CN101138012B - 为表示解剖腔树结构的3d图像数据提供2d表示的装置和方法 - Google Patents

为表示解剖腔树结构的3d图像数据提供2d表示的装置和方法 Download PDF

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Abstract

公开了一种CT成像装置(2)，用于为表示病人肺脉管树的3D图像数据提供2D表示。该装置包括成对布置的X射线源(6)和检测器(8)，用于生成表示沿脉管树的腔分支的多个位置的3D图像数据，以及用于接收表示每一位置处的至少一个解剖属性的3D图像数据。处理器(20)这样处理3D图像数据来提供在显示设备(24)上显示的2D图像数据，以便每一腔分支由线条表示，以及表示一个位置的线中每一部分的颜色取决于正测量的解剖属性而变化。

Description

为表示解剖腔树结构的3D图像数据提供2D表示的装置和方法 
技术领域
本发明涉及用于为表示解剖腔树结构的三维(3D)图像数据提供二维(2D)表示的装置和方法。本发明特别但不排它地涉及用于提供压缩的肺血管特性的2D显像的装置和方法。本发明还涉及用在这种装置中的计算机程序产品。 
背景技术
肺栓塞是涉及肺中血凝结的威胁生命的状况。已知通过高分辩率、增强对比度的胸腔计算机断层摄影(CT)扫描来检测肺栓塞。CT扫描仪生成通过病人胸腔的横向切片的图像数据，并且由CT扫描仪形成病人的肺血管树的3D模型。然后，将3D图像数据显示在监视器上，以及通过放射线技师执行各个图像切片的视觉估计、以及手动地在图像栈中滚动来检查肺血管树的图像。 
这个已知处理存在这样的缺点，即肺脉管树结构在几何上非常复杂，并且通常在100-400个CT切片上延伸，这使得检查非常困难和耗时。因此，作为难以自动化该处理的结果，该处理要求非常专业的技能并显示出高度的用户变化性。 
另外，现有的计算机辅助检测结果的呈现具有这样的缺点，即仅能报告存在肯定发现，而用户不能确定否定发现是由于健康状况还是由于检测处理的故障所导致的。 
发明内容
本发明的目的是提供用于为表示解剖腔树结构的3D图像数据提供2D表示的改进的装置和方法。 
根据本发明的一方面，提供一种用于为表示包含多个腔分支的解剖腔树结构的3D图像数据提供2D表示的装置，该装置包括： 
至少一个第一输入，用于接收第一数据，所述第一数据表示沿着每个腔分支的多个位置距离在所述每个腔分支上的相应起始点的相应第一 距离； 
至少一个第二输入，用于接收第二数据，所述第二数据表示在每个所述位置处的对应的所述每个腔分支的至少一个解剖属性； 
至少一个处理器，连接到至少一个所述第一输入和至少一个所述第二输入，用于处理所述第一和第二数据来提供适合于在至少一个显示设备上显示的第三数据，以便所述每个腔分支由相应的线(28)表示，至少一个所述第一距离由沿着对应线的各个第二距离表示，且表示每个所述位置的所述线中的相应部分的显现取决于所述解剖属性而改变。 
这提供了允许同时显示腔树的几个分支的优点，作为其结果，放射科医师可以更快速地确定CT图像数据的相邻切片间的关系。本发明还提供了允许例如通过适当的算法来自动分析所显示的2D数据的优点。 
至少一个所述处理器可以适合于提供指示在至少一个所述位置缺少所述解剖属性的所述第三数据。 
这提供了允许更容易检测解剖异常或所使用成像处理的故障的优点。 
至少一个所述处理器可以适合于提供所述第三数据，以允许在至少一个所述显示设备上同时显示多条所述线。 
至少一个所述处理器可以适合于提供在所述第三数据和所述第一和/或第二数据之间的链接，以允许在至少一个显示设备上显示与所述线的至少一个所述部分相对应的各个3D图像。 
这提供了允许放射科医师快速地将显示中感兴趣的区域与对应的3D图像(例如由CT扫描仪提供的图像切片)进行匹配的优点。 
至少一个所述处理器可以适合于确定在至少一个所述位置处、至少一个所述解剖属性相对于沿对应所述腔分支的距离的相应导数。 
这提供了快速地确定其解剖属性不同于沿对应腔分支在两侧的相邻区域的隔离区域(这可能指示异常)的优点。这还提供了允许自动检测这样的区域的优点。 
根据本发明的另一方面，提供一种用于显示表示解剖腔树结构的3D图像数据的2D表示的装置，该装置包括如上所定义的装置以及至少一个显示设备。 
该装置还可以包括至少一个成像装置，用于提供所述第一和第二数据。 
根据本发明的另一方面，提供一种用于为表示包含多个腔分支的解剖腔树结构的3D图像数据提供2D表示的方法，该方法包括： 
接收第一数据，所述第一数据表示沿每个腔分支的多个位置距离所述每个腔分支上的相应起始点的相应第一距离； 
接收第二数据，所述第二数据表示在每一个所述位置处、对应的所述每个腔分支的至少一个解剖属性；以及 
处理所述第一和第二数据来提供适合于在至少一个显示设备上显示的第三数据，以便所述每个腔分支由相应线表示，至少一个所述第一距离由沿着对应线的各个第二距离表示，且表示每个所述位置的所述线中的各个部分的显现取决于所述解剖属性而改变。 
第三数据可以适合于指示在至少一个所述位置处缺少所述解剖属性。 
所述第三数据可以适合于这样显示以便同时显示多条所述线。 
所述线的所述部分的颜色可以取决于所述解剖属性而改变。 
所述解剖属性可以是可用于流体流动的腔的宽度，和/或在腔中的流动流体区域的宽度，和/或腔中的流体流动速率。 
该方法还可以包括步骤：提供在所述第三数据和所述第一和/二数据之间的链接以允许在至少一个显示设备上显示与所述线的至少一个所述部分相对应的相应3D图像。 
该方法还可以包括步骤：确定在至少一个所述位置处、至少一个所述解剖属性相对于沿对应所述腔分支的距离的相应导数。 
根据本发明的另一方面，提供一种显示表示解剖腔树结构的3D图像数据的2D表示的方法，该方法包括： 
通过上述限定的方法来提供第三数据；以及 
在至少一个显示设备上显示所述第三数据。 
该方法还可以包括提供所述第一和第二数据的步骤。 
根据本发明的另一方面，提供一种数据结构，所述数据结构由计算机系统使用以便为表示包含多个腔分支的解剖腔树结构的3D图像数据提供2D表示，该数据结构包括： 
第一计算机代码，可执行来接收第一数据，所述第一数据表示沿每个腔分支的多个位置距离所述每个腔分支上的相应起始点的相应第一距离； 
第二计算机代码，可执行来接收第二数据，所述第二数据表示在每一个所述位置处，对应的所述每个腔分支的至少一个解剖属性；以及 
第三计算机代码，可执行来处理所述第一和第二数据来提供适合于在至少一个显示设备上显示的第三数据，以便所述每个腔分支由相应线表示，至少一个所述第一距离由沿对应线的相应第二距离表示，且表示每个所述位置的所述线的相应部分的显现取决于所述解剖属性而改变。 
该数据结构还可以包括第四计算机代码，可执行来指示在至少一个所述位置缺少所述解剖属性。 
该数据结构还可以包括第五计算机代码，可执行来在至少一个所述显示设备上同时显示多条所述线。 
该数据结构还可以包括第六计算机代码，可执行来提供在所述第三数据和所述第一和/二数据之间的链接以允许在至少一个显示设备上显示与所述线的至少一个所述部分相对应的相应3D图像。 
该数据结构还可以包括第七计算机代码，可执行来确定在至少一个所述位置处、至少一个所述解剖属性相对于沿对应所述腔分支的距离的相应导数。 
根据本发明的另一方面，提供一种计算机可读介质，其上存储了如上所限定的数据结构。 
附图说明
参考附图，将仅以示例方式而不是以任何限制意义来描述本发明的优选实施例，其中： 
图1是体现本发明的高分辩率、增强对比度的胸腔计算机断层摄影(CT)扫描装置的示意表示； 
图2是借助于图1的装置形成的肺脉管树的3D图像栈的示意表示，连同由图1的装置提供的对应示意性2D表示； 
图3是肺脉管树的3D图像的详细视图，其示出了感兴趣的区域以便执行实现本发明的方法。 
图4是图3的肺脉管树的2D表示的示意表示。 
具体实施例
参考图1，用于形成病人4胸腔的3D成像模型的计算机断层摄影(CT)扫描仪装置2具有X射线源6和检测器8的阵列，它们以源/检测器对的形式布置在围绕支架10的通常圆形布置中。图1中从侧面示出了该装置，因此仅能看出一个源/检测器对。 
病人4支撑在平台12上，而平台12可以在形成计算机16的一部分的控制单元14的控制下、由适当的装置(未示出)沿图1中的箭头A方向移动。控制单元14还控制X射线源6和检测器8的操作，以便获得由支架10围绕的病人身体薄片的图像数据，以及由控制单元14同步病人4相对于支架10的移动以便建立病人胸腔的一系列图像，则通常是100至400图像栈。 
通过输入线路18将由检测器8获得的图像数据输入到计算机16中的处理器20，而且处理器20根据这些数据图像切片建立病人肺脉管树的3D模型。处理器20还沿输出线路22将3D图像数据输出到适当的监视器24以便显示肺脉管树的3D图像。 
现在参考图3和4，处理器20首先对病人肺的图像数据进行分割，即，识别与肺有关的数据。然后，处理器20将来自病人肺的图像数据划分成两个左叶和三个右叶，以便以尽可能全面和解剖上方便的方式呈现数据的2D表示。然后，处理器20分割肺脉管树，即，通过首先识别源自五个肺叶的每一个中的主分支来确定与肺脉管树有关的图像数据。这可以以本领域的技术人员熟知的多种方式来实现。 
在分割与肺脉管树有关的数据后，指示肺动脉中的起始点(未示出)，以及沿肺脉管树的每一个支支应用本领域的技术人员熟悉的波面传播技术直到分支终点为止。然后确定脉管树的终点，限定在肺的外围24开始的感兴趣区域层22，并且在每个感兴趣区域22中检测终点以及跟踪朝向肺动脉上的起始点的路径。在沿该路径的选定点处，测量诸如脉管直径、腔强度或局部对比度之类的一个或多个生理学参数。 
处理器20还可以确定这些解剖学参数中的一个或多个相对于沿对应腔分支的距离的二次导数。这给出例如由较亮区域在两侧限定的暗区域(表示低血流或缺少血流)的指示，这可以指示诸如肺栓塞之类的异常，并且允许自动地检测这样的异常，并因此允许更快速地执行。 
处理器20然后将该或每一生理参数的度量映射到用于每叶的肺X射线照片显示26(图2)的每一点。沿给定叶中的每一分支的检测点 的数量指示分支的长度，以及根据在那个位置处测量的生理参数值来改变分支中的特定部分的颜色。在肺X射线照片显示26中，由线28表示脉管树的每个分支。用这种方式，在单个视图中向放射科医师呈现特定叶中全部检测到的树分支，以及显示所检测分支的所有路径测量、健康以及异常。该显示允许诸如放射科医师之类的专家根据覆盖整个脉管树的2D显示直接估计脉管树特性。 
如图2所示，处理器20还提供从肺X射线照片显示26到初始图像数据栈32的链接30，因此，专家可以有选择地检查与肺X射线照片中的感兴趣区域36相对应的3D图像片34。 
图2和4中所示的2D肺X射线照片显示具有多个显著优点。首先，它指示还未检测到大部分脉管树的时候。这要么暗示病理异常要么暗示检测算法的失败。前者可以导致更仔细的检查，而后者警告由算法生成的潜在错误否定。 
肺X射线照片还具有可以快速地确定一个路径中的阻塞的优点。这可以是例如肺栓塞的结果，在这样情况下，可以由放射线医师根据对图2所示的肺X射线照片的检查来快速地检测栓塞。另外，可以由处理器20执行适当的算法来自动地检测潜在的异常。 
本领域的技术人员将意识到已经仅通过示例而不是以限制意义描述了上述实施例，而且可能有各种变化和改进而不背离由附加权利要求所限定的本发明的范围。例如，虽然上述实施例涉及肺脉管树，但是本发明也可以用来呈现诸如支气管树或血管树之类的任何其他体腔脉管树(例如动脉树)的2D表示。同时，2D表示不需要如图2和4所示包含直线，而是可以包含非直线，其中由沿着线离预定起点的距离来在显示上表示位置沿体腔树的分支的距离。 

Claims (12)

1.一种用于为表示解剖腔树结构的3D图像数据提供2D表示的装置，所述解剖腔树结构包含多个腔分支，该装置包括：
输入，用于接收所述解剖腔的图像数据；以及
处理器，用于处理所述解剖腔的图像数据以提供第一数据，所述第一数据表示沿着每个腔分支的多个位置距离所述每个腔分支上的相应起始点的相应第一距离；
其中所述输入进一步接收第二数据，所述第二数据表示在每个所述位置处的对应的所述每个腔分支的至少一个解剖属性；以及
所述处理器进一步处理所述第一和第二数据来提供适合于在至少一个显示设备上显示的第三数据，以便所述每个腔分支由相应线表示，至少一个所述第一距离由沿对应的所述线的相应第二距离表示，以及表示每个所述位置的所述线的相应部分的显现取决于所述解剖属性而改变。
2.如权利要求1所述的装置，其中，表示每个所述位置的所述线的相应部分的颜色取决于所述解剖属性而改变。
3.如权利要求1所述的装置，其中，至少一个所述处理器适合于提供所述第三数据，以允许在至少一个所述显示设备上同时显示多条所述线。
4.如权利要求1所述的装置，其中，至少一个所述处理器适合于提供在所述第三数据和所述第一和/或第二数据之间的链接，以允许在至少一个显示设备上显示与所述线的至少一个所述部分相对应的相应3D图像。
5.如权利要求1所述的装置，其中，至少一个所述处理器适合于确定在至少一个所述位置处、至少一个所述解剖属性相对于沿对应所述腔分支的距离的相应导数。
6.一种用于显示表示解剖腔树结构的3D图像数据的2D表示的装置，该装置包括根据权利要求1所述的装置和所述至少一个显示设备。
7.如权利要求6所述的装置，还包括至少一个成像装置，用于提供所述解剖腔的图像数据和所述第二数据。
8.一种用于为表示解剖腔树结构的3D图像数据提供2D表示的方法，所述解剖腔树结构包含多个腔分支，该方法包括：
接收所述解剖腔的图像数据，
处理所述解剖腔的图像数据以提供第一数据，所述第一数据表示沿每个腔分支的多个位置距离在所述每个腔分支上的相应起始点的相应第一距离；
接收第二数据，所述第二数据表示在每一个所述位置处、对应的所述每个腔分支的至少一个解剖属性；以及
处理所述第一和第二数据来提供适合于在至少一个显示设备上显示的第三数据，以便所述每个腔分支由相应线表示，至少一个所述第一距离由沿对应的所述线的相应第二距离表示，以及表示每个所述位置的所述线的相应部分的显现取决于所述解剖属性而改变。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述线的所述部分的颜色取决于所述解剖属性而改变。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述解剖属性是可用于流体流动的腔的宽度，和/或腔中流动流体的区域的宽度，和/或腔中的流体流动速率。
11.一种显示表示解剖腔树结构的3D图像数据的2D表示的方法，该方法包括：
借助于根据权利要求8所述的方法提供第三数据；以及
在所述至少一个显示设备上显示所述第三数据。
12.如权利要求11所述的方法，包括提供表示所述解剖腔的图像数据和所述第二数据的步骤。
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