、模型的維數(shù)(三維或四維)。如上所述，優(yōu)選模型是三維的。一種優(yōu)選的擴(kuò)展是更復(fù)雜地構(gòu)成并設(shè)置四維的模 型，從而在此還可以導(dǎo)出其它與時(shí)間相關(guān)的信息。此外模型包含涉及圖像數(shù)據(jù)組的信息。對(duì)此是指僅能從不同圖像數(shù)據(jù)組的組合中 導(dǎo)出的信息，而非單獨(dú)可用的圖像數(shù)據(jù)組。在此例如是心臟的壓縮信息、血壓特性、血流方 向信息、血流速度信息，同樣還有其它參數(shù)，如血液的氧飽和度、關(guān)于組織疤痕的信息等。由 此帶來(lái)的優(yōu)點(diǎn)是，醫(yī)生還能夠得到關(guān)于待檢查的器官的其它相關(guān)信息。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式，模型包括絕對(duì)大小信息(如以厘米給出)。此外 同樣還可以包含相對(duì)的大小信息(如與相鄰器官的關(guān)系或者相對(duì)于患病器官健康器官的 大小關(guān)系等)。在本發(fā)明的一種優(yōu)選擴(kuò)展中，該方法半自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)。這意味著用戶可以手動(dòng)地將 其它(兩維)圖像數(shù)據(jù)組插入到三維表達(dá)中。此外，僅為用戶提供建立計(jì)算出的模型的建 議，用戶可以對(duì)該模型進(jìn)行細(xì)化或修改。這通常通過(guò)用戶在圖形用戶界面上(如用鼠標(biāo))操 作的用戶輸入來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此例如可以將兩維圖像數(shù)據(jù)組移動(dòng)到三維表達(dá)中的正確位置上。 因此計(jì)算出的模型也可以由用戶進(jìn)行修改或匹配。根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施方式，模型是可編輯(例如為了實(shí)施用戶匹配)和/或可航行 (navigierbar)的。在此“可航行”意味著，用戶能夠在計(jì)算出和顯示的模型中航行。尤其是 在此用戶可以利用鼠標(biāo)標(biāo)記特定的區(qū)域，然后得到對(duì)對(duì)應(yīng)于該區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)組的顯示。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展，基于內(nèi)插來(lái)計(jì)算模型。將至此經(jīng)匹配的輪廓線內(nèi)插到三 維表達(dá)的其它截面上，由此可以連續(xù)地對(duì)模型進(jìn)行細(xì)化。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，將計(jì)算出的模型不經(jīng)改變或經(jīng)改變地作為其它表達(dá) 的基礎(chǔ)而存儲(chǔ)在檔案庫(kù)中。同樣，可以將存儲(chǔ)在檔案庫(kù)中的模型用于其它方法。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題在于提供一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的、從多個(gè)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù) 組中產(chǎn)生模型的裝置，包括-至少一個(gè)至多個(gè)不同模態(tài)的輸入接口，其中，這些模態(tài)分別用于提供至少一個(gè)圖 像數(shù)據(jù)組，通過(guò)該輸入接口能夠由相同或不同的模態(tài)采集圖像數(shù)據(jù)組；_至少一個(gè)輪廓模塊，用于在通過(guò)輸入接口接收的、所提供的圖像數(shù)據(jù)組中自動(dòng)產(chǎn) 生輪廓線；-檔案庫(kù)，用于(為通過(guò)輸入接口接收的圖像數(shù)據(jù)組)提供至少一個(gè)表達(dá)；-綜合器，用于將所產(chǎn)生的輪廓線半自動(dòng)地匹配到所提供的表達(dá)中，并綜合所提供的圖像數(shù)據(jù)組以計(jì)算針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組的模型；-圖形界面，用于顯示針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組計(jì)算出的模型。輸入接口用于訪問(wèn)模態(tài)的圖像數(shù)據(jù)組。所有按照本發(fā)明的裝置的不同模態(tài)的圖像 數(shù)據(jù)組都可以通過(guò)該輸入接口輸入。為此，輸入接口可以訪問(wèn)其中收集了所有不同模態(tài)的 圖像數(shù)據(jù)組的中央數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，或者輸入接口還可以實(shí)現(xiàn)為直接訪問(wèn)各模態(tài)的存儲(chǔ)器。輪廓模塊實(shí)現(xiàn)為，在所采集的圖像數(shù)據(jù)組中將至少一個(gè)輪廓線集成到圖像數(shù)據(jù)組 中。輪廓線用于將相應(yīng)的器官與其周圍相分離，并例如可以是胃的輪廓、心臟的輪廓、肝臟 的輪廓等。將輪廓線集成在圖像數(shù)據(jù)組中。輪廓線還可以標(biāo)記對(duì)相應(yīng)器官的分割，如心室、 心血管等。檔案庫(kù)用于提供至少一個(gè)與患者無(wú)關(guān)的表達(dá)。在這些表達(dá)中所有患者相關(guān)的信息 都被平均化、相對(duì)化和/或一般化，并對(duì)相應(yīng)的器官或?qū)μ囟ǖ膱D像數(shù)據(jù)組建立起抽象模 型。該表達(dá)優(yōu)選是三維的。按照本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展，該表達(dá)是四維的并附加地包括與時(shí)間 相關(guān)的信息，如血流信息或運(yùn)動(dòng)信息。綜合器用于將所提供的圖像數(shù)據(jù)組匹配到所提供的表達(dá)中。換言之，優(yōu)選通過(guò)該 綜合器將不同的兩維圖像數(shù)據(jù)組(超聲波、心臟導(dǎo)管等)集成到三維表達(dá)中。這優(yōu)選通過(guò) 所產(chǎn)生的輪廓線來(lái)實(shí)施，其中，將所產(chǎn)生的輪廓線插入到所提供的表達(dá)中。替代地，用戶還 可以使用其它地標(biāo)或標(biāo)識(shí)來(lái)進(jìn)行匹配。優(yōu)選手動(dòng)地實(shí)施各個(gè)截面的匹配。但對(duì)于手動(dòng)匹配 的面之間的面可以通過(guò)內(nèi)插自動(dòng)地進(jìn)行匹配。此外，該綜合器還用于將不同的圖像數(shù)據(jù)組 組合或綜合到一個(gè)(特定于患者的)模型中。圖形界面用于顯示所產(chǎn)生的、特定于患者的 (三維或四維)模型。按照本發(fā)明的裝置可以實(shí)現(xiàn)為硬件模塊。該裝置的單元(如輪廓模 塊、綜合器)也可以作為軟件模塊集成在裝置中。在本發(fā)明的一種較復(fù)雜的實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置集成在一個(gè)診斷系統(tǒng)中，該 系統(tǒng)為用戶提供支持以及對(duì)多個(gè)(不同的)診斷的組合的更好的可視化顯示。在該計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的裝置的一種簡(jiǎn)單的實(shí)施方式中，該裝置僅具有用于接收?qǐng)D像數(shù) 據(jù)組的輸入接口、輪廓模塊、另一個(gè)用于傳輸表達(dá)的接口以及綜合器。綜合器為該裝置提供 其中生成所產(chǎn)生的模型的結(jié)果。該模型可以顯示在連接在該裝置上的圖形界面上。以上描述的按照本發(fā)明方法的實(shí)施方式也可以實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，當(dāng)在計(jì)算 機(jī)或計(jì)算機(jī)的處理器上執(zhí)行這些程序時(shí)，該計(jì)算機(jī)能夠?qū)嵤┧枋龅谋景l(fā)明的方法。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種存儲(chǔ)器介質(zhì)，用于存儲(chǔ)以上描述的計(jì)算 機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，并且是計(jì)算機(jī)可讀的。此外還可以將以上所述方法的各個(gè)組成部分實(shí)施為可銷售的單元，將其它組成部 分實(shí)施為另外的可銷售單元，即實(shí)現(xiàn)為分布的系統(tǒng)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征、其它優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行描述。以下附圖的詳細(xì)描 述不作為對(duì)理解本發(fā)明實(shí)施例的限制。圖中示出

圖1概貌性示出按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的本發(fā)明的裝置；圖2示出按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式產(chǎn)生的三維模型的示意圖；圖3舉例示出不同的圖像數(shù)據(jù)組以及一個(gè)用于產(chǎn)生模型的表達(dá)；
圖4是圖3的擴(kuò)展顯示，其中對(duì)圖3中的模型還利用與心電圖相關(guān)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)組 進(jìn)行顯示；圖5示出按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的流程圖的概況。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合圖1對(duì)本發(fā)明的基本概念進(jìn)行詳細(xì)描述。圖1示出用于產(chǎn)生模型M的按照本發(fā)明的裝置10。該模型M優(yōu)選是三維的。在 一種優(yōu)選擴(kuò)展中，該模型M還可以是四維的并附加地包括動(dòng)態(tài)信息、特別是時(shí)間信息。可以 將這些信息與時(shí)間相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)組BD相關(guān)聯(lián)。時(shí)間相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)組BD例如可以是 EKG(心電圖)圖像數(shù)據(jù)組BD。圖像數(shù)據(jù)組BD源自于不同的模態(tài)M。替代地或累計(jì)地，圖像數(shù)據(jù)組BD還可以對(duì)應(yīng) 于一個(gè)患者在同一模態(tài)M上所進(jìn)行的不同的檢查。在圖1示出的例子中，第一模態(tài)M1是產(chǎn) 生兩維圖像數(shù)據(jù)組的超聲波設(shè)備，第二模態(tài)M2是心臟導(dǎo)管，而第三模態(tài)M3是產(chǎn)生所有兩維 圖像數(shù)據(jù)組BD的核自旋設(shè)備。此外，第四模態(tài)M4是產(chǎn)生三維圖像數(shù)據(jù)組BDjB CT圖像數(shù) 據(jù)組和/或MR圖像數(shù)據(jù)組BD的設(shè)備。此外，圖1中示出的第五模態(tài)M5產(chǎn)生時(shí)間相關(guān)的圖 像數(shù)據(jù)組BD，例如可以是EKG設(shè)備。本發(fā)明的一個(gè)重要方面在于，將不同的圖像數(shù)據(jù)組BD、即不同模態(tài)的圖像數(shù)據(jù)組 和/或同一模態(tài)M的不同圖像數(shù)據(jù)組綜合到一個(gè)模型M中。通過(guò)輸入接口 IS讀入不同的圖像數(shù)據(jù)組BD并傳輸給裝置10。裝置10用于從不同的圖像數(shù)據(jù)組BD中產(chǎn)生模型M。為此裝置10包括輪廓模塊K 和綜合器I。輪廓模塊K用于在所提供的圖像數(shù)據(jù)組中自動(dòng)地產(chǎn)生輪廓線KL。因此，在每 個(gè)所提供的圖像數(shù)據(jù)組BD中都會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)輪廓線KL，或者自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)對(duì)于輪廓線 KL的建議，用戶還可以進(jìn)行修改或匹配。輪廓線KL例如可從圖3、圖4左下方示出的圖像 數(shù)據(jù)組BD中看到。輪廓線KL用于標(biāo)記要進(jìn)行檢查的相應(yīng)器官或身體區(qū)域的輪廓。輪廓線 KL集成在圖像數(shù)據(jù)組BD中。此外裝置10還包括用于將圖像數(shù)據(jù)組BD與輪廓線KL進(jìn)行半自動(dòng)匹配的綜合器 I。在此，將圖像數(shù)據(jù)組BD與自動(dòng)產(chǎn)生的輪廓線KL集成到表達(dá)R中。表達(dá)R是與患者無(wú)關(guān)的相應(yīng)器官或相應(yīng)身體部分的一般表達(dá)。例如，有對(duì)心臟、肝 臟、胃的表達(dá)R，并且還可以對(duì)不同的患者類型建立不同的表達(dá)(例如對(duì)兒童、成人、女性及 男性，或者針對(duì)不同疾病的表達(dá))。表達(dá)R優(yōu)選是三維的。表達(dá)R還可以是四維的并包括時(shí) 間信息。優(yōu)選將表達(dá)存儲(chǔ)在檔案庫(kù)A中并可以隨時(shí)擴(kuò)充附加的表達(dá)R。綜合器I包括計(jì)算單元，其由所提供的圖像數(shù)據(jù)組BD及其相應(yīng)的輪廓線KL以及 在所提供的表達(dá)R中的半自動(dòng)匹配產(chǎn)生模型M。按照本發(fā)明的優(yōu)選擴(kuò)展，自動(dòng)建議輪廓線KL。為此將建議的輪廓線KL顯示在圖像 數(shù)據(jù)組BD上。但圖像數(shù)據(jù)組和輪廓線KL仍可以由用戶手動(dòng)地進(jìn)行匹配，因此能夠根據(jù)用 戶的現(xiàn)實(shí)情況來(lái)對(duì)輪廓進(jìn)行適合于當(dāng)前情況的建模。即用戶可以對(duì)自動(dòng)建議的輪廓線KL 手動(dòng)地進(jìn)行改變、扭曲或移動(dòng)。該手動(dòng)的后處理或者說(shuō)匹配可以獨(dú)立于所基于的原始數(shù)據(jù) BD進(jìn)行。這些(手動(dòng)或自動(dòng))的匹配可以作為附加的數(shù)據(jù)組進(jìn)行存儲(chǔ)，由此所有改變都保 持為可回溯的。除了由醫(yī)生或用戶對(duì)輪廓線KL進(jìn)行的手動(dòng)匹配，還可以對(duì)輪廓線KL進(jìn)行自動(dòng)匹配，例如基于公知的圖像處理機(jī)制，如對(duì)象識(shí)別、著色(Rendering)，或者其它醫(yī)學(xué)信 息技術(shù)方法。如圖1示出的，還附加地設(shè)置了用戶接口 UI，在其上顯示所產(chǎn)生的模型M。本發(fā)明的另一重要方面在于，所產(chǎn)生的模型M是可編輯的。此外，用戶還可以在所 產(chǎn)生的模型M中航行，其中，用戶例如選擇三維模型M中的各個(gè)截面，以顯示相應(yīng)的兩維截 面。此外，可以在模型M上實(shí)施所有圖形功能。例如，可以對(duì)模型M進(jìn)行任意的旋轉(zhuǎn)、切割、 扭曲及變形。同樣，還可以采取不同的觀察方向(例如在顯示心臟模型M時(shí)的四室觀察、兩 室觀察、長(zhǎng)軸等)。圖2示出三維模型M的示意圖，其中已匹配了不同的兩維截面。圖2中用編號(hào)1-6 對(duì)各截面進(jìn)行了編號(hào)。這些編號(hào)涉及不同的截面，以下將詳細(xì)描述。
圖2中 -用“1 -用 -用 -用 -用 -用
'標(biāo)識(shí)的截面是四室觀察； '標(biāo)識(shí)的截面是兩室觀察； '標(biāo)識(shí)的截面顯示的應(yīng)是心臟的所謂“長(zhǎng)軸”； ‘標(biāo)識(shí)的截面是所謂的“基本截面”； '標(biāo)識(shí)的截面是穿過(guò)心臟中心的截面；以及 '標(biāo)識(shí)的截面是心臟的頂部截面。 在優(yōu)選實(shí)施方式中，采用將相應(yīng)截面插入到表達(dá)R中的半自動(dòng)方法。在此，醫(yī)生必 須確定須將相應(yīng)兩維圖像插入到三維表達(dá)中的位置。如前所述，模型還可以是四維模型，因 此還可以附加地將時(shí)間相關(guān)的信息包含到模型M中。在圖3的下部示出集成到圖3左上部顯示的模型M中的不同的圖像數(shù)據(jù)組BD。除 了這些圖像數(shù)據(jù)組BD外，還使用了圖3右上方示出的表達(dá)R。如從圖3和圖4可看到的，表達(dá)R是特定身體部分或器官的示意性表示。在本發(fā) 明的擴(kuò)展中，可以用附加的信息來(lái)形成表達(dá)R。這些信息在圖3和圖4示出的表達(dá)R中應(yīng)通 過(guò)標(biāo)識(shí)的數(shù)字來(lái)表示。這些數(shù)字可以涉及不同的器官部分，用于使用戶易于識(shí)別該器官部 分。為此可以在屏幕上顯示一個(gè)每個(gè)數(shù)字所對(duì)應(yīng)的器官部分的索引表。然后可以將所有這些信息用于計(jì)算圖3左上方示出的、三維或四維的模型M。模型M包括相應(yīng)器官的三維顯示，并且還可以包括其它涉及圖像數(shù)據(jù)組的信息Z。 涉及圖像數(shù)據(jù)組的信息Z例如可以包括組織的結(jié)構(gòu)的信息(如疤痕組織或健康組織)、氧 飽和度(如以百分比的形式)或其它附加的信息。涉及圖像數(shù)據(jù)組的信息Z還可以是血液 信息并涉及心臟的壓縮、血壓特性和/或血流方向以及血流速度。涉及圖像數(shù)據(jù)組的信息 Z可以從一個(gè)單獨(dú)的圖像數(shù)據(jù)組BD中確定出。此外，涉及圖像數(shù)據(jù)組的信息Z還可以從不 同圖像數(shù)據(jù)組BD的組合中確定出來(lái)(由此即概念“涉及圖像數(shù)據(jù)組的”)。同樣，在此用戶 還可以通過(guò)相應(yīng)的用戶接口手動(dòng)地插入信息Z(如象“注意血管栓塞的表示？ ”這樣的特 殊標(biāo)記)。同樣，模型M可以包括絕對(duì)信息和/或相對(duì)信息。這些信息例如可以是要顯示的 器官的絕對(duì)大小信息。此外還可以設(shè)置例如涉及相鄰器官的相對(duì)大小信息。在圖4示出的模型M的例子中，還通過(guò)另一個(gè)涉及EKG數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)組15來(lái)擴(kuò) 展模型M。將圖像數(shù)據(jù)組BD與該EKG圖像數(shù)據(jù)組15相關(guān)聯(lián)并集成在該模型M中。在圖3和圖4中涉及圖像數(shù)據(jù)組的信息Z例如構(gòu)成為文本信息。此外在此還可以
9設(shè)置對(duì)相應(yīng)分割的彩色的或其它突出顯示，或者特定的編碼。例如，可以用紅色來(lái)表示高的 氧飽和度，而用藍(lán)色表示較低的氧飽和度。圖3和圖4中的附加信息Z的文本信息例如有 “ 125/68/84mmHg-Sp0262% ”。但根據(jù)相應(yīng)的預(yù)先設(shè)置可以將任意其它的附加信息Z添加到 模型M中。以下結(jié)合圖5對(duì)按照本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的示意流程進(jìn)行詳細(xì)解釋。在第一步驟Sl中，由不同的模態(tài)虬為為為為提供圖像數(shù)據(jù)組BD。這些圖像數(shù) 據(jù)組BD通過(guò)輸入接口 IS傳輸給裝置10。在第二步驟S2中，由用戶選擇一個(gè)圖像或一個(gè)圖像數(shù)據(jù)組BD。在第三步驟S3中，在相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)組BD中自動(dòng)產(chǎn)生輪廓線KL并且集成到圖像 數(shù)據(jù)組BD中。為此將輪廓線KL與原始圖像數(shù)據(jù)組重疊并作為組合圖像存儲(chǔ)。可選地，還 可以將組合的圖像數(shù)據(jù)組與輪廓線KL分開(kāi)存儲(chǔ)。在第四步驟S4中，提供與患者無(wú)關(guān)的抽象表達(dá)R。優(yōu)選從檔案庫(kù)A中為相應(yīng)的圖 像數(shù)據(jù)組BD提供表達(dá)R。這例如可以通過(guò)將待檢查的器官與相應(yīng)的表達(dá)R相對(duì)應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 換言之，在檔案庫(kù)A中在關(guān)鍵字“胃”下存儲(chǔ)至少一個(gè)胃的表達(dá)。同樣，對(duì)于其它器官(如 心臟)還可以存儲(chǔ)多個(gè)可能與心臟的不同情況(健康的心臟、患病的心臟、兒童心臟、患有 先天性疾病的心臟，等等)相關(guān)的表達(dá)R。在第五步驟S5中，將圖像數(shù)據(jù)組通過(guò)其輪廓線KL匹配到表達(dá)R中。這優(yōu)選通過(guò) 相應(yīng)的用戶交互來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，用戶選出相應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)組BD并在表達(dá)R中標(biāo)示出應(yīng)該插 入圖像數(shù)據(jù)組的位置。在第六步驟S6中，從該匹配過(guò)程出發(fā)計(jì)算并產(chǎn)生模型M。模型M可以是三維或四 維的并與源自于不同模態(tài)的圖像數(shù)據(jù)組BD相關(guān)。在第七步驟S7中，在用戶界面UI上顯示所產(chǎn)生的特定于患者的模型M。在第八步驟S8中，用戶還可以對(duì)所產(chǎn)生的模型M進(jìn)行匹配。例如在此用戶可 以采取校正措施或進(jìn)行細(xì)化。此外他還可以根據(jù)其它觀點(diǎn)對(duì)模型M進(jìn)行編輯。他例如 可以生成分流管瓣膜病(Shimt-Vitium)；可以改變或生成血管變化；可以改變心室對(duì)應(yīng) (Kammerzuordnung)；可以生成、改變或匹配大小關(guān)系；或者可以生成、改變或匹配附加的 結(jié)構(gòu)，如旁路手術(shù)、植入支架或線圈、針對(duì)計(jì)劃的介入或手術(shù)的血管支路或新的解剖結(jié)構(gòu)。 除了手動(dòng)匹配外還可以對(duì)所產(chǎn)生的模型M進(jìn)行自動(dòng)匹配。自動(dòng)匹配措施例如可以是模式識(shí) 別措施或其它醫(yī)學(xué)信息技術(shù)中的內(nèi)插措施。在第九步驟S9中，存儲(chǔ)所產(chǎn)生的模型M。在第十步驟S 10中，可以從所產(chǎn)生的模型M中建立起新的表達(dá)R。這在圖5中用 從步驟SlO引向步驟S4的箭頭示出。該新的表達(dá)R同樣可以存儲(chǔ)在檔案庫(kù)A中以備將來(lái) 調(diào)用。在第十一步驟Sll中，可以將其它圖像數(shù)據(jù)組BD插入到所產(chǎn)生的模型M中。這通 過(guò)圖5中從步驟Sll引向步驟S6的箭頭示出。由此，可以動(dòng)態(tài)地對(duì)所產(chǎn)生的模型M進(jìn)行細(xì) 化。在檔案庫(kù)A中存儲(chǔ)了表達(dá)R的三維或四維的庫(kù)。用于這些表達(dá)庫(kù)的基礎(chǔ)構(gòu)成一組 對(duì)于最常見(jiàn)心臟疾病的未經(jīng)處理的表達(dá)，如心室隔膜缺陷、心房隔膜缺陷、四聯(lián)癥、大動(dòng)脈 轉(zhuǎn)位或未校正的分流管。
本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)在于，除了單模式的應(yīng)用還可以使用多模式的應(yīng)用。在單模式 的應(yīng)用中，僅使用一個(gè)特定模態(tài)的圖像數(shù)據(jù)組BD。在多模式應(yīng)用中，對(duì)不同的圖像數(shù)據(jù)組進(jìn) 行組合并集成到一個(gè)模型中，因此要考慮多種模態(tài)(如超聲波數(shù)據(jù)、心臟導(dǎo)管數(shù)據(jù)、CT數(shù)據(jù)
寸J ο本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，可以將附加信息Z添加到所產(chǎn)生的模型M中。附加信息 Z可以包括形態(tài)學(xué)的信息和非形態(tài)學(xué)的信息。此外還可以引入連續(xù)的功能信息，如從超聲 波_多普勒方法中測(cè)得的流速中采集的信息。另一優(yōu)點(diǎn)在于可以按照任意觀點(diǎn)來(lái)顯示模型M的高度靈活性。例如，可以標(biāo)記和 選擇分離的三維結(jié)構(gòu)。此外可以顯示例如與計(jì)劃的介入或手術(shù)相關(guān)的特殊結(jié)構(gòu)。例如可以 精確地選擇模型M中與在冠狀靜脈竇中植入心臟起搏器激勵(lì)探針相關(guān)的結(jié)構(gòu)并將其可視 化。在自動(dòng)產(chǎn)生輪廓線KL并將其插入圖像數(shù)據(jù)組BD時(shí)，可以參照公知的例如產(chǎn)生涉 及心內(nèi)或心包的多邊形的方法。在優(yōu)選實(shí)施方式中，用戶可以對(duì)建議的自動(dòng)產(chǎn)生的輪廓線 KL進(jìn)行接受，或者通過(guò)移動(dòng)該輪廓線或進(jìn)行其它的匹配再手動(dòng)地進(jìn)行匹配。同樣，用戶可以 隨時(shí)對(duì)其它根據(jù)本發(fā)明方法的自動(dòng)的建議進(jìn)行匹配或細(xì)化。按照本發(fā)明基本上有兩種不同的應(yīng)用場(chǎng)景_在第一種應(yīng)用語(yǔ)境中，提供兩維和/或三維圖像數(shù)據(jù)組，對(duì)此產(chǎn)生三維或四維模 型；-在第二種應(yīng)用語(yǔ)境中，已經(jīng)存在初始的三維或四維模型，對(duì)該模型通過(guò)其它(維 度可變的)圖像數(shù)據(jù)組進(jìn)行細(xì)化；該細(xì)化可以通過(guò)將其它圖像數(shù)據(jù)組接受到模型M中連續(xù) 地執(zhí)行。在一種優(yōu)選擴(kuò)展中，該方法包括一個(gè)附加的方法步驟，即半自動(dòng)地校正和匹配大 小關(guān)系。由此能夠使模型M更加精確并得到改善。優(yōu)選在所產(chǎn)生的模型M中將相關(guān)的圖像信息與其它相關(guān)疾病的病理生理學(xué)原因 相關(guān)聯(lián)。例如，兒童心臟病學(xué)家能夠利用所產(chǎn)生的模型M—眼看出疾病的狀態(tài)并在視覺(jué)上 很容易識(shí)別地加以確定。所產(chǎn)生的模型M可以用作后續(xù)醫(yī)療過(guò)程或干預(yù)的基礎(chǔ)(例如用作 手術(shù)計(jì)劃模型)。同樣，可以在治療結(jié)束之后利用簡(jiǎn)單的圖形工具來(lái)擴(kuò)展模型M，從而使該 模型可視地與隨著時(shí)間伴隨的相應(yīng)疾病變化相匹配。對(duì)于相關(guān)結(jié)構(gòu)更好地和更容易地識(shí)別，還可以對(duì)模型M進(jìn)行進(jìn)一步的圖像處理， 如顏色匹配、選擇相關(guān)結(jié)構(gòu)、突出標(biāo)記相關(guān)結(jié)構(gòu)和為提高圖像質(zhì)量的圖像處理過(guò)程。優(yōu)選表達(dá)R是相應(yīng)器官(如心臟)的(兩維或三維)示意表示。在表達(dá)R中結(jié)構(gòu) 化地顯示該器官并與相應(yīng)的患者無(wú)關(guān)。因此表達(dá)R不包含特定于患者的數(shù)據(jù)，而僅包含例 如用作顯示心臟的架構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)。根據(jù)優(yōu)選擴(kuò)展，該方法包括多個(gè)插值步驟。例如如果將第一截面引入了模型M中 并在第二步驟中引入了第二截面，則可以通過(guò)內(nèi)插自動(dòng)地計(jì)算出第一和第二截面之間所有 的截面，并引入模型M中。這對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)的優(yōu)點(diǎn)在于，他須手動(dòng)執(zhí)行的步驟更少并僅須將 少量截面手動(dòng)地插入三維模型M。優(yōu)選用戶能夠隨時(shí)對(duì)自動(dòng)產(chǎn)生和插值出的模型M手動(dòng)地 進(jìn)行校正。但原則上所產(chǎn)生的模型M的質(zhì)量隨著經(jīng)匹配截面數(shù)量的增加而提高。最后要指出，所描述的本發(fā)明和實(shí)施例原則上不限于特定的物理的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)本發(fā)明可用部分地或全部地在軟件和/或硬件和/或在多個(gè)物理產(chǎn)品中 分布地實(shí)現(xiàn)，在此特別是還有計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
權(quán)利要求
一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的、從多個(gè)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)組(BD)中產(chǎn)生模型的方法，包括提供多個(gè)圖像數(shù)據(jù)組(BD)，這些圖像數(shù)據(jù)組(BD)是利用相同或不同的模態(tài)采集的；在所提供的圖像數(shù)據(jù)組(BD)中自動(dòng)產(chǎn)生輪廓線(KL)；提供一個(gè)表達(dá)(R)；將所產(chǎn)生的輪廓線(KL)半自動(dòng)地匹配到所提供的表達(dá)(R)中，并綜合所提供的圖像數(shù)據(jù)組(BD)以計(jì)算針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組(BD)的模型(M)；針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組(BD)顯示計(jì)算出的模型(M)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述圖像數(shù)據(jù)組(BD)是兩維、三維或四維的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在三維表達(dá)(R)中還能夠匹配另外的兩維或 三維圖像數(shù)據(jù)組(BD)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，產(chǎn)生所述輪廓線(KL)包括手動(dòng)地 匹配輪廓線(KL)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其中，提供所述圖像數(shù)據(jù)組(BD)包括自 動(dòng)匹配表達(dá)參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述模型(M)是三維或四維的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述模型(M)包括涉及圖像數(shù)據(jù)組 的信息(Z)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述模型(M)包括絕對(duì)和/或相對(duì) 信息，尤其是大小信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)所述模型(M)的計(jì)算包括手動(dòng)地 匹配該模型(M)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述模型(M)是可編輯和/或可 航行的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)所述模型(M)的計(jì)算包括將迄 今經(jīng)匹配的截面或兩維圖像數(shù)據(jù)組(BD)內(nèi)插到其它圖像數(shù)據(jù)組(BD)或三維表達(dá)(R)的其 它截面中。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將計(jì)算出的模型(M)不經(jīng)改變或 經(jīng)改變地作為至少一個(gè)其它表達(dá)(R)的基礎(chǔ)存儲(chǔ)在檔案庫(kù)(A)中并使用。
13.一種計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的、從多個(gè)醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)組(BD)中產(chǎn)生模型(M)的裝置(10)，包括至少一個(gè)至多個(gè)不同模態(tài)的輸入接口(IS)，其中，這些模態(tài)分別用于提供圖像數(shù)據(jù)組 (BD)，通過(guò)該輸入接口(IS)能夠由相同或不同的模態(tài)采集圖像數(shù)據(jù)組(BD)；至少一個(gè)輪廓模塊(K)，用于在通過(guò)所述輸入接口(IS)接收的、所提供的圖像數(shù)據(jù)組 (BD)中自動(dòng)產(chǎn)生輪廓線(KL)；檔案庫(kù)(A)，用于提供至少一個(gè)表達(dá)(R)；綜合器(I)，用于將所產(chǎn)生的輪廓線(KL)半自動(dòng)地匹配到所提供的表達(dá)(R)中，并綜合 所提供的圖像數(shù)據(jù)組(BD)以計(jì)算針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組(BD)的模型(M)；圖形界面(UI)，用于顯示針對(duì)圖像數(shù)據(jù)組(BD)計(jì)算出的模型(M)。
14.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，可加載到計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器中，具有計(jì)算機(jī)可讀的指令，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行這些指令時(shí)，可以實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及從多個(gè)模態(tài)的多個(gè)不同的圖像數(shù)據(jù)組(BD)中產(chǎn)生(三維或四維)模型(M)的方法、裝置和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。為此將圖像數(shù)據(jù)組(BD)匹配到提供的表達(dá)(R)中，為不同的圖像數(shù)據(jù)組(BD)自動(dòng)地添加輪廓線(KL)并集成到表達(dá)(R)中。從中計(jì)算出的模型(M)。
文檔編號(hào)G06T17/00GK101887487SQ20091026195
公開(kāi)日2010年11月17日 申請(qǐng)日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者烏爾里克·哈通 申請(qǐng)人:西門子公司