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在血管结构的解剖体积图示中强调局部特征的方法和系统.pdf

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  • 文档编号:8048774
  • 上传时间:2019-12-18
  • 格式:PDF
  • 页数:16
  • 大小:714.01KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN201010532281.7

    申请日:

    20101102

    公开号:

    CN102048584B

    公开日:

    20150218

    当前法律状态:

    有效性:

    有效

    法律详情:

    IPC分类号:

    A61B19/00,A61B6/03,G06F19/00

    主分类号:

    A61B19/00,A61B6/03,G06F19/00

    申请人:

    西门子公司

    发明人:

    克里斯蒂娜·比尔曼,费尔南多·维加-希古拉

    地址:

    德国慕尼黑

    优先权:

    102009052315.4

    专利代理机构:

    北京市柳沈律师事务所

    代理人:

    谢强

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    内容摘要

    本发明涉及用于在血管结构的解剖体积图示中强调局部特征的方法以及用于执行该方法的计算机系统。该方法中执行如下方法步骤:-确定或接收感兴趣体积,-产生或接收感兴趣体积内的至少一个具有血管结构的渲染图示的第一断层造影体积数据组,-产生或接收至少一个用作第一体积数据组的掩模的第二体积数据组,且每个体素具有最小数据宽度为2比特的至少一个特征向量,-接受至少一个对于掩模或位置相等的第一体积数据组的至少一个预先给定位置或预先给定区域的特征定义,且在掩模的至少一个特征向量内将该至少一个特征定义编码,-共同图示第一体积数据组和掩模,其中通过掩模取决于预先给定位置处存在的特征向量透明地标记所述预先给定位置的限定的环境。

    权利要求书

    1.一种用于在血管结构的解剖体积图示中强调局部特征的方法,所述方法具有如下方法步骤:1.1确定或接收感兴趣体积(Volume of Interest=VOI),1.2产生或接收VOI内的至少一个具有血管结构的渲染图示的第一断层造影体积数据组,1.3产生或接收至少一个用作第一体积数据组的掩模的第二体积数据组,并且每个体素具有最小数据宽度为2比特的至少一个特征向量,1.4接受至少一个对于掩模或位置相等的第一体积数据组的至少一个预先给定位置或预先给定区域的特征定义,并且在掩模的至少一个特征向量内将该至少一个特征定义编码,1.5共同图示第一体积数据组和掩模,其中,通过掩模取决于预先给定位置处存在的特征向量透明地标记所述预先给定位置的限定的环境。 2.根据前述权利要求1所述的方法,其特征在于,所述体积图示来自CT或CTA检查。 3.根据前述权利要求1所述的方法,其特征在于,所述至少一个第一断层造影体积数据组示出了患者的心脏的冠状动脉。 4.根据前述权利要求1所述的方法,其特征在于,带有特征定义的至少两个不同的来源生成掩模,并且至少两个掩模与第一体积数据组共同图示。 5.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,在图示时提供区域或功能,其中图示出掩模与特征定义的相关性。 6.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,为显示标记直接访问图形卡的指令结构。 7.根据前述权利要求1至4中任一项所述的方法,其特征在于,为显示标记直接在图形卡上实现图形对象。 8.一种计算机系统,所述计算机系统具有:8.1用于计算机程序和数据的存储器,8.2至少一个视觉输出设备(69,70),和8.3至少一个输入设备(69,70),其特征在于,8.4所述计算机系统执行前述权利要求中任一项所述的方法。 9.根据前述权利要求8所述的计算机系统,其特征在于,所述计算机系统是CT系统(71)或CTA系统(61)。

    说明书

    技术领域

    本发明涉及一种在血管结构的解剖体积图示中强调局部特征的方法, 其中,在感兴趣体积(Volume of Interest=VOI)中应该强调特征定义,例 如对于图的一定的区域手动或自动收集的检查结果,并且应该通过提供另 外的信息示出特征定义。

    背景技术

    由于日益专业化的诊断技术和由此导致的空间上分散检查,越来越必 要的是为诊断和治疗从业人员提供在不同位置发现的诊断信息。基本上, 这迄今为止通过以书写的文本形式描述检查结果来进行,其中所涉及的各 位主治医生必须阅读最终所有相关的和不相关的检查结果,并且根据其重 要性进行分级,并且最后必须由现有的外部的和自有的信息的总和得出诊 断和/或治疗结论。关于协调这样的信息量的改进可通过现代通信手段实现。 以此,现在可无需大的时间延迟而彼此交换信息,其中也交换例如完整的 CT图示,如果需要所述CT图示中提供有检查结果。

    从现有技术中已知,在图示三维血管结构时,特别是在图示心脏血管 时,基于由医生确定的位置的或通过自动检查系统判断的位置的CT或CTA 记录,借助于书写的标记,例如借助于带有所发现位置或损伤的参考线的 “标志”来标识损伤检查结果以及必要时损伤检查结果的可能性或其他特 征。

    在此存在两个关键问题。其一,图示由于多个标记和文字说明变得不 明了,或通过标记和文字说明基本上将解剖结构遮挡。因此可能发生的是 尚未发现的损伤却因为另外的先前所发现的损伤的信息而被保留在背景 中,并且最终在检查时未被注意到。其二,为实际上完全地阅读和理解以 书写形式所包含的信息,要求高度的注意力和专心。在此,也可能在观察 时轻易地忽略了关键的检查结果和指示。总之,在进行这样的标记时,可 能轻易地丢失了概貌。

    发明内容

    因此,本发明要解决的技术问题是,找出一种用于三维图示的血管结 构的标记系统,所述标记系统为观察者图示了对于信息总和的简化并且快 速的概貌,所述概貌被添加到血管结构的体积图示。

    本发明人已认识到,在图示和传输检查数据中关键的问题在于大多数 检查数据通过文本传输,使得信息接收人需要高度专心来完全理解所书写 的信息,甚至有时以另外的语言书写的信息,必要时还需与正确的解剖位 置相对应并且从所传递的文本中将所述解剖位置的重要性正确归类。特别 在其中涉及血管图示及其判断的医疗领域中传递信息和检查结果时,需要 改进的并且更少地与依赖语言或文本的信息交换可能性。该信息交换的关 键改进可通过如下方式实现,即将待传输的信息不以文本形式而以透明的 图形标记的形式进行传输,所述图形标记在此构造为使得尽可能真实地同 时以图形示出相关的解剖结构,并且另一方面通过球形的图形重叠标记出 诊断上具有重要性的区域,例如损伤或梗阻的区域。在此,标记应构造为 使得观察者可基于标记的形态和构造,优选地基于标记的彩色造型识别出, 标记意味着何种检查结果,各判断来自何种来源,并且判断基于何种重要 性。即,如果某人曾经辨明图形标记的含义,则此人可在浏览带有相应的 图形标记的血管图示时基于来自不同外部来源的检查结果很快地得到各检 查情况的概貌,而无需辛苦地阅读大量冗长的检查报告。同时,在使用此 透明标记时,此外可使得原本的解剖结构无问题地保持可识别,使得不阻 碍自己的判断。

    为技术上实施根据本发明的此图示,可以最优地使用现代图形卡的可 能性,这通过利用图形卡自身的程序模块为预先给定的图像区域提供预先 确定的透明标记或透明的球形来实现。

    根据以上所描述的方法,本发明人建议了用于在血管结构的解剖体积 图示中强调局部特征的方法,所述方法具有如下方法步骤:

    确定或接收感兴趣体积(Volume of Interest=VOI),包括如下方法步骤:

    -产生或接收VOI内的至少一个具有血管结构的渲染图示的第一断层 造影体积数据组,

    -产生或接收至少一个用作第一体积数据组的掩模的第二体积数据 组,并且每个体素具有最小数据宽度为2比特的至少一个特征向量,

    -接受至少一个对于掩模或位置相等的第一体积数据组的至少一个预 先给定位置或预先给定区域的特征定义,并且在掩模的至少一个特征向量 内将至少一个特征定义编码,

    -共同图示第一体积数据组和掩模,其中通过掩模取决于预先给定位 置处存在的特征向量透明地标记所述预先给定位置的限定的环境。

    优选地,该方法可与CT检查或CTA检查联合使用(CT=计算机断层 造影;CTA=计算机断层血管造影),特别地如果至少一个第一断层造影体 积数据组示出了患者心脏的冠状动脉。

    在所建议的方法中,特征定义的至少一个输入可以是医生的检查结果 和/或来自自动检查系统的检查结果。特别地,如果所输入的特征定义源自 CAD系统(CAD=Computer Aided Diagnostic=计算机辅助诊断),则有利 的是除检查结果外也给出检查结果正确的可能性。

    为保证最优和快速的概貌,特别地有利的是将每个特征定义与自己的 颜色和/或颜色强度相关联。优选地,在此检查结果的存在的每个可能性或 每个可能性范围可与颜色或颜色强度相关联。

    另一方面,也可以为每个输入检查结果的使用者指定自己的颜色或自 己的颜色范围。

    每个检查结果也可以与自己的图示方式相关联。按照这种方式,例如 梗阻的检查结果可与球形图示相关联,这对应于对狭窄的3D图示,或者, 动脉瘤可与血管扩张的示意性图示相关联。因此,可使用自明的象形文法 的图示,该图示既不要求要求观察者的预先知识也不需要阅读符号解释。

    此外,也可以的是生成带有特征定义掩模的至少两个不同的源,并且 将至少两个掩模与第一体积数据组一起联合地图示,或根据观察者的输入 单独地图示。按照这种方式,可以有目的地将一个或多个掩模的淡入和淡 出。

    也可以有利的是,提供其中图示了标记与特征定义的相关性的区域的 图示。替代地或补充地,也可以提供一种功能,该功能例如根据需要、根 据使用者的要求或只要当显示器上的光标到达标记的区域时则显示带有标 记(多个标记)的含义的淡入。

    特别地有利地,根据本发明的方法可通过为显示标记直接访问图形卡 的指令结构来实现,特别地通过为显示标记直接在图形卡上实现图形对象 来实现。

    本发明的范围也包括一种计算机系统,特别是CT系统或CTA系统, 所述系统带有:至少一个用于计算机程序和数据的存储器,至少一个视觉 输出设备和至少一个输入设备,其中计算机程序存储在存储器内,在这里 描述的根据本发明的方法的方法步骤运行期间执行所述计算机程序。

    附图说明

    在下文中根据附图进一步描述本发明,其中图示了为理解本发明所必 需的特征。在此使用如下附图标记:1至8:方法步骤;9:血管结构;10: 损伤;11:梗阻;12:掩模;13:掩模;14:解剖结构的图示;15:球形 标记;61:C形臂系统;62:C形臂系统的X光管;63:C形臂系统的检测 器;64:C形臂系统的造影剂施加系统;66:C形臂系统的摆臂驱动器;67: C形臂系统的摆臂;68:C形臂系统的患者卧榻;69:C形臂系统的控制和 计算单元;71:CT系统;72:CT系统的X光管;73:CT系统的检测器; 74:CT系统的第二X光管;75:CT系统的第二检测器;76::CT系统的 机架壳体;77:CT系统的造影剂施加器;78:CT系统的检查卧榻;79: CT系统的系统轴线;B:观察者;LC:损伤的编码;P:患者;Prg1至Prgn: 计算机程序;C:编码;D:检查结果;M:掩模;R:重建;S:分割;α: 一定损伤的体素部分的可能性。

    各图中:

    图1示出了根据本发明的方法的示意性图示;

    图2示出了通过CAD系统用于将损伤编码的示例;

    图3示出了通过CAD系统用于将梗阻编码的示例;

    图4示出了通过体积渲染的损伤强调的示意性图示;

    图5示出了根据本发明的心脏图示的示例,所述心脏图示带有在肯定 的检查结果的位置处的分割的血管和透明的标记,图中包括放大的细节图 示;

    图6示出了用于执行根据本发明的方法的CTA系统;

    图7示出了用于执行根据本发明的方法的CT系统。

    具体实施方式

    在图1的示意性图示中示例性地示出了根据本发明的方法。根据该方 法,在方法步骤1中,首先借助于CTA系统,例如借助于C形臂设备,通 常在给出造影剂的情况下对患者进行旋转扫描。在此,原则上要指出的是, 提供在这样的扫描中获得的原始数据或完成的体积数据,对于根据本发明 的方法就足够了。在下一个方法步骤2中,从扫描的所测量的吸收值中进 行对于感兴趣区域或感兴趣体积的重建R。在此可使用现有技术中的所有方 法。在方法步骤3中,从由此得到的体积数据组中计算出三维CT图示,并 且如果需要将其保存在存储器内。该重建的数据组一方面可随后继续使用, 和/或可发送到其他位置和使用者处,由他们分别在反馈中追溯检查结果数 据。在方法步骤4中,基于体积数据组使用已知的方法进行血管的分割S。

    在方法步骤5中,现在可基于分割的体积数据和/或基于来自方法步骤 3的CT图示通过CAD系统输入来自手动或自动检查结果D。此外,在方 法步骤5中至少对于检查结果,如果需要也对于检查结果来源,检查结果 可能性或另外的相关信息在特征向量中进行编码C。然后在方法步骤6中, 将被编码的数据记录到一个或多个掩模M中,所述掩模M根据体积数据组 的维度或根据分割的数据组来确定维度。在此,为检查到的血管结构的损 伤或异常的限定位置区域提供图形属性。通过将掩模与来自方法步骤4的 血管结构的体积数据组重叠,现在在方法步骤7中可以将此血管结构连同 透明的标记(即重叠以先前限定的掩模)视觉地图示。因此,在此已实现 检查到的异常的符号标记,其中由于标记的透明性,此外尽管存在标记, 但为观察者仍然保留有原本的血管结构可供判断,并且不产生遮挡区。

    关于方法步骤5着重指出的是在此进行的输入,特别是由此生成的方 法步骤6的掩模,可通过电子通信方式由不同的位置和进行检查的使用者 输入到本方法中。本发明的范围也包括将由方法步骤1至4所产生的数据 传递到外部位置并且在其处进一步处理。

    在方法的另外的流程中,在方法步骤8中,将包括标记的已分割血管 结构连同优选地渲染的心脏体积数据组组合,并且整体地以三维图示例如 在显示器上图示。

    图2示意性地示出了对于在示意性图示的血管结构9中的损伤10的编 码C。在此,在这里仅二维示出的其维度与血管结构9的数据组维度相同的 掩模12中记录了各体素的特征。在本示例中分为如下情况:

    □I=不相关,

    II=属于血管,和

    ■III=属于损伤。

    在图3中示意性地示出了对于在示意性图示的血管结构9中的梗阻11 的编码C。在此,在这里也仅二维示出的其维度与血管结构9的数据组维度 相同的掩模13中记录了各体素的特征。对于在此通过CAD系统自动进行 的编码C,分为如下情况:

    □I=不相关,

    II=属于血管,

    IV=高可能性,

    V=中等可能性,

    VI=低可能性。

    在图2和图3中,在掩模12和掩模13中可见球形标记15,所述球形 标记15包括所发现的损伤或异常的区域。

    为实现合适地强调所发现的损伤而不使解剖图示失真,将诊断信息以 不引人注目的形式添加。因为属于临床检查结果的信息被编码为围绕目标 异常的球形,所以通过使用合适的传递函数来图示带有诊断信息的区域而 实现了强调。在图4中,再次示意性地图示了该过程。该球形的编码的值 在此以解剖图示的图像值插值。相应地,球形的边界向比区域的内部部分 中的值更高的值插值,使得对于观察者B形成不透明球形的空间印象。因 此,传递函数为编码信息的较高的值分配低的不透明性。

    因此,有利的是在图4中使来自区域内部部分的低值具有更不透明的 红色,而使区域的边界具有更透明的绿色。由此导致了“光晕”的效果, 因为通过区域中心走向的光线由更不透明的红色支配,而通过区域的边缘 走向的光线由更透明的绿色支配。

    在结果中,现在可由以上图示的掩模以及特征向量的值生成图像图示, 如在图5中所示,其示出了在此为被血管的分割结构穿过的心脏的解剖结 构的图示14。在此,在相关的位置上可见透明的球形标记,所述标记对应 于此位置处的血管结构的检查结果。根据本发明,此标记例如是透明的圆 球形的球体,当然也可以选择对于检查结果特定的、包围了被检查区域的 空间图示。也可以通过选择颜色强度或者必要时通过选择标记自身的颜色 将所给出的检查结果存在的可能性可视化。优选地,当然颜色也可以描述 检查结果的来源。

    在图5中总共提供了带有标记15的分割的心血管9的三个位置。为更 好地图示,此外取出了其中放大地示出了心血管9的分支的细节A,其中 在分支处通过透明的圆球形标记15强调了损伤。如从此图中显而易见地可 知,一方面通过根据本发明的此标记不影响观察者在心脏的相关血管结构 上和心脏自身上的观察,另一方面此标记方式也实现了很快速并且直观的 检查位置识别,而无需阅读和理解在文本中冗长地描述的检查结果。

    以上所述的方法可与允许将血管分割的每个CT系统组合执行。作为示 例,在图6中示出C形臂系统,并且在图7中示出CT系统,所述CT系统 带有机架和两个辐射器-检测器系统,以用于执行双能量扫描和/或执行高 时间分辨率的心脏扫描。

    图6中示出了C形臂系统61,使用所述C形臂系统可特别地进行CTA 记录。在此图示的C形臂系统61具有X光管62,所述X光管62带有对置 的平坦构造的检测器63。两个系统借助于摆臂驱动器66和摆臂67(即C 形臂)在任意位置围绕患者P摆动。患者P在此处于患者卧榻68上,所述 患者卧榻68另外具有造影剂施加系统64,以便必要时为显示血管而注射造 影剂。通过控制和计算单元69来控制系统,该控制和计算单元69在其存 储器内具有计算机程序Prg1至Prgn,所述计算机程序在运行中也执行根据 本发明的用于图像处理的方法。特别地,在该控制和计算单元69上也根据 本发明图示所记录的区域。在本图中未示出在通常情况中存在的C形臂系 统在通信导线上的连接,使用所述通信导线可将记录的数据传输到另外的 计算系统和使用者处,或者可由所述通信导线接收检查结果数据,所述检 查结果数据优选地具有其维度与记录维度相同的掩模形式。

    在本发明的范围内可使用的另外的实施形式是在图7中示出的CT系统 71。该CT系统71具有带有X光管72和对置的检测器73的第一X光管/ 检测器系统。此外,该CT系统71可选择地具有带有对置的第二检测器75 的第二X光管74。两个X光管/检测器系统位于机架上,所述机架布置在机 架壳体76内并且在扫描期间围绕系统轴线79旋转。患者P位于可移动的 检查卧榻78上,所述检查卧榻78连续或依次沿系统轴线79移动通过位于 机架壳体76内的扫描场,其中,通过检测器测量由X光管发出的X射线的 衰减。

    在测量期间,可借助于造影剂施加器77为患者注射造影剂团块,使得 血管更好地可识别并且容易被分割。在心脏记录时,可另外借助于在此以 点划线图示的EKG导线测量心脏活动,并且执行EKG门控扫描。

    借助于其内具有计算机程序Prg1至Prgn的控制和计算单元70进行对 CT系统的控制,所述控制和计算单元70也可执行根据本发明的前述方法。 相应地,也可以通过该控制和计算单元70实现带有相应的标记的图像数据 的输出。

    在该图中也未示出在通常情况中存在的C形臂系统在通信导线上的连 接,使用所述通信导线可将记录的数据传输到另外的计算系统和使用者处。 当然,通过该通信路径也可以从不同的来源接收检查结果数据,所述检查 结果数据优选地具有其维度与记录维度相同的掩模形式。

    总之,因此通过根据本发明的方法可很明显地并且可不遮挡解剖图示 地示出检查数据的不同标记,所述标记允许更好并且更快速地总览来自多 个来源的多个检查信息。

    应理解的是,在不偏离本发明范围的条件下,本发明的前述特征不仅 限于在各前述组合中可使用。特别地,如下描述的特征组合表现为是特别 有利的。

    I.一种用于在血管结构的解剖体积图示中强调局部特征的方法,所述 方法具有如下方法步骤:

    a.确定或接收感兴趣体积(Volume of Interest=VOI);

    b.产生或接收VOI内的至少一个具有血管结构的渲染图示的第一断层 造影体积数据组;

    c.产生或接收至少一个用作第一体积数据组的掩模的第二体积数据 组,并且每个体素具有最小数据宽度为2比特的至少一个特征向量;

    d.接受至少一个对于掩模或位置相等的第一体积数据组的至少一个预 先给定位置或预先给定区域的特征定义,并且在掩模的至少一个特征向量 内将至少一个特征定义编码;

    e.共同图示第一体积数据组和掩模,其中通过掩模取决于预先给定位 置处存在的特征向量透明地标记所述预先给定位置的限定的环境。

    II.根据前述特征组合I的方法,其中至少一个第一断层造影体积数据 组来自CT检查。

    III.根据前述特征组合I的方法,其中至少一个第一断层造影体积数据 组来自CTA检查。

    IV.根据前述特征组合I至II中任一项的方法,其中,至少一个第一断 层造影体积数据组示出了患者的心脏的冠状动脉。

    V.根据前述特征组合I至IV中任一项的方法,其中,特征定义的至少 一个输入是医生的检查结果。

    VI.根据前述特征组合I至V中任一项的方法,其中,特征定义的至少 一个输入是来自自动检查系统的检查结果。

    VII.根据前述特征组合VI的方法,其中,在输入的特征定义中除检查 结果外也给出检查结果正确的可能性。

    VIII.根据前述特征组合I至VII中任一项的方法,其中,每个特征定 义与自身的颜色和/或颜色强度相关联。

    IX.根据前述特征组合I至VIII中任一项的方法,其中,检查结果存在 的每个可能性与自身的颜色相关联。

    X.根据前述特征组合I至VIII中任一项的方法,其中,检查结果存在 的每个可能性与自身的颜色强度相关联。

    XI.根据前述特征组合I至X中任一项的方法,其中,输入检查结果的 每个使用者与自身的颜色相关联。

    XII.根据前述特征组合I至XI中任一项的方法,其中,每个检查结果 与自身的图示方式相关联。

    XIII.根据前述特征组合I至XII中任一项的方法,其中,带有特征定 义的至少两个不同的来源生成掩模,并且至少两个掩模与第一体积数据组 共同图示。

    XIV.根据前述特征组合I至XIII中任一项的方法,其中,提供一个或 多个掩模的淡入和淡出。

    XV.根据前述特征组合I至XIV中任一项的方法,其中,在图示时提 供区域或功能,其中图示出掩模与特征定义的相关性。

    XVI.根据前述特征组合I至XV中任一项的方法,其中,为显示标记 直接访问图形卡的指令结构。

    XVII.根据前述特征组合I至XV中一项的方法,其中,为显示标记直 接在图形卡上实现图形对象。

    XVIII.一种计算机系统,特别是CT系统或CTA系统,所述计算机系 统具有:

    a.用于计算机程序和数据的存储器,

    b.至少一个视觉输出设备,和

    c.至少一个输入设备,其中

    d.存储计算机程序,所述计算机程序在运行期间执行前述特征组合的 方法步骤。

    关 键  词:
    血管 结构 解剖 体积 图示 强调 局部 特征 方法 系统
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