具有對最優(yōu)斷層攝影切片的自動選擇的交互式實況分割的制作方法
【專利摘要】一種裝置，其用于通過使用相同的交互提供的切片內(nèi)種子點在一些或全部可用斷層攝影切片上執(zhí)行若干嘗試性分割，進行最優(yōu)斷層攝影切片的自動選擇。然后合適的分割邊界被標記，并且具有最佳分割優(yōu)度值（品質(zhì)因數(shù)）的所述切片經(jīng)由查看器被呈現(xiàn)給用戶。當所述用戶改變所述種子點時重復所述步驟。所述最優(yōu)分割邊界被顯示在融合自全部斷層攝影切片圖像的單個模擬乳房攝影圖像的上方。
【專利說明】具有對最優(yōu)斷層攝影切片的自動選擇的交互式實況分割
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于后處理2D橫截面切片圖像的裝置、用于后處理2D橫截面切片圖像的方法、用于后處理所述橫截面切片圖像的醫(yī)學系統(tǒng)、用于輔助后處理2D橫截面圖像切片的圖形用戶界面、計算機程序單元以及計算機可讀介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]與常規(guī)的X射線投影圖像相反，斷層攝影提供對應(yīng)于被成像體積的特定深度的一疊多個橫截面切片圖像。所述圖像體積可以為已被計算機斷層攝影掃描器檢查過的患者或患者身體的部分。范例為數(shù)字乳房斷層合成(DBT)，在其中采集女性乳房的若干切片。執(zhí)業(yè)醫(yī)師(例如放射科醫(yī)師)的頻繁任務(wù)是針對感興趣區(qū)域(例如乳房中的一段假定病變)審查所采集的圖像。在審查所述圖像時，有一些可用的工具，以請求對由所述放射科醫(yī)師識別的感興趣區(qū)域的分割。然而，當存在大量切片時，對這種分割工具的操作可能是困難的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目標是輔助放射科醫(yī)師從可能一大疊的多個切片圖像中檢索這樣的圖像，所述圖像比當前觀看的切片提供對感興趣區(qū)域的更好視圖。本發(fā)明的所述目標由獨立權(quán)利要求的主題解決，其中另外的實施例體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求中。
[0004]應(yīng)指出，下文描述的本發(fā)明的各方面同樣適用于由下文中的裝置生成的圖形用戶界面、后處理2D截面切片圖像的方法、后處理所述橫截面切片圖像的醫(yī)學系統(tǒng)、計算機程序以及計算機可讀介質(zhì)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種用于后處理2D橫截面切片圖像的裝置。
[0006]所述裝置包括:
[0007]圖形用戶界面控制器；
[0008]分割器單元；以及
[0009]分割優(yōu)度評價器。
[0010]所述圖形用戶界面控制器被配置為生成用于在屏幕上顯示的圖形用戶界面。所述用戶界面在這樣被顯示時包括交互式第一窗口小部件，所述交互式第一窗口小部件在所述屏幕上顯示初始圖像。所述初始圖像基于所述2D切片中的一個或多個。所述窗口小部件被配置為允許用戶在所顯示的初始切片上的任何地方指定分割種子點的位置數(shù)據(jù)。
[0011]所述分割器單元被配置為，響應(yīng)于所述用戶指定所述位置數(shù)據(jù)，訪問所述2D切片并且通過將所述分割種子點用作針對所述分割中的每個的共同種子點來分割多個所述2D切片中的每個。
[0012]所述分割優(yōu)度評價器被配置為從多個經(jīng)分割的2D切片中，確立具有有著最佳分割優(yōu)度值的分割的最佳切片。所述圖形用戶界面控制器還被配置為更新所述第一窗口小部件，以在其中代替所述初始切片而顯示所述最佳切片，或者在其中顯示疊加有所述最佳分割的最佳切片。[0013]根據(jù)一個實施例，所述圖形用戶界面控制器還被配置為基于所述2D切片中的全部或選集來生成用于在所述屏幕上顯示在第二窗口小部件中的疊加在第二圖像(112)上的所述最佳分割。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的所述裝置使所述放射科醫(yī)師免于不得不滾動全部所述切片以尋找最適于分割的切片的繁瑣任務(wù)。所述裝置允許所述用戶交互式地請求在某個切片內(nèi)位置處的分割，并幫助去除不明確性，所述不明確性即:所述分割在該切片內(nèi)位置處是否比在與當前顯示的一個不同的切片中會更“有意義”。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，使用相同的交互提供的切片內(nèi)的點，進行若干嘗試性或樣本分割。所述切片內(nèi)的點是用戶通過使用諸如計算機鼠標的定點工具提供的。所述樣本分割是針對所述一疊中的所述切片中的每個或用戶可定義的選集或者針對從不同組的切片獲得的一個或多個滑動平均厚片(sliding average slab)而進行的。自動生成的分割中的每個均產(chǎn)生分割優(yōu)度值。
[0016]具有最佳分割優(yōu)度值的所述切片被自動地——無需進一步的用戶交互——優(yōu)選以平滑漸顯的方式，帶到切片查看器的前景。在所述圖形用戶界面中，被確定具有最高分割優(yōu)度值的所述分割被標記顯示，從而更好地凸顯在用戶眼前。
[0017]響應(yīng)于由所述用戶請求的鼠標指針位置的改變，交互式地重復對提供疊加有所述最佳分割的所述最佳切片的反饋。鼠標點擊事件不再是必須的。通過僅分派由所述計算機鼠標記錄和登記并由所述圖形用戶界面控制器解釋的經(jīng)更新的位置，實現(xiàn)對具有重新計算的最佳分割值的所述最佳切片的請求。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，最優(yōu)分割邊界被額外地顯示在通過融合所述斷層攝影切片中的全部或選集而獲得的單一模擬乳房攝影圖像上。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，逐個切片的分割是基于使用代價函數(shù)的最短封閉路徑算法，所述代價函數(shù)與關(guān)于所述種子點的徑向灰度值梯度成反比。
[0019]使用這種代價函數(shù)允許集中針對外切高對比圖像區(qū)域的分割邊界的搜索。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可以經(jīng)由優(yōu)選的平均半徑和優(yōu)選的平均灰度值或平均梯度來控制所述分割。
[0021]根據(jù)一個方面，針對所述平均或針對所述梯度的所述優(yōu)選平均半徑和期望灰度值是由所述用戶在準備配置步驟中提供的。在所述樣本點上施加這種限制允許在計算所述最佳分割時節(jié)省CPU時間。
[0022]如貫穿本發(fā)明所使用地，“最佳”切片和“最佳分割優(yōu)度值”是通過如下解釋的預定圖像對比標準而客觀建立的?？偟貋碚f，所述最佳切片將是這樣一個切片，相比較已在當前觀看的切片內(nèi)進行的分割，在所述切片中在所請求的分割之內(nèi)的像素或體素值處于對所述分割之外的像素或體素值更高的對比度。所述最佳切片中的所述最佳或較佳分割使得在觀看所述圖像時，由所述分割的邊界描畫輪廓的所述感興趣區(qū)域更好地凸顯于放射科醫(yī)師的眼睛。通過將所述最佳切片逐步漸顯到所述屏幕——任選地疊加有所述最佳或較佳分割，防止了對所述放射科醫(yī)師的“信息過載”。在所述第二圖像的持續(xù)漸顯以及所述初始切片的逐漸消失期間，所述用戶仍能將所述感興趣區(qū)域在所述初始切片中的視覺外觀與所述最佳切片內(nèi)現(xiàn)在分割的感興趣區(qū)域(在其逐步建立時)進行比較。
[0023]根據(jù)一個實施例，當用戶改變所述窗口中的鼠標位置時，更新所述第一窗口小部件，以顯示根據(jù)當前鼠標位置的所述最佳切片。當用戶請求時，疊加或不疊加所述最佳分割而顯示所述最佳切片。
[0024]根據(jù)另一實施例，圖形用戶界面控制器控制與顯示所述最佳切片的第一窗口小部件一起的另外的窗口小部件，所述另外的窗口小部件顯示總覽圖像，例如從所述切片獲得的模擬乳房X射線檢查圖。當用戶請求時，所述乳房X射線檢查圖被顯示為疊加有或不疊加有根據(jù)當前鼠標位置的所述最佳分割。當所述窗口小部件受控制時，記錄在所述兩個小部件中的任一個中的鼠標位置均觸發(fā)對所述分割的更新。
[0025]在所述最佳切片以及在所述模擬乳房X射線檢查圖上方對所述分割結(jié)構(gòu)的模擬顯示，為放射科醫(yī)師提供了訓練環(huán)境，以獲得具有新DBT模態(tài)的經(jīng)驗并開始了解惡性腫瘤在乳房攝影與DBT內(nèi)的不同視覺外觀。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]將在下文中參考以下附圖描述本發(fā)明的示范性實施例，在附圖中:
[0027]圖1示意性示出了用于后處理2D橫截面切片圖像的裝置的方框圖。
[0028]圖2示出了用于后處理2D橫截面切片圖像的圖形用戶界面。
[0029]圖3示意性示出了后處理2D橫截面切片圖像的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0030]參考圖1，2D后處理裝置包括保存2D橫截面切片110a_d的數(shù)據(jù)庫105。切片IlOa被顯示在計算機屏幕150上的圖形用戶界面155中。圖形用戶界面(GUI) 155的視覺外觀以及由其提供的用戶交互功能受GUI控制器160控制。所述裝置還包括分割器單元170和分割優(yōu)度評價器180。具有與分割器170、評價器180和⑶I控制器160通信的諸如工作站的處理單元190。具有與處理單元190通信的諸如計算機鼠標195的指針工具，以允許經(jīng)由⑶I控制器160與⑶1155的用戶交互。所述裝置還包括反向追蹤器115。
[0031]一般來講，圖1中的所述裝置輔助放射科醫(yī)師，以從數(shù)據(jù)庫105中保存的切片liob-d中檢索切片，如切片110c。檢索到的切片IlOc提供與在初始切片IlOa上示出的相比對感興趣區(qū)域的較佳或“最佳”視圖。如由⑶I控制器160控制的⑶1155允許在屏幕150上交互圖像數(shù)據(jù)呈現(xiàn):通過反向追蹤器115在數(shù)據(jù)庫105中保存的切片110b-d中的每個或選集中，反向追蹤通過使用鼠標195在初始圖像IlOa中用戶指定的當前位置109。用戶指定的初始點109被反向追蹤器115轉(zhuǎn)化成共同種子點，所述共同種子點要被用于由分割器170進行的自動分割。所述分割是自動的，在于所述用戶將僅需要指定初始切片內(nèi)點109。評價器180然后在自動分割的切片110a-d中確立具有最佳或較佳分割優(yōu)度值的切片。在圖1中，已將切片IlOc確立為所述最佳切片，因為其分割113被評價器180評價為具有與剩余切片110a-d的分割相比的最佳分割優(yōu)度值。所述自動分割和分割優(yōu)度值評價中包括初始切片110a。然后將所述最佳分割的繪制的輪廓或邊界113疊加在最佳切片IlOc顯示，然后在計算機屏幕150上代替初始圖像IlOa顯示最佳切片110c。
[0032]根據(jù)一個實施例，額外地將所述最佳分割疊加在從切片110a-d獲得的模擬乳房X射線檢查圖上。
[0033]可以通過使用由成像模態(tài)在數(shù)字乳房斷層合成(DBT)掃描期間采集的圖像時間，獲得二維橫截面切片110a-d的集合或“一疊”。根據(jù)一個實施例，所述數(shù)字圖像格式為DIC0M。圖像切片110a-d中的每個均是二維的，因為這是由像素或體素圖像元素的陣列限定的。每個像素或體素編碼一灰度值?？梢酝ㄟ^限定所述陣列的坐標x，y對所述灰度值進行訪問或?qū)ぶ?。切?10a-d中的每個均是在所述掃描期間在沿患者的縱軸z的某個“深度”采集的或者在DBT的情況中在一投影角度α采集的。然后可以使用實現(xiàn)不同投影類型和投影方向的重建算法，以在跨切片的不同透視視圖從原始疊110a-d生成不同疊的2D切片。通過如在圖1中由虛線箭頭P指示的平行投影，關(guān)聯(lián)切片110a-d。用于生成不同透視視圖的合適算法為濾波后向投影或迭代重建技術(shù)?？梢酝ㄟ^在X射線掃描器中沿探測器的法線前向投影所重建的3D體積，獲得作為總覽圖像的模擬乳房X射線檢查圖112。
[0034]當與在初始圖像IIOa中的分割相比較時，如由評價器180確立的“最佳”切片IIOc提供感興趣區(qū)域的較佳視圖。因此當在屏幕150上觀看所述最佳切片時，由所述分割表示的醫(yī)學相關(guān)結(jié)構(gòu)或感興趣區(qū)域更好地凸顯于放射科醫(yī)師的眼睛。所述感興趣區(qū)域可以為女性乳房中的腫瘤部分。
[0035]在圖1中展開示出了所述裝置的部件。然而這是為了圖示清楚。裝置部件⑶I控制器160、分割器170、評價器180和處理單元190可以實際地被本地分布并連接在合適的通信網(wǎng)絡(luò)中。然而，在其他實施例中，部件160、180和170作為軟件例程在處理單元190上執(zhí)行?？刂破?60、分割器170和評價器180也可以被布置為專用FPGA或硬接線獨立芯片。所述部件可以被編程在合適的科學計算平臺中(例如Matlab?或Simulink?)并然后被轉(zhuǎn)化成在程序庫中維護并在處理單元190調(diào)用時被鏈接的C++或C例程。
[0036]操作
[0037]當啟動時，為放射科醫(yī)師呈現(xiàn)包括空的窗口小部件114a的圖形用戶界面155。放射科醫(yī)師然后開始訪問數(shù)據(jù)庫105，以將用于觀看的切片IlOa載入GUI155的窗口小部件114a 中。
[0038]對于該效果，放射科醫(yī)師或者點擊連接到工作站190的鍵盤上的鍵，或者使用鼠標195，來驅(qū)動⑶1155的載入按鈕205 (參見圖2)。⑶I控制器160然后經(jīng)由合適的數(shù)據(jù)庫接口工具訪問切片IlOa用于觀看，或者啟動模擬乳房X射線檢查圖從切片110a-d的集合的生成。然后在小部件114a中將初始切片IlOa或所述模擬乳房X射線檢查圖顯示為所述初始圖像。
[0039]所述放射科醫(yī)師可以然后使用鼠標195，以在小部件114a中跨所述初始圖像移動鼠標指針195a (參見圖2)，以指定所述感興趣區(qū)域內(nèi)部的初始分割種子點109。當擊鍵或雙擊鼠標時，GUI控制器160從空閑模式改變到檢索模式。然后將在當前指定的位置109處如由鼠標195生成的位置數(shù)據(jù)傳到反向追蹤器115。
[0040]反向追蹤器115在切片110b-d中的全部或選集上反向追蹤初始種子點109，以在乳房X射線檢查圖112的每個或其中確立初始點109的投影，作為共同種子點111。所述共同種子點為每個切片中的點的集合，每個均為初始點109在該切片中的投影。由于所述投影是唯一的，所述集合可以被稱作單數(shù)的“共同種子點”111。根據(jù)一個實施例，GUI155提供“CONFIG”按鈕210 (參見圖3中的⑶I視圖)，其允許用戶針對切片110b_d中他希望將切片100b-d中的哪些指定為要確立的共同種子點111。例如，為了節(jié)省CPU時間，可以僅針對在某個采集時間采集的切片，執(zhí)行反向追蹤，或者可以將反向追蹤限定到指定的α值范圍。以此方式，放射科醫(yī)師能將所述檢索集中在切片中看起來對他而言最可能示出所述感興趣區(qū)域的最佳呈現(xiàn)的選定的一些上。
[0041]反向追蹤器115跨切片110b-d確立所述共同種子點的操作取決于最佳分割113是要被顯不在最佳切片IlOc上還是從切片110a-d重建的乳房X射線檢查圖上。反向追蹤器115操作還取決于切片110a-b是通過單射束還是錐形射束(如在斷層合成中使用的)成像模態(tài)采集的。
[0042]在僅顯示最佳切片IlOc的情況中，以及針對垂直于切片110a-d的厚片或平行投影，反向追蹤器115通過將“初始圖像”112中的2D位置109與2D切片110a_d的每個中的2D位置進行映射的射線P (參見圖1)來識別。反向追蹤器115被配置為讀出切片110a-d的頭文件中的DICOM數(shù)據(jù)，以確立被用于切片110a-d的重建的所述投影是否為垂直的。
[0043]在分割113被顯示在乳房X射線檢查圖112上，或針對錐形束，或針對通過不垂直于2D切片110a-d的平行投影獲得的切片的情況中，反向追蹤器115使用依賴于目標切片的線性變換或仿射變換。更具體而言，針對錐形束使用透視投影。反向追蹤器115從初始切片IlOa到所述乳房X射線檢查圖，或到所述目標切片IlObUlOc或IlOd中的任一個，逐個切片地，一次一個地應(yīng)用所述目標切片依賴性變換，以如此在所述乳房X射線檢查圖或切片IlObUlOc或IlOc中的任一個中，確立“正確的”共同種子點。
[0044]所述線性變換是由切片110a-d的相互位置、轉(zhuǎn)換和旋轉(zhuǎn)，以及目標切片110b、IlOcUlOd相對于初始切片IlOa的位置確定的。在如被表示在投影平面上的所述乳房X射線檢查圖的情況中，還通過用于所述投影的射束類型(單射束或錐形射束)確定所述線性變換。當要使用透視投影時，反向追蹤器115還登記所述乳房X射線檢查圖投影平面與所述投影源之間的距離。反向追蹤器115通過訪問DICOM元數(shù)據(jù)，確立投影源距離，其中記錄針對每個切片到采集成像模態(tài)的X射線源的距離?？梢允褂肈ICOM位置數(shù)據(jù)，將以上位置數(shù)據(jù)表達在共同的坐標系中。反向追蹤器115然后使用所述位置數(shù)據(jù)，以計算要使用的目標特異性線性變換的系數(shù)。所述系數(shù)依賴于投影方向、投影方向與由所述切片中的任一個限定的平面的法向之間的點積、以及(針對乳房X射線檢查圖的情況)目標切片與初始切片之間的距離。
[0045]可以由所述放射科醫(yī)師借助于鼠標，在屏幕150上示出的初始切片IlOa上的任何地方，指定初始分割種子點109。沒有為做出針對初始分割種子點的選擇而對用戶施加機器方面的預選擇。在反向追蹤器115確立了跨切片中的每個的共同種子點111的坐標之后，程序流進行到分割器170。
[0046]分割器170針對每個切片110b-d確立針對在共同種子點111周圍的分割的邊界。所述分割邊界為多邊形路徑。為了定義切片內(nèi)邊界，分割器170針對每個切片110b-d在準備步驟中確立若干邊界樣本點，所述邊界樣本點以可選擇并且可配置的方式在共同種子點111周圍分組。為此，由用戶或隨機生成器在初始切片IlOa中的初始點109周圍限定初始樣本點。記錄在初始切片IlOa中所述初始樣本點與初始點109之間的相對位置,并由反向追蹤器115將其應(yīng)用到切片110b-d中的每個，以獲得所述初始樣本點在每個切片110b-d中的拷貝。在切片110b-d中的任意一個中的樣本點與各自共同種子點之間的相對位置因此等同與在初始切片IlOa中的那些。
[0047]用戶可以在配置步驟中選擇要由分割器170考慮在內(nèi)的限制并將其施加到樣本點上。根據(jù)一個實施例，所述共同種子點周圍的所述樣本點被選擇為使得全部在具有預設(shè)平均半徑的圓內(nèi)。在其他實施例中，或額外于所述平均圓限制，樣本點被選擇為使得在所述點中的每個處的灰度值梯度或所有梯度的平均在預定平均值以上?？梢酝ㄟ^使用可通過點擊“CONFIG”按鈕210訪問的配置功能來配置平均圓半徑和平均灰度值梯度。
[0048]分割器170然后使用代價函數(shù)，跨所述多個這樣選擇的樣本點，針對每個切片求解封閉路徑問題。
[0049]根據(jù)一個實施例，用于所述封閉路徑問題的代價函數(shù)與關(guān)于共同種子點111的徑向灰度值梯度成反比。切片110a-d中的每個限定一映射(X，y) - >g,其中在位置x, y處的每個像素或體素元素都具有被分配給它的灰度值g。所述灰度值梯度則是相對于該映射并且在切片的平面中沿在所述切片上灰度值改變速率最大的方向的每個點處x，y的點，取得的梯度。
[0050]然后將在所述共同種子點的梯度投影到從所述共同種子點指向樣本點中的任一個的切片內(nèi)向量中的每一個，針對每個樣本點在一時間取得任意投影。然后，針對每個樣本點，將所述梯度沿所述切片內(nèi)向量的任一個的分量的各自的絕對值，用作代價函數(shù)中針對該樣本點的“代價”。每個樣本點均被關(guān)聯(lián)或“加載”有由沿從所述共同種子點到該樣本點的方向分量的絕對值的梯度定義的“代價”。
[0051]代價權(quán)重是針對在該樣本點的灰度值之間的對比的度量。由于所述代價函數(shù)與所述梯度成反比，因此所述代價函數(shù)對低對比區(qū)域中的樣本點進行懲罰，并且對高對比區(qū)域中的樣本點進行獎勵。所述分割器支持高對比區(qū)域中的那些樣本點為解，因為導致最小代價。對導致最小代價的所述樣本點的選擇然后被確立為對所述最短封閉路徑問題的解。這些樣本點區(qū)別自動生成的分割的邊界。
[0052]所述用戶可以在配置步驟中選擇并施加在求解導致最小代價的樣本點時要考慮在內(nèi)的對樣本點的限制。根據(jù)一個實施例，在所述共同種子點周圍的所述樣本點被選擇為使得全都在具有預設(shè)平均半徑的圓之內(nèi)。在另一實施例中，或者額外于所述平均圓限制，樣本點被選擇為使得在所述點中的每個處的灰度值梯度或所有梯度的平均都在預定的平均值以上?？梢酝ㄟ^使用可通過點擊“CONFIG”按鈕210而訪問的配置功能，配置平均圓半徑和平均灰度值梯度。在切片110b-d的分割之后，程序流傳遞到評價器180。
[0053]在評價器180中，針對每對各自切片110b-d中的每個分割，確立分割優(yōu)度值。為此，根據(jù)一個實施例，取得所述分割邊界上的每個邊界點處的灰度值梯度。所述邊界點梯度仍從在分割器170的較早分割已知。然后針對所述邊界上的每個邊界點加合所述邊界點梯度以獲得分割優(yōu)度值。
[0054]根據(jù)一個實施例，對所述邊界點梯度求平均以獲得分割優(yōu)度值。然后確立這樣計算的分割值中的最大值。然后將產(chǎn)生最佳分割值的切片IlOc登記為“最佳切片”。如果有多于一個最佳分割值，則使用隨機生成器來確立單個最佳分割值和單個最佳切片。出于檢索的目的，然后將對最佳分割的引用和對具有最佳分割值的最佳切片IlOc的引用一起傳回到⑶I控制器160。
[0055]⑶I控制器160然后與系統(tǒng)190中的視頻卡(未示出)連接，以顯示最佳切片IlOc或從切片110b-d獲得的模擬乳房X射線檢查圖112。然后漸顯最佳切片110c，用于在窗口小部件114a中顯示，以實現(xiàn)從當前顯示的切片IlOa到最佳切片IlOc的逐漸過渡。圖1中示意性地示出所述漸顯，其中以虛線繪制窗口小部件114a。取決于用戶請求或配置，最佳分割113被顯示為或不被顯示為在現(xiàn)在顯示的最佳切片IlOc上的疊加。
[0056]根據(jù)一個實施例,將第二窗口小部件114b(參見圖2)與第一窗口小部件一起顯不，在其中顯示乳房X射線檢查圖112。取決于用戶請求或配置，在第二窗口小部件114b中，將最佳分割113顯示為或不顯示為在乳房X射線檢查圖112上的疊加。⑶I控制器160與事件監(jiān)聽器連接，以確立用戶是否已將鼠標指針195a位置從當前初始種子點位置109改變到新種子點位置。
[0057]根據(jù)一個實施例，如果事件監(jiān)聽器截獲新位置，則然后將所述新位置然后確立新共同種子點，通過分割器170和評價器180確立新最佳切片和新最佳分割。⑶I控制器160然后通過漸顯所述新最佳分割來更新第一小部件114a。
[0058]根據(jù)一個實施例，用戶不必須雙擊以針對所述新位置重新計算所述分割和評價。圖形用戶界面控制器160的事件監(jiān)聽器被配置為使得僅監(jiān)聽在所述鼠標中生成的位置數(shù)據(jù)，并且不監(jiān)聽相關(guān)聯(lián)的鼠標點擊事件。以此方式，GUI控制器160實現(xiàn)易于使用的零點擊“實況”分割功能。放射科醫(yī)師能以最小的分心，將他的注意力完全集中在圖像解釋上。
[0059]圖2示出了圖形用戶界面155在受圖形用戶界面控制器160控制并被顯示在屏幕150上時的更詳細視圖。在圖2中所示的實施例中，第二窗口小部件114b將疊加有最佳分割113的乳房X射線檢查圖112示出為總覽圖像。在最佳切片IlOc的漸顯已完成之后，示出第一窗口小部件114a。漸顯的最佳切片IlOc類似地疊加有其最佳分割113。隨著最佳切片IlOc是在漸顯的同時逐漸形成的，先前顯示的切片IlOa從第一窗口小部件114a淡出，直到最佳切片IlOc被顯示在前端，并完全代替先前的切片110a。由容器小部件限定的⑶1155沿其水平下邊緣示出包括前面提及的“LOAD” 205按鈕和“CONFIG” 210按鈕的工具條。加載按鈕205允許加載待觀看的初始圖像IlOa或乳房X射線檢查圖?！癈ONFIG”按鈕210在被鼠標點擊致動時，引起顯示彈出配置窗口(圖2中未示出)，以供所述用戶指定樣本點的數(shù)目，并由此控制在所述自動分割中對多邊形邊界的解。所述用戶可以進一步指定包含所有樣本點的圓的平均半徑。
[0060]最初，在觀看所述初始圖像時，可以四處移動鼠標指針195而不執(zhí)行所述自動分害I]。在所述用戶已選定他希望要在其周圍計算分割的位置上之后，他敲擊連接到處理單元190的鍵盤上的鍵。所述裝置然后進入檢索模式，并且開始執(zhí)行計算。從那時起，如果不期望切換回空閑模式，則不再需要所述用戶敲擊任何鍵。他或她簡單地將所述鼠標移動到第一窗口小部件114a或第二窗口小部件114b中的新位置，并且所述圖形用戶界面將該位置改變解釋為針對使用新位置作為新起始種子點的新分割的新請求。
[0061]然后將通過漸顯新最佳切片——疊加有或沒有疊加所述最佳分割——再次更新窗口小部件114a。如果在第二窗口小部件114b中顯示乳房X射線檢查圖112，則通過漸顯疊加在乳房X射線檢查圖112上的新最佳分割并淡出先前的最佳分割113，類似地更新所述第二窗口小部件。
[0062]參考圖3，示出后處理2D橫截面切片圖像的方法的流程圖。
[0063]在步驟S305中，所述第一窗口小部件被顯示在屏幕上，所述屏幕顯示基于所述2D切片中的一個或多個的初始圖像。
[0064]在步驟S310中，通過用戶動作，接收在所顯示的初始圖像上的任何地方的分割種子點的位置數(shù)據(jù)。
[0065]在步驟S320中，分割所述多個所述切片中的每個或選集，所述分割是通過使用在步驟S310中接收的種子點作為針對所述分割中的每個的共同種子點而進行的。
[0066]在步驟S330中，從所述多個分割的2D切片中確立所述最佳切片。所述最佳切片具有有著最佳分割優(yōu)度值的分割。
[0067]在步驟S340中，漸顯所述最佳切片以在第一窗口小部件中顯示，以代替先前顯示的初始切片。根據(jù)用戶請求，在第一窗口小部件中，將最佳分割疊加或不疊加在最佳切片上顯示。根據(jù)一個實施例，從所述疊切片重建的乳房X射線檢查圖被顯示在與所述第一窗口小部件并排的第二窗口小部件中。根據(jù)用戶請求，在第二窗口小部件中，將最佳分割疊加或不疊加在乳房X射線檢查圖上顯示。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，步驟S320包括接收多個樣本點的步驟。針對每個所述樣本點，或所述多個所述2D切片的可配置選集，在所述多個所述樣本點上求解最短封閉路徑問題。所述最短封閉路徑問題使用代價函數(shù)，所述代價函數(shù)與關(guān)于所述共同種子點的徑向灰度值梯度成反比。所述共同種子點在如此計算的所述封閉路徑中的任一個之內(nèi)。然后將對所述樣本的選擇輸出為對所述最短封閉路徑問題的輸出。所輸出的樣本點構(gòu)成各自分割的邊界。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，步驟S230包括針對來自所分割切片中的至少兩個切片，在所述兩個切片中的每個中計算所述分割的分割優(yōu)度值。根據(jù)一個實施例，所述計算是通過對所述切片內(nèi)在所述分割邊界處的灰度值求和而執(zhí)行的。根據(jù)一個實施例，額外于或代替所述求和，確立所述切片內(nèi)綠值梯度的投影的平均值。然后比較如此獲得的所述值，并將所述最佳分割值與其切片一起登記。
[0070]在用戶通過指定新位置來請求初始種子點時，使用所述新初始種子點重復步驟S310至S340，并在新窗口小部件中顯示新最佳分割。
[0071]在本發(fā)明的另一示范性實施例中，提供一種計算機程序或計算機程序單元，其特征在于適于在合適的系統(tǒng)上執(zhí)行根據(jù)前述實施例中的一個的方法的方法步驟。
[0072]所述計算機程序單元因此可以被存儲在計算機單元上，所述計算機單元也可以為本發(fā)明的實施例的部分。該計算單元可以適于執(zhí)行上述方法的步驟，或引起上述方法的步驟的執(zhí)行。此外，其可以適于操作上述裝置的部件。所述計算單元可以適于自動操作和/或執(zhí)行用戶的命令。計算機程序可以被載入數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。所述數(shù)據(jù)處理器可以因此被裝配為執(zhí)行本發(fā)明的方法。
[0073]本發(fā)明的該示范性實施例包括了從一開始就使用本發(fā)明的計算機程序和借助于更新將現(xiàn)有程序轉(zhuǎn)化為使用本發(fā)明的程序的計算機程序兩者。
[0074]進一步地，所述計算機程序單元可以能夠提供所有需要的步驟以完成如上所述的本發(fā)明的示范性實施例的程序。
[0075]根據(jù)本發(fā)明另外的示范性實施例，提供一種計算機可讀介質(zhì)，例如CD-ROM，其中所述計算機可讀介質(zhì)具有存儲于其上的計算機程序單元，該計算機程序單元由前段描述。
[0076]計算機程序可以被存儲和/或發(fā)布在合適的介質(zhì)上，例如與其他硬件一起或作為其他硬件的部分提供的光學存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)，但也可以以其他形式發(fā)布，例如經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)或其他有線或無線電信系統(tǒng)。[0077]然而，所述計算機程序也可以被提供在諸如萬維網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)上，并從這種網(wǎng)絡(luò)被下載到數(shù)據(jù)處理器的工作存儲器中。根據(jù)本發(fā)明的另外的示范性實施例，提供用于使計算機程序單元可供下載的介質(zhì)，該計算機程序單元被布置為執(zhí)行根據(jù)前述本發(fā)明的實施例的方法。
[0078]必須指出，本發(fā)明的實施例是參考不同的主題進行描述的。尤其地，一些實施例是參考方法型權(quán)利要求描述的，而其他實施例是參考裝置型權(quán)利要求描述的。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將從上文以及以下的描述獲悉，除非另外指明，除了屬于一種類型主題的特征的任意組合以外，涉及不同主題的特征之間的任意組合也被認為被本申請公開。然而，可以組合所有特征，提供大于所述特征的簡單加合的協(xié)同效應(yīng)。
[0079]盡管已在附圖和前面的描述中詳細圖示和描述了本發(fā)明，但要將這種圖示和描述視為示例性或示范性而非限制性的。本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員在實踐要求保護的本發(fā)明時，根據(jù)對附圖、公開內(nèi)容和從屬權(quán)利要求的研究，可以理解并實現(xiàn)對所公開實施例的其他變型。
[0080]在權(quán)利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且量詞“一”或“一個”不排除復數(shù)。單個處理器或其他單元可以完成權(quán)利要求書中記載的幾個項目的功能。盡管在互不相同的從屬權(quán)利要求中記載了特定措施，但是這并不指示不能有利地組合這些措施。權(quán)利要求書中的任何附圖標記都不應(yīng)被解釋為對范圍的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于后處理2D橫截面切片圖像(llOa-d)的裝置，所述裝置包括: -圖形用戶界面控制器(160); -分割器單元(170);以及 -分割優(yōu)度評價器(180)； 其中，所述圖形用戶界面控制器被配置為生成用于在屏幕(150)上顯示的圖形用戶界面(155)，所述用戶界面在被這樣顯示時包括交互式第一窗口小部件(114a)，所述交互式第一窗口小部件(114a)在所述屏幕上顯示基于2D切片中的一個或多個的初始切片(110a)，所述窗口小部件被配置為允許用戶在所顯示的初始切片(110)上的任何地方指定分割種子點(109)的位置數(shù)據(jù)； 其中，所述分割器單元被配置為響應(yīng)于所述用戶指定所述位置數(shù)據(jù)而訪問所述2D切片并且被配置為通過將所述分割種子點用作針對所述分割中的每個的共同種子點(111)來分割多個所述2D切片中的每個； 其中，所述分割優(yōu)度評價器被配置為從所述多個經(jīng)分割的2D切片中，確立具有有著最佳分割優(yōu)度值的分割的最佳切片(IlOc);并且 其中，所述圖形用戶界面控制器還被配置為，更新所述第一窗口小部件以在其中顯示所述最佳切片而代替所述初始切片或者在其中顯示疊加有所`述最佳分割的所述最佳切片，或者還被配置為基于所述2D切片中的全部或選集來生成用于在所述屏幕上顯示在第二窗口小部件中的疊加在第二圖像(112)上的所述最佳分割。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第二圖像是通過對從所述2D切片(110a-d)中的全部或選集重建的3D體積進行前向投影而生成的模擬乳房攝影圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，所述第一窗口小部件通過對所述最佳切片的漸顯而被更新。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的裝置，其中，所述共同分割種子點的所述位置數(shù)據(jù)是通過用戶利用指針工具(195)在所顯示的第一切片或在所顯示的第二圖像(112)上指定一位置而獲得的，并且當所述用戶針對新共同種子點指定新指針位置時，使用所述新共同種子點來重新分割和重新確立新最佳切片和新最佳分割，并且然后更新所述第一窗口小部件，所述更新是通過顯示所述新最佳切片而代替先前顯示的最佳切片(IlOc)或通過顯示疊加有所述新最佳分割的所述新最佳切片或通過在所述第二窗口小部件(114b)中將所述新最佳分割疊加在所述第二圖像(112)上而進行的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的裝置，其中，所述指針工具(195)為計算機鼠標，并且其中，無需使用鼠標點擊事件，而是通過使用隨所述用戶移動所述鼠標而由所述鼠標生成的位置記錄，來實現(xiàn)對所述位置數(shù)據(jù)或所述新位置數(shù)據(jù)的所述指定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的裝置，還包括反向追蹤器(115)，用于通過使用投影映射(P)來將所述分割種子點投影到所述多個2D切片中的每個中，由此形成所述共同種子點，以跨所述多個2D切片(110b-d)反向追蹤所述分割種子點(109)，所述反向追蹤器被配置為從所述2D切片讀出元數(shù)據(jù)，并根據(jù)讀出的元數(shù)據(jù)改變所述投影映射。
7.—種在由根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置顯示在所述屏幕上時的圖形用戶界面。
8.一種后處理2D橫截面切片圖像的方法，所述方法包括:-在屏幕上的第一窗口小部件中顯示(S305)基于2D切片中的一個或多個的初始圖像； -接收(S310)在所顯示的初始圖像上的任何地方的分割種子點的位置數(shù)據(jù)； -通過使用接收到的種子點作為針對所述分割中的每個的共同種子點來分割(S320)多個所述2D切片中的每個； -從多個經(jīng)分割的2D切片中確立(S330)具有有著最佳分割優(yōu)度值的分割的最佳切片；并且 -在所述屏幕上在所述第一窗口小部件中顯示(S340)所述最佳切片，或者在所述第一窗口小部件中顯示疊加有所述最佳分割的所述最佳切片。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括:與所述第一窗口小部件一起顯示第二窗口小部件，所述第二窗口小部件在其中顯示具有疊加在其上的所述最佳分割的總覽圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述分割成段包括: -接收多個樣本點； -在所述多個2D切片中的每一個中，使用代價函數(shù)在所述多個樣本點上求解最短封閉路徑問題，所述代價函數(shù)與關(guān)于所述共同種子點的徑向灰度值梯度成反比，所述共同種子點處于所述封閉路徑中 的任一個之內(nèi)；并且 -輸出對所述樣本點的選擇作為對所述最短封閉路徑問題的解，所輸出的樣本點構(gòu)成各自分割的邊界。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中任一項所述的方法，其中，選擇所接收的多個所述樣本點以: i)作為整體來限定環(huán)繞所述共同種子點的預定平均半徑；并且 ?)總體上產(chǎn)生至少一預定平均灰度值或平均灰度值梯度。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的方法，其中，確立所述最佳分割優(yōu)度值包括: -針對至少兩個切片，針對每個切片計算所述兩個切片中的每個中的所述段分割的優(yōu)度值，所述計算步驟包括: -沿一分割邊界或沿所述分割邊界，對所述切片中的所述灰度值梯度的所述投影求和；和/或 -沿所述分割邊界，確立所述切片中的所述灰度值梯度的所述投影的平均；并且 在計算所述分割優(yōu)度值之后， -比較所述值以確立最佳分割值； -選擇具有最佳或較佳分割值的所述切片。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項所述的方法，其中，所述2D切片為數(shù)字乳房斷層合成(DBT)切片。
14.一種用于后處理2D橫截面切片圖像的醫(yī)學系統(tǒng)，所述裝置包括: -數(shù)據(jù)庫(105)，其用于保存所述2D圖像切片； -根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置； -屏幕(150)，其用于顯示所述第一窗口小部件和/或所述第二窗口小部件作為所述裝置的輸出。
15.一種計算機程序單元，其用于控制根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置，所述計算機程序單元在被處理單元執(zhí)行時，適于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項所述的方法的步驟。
16.一種在其上存儲有根據(jù)權(quán)利要求15所述的程序單元的計算機可讀介質(zhì)。
17.一種用于輔助后處理2D橫截面切片圖像(110a-d)的圖形用戶界面(155)，所述圖形用戶界面當被顯示在屏幕(150)上時包括: 交互式第一窗口小部件(I la)，其在所述屏幕上顯示基于2D切片(110a-d)中的一個或多個的初始圖像(110a)，所述窗口小部件被配置為允許用戶在所顯示的初始圖像(IlOa)上的任何地方指定共同分割種子點(111)的位置數(shù)據(jù)(109)； 當所述用戶指定所述位置數(shù)據(jù)時，更新所述第一窗口小部件(114a)，以然后通過漸顯來顯示所述最佳切片(IlOc)或者疊加有所述最佳分割(113)的所述最佳切片而代替所述初始切片(110a)。
【文檔編號】G06T7/00GK103765475SQ201280043294
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月7日
【發(fā)明者】R·維姆克, H·S·黑澤, A·戈森, K·埃哈德 申請人:皇家飛利浦有限公司