專利名稱：用于自動產(chǎn)生統(tǒng)計模型的方法和計算機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于自動產(chǎn)生患者集合的血管結構的幾何的統(tǒng)計模型(也就是在統(tǒng)計分析的測量數(shù)據(jù)和在此基礎上對測量數(shù)據(jù)的一般性描述的基礎上的模型)的方法，以及ー種具有用于執(zhí)行該方法的程序的計算機系統(tǒng)。
背景技術：
在醫(yī)學中成像方法的范圍內(nèi)一般公知的是，提取患者的斷層造影圖像信息，以便從中獲得關于被檢查的患者的生理情況的知識并且為了診斷的目的將這些知識提供給醫(yī)生。例如，在CT血管造影中在給予造影剤之后產(chǎn)生血管系統(tǒng)的三維數(shù)據(jù)組，該三維數(shù)據(jù)組使得醫(yī)生能夠診斷血管的形變，諸如狹窄或動脈瘤。原則上該診斷可以直接在斷層造影的圖示上進行。為了簡化，例如還可以向醫(yī)生提供所謂的CPR(Curved Planar Reformation, 曲面重建)作為關于血管系統(tǒng)的血管的概況，該CPR基于在血管的影像中的中心線的確定。借助于CPR，醫(yī)生可以得到關于考察的血管的狀態(tài)的最初概況并且例如確定用于測量血管的位置。對血管的基于CPR的測量比直接評價斷層造影的圖像數(shù)據(jù)組要求少得多的時間。近年來，由于醫(yī)學圖像拍攝系統(tǒng)的改善的時間和空間分辨率，用于進行診斷的待檢查的數(shù)據(jù)量持續(xù)增加。為此，應該減少用于確定診斷所需的時間，而改進診斷的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明要解決的技術問題是，向醫(yī)生提供ー種可能性，使得能夠以簡化的方式找到對于血管結構的參數(shù)化的顯示技術，所述顯示技術允許快速(也就是自動地)從大量斷層造影數(shù)據(jù)組中得到統(tǒng)計學上有說服カ的標準結構、顯示該標準結構并且還能將這樣獲得的標準結構與患者相關的個別圖示簡單地進行比較，以便為醫(yī)生提供用于診斷評估的基礎。發(fā)明人已經(jīng)認識到以下對于放射科醫(yī)生工作量大并且容易出錯的工作步驟可以通過預先計算的標準視圖和分割結果來減輕，使得放射科醫(yī)生可以集中于診斷問題的要求高的醫(yī)學方面，這通過使用ー種用于在統(tǒng)計數(shù)據(jù)材料的基礎上產(chǎn)生并代表解剖樹結構、特別是動脈血管樹的知識的方法來實現(xiàn)。在此，區(qū)別拓撲特征和幾何特征。拓撲描述結構，即，例如哪個血管段通過哪個路徑互相連接。相反，幾何僅描述結構的形狀，例如血管段的方向、曲率、直徑和長度。此處使用的可以利用所建議的統(tǒng)計幾何模型來產(chǎn)生并且代表的解剖背景知識，在此形成對于全自動提取和檢查動脈血管樹的中心基礎。應用范圍除了分割算法的特定于血管的參數(shù)化和血管標志的探測之外還包括作為對于識別病理改變的解剖參考的應用。提出了在將血管標志的正態(tài)分布的停留概率和在標志之間的血管連接的參數(shù)化特征、包括在預定的相對位置上的參數(shù)化血管特征進行組合的基礎上建立統(tǒng)計幾何模型，其中，從更大量的、與統(tǒng)計模型相應的并且事先從斷層造影圖像數(shù)據(jù)組中提取的特定于患者的模型合并統(tǒng)計模型。這些幾何模型基于對由標志和未分支的血管段組成的血管拓撲的一般性的描述。將幾何模型非嚴格地相互配準并且由此均衡解剖上的變動，例如身高、體重、年齡、血管樹的更小的區(qū)別和外部參數(shù)，諸如在檢查臺上的患者定向和位置。將與患者相關地配準的幾何模型合并并且去除異常值(Ausreisser)。為了識別在ー維參數(shù)、諸如血管長度、直徑、周長等中的異常值，使用在使用MAD( = Median absolute deviation,中位數(shù)絕對離差=所有離開樣本量的中位數(shù)的距離的中位數(shù))條件下的標準。對于三維的隨機變量，例如標志位置的三維坐標，采用基于馬哈朗諾比斯距離的標準。幾何模型例如可以包括標志的坐標的概率分布、對于在兩個標志之間的血管中心線片段的參數(shù)、和對于取決于相對于各個血管中心線片段的總長度的距離的血管橫截面的相關聯(lián)的參數(shù)。相應于上述這些思路，發(fā)明人按照其一般性形式建議ー種用于自動確定患者集合的統(tǒng)計血管模型的方法，具有以下方法步驟-收集患者集合的血管結構的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組，-從大量血管標志的血管標志坐標、血管中心線上的中心線坐標和血管輪廓邊緣 走向上的血管輪廓坐標中，確定患者相關的血管坐標模型，-確定身體標志的身體標志坐標，-在使用身體標志的條件下將血管相關的坐標配準到患者相關地配準的血管坐標模型，-從血管標志坐標、血管標志的相鄰關系包括分支、用于描述血管中心線的特征性幾何參數(shù)、以及根據(jù)到血管標志的相對距離血管輪廓的形狀中，確定患者相關的血管參數(shù)模型，-將患者相關的血管參數(shù)模型合并到至少ー個統(tǒng)計血管參數(shù)模型并且確定其統(tǒng)計參數(shù)，-存儲和/或輸出統(tǒng)計血管參數(shù)模型。具體地，用于自動產(chǎn)生患者集合的血管結構的幾何的統(tǒng)計模型(也就是在統(tǒng)計分析的測量數(shù)據(jù)的基礎上的對測量數(shù)據(jù)的一般性的描述)的方法通過如下來描述，即，其具有以下方法步驟-收集患者集合的多個斷層造影的圖像數(shù)據(jù)組，所述斷層造影圖像數(shù)據(jù)組總計多次覆蓋待考察的解剖區(qū)域并且描繪患者的血管結構，-從斷層造影圖像數(shù)據(jù)組中通過如下對于每個患者確定血管坐標模型—確定血管標志及其血管標志坐標，一確定(包括由此確定的分支的)血管標志的相鄰關系(=哪個標志與哪個標志是相鄰的)，—確定在各兩個血管標志之間的未分支的血管中心線并且確定在血管中心線上的多個中心線坐標，—確定在與血管中心線垂直的截面中血管輪廓邊緣走向，并且根據(jù)到各個血管中心線上的血管標志的相對距離(=到血管中心線的總長度的距離)確定在血管輪廓邊緣走向上的多個血管輪廓坐標，-確定在斷層造影圖像數(shù)據(jù)組中的身體標志并且確定身體標志的身體標志坐標，-僅將患者相關的血管坐標模型的坐標(=血管標志坐標+中心線坐標+血管輪廓坐標)在僅使用身體標志作為配準的空間參考點的條件下配準到多個患者相關地配準的血管坐標模型，—分別通過如下確定患者相關的血管參數(shù)模型—使用配準的血管標志坐標，—使用血管標志的相鄰關系、包括分支，一確定特征性幾何參數(shù)，用于對血管中心線的走向進行低確定的(unterbestimmten)或完全的描述，一確定特征性幾何參數(shù)，用于根據(jù)到各個血管中心線上的血管標志的相對距離(=到血管中心線的總長度的距離)對血管輪廓的形狀進行低確定的或完全的描述，-將患者相關的血管參數(shù)模型合并到至少ー個統(tǒng)計血管參數(shù)模型并且確定其統(tǒng)計 參數(shù)，用于包含的坐標和參數(shù)的概率分布，-存儲和/或輸出統(tǒng)計血管參數(shù)模型。在此有利的是，在產(chǎn)生第一統(tǒng)計血管參數(shù)模型之后，確定在作為基礎的患者相關的血管參數(shù)模型中的異常值，也就是位于預定的統(tǒng)計置信區(qū)間之外的患者相關的模型的值，將其從患者相關的血管參數(shù)模型中消除，并且利用這樣校正的患者相關的血管參數(shù)模型計算最終的統(tǒng)計血管參數(shù)模型。優(yōu)選地，為了配準，可以將患者相關的血管坐標模型分別配準到所提供的參考模型。但是替換地，也可以例如從所利用的患者相關的數(shù)據(jù)之和中首先通過求平均值產(chǎn)生參考模型，然而使用該參考模型。同樣還可以任意地使用顯示了整個血管結構的、患者相關的模型。此外，為了配準，可以實施用于非線性近似、特別是用于內(nèi)插的基于徑向基函數(shù)的算法、特別是“三維薄板樣條內(nèi)插(3D thin-plate spline interpolation) ”算法。為了合并血管標志坐標，建議假定三維高斯正態(tài)分布。為了對于每個血管標志關于血管標志坐標的空間坐標識別異常值，建議確定ー個概率橢球并且將在該橢球之外的坐標視為異常值。優(yōu)選地，作為血管中心線的特征性參數(shù)，可以使用以下列表中的至少ー個參數(shù)-血管中心線的總長度，-關于與血管標志的相對距離的曲率的值，-關于與血管標志的相對距離的曲率的絕對值，-關于與血管標志的相對距離的曲率上的切線的方向。為了對每個參數(shù)和每個相對距離合并血管中心線的特征性參數(shù)，可以相應地假定ー維高斯正態(tài)分布。為了識別關于血管中心線的特征性參數(shù)的異常值，可以確定MAD(=中位數(shù)絕對
離差)。此外，作為血管輪廓的特征性參數(shù)，可以使用以下列表中的至少ー個參數(shù)-幾何地或按照數(shù)字地或按照距離地相對地位于輪廓線上的配準的血管輪廓坐標的最小的和最大的距尚，-配準的血管輪廓的長度，-配準的血管輪廓的封閉的面積，
-在配準的血管輪廓中最大可插入的內(nèi)圓的直徑或半徑，-圍繞配準的血管輪廓的最小包圍的外圓的直徑或半徑。為了合并血管輪廓的特征性參數(shù)，可以對每個參數(shù)和每個相對距離，假定一維正態(tài)分布。關于血管輪廓的特征性參數(shù)的異常值可以在確定MAD之后被識別。上述方法可以用于借助斷層造影圖像數(shù)據(jù)組識別患者的血管結構的統(tǒng)計相關的標準變動(Normvariante),方法是，實施以下方法步驟-使用按照前述方法步驟中任ー項確定并保存的統(tǒng)計血管參數(shù)模型，-確定患者相關的血管坐標模型并基于相同的身體標志配準，
-基于相同的特征性參數(shù)確定患者相關的血管參數(shù)模型，-比較配準的患者相關的血管參數(shù)模型和統(tǒng)計血管參數(shù)模型，-輸出患者相關的血管參數(shù)模型的參數(shù)與統(tǒng)計血管參數(shù)模型的參數(shù)的統(tǒng)計重大偏差。在此，統(tǒng)計重大偏差的輸出可以通過顯示患者相關的血管坐標模型和標出重大偏差的參數(shù)的坐標區(qū)域來進行。替換地，統(tǒng)計重大偏差的輸出還可以通過顯示患者的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組和標記重大偏差的參數(shù)的坐標區(qū)域來進行。最后發(fā)明人還建議了ー種用于圖像分析的計算機系統(tǒng)，特別是斷層造影系統(tǒng)，具有用于計算機程序的存儲器，其中，在計算機系統(tǒng)的存儲器中還存在計算機程序，所述計算機程序在運行時實行上述按照本發(fā)明的方法的特征。


以下借助附圖詳細解釋本發(fā)明，其中僅示出對于理解本發(fā)明來說重要的特征。使用了以下附圖標記A :血管結構；A1-A4 :用于應用統(tǒng)計血管模型的方法步驟；C1 CT系統(tǒng)；C2 :第一 X射線管；C3 :第一探測器；C4 :第二 X射線管；C5 :第二探測器；C6 :機架殼體；C8 :患者臥榻；C9 :系統(tǒng)軸；C10 :控制和計算單元；C11 :造影剤施加器；F1-F3 :截面面積；GL1-GL17 :血管標志；KL1-KL6 :身體標志；M :中心線；M1 :磁共振斷層造影系統(tǒng)；M2 :勵磁線圈;M3 :接收線圈；M4 :勵磁線圈；M6 :殼體；M10 :控制和計算單元；P :患者!Prg1-Prgn :計算機程序；Q1_Q3 :橫截面；S1-S7 :用于建立統(tǒng)計血管模型的方法步驟Sp :血管模型各幅圖中圖I示意性示出了具有按照本發(fā)明的參數(shù)化的血管結構；圖2示出了用于自動產(chǎn)生患者集合的統(tǒng)計血管模型的本發(fā)明方法的示例性流程圖；圖3示出了用于自動產(chǎn)生患者集合的統(tǒng)計血管模型的本發(fā)明方法的應用的示例性流程圖；圖4示出了執(zhí)行該方法的CT系統(tǒng)；圖5示出了執(zhí)行該方法的MRT系統(tǒng)。
具體實施方式
圖I示出了例如在血液循環(huán)中存在造影剤的條件下從CT檢查的斷層造影三維拍攝中提取的動脈血管結構A的示意圖。為了解釋在本發(fā)明范圍內(nèi)使用的模型，示意性畫出其主要的檢查標準。于是，該圖示首先示出了為了在三維圖示中進行空間定向而確定的身體標志(=檢查的患者的身體內(nèi)的標志)KLI-KL6,其例如是通過自動或手動識別檢查的患者的典型的骨結構所確定的。這些身體標志KL1-KL6形成空間的構架，在該構架上進行多個特定于患者的血管結構的配準，用于統(tǒng)ー待獲得的參數(shù)。此外，在所示出的血管結構A中的顯著的血管標志(在血管結構中典型位置的標志)GL1-GL17以黑色圓的形式畫出。根據(jù)按照本發(fā)明在患者集合中進行的檢查，可以從多個檢查中確定這些血管標志GL1-GL17的停留概率。所述停留概率以圍繞各個血管標志的點云形式示出。在血管結構A的走向的中心還畫了一條點劃線,該點劃線應該表示在示出的血管結構A中的中心線M。由此現(xiàn)在血管結構可以通過血管標志GL1-GL17的相鄰關系、分別通過血管標志的三個ー組(Tripel)定義的分支和在沿著中心線M的血管標志對之間的未分 支的距離來描述。附加地，按照本發(fā)明還以參數(shù)走向的形式描述在兩個血管標志之間的血管段的走向，方法是(如此處示例性示出的那樣)統(tǒng)計地關于患者集合確定在血管段的多個相對位置上關于與中心線垂直的血管橫截面的參數(shù)。這些參數(shù)應當描述血管橫截面的醫(yī)學重要特征并且同時卻還可以簡單地通過自動的方法確定。在該圖示中示出在與中心線M垂直地布置的截面Fl至F3上的三個示例性橫截面Ql至Q3。關于分開地示出的橫截面Q2，通過位于其上的箭頭表示來示出了如何以簡單自動化的方式確定典型的參數(shù)。相應地，橫截面的外輪廓線被劃分為在輪廓線上等距的多個點。例如十個點。然后確定在按照數(shù)字的相對點，也就是第一和第六，第二和第七等等之間的距離，并且使用在各個橫截面中的最大和最小的距離作為參數(shù)。此時，可以沿著中心線的各個片段在各個片段的多個相同的相對位置上，也就是例如整個距離的每個10%上，實施這些參數(shù)。由此對在兩個血管標志之間每個未分支的片段獲得典型的參數(shù)，它們是可以簡單地統(tǒng)計分析的并且由此也可以無問題地綜合為ー個統(tǒng)計血管模型，也就是在統(tǒng)計分析的測量數(shù)據(jù)的基礎上對描述了患者集合的血管結構的幾何的測量數(shù)據(jù)的一般化描述。用于建立這樣的統(tǒng)計血管模型的示例性方法流程在圖2中借助方法步驟SI至S7詳細示出。首先，利用方法步驟SI基于ー個必要時盡可能類似的患者集合進行多個斷層造影圖像數(shù)據(jù)組收集。在此有利的是，例如在集合內(nèi)部僅選擇類似年齡的男性或女性患者。在此呈現(xiàn)的檢查數(shù)據(jù)總計必須統(tǒng)計學上有說服カ地覆蓋待考察的解剖區(qū)域。原則上在此值得期望地分別使用完全覆蓋了待考察的區(qū)域的斷層造影的數(shù)據(jù)組。然而，也可以按照ー種來自足夠大量的重疊的子區(qū)域(所述子區(qū)域總體上覆蓋了全部待考察的區(qū)域)的拼接物的形式，形成整個血管結構。然后，在步驟S2中基于呈現(xiàn)的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組對于每個患者確定血管坐標模型，其中具體地優(yōu)選進行以下步驟S2. I :確定血管標志及其血管標志坐標；
S2. 2 :確定血管標志的相鄰關系，其中，每個血管標志對應于ー個相鄰者并且作為血管標志的三個ー組確定分支；S2. 3 :確定在各兩個血管標志之間的未分支的血管中心線并且確定在血管中心線上的多個中心線坐標，其中，這些中心線坐標優(yōu)選已經(jīng)確定了在各個血管段的血管標志之間的相同的相對距離的位置；S2. 4 :確定在與血管中心線垂直的截面中的血管輪廓邊緣走向并且根據(jù)到各個血管中心線上的血管標志的相對距離確定多個在血管輪廓邊緣走向上的血管輪廓坐標。作為相對距離，在此考察所考察的點與血管標志 此外，在方法步驟S3中確定斷層造影圖像數(shù)據(jù)組中的身體標志和確定身體標志的身體標志坐標。接下來在方法步驟S4中在僅使用身體標志作為配準的空間參考點的條件下，將患者相關的血管坐標模型的坐標(即，血管標志坐標、中心線坐標和血管輪廓坐標)配準到多個患者相關地配準的血管坐標模型。然后，在步驟S5中確定患者相關的血管參數(shù)模型，其中優(yōu)選地進行以下方法步驟S5. I :使用配準的血管標志坐標；S5. 2 :使用血管標志的相鄰關系，包括分支；S5. 3 :確定特征性幾何參數(shù)，用于對血管中心線的走向進行低確定的或完全的描述；S5. 4 :確定特征性幾何參數(shù)，用于根據(jù)到各個血管中心線的血管標志的相對距離對血管輪廓的形狀進行低確定的或完全的描述?；谶@樣確定的患者相關的血管參數(shù)模型，現(xiàn)在可以在方法步驟S6中將患者相關的血管參數(shù)模型合并到至少ー個統(tǒng)計血管參數(shù)模型，其中也確定用于所包含的坐標和參數(shù)的概率分布的統(tǒng)計參數(shù)。然后，在步驟S7中進行統(tǒng)計血管參數(shù)模型的存儲和/或輸出。這些統(tǒng)計血管模型然后可以形成用于進ー步檢查與檢查的患者集合類似的患者的基礎。對圖2描述的按照本發(fā)明的用于自動產(chǎn)生患者集合的統(tǒng)計血管模型的方法的應用的示例性流程圖在圖3中以方法步驟Al至A4示出。相應地，在第一方法步驟Al中進行患者相關的血管坐標模型的確定和基于相同的身體標志的配準，其中，為此使用與例如按照根據(jù)圖2的方法進行的用于確定患者相關的血管模型以計算統(tǒng)計模型基本上相同的患者相關的方法。然后在步驟A2中基于相同的特征性參數(shù)進行患者相關的血管參數(shù)模型的確定。在步驟A3中為了與配準的患者相關的血管參數(shù)模型進行比較，考慮事先利用上述步驟S1-S7存儲的統(tǒng)計血管模型Sp，并且在步驟A4中輸出患者相關的血管參數(shù)模型的參數(shù)與統(tǒng)計血管參數(shù)模型的參數(shù)的統(tǒng)計重大偏差。這樣的輸出可以純按照數(shù)字地以具有統(tǒng)計重大參數(shù)偏差的說明的列表形式來進行，其中統(tǒng)計置信區(qū)間和其中輸入的實際的患者相關的參數(shù)的圖形顯示也可以用于此。替換地，也可以結合血管結構的視圖在斷層造影顯示中通過不同構造的顔色標記來顯示參數(shù)偏差的大小。前面描述的方法原則上可以結合對患者的血管結構進行成像的所有類型的斷層造影顯示來進行。特別地，CT顯示、PET顯示、SPECT顯示和MRT顯示適合于此。作為特別頻繁地使用的斷層造影系統(tǒng)的例子，圖4和5描述了 CT系統(tǒng)和MRT系統(tǒng)。圖4示出了可以應用按照本發(fā)明方法的CT系統(tǒng)Cl。CT系統(tǒng)Cl具有帶有X射線管C2和相対的探測器C3的第一管/探測器系統(tǒng)?？蛇x地，該CT系統(tǒng)Cl可以具有第二 X射線管C4與相対的探測器C5。兩個管/探測器系統(tǒng)位于機架上，該機架設置在機架殼體C6上并且在掃描期間圍繞系統(tǒng)軸C9旋轉。患者P位于可移動的檢查臥榻CS上，該檢查臥榻CS可以連續(xù)地或者順序地沿著系統(tǒng)軸C9被移動通過在機架殼體C6中設置的掃描場，其中通過探測器測量由X射線管發(fā)出的X射線的衰減。在測量期間可以借助造影剤施加器Cll對患者P注射造影剤推注，從而可以更好地識別血管。 借助計算機系統(tǒng)ClO來進行對CT系統(tǒng)的控制，在該計算機系統(tǒng)中具有也可以執(zhí)行前面所述的按照本發(fā)明的方法的計算機程序Prg1至Prgn。附加地還可以通過該計算機系統(tǒng)ClO進行圖像數(shù)據(jù)的輸出。最后，圖5中示意性示出了磁共振斷層造影系統(tǒng)(MRT系統(tǒng))Ml。在該MRT系統(tǒng)Ml中在殼體M6中具有用于產(chǎn)生強的主磁場的勵磁線圈M2,由此患者身體中的氫核相應于其自旋與磁力線平行地或反平行地對齊。通過以原子核的共振頻率利用電磁交變場激勵原子核，促使原子核振蕩。在斷開激勵頻率之后原子核又回到其位置并且輸出其以電磁振蕩能量形式的振蕩能量，利用接收線圈M3測量該振蕩能量。通過附加的勵磁線圈M4產(chǎn)生具有定義的場梯度的弱磁場，由此由核輸出的信號獲得位置信息，通過該位置信息可以定義輸出的信號的位置。通過計算機系統(tǒng)MlO來進行對該系統(tǒng)Ml的控制和對測量信號的分析，所述計算機系統(tǒng)在其存儲器中具有程序Prg1至Prgn,該程序除了控制和圖像計算還可以進行按照本發(fā)明的方法。要指出的是，按照本發(fā)明的計算機系統(tǒng)不一定必須與斷層造影系統(tǒng)直接相連，并且也可以基于呈現(xiàn)的測量數(shù)據(jù)或已經(jīng)準備好的斷層造影數(shù)據(jù)組獨自執(zhí)行按照本發(fā)明的方法?？傊ㄟ^本發(fā)明，提出了一種用于自動產(chǎn)生患者集合的統(tǒng)計血管模型的方法，具有如下方法步驟-收集患者集合的血管結構的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組，-從多個血管標志的血管標志坐標、血管中心線上的中心線坐標和血管輪廓邊緣走向上的血管輪廓坐標中，確定患者相關的血管坐標模型，-確定身體標志的身體標志坐標，-在使用身體標志的條件下將血管相關的坐標配準到患者相關地配準的血管坐標模型，-從血管標志坐標、血管標志的相鄰關系包括分支、用于描述血管中心線的特征性幾何參數(shù)、以及根據(jù)到血管標志的相對距離血管輪廓的形狀中，確定患者相關的血管參數(shù)模型，-合并患者相關的血管參數(shù)模型并確定統(tǒng)計參數(shù)，
-存儲和/或輸出統(tǒng)計血管參數(shù)模型。盡管通過優(yōu)選實施例詳細地示出和描述了本發(fā)明，本發(fā)明不受公開的 例子的限制并且專業(yè)人員可以從中導出其他變形，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1. 一種用于自動產(chǎn)生患者集合的統(tǒng)計血管模型的方法，具有如下方法步驟 1.1.收集患者集合的血管結構的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組， I. 2.從多個血管標志(GL1-GL17)的血管標志坐標、血管中心線(M)上的中心線坐標和血管輪廓邊緣走向上的血管輪廓坐標中，確定患者相關的血管坐標模型， I. 3.確定身體標志(KL1-KL6)的身體標志坐標， 1.4.在使用身體標志(KL1-KL6)的條件下將血管相關的坐標配準到患者相關地配準的血管坐標模型， 1.5.從血管標志坐標、血管標志(GL1-GL17)的相鄰關系包括分支、用于描述血管中心線(M)的特征性幾何參數(shù)、以及根據(jù)到血管標志的相對距離血管輪廓的形狀中，確定患者相關的血管參數(shù)模型， 1.6.將患者相關的血管參數(shù)模型合并為至少ー個統(tǒng)計血管模型并確定其統(tǒng)計參數(shù)， 1.7.存儲和/或輸出統(tǒng)計血管參數(shù)模型。
2.一種用于自動產(chǎn)生患者集合的血管結構的幾何的統(tǒng)計模型的方法，特別是根據(jù)權利要求I，具有以下方法步驟 2. I.收集患者集合的多個斷層造影的圖像數(shù)據(jù)組，所述斷層造影圖像數(shù)據(jù)組總計多次覆蓋待考察的解剖區(qū)域并且描繪患者的血管結構， 2.2.從斷層造影圖像數(shù)據(jù)組中通過如下確定對于每個患者的血管坐標模型 2. 2. I.確定血管標志(GL1-GL17)及其血管標志坐標， 2.2.2.確定血管標志(GL1-GL17)的相鄰關系、包括由此確定的分支， 2.2.3.確定在各兩個血管標志(GL1-GL17)之間的未分支的血管中心線(M)并且確定在血管中心線上的多個中心線坐標， 2.2.4.確定在與血管中心線(M)垂直的截面中血管輪廓邊緣走向，并且根據(jù)到各個血管中心線上的血管標志(GL1-GL17)的相對距離確定在血管輪廓邊緣走向上的多個血管輪廓坐標， 2.3.確定在斷層造影圖像數(shù)據(jù)組中的身體標志(KL1-KL6)并且確定身體標志(KL1-KL6)的身體標志坐標， 2.4.僅將患者相關的血管坐標模型的坐標在僅使用身體標志(KL1-KL6)作為配準的空間參考點的條件下配準到多個患者相關地配準的血管坐標模型， 2. 5.分別通過如下確定患者相關的血管參數(shù)模型 2. 5. I.使用配準的血管標志坐標， 2.5.2.使用血管標志(GL1-GL17)的相鄰關系、包括分支， 2.5.3.確定特征性幾何參數(shù)，用于對血管中心線(M)的走向進行低確定的或完全的描述， 2.5.4.確定特征性幾何參數(shù)，用于根據(jù)到各個血管中心線(M)上的血管標志(GLI-GL17)的相對距離對血管輪廓的形狀進行低確定的或完全的描述， 2.6.將患者相關的血管參數(shù)模型合并到至少ー個統(tǒng)計血管參數(shù)模型并且確定其統(tǒng)計參數(shù)，用于包含的坐標和參數(shù)的概率分布， 2.7.存儲和/或輸出統(tǒng)計血管參數(shù)模型。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，其特征在于，在產(chǎn)生第一統(tǒng)計血管參數(shù)模型之后，確定在作為基礎的患者相關的血管參數(shù)模型中的異常值，將其從患者相關的血管參數(shù)模型中消除，并且利用這樣校正的患者相關的血管參數(shù)模型計算最終的統(tǒng)計血管參數(shù)模型。
4.根據(jù)權利要求I至3中任一項所述的方法，其特征在于，為了配準，將患者相關的血管坐標模型分別配準到所提供的參考模型。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，其特征在于，為了配準，實施基于徑向基函數(shù)的用于非線性近似、特別是用于內(nèi)插的算法，特別是“三維薄板樣條內(nèi)插”算法。
6.根據(jù)權利要求I至5中任一項所述的方法，其特征在于，為了合并血管標志坐標，假定三維高斯正態(tài)分布。
7.根據(jù)權利要求3至6中任一項所述的方法，其特征在于，對于每個血管標志(GL1-GL17)關于血管標志坐標的空間坐標對異常值的識別，確定概率橢球并且將在該橢球之外的坐標視為異常值。
8.根據(jù)權利要求I至7中任一項所述的方法，其特征在于，作為血管中心線(M)的特征性參數(shù)，使用以下列表中的至少ー個參數(shù) -血管中心線(M)的總長度， -關于與血管標志(GL1-GL17)的相對距離的曲率的值， -關于與血管標志(GL1-GL17)的相對距離的曲率的絕對值， -關于與血管標志的相對距離的曲率上的切線的方向。
9.根據(jù)權利要求I至8中任一項所述的方法，其特征在干，為了對每個參數(shù)和每個相對距離合并血管中心線(M)的特征性參數(shù)，假定ー維高斯正態(tài)分布。
10.根據(jù)權利要求3至9中任一項所述的方法，其特征在于，為了關于血管中心線(M)的特征性參數(shù)識別異常值，進行MAD的確定。
11.根據(jù)權利要求I至10中任一項所述的方法，其特征在于，作為血管輪廓的特征性參數(shù)，使用以下列表中的至少ー個參數(shù) -幾何地或按照數(shù)字地或按照距離地相對地位于輪廓線上的配準的血管輪廓坐標的最小的和最大的距離， -配準的血管輪廓的長度， -配準的血管輪廓的封閉的面積， -在配準的血管輪廓中最大可插入的內(nèi)圓的直徑/半徑， -圍繞配準的血管輪廓的最小包圍的外圓的直徑/半徑。
12.根據(jù)權利要求I至11中任一項所述的方法，其特征在干，為了合并血管輪廓的特征性參數(shù)，對每個參數(shù)和每個相對距離，假定一維正態(tài)分布。
13.根據(jù)權利要求3至12中任一項所述的方法，其特征在于，為了關于血管輪廓的特征性參數(shù)對異常值的識別，進行MAD的確定。
14.一種用于借助斷層造影圖像數(shù)據(jù)組識別患者的血管結構的統(tǒng)計相關的標準變動的方法，其特征在于，其實施以下方法步驟 14. I.使用按照前述方法權利要求中任ー項確定并保存的統(tǒng)計血管參數(shù)模型， 14.2.確定患者相關的血管坐標模型并且基于相同的身體標志(KL1-KL6)配準， 14. 3.基于相同的特征性參數(shù)確定患者相關的血管參數(shù)模型， 14.4.比較配準的患者相關的血管參數(shù)模型和統(tǒng)計血管參數(shù)模型， 14.5.輸出患者相關的血管參數(shù)模型的參數(shù)與統(tǒng)計血管參數(shù)模型的參數(shù)的統(tǒng)計重大偏差。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，統(tǒng)計重大偏差的輸出通過顯示患者相關的血管坐標模型和標出重大偏差的參數(shù)的坐標區(qū)域來進行。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，統(tǒng)計重大偏差的輸出通過顯示患者的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組和標記重大偏差的參數(shù)的坐標區(qū)域來進行。
17.ー種用于圖像分析的計算機系統(tǒng)，特別是斷層造影系統(tǒng)的計算機系統(tǒng)，其特征在于，在所述計算機系統(tǒng)的存儲器中還具有計算機程序(Prg1-Prgn)，所述計算機程序在運行中執(zhí)行按照上述權利要求中任一項所述的特征。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于自動產(chǎn)生患者集合的統(tǒng)計血管模型的方法和計算機系統(tǒng)，具有方法步驟收集患者集合的血管結構的斷層造影圖像數(shù)據(jù)組；從多個血管標志的血管標志坐標、血管中心線上的中心線坐標和血管輪廓邊緣走向上的血管輪廓坐標中，確定患者相關的血管坐標模型；確定身體標志的身體標志坐標；在使用身體標志的條件下將血管相關的坐標配準到患者相關地配準的血管坐標模型；從血管標志坐標、血管標志的相鄰關系包括分支、用于描述血管中心線的特征性幾何參數(shù)以及根據(jù)到血管標志的相對距離血管輪廓的形狀中，確定患者相關的血管參數(shù)模型；合并患者相關的血管參數(shù)模型并確定其統(tǒng)計參數(shù)；存儲和/或輸出統(tǒng)計血管參數(shù)模型。
文檔編號G06F19/00GK102693353SQ20121002854
公開日2012年9月26日 申請日期2012年2月9日 優(yōu)先權日2011年2月9日
發(fā)明者C.戈登施瓦格, D.伯恩哈特, T.貝克 申請人:西門子公司