CN100475145C - 用多能量放射源ct成像实现脏器表面彩色映射的方法 - Google Patents

Abstract

一种用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法，属于图像处理技术领域。本发明首先通过多能量放射源CT成像的方法，获取医学原始图像，并利用原始图像三维重建出待观察诊断的脏器，然后根据各能量放射源CT成像在脏器表面附近所获得的值的差异性，将该值的差异性对应为各种不同的颜色，最后将获得的颜色赋在脏器表面，并显示出来。本发明根据各种组织吸收不同能量射线差异的不同，可以区分出更多不同的组织；自然的颜色是由于不同的物质吸收不同能量光线的差异所造成，本发明的彩色映射方法同此原理相接近，可以通过神经网络的方法模拟出脏器表面较为真实的色彩，方便医生进行诊断。

Description

用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法

技术领域

本发明涉及的是一种图像处理技术领域的方法，具体是一种用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法。

技术背景

目前，对体内的各个脏器的三维可视化重建，主要是利用普通的单源CT或是MRI，对要观察的脏器进行成像后，再利用图像处理、三维重建、可视化等方法，实现从各个角度对脏器进行观察和诊断。普通CT及MRI成像，所获得的数据都仅仅是灰度数据，并没有颜色信息。由于人眼分辨灰度级别的能力有限，而分辨不同彩色的能力更强，因此各种不同的彩色映射方法定义了不同像素值到不同彩色值之间的关系。一般的彩色映射方法只是从原始灰度值至伪彩色的简单对应，并不能由此反映出更多的组织及生理上的特征，更不能由此模拟出组织本身的颜色信息。然而，包含更多信息量或更接近真实的颜色能帮助医生更有效地对脏器进行诊断，找到脏器表面的病变。

经对现有技术的文献检索发现，S.Haker等在IEEE Trans.on MedicalImaging(IEEE医学成像杂志)(2000年第19期，第665至670页)上发表的“Nondistorting flattening maps and the 3d visualization of colon ctimages”(无失真展平映射和结肠ct图像的三维可视化)，提出了一种对三维可视化的脏器表面进行彩色映射的方法。具体的实现方法是将脏器表面各点的平均曲率映射为可视化的颜色。这样，能更有效地显示脏器表面的形态特征。这个方法的缺点是这样的彩色映射只能凸显出脏器表面的几何形态，不能有效地体现出各不同组织本身结构的差异，而且这样的色彩跟体内组织真实的颜色也有比较大的差距。

发明内容

本发明针对目前应用在脏器三维可视化重建中的各种表面彩色映射方法的不足，提出了一种基于多能量放射源CT成像的脏器三维可视化表面彩色映射的方法。使其能通过色彩的变化区分出各种不同的组织，帮助医生更有效地进行诊断。

本发明是通过以下技术方法实现的，本发明首先通过多能量放射源CT成像的方法，获取医学原始图像，并利用原始图像三维重建出待观察诊断的脏器，然后根据各能量放射源CT成像在脏器表面附近所获得的值的差异性，将该值的差异性对应为各种颜色，最后将获得的颜色赋在脏器表面，并显示出来。

所述的通过多色放射源CT成像的方法，获取医学原始图像，是指：利用几个不同能量的X射线放射源，对需三维重建的脏器分别进行CT成像，从而获得脏器在不同能量的放射源下的原始图像。放射源的数量必须大于或等于两个，而且必须采用不同的能量。CT成像的实现既可以利用多能量CT一次完成，也可以用普通CT设备分多次完成。

所述的利用原始图像三维重建出待观察诊断的脏器，是指：利用各能量放射源CT图像中最好的(即能最容易地分割出该脏器)或采用所有原始图像的平均值或加权平均值，对其进行一定的预处理及分割，然后绘制出表面，再将该脏器三维可视化重建出来。

所述的根据各色放射源CT成像在脏器表面附近所获得的值的差异性，是指：由于各组织对不同能量的X射线的吸收能力不同，因此同一种组织对应于不同能量的CT所获得的原始数据也不同。在原始数据中，找出脏器表面附近的各点，计算出这些点在不同放射源CT成像下对射线衰减值的差异性。差异性可以是简单的差值，也可以是方差等统计量。

所述的将值的差异性对应为各种颜色，是指：对脏器表面上的一点而言，将此点附近的组织对不同放射源CT成像下的差异性值，对应为各种不同的颜色。对应过程应采取不同的方法来实现，可以建立一种对应关系表或对应关系表达式，通过查表或直接计算来得到；也可以采用神经网络的算法，用先验的脏器颜色对网络进行训练，然后再进行计算，使得最后的输出更接近于真实的脏器颜色。

所述的将获得的颜色赋在脏器表面，并显示出来，是指：将计算得到的脏器表面的颜色值，赋给脏器表面所对应的各数据点，最后将带有色彩的脏器表面三维可视化显示出来。

本发明相对于一般的表面彩色映射方法的优势在于：1、根据各种组织吸收不同能量射线差异的不同，可以区分出更多不同的组织，即使在实际观察中也很难用肉眼区别出来的组织，也能够通过本发明的颜色映射方法区分出来。2、自然的颜色是由于不同的物质吸收不同能量光线的差异所造成，本发明的彩色映射方法同此原理相接近，可以通过神经网络的方法模拟出脏器表面较为真实的色彩，方便医生进行诊断。

具体实施方式

本发明方法具体步骤如下：(1)通过多色放射源CT，获取医学原始数据。(2)三维表面重建。(3)获取表面附近各点在不同能量CT下值的差异性。(4)将差异映射为彩色信息。(5)为三维表面赋予颜色并显示。以下结合一个具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细描述。

该实施例采用人体结肠的内壁表面作为彩色映射的样本。整个发明的实现过程如下：

1.分别用100kV、120kV及140kV的放射源，对人体下腹部进行CT扫描，获得三组CT断层图像数据。

2.求出三组CT断层图像数据的平均值，对此进行必要的滤波处理，包括高斯滤波和中值滤波，除去噪声。并利用区域生长算法，分割出结肠内部的空腔部分，再采用移动立方体算法，三维绘制出结肠的内表面。

3.在原始的三组CT断层图像数据中，找出结肠内表面各点在不同能量放射源CT成像下的三个不同值。

4.将100kV下的原始图像值定义为红色分量，120kV下的值定义为绿色分量，140kV下的值定义为蓝色分量，以此来组合成一组完整的彩色RGB值，然后再加大这一RGB值的饱和度，从而作为结肠表面彩色映射的值。

5.将映射的颜色值赋给已绘制出的结肠表面，并重新绘制出来，然后将观察视角置于结肠内部，加入光照渲染，供医生进行交互式观察和诊断。

这样的实施方式，可以实现对结肠内壁表面进行上色，并且颜色的不同，代表组织对不同能量的射线吸收性质不同，从而能够从颜色上更有效地区分出组织性质特征的细微差别，使得医生可以观察到结肠内壁的细小病变，帮助医生进行诊断。

Claims (6)

1、一种用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法，其特征在于：首先通过多能量放射源CT成像的方法，获取医学原始图像，并利用原始图像三维重建出待观察诊断的脏器，然后根据各能量放射源CT成像在脏器表面附近所获得的值的差异性，将该值的差异性对应为各种颜色，最后将获得的颜色赋在脏器表面，并显示出来；

所述的将该值的差异性对应为各种颜色，是指：对脏器表面上的一点而言，将此点附近的组织对不同放射源CT成像下的差异性值，对应为各种不同的颜色，对应过程通过以下两种方法中的一种实现：

建立对应关系表或对应关系表达式，通过查表或直接计算来得到；

或采用神经网络的算法，用先验的脏器颜色对网络进行训练，然后再进行计算，使得最后的输出更接近于真实的脏器颜色。

2、根据权利要求1所述的用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法，其特征是，所述的通过多能量放射源CT成像的方法，获取医学原始图像，是指：利用几个不同能量的X射线放射源，对需三维重建的脏器分别进行CT成像，从而获得脏器在不同能量的放射源下的原始图像，放射源的数量必须大于或等于两个，而且必须采用不同的能量。

3、根据权利要求1或2所述的用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法，其特征是，CT成像的实现利用多能量CT一次完成，或用普通CT设备分多次完成。

4、根据权利要求1所述的用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法，其特征是，所述的利用原始图像三维重建出待观察诊断的脏器，是指：利用各能量放射源CT图像中最好的，或采用所有原始图像的平均值或加权平均值，对其进行预处理及分割，然后绘制出表面，再将该脏器三维可视化重建出来。

5、根据权利要求1所述的用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法，其特征是，所述的根据各能量放射源CT成像在脏器表面附近所获得的值的差异性，是指：在原始数据中，找出脏器表面附近的各点，计算出这些点在不同放射源CT成像下对射线衰减值的差异性，差异性是简单的差值，或是方差统计量。

6、根据权利要求1所述的用多能量放射源CT成像实现脏器表面彩色映射的方法，其特征是，所述的将获得的颜色赋在脏器表面，并显示出来，是指：将计算得到的脏器表面的颜色值，赋给脏器表面所对应的各数据点，最后将带有色彩的脏器表面三维可视化显示出来。