CN101959452B - 用于交互式肝叶分割的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于分离3D肝脏对象的方法和系统。3D肝脏对象和选定的相关血管和其它解剖结构在2D显示屏所显示的3D空间中进行显示。一个或多个3D分离面根据自动或交互式分割的解剖结构标志设置在3D空间中，其中每个3D分离面与3D肝脏对象在相对应的3D方位处相交。3D肝脏对象根据3D分离面分成至少两个子部分，所述3D分离面可以单独和独立地在3D空间中直接实时地进行调整，和由用户根据与3D肝脏对象、以及选定的相关血管和其它解剖结构相关的3D和/或2D信息交互式地进行调整。

Description

用于交互式肝叶分割的系统和方法

相关申请

本发明要求申请日为2008年3月6日的临时专利申请号61/034,340的优先权，该申请的全部内容在此被结合入本文引用。

技术领域

本发明涉及用于医学影像处理和诊断的系统和方法。具体地讲，本发明涉及用于交互式3D医学影像处理和诊断的系统和方法及包含所述系统和方法的系统。

背景技术

对肝脏移植或肝脏切除手术，准确的肝脏分割或肝叶分离是至关重要的。由于每个肝叶是具有其自身血管流入、流出和胆汁引流的自给单元，因此每个肝叶可被切除而不会损害肝脏的其它部分。例如，按照Couinaud划分，肝脏可被细分达8个独立的肝叶(以罗马数字Ⅰ-Ⅷ表示)。不过，在某些情况，较少数量的细分可能就足够了。例如，当在左肝叶的侧向部分中出现肿瘤时，Couinaud肝叶Ⅱ和Ⅲ通常根据由脐裂隙(左侧肝段切除术)形成的平面均被切除。因此，可以根据不同的应用情形确定划分的数量以及将肝脏分成所述部分的方式。

一种可提供灵活性以便用户能够进行不同类型的分离和/或进行需要的手术规划的有效工具具有很大的帮助。随着技术的进步，从不同医学扫描仪获得的影像经常由计算机辅助软件进行后处理。通过将一系列2D影像叠加在一起可以获得重新构建的3D体。内脏器官例如肝脏可以或者通过智能医学影像处理软件进行自动分割或者基于交互式分割工具由人进行分割。不过，需要将所述3D体进一步分割成子部分。例如，肝脏可能包括多个肝叶并且存在各肝叶必须被分别识别的情况。目前市场上所提供的系统或软件只提供了相当简单的工具来让用户操纵分割的3D对象，例如肝脏。它们通常是基于2D的，并且将3D对象分离成子部分必须在2D数据操纵环境下基于2D切片进行。由于在所述3D对象中某些标志或特征可能实质上是3D的并且通常难以基于2D切片影像进行显示，因此实现所述分离是非常困难的。它还非常费时并因此效率低，因为用户必须每次一个地浏览数以百计的切片。

附图说明

本文所要求保护和/或披露的发明将以示例性实施例的形式作进一步说明。这些示例性实施例将结合附图进行详细说明。这些实施例是非限定性的示例性实施例，其中，类似的附图标记在贯穿附图的若干视图中表示类似的结构，并且，其中：

图1示出了肝叶的基本解剖结构；

图2示出了按照本发明的一个实施例，3D分离面被用于3D空间中以便获得3D对象的子部分；

图3示出了按照本发明的一个实施例，可通过3D操纵杆型柄操纵3D分离面的示例；

图4(a)和4(b)示出了按照本发明的一个实施例，弯曲的3D表面作为分离面；

图5示出了按照本发明的一个实施例，通过3D操纵可以调节平面分离面以形成弯曲的表面；

图6(a)和6(b)示出了按照本发明的一个实施例，根据2D影像上的2D操纵来操纵3D分离面的不同方式；

图7示出了按照本发明的一个实施例，用于在3D空间中将3D对象分成子部分的示例性系统图；

图8是按照本发明一个实施例的示例性程序的流程图，其中可以产生和操纵3D分离面以便实现将3D对象分割成子部分。

具体实施方式

本发明涉及提供其中包含有工具的环境的系统和方法，其中三维(3D)和二维(2D)信息能够访问、融合和显示，使得用户能够根据扫描的医学影像交互式地分离肝叶或其它被分割的肝脏部分。所述分离肝脏不同部分的交互式方式通常是为了诊断、术前评估、分析和规划等目的。本文所述的系统和方法使用户能够根据对象的性质交互式地定义任意形状的表面，例如根据肝脏的解剖结构，包括在3D和2D空间中可用的任何信息，以便于用户以交互式的方式分离肝叶或任何肝脏子部分。根据肝脏的解剖结构，用户可以应用专业领域知识和通过本发明所提供的直观交互工具的帮助来实时分离肝叶/子部分，相比于目前可用的软件包本发明具有更高程度的准确性和效率。

首先讨论肝叶的解剖结构。图1示出了肝叶的基本解剖结构。传统上，外科医生只利用表面解剖标志将肝脏分成肝叶来切除肝组织。通过这种方法，外科医生可以识别向肝脏提供血管流入的肝动脉和门静脉，提供血管流出的肝静脉，以及位于脐裂隙中的镰状韧带。例如，一种被称为Couinaud划分的广泛采用的方法将肝脏分成8个独立的肝叶。标准的右或左肝叶切除术要求沿肝中静脉的平面进行划分。在传统意识中，这是从下腔静脉(IVC)到胆囊窝的平面，通常沿肝中静脉，并因此将肝脏分成右和左肝叶。由该平面投影在肝脏表面的线被称为坎特利(Cantlie)线。不过，真实的边界是由血管系统确定的。例如，在Couinaud划分中，由肝中静脉定义的平面将肝脏细分成真实的右和左肝叶。肝叶Ⅳ位于平面的左侧，而肝叶Ⅴ和Ⅷ位于右侧，其中肝叶Ⅷ位于肝叶Ⅴ之上。在右肝叶上，肝右静脉的平面或节间平面进一步将右肝叶分成前(Ⅴ和Ⅷ)和后(Ⅵ和Ⅶ)部分。由门静脉的右分支定义的平面将右肝叶的前部和后部分成上部和下部，因此将右肝叶分成4个部分(Ⅴ-Ⅷ)。脐平面将肝脏的左肝叶分成中间(肝叶Ⅳ)和侧向(肝叶Ⅱ和Ⅲ)部分。该划分是唯一不由肝静脉定义的垂直定向的划分平面。它可以通过其相关的标志在肝脏的表面上进行定义。它沿着尾状叶的侧面从脐裂隙向前延伸通过静脉韧带。脐裂隙的平面内的结构包括镰状韧带、静脉韧带和圆韧带。静脉韧带和圆韧带分别是静脉导管和脐静脉的残留。肝左静脉的平面定义肝叶Ⅱ和Ⅲ之间的边界。由于肝左静脉的平面是倾斜的，它在肝叶Ⅲ前面和肝叶Ⅱ后面形成一部分(区域)。Couinaud划分中最独特的是肝叶Ⅰ，它对应尾状叶(也被称为Spigel叶)。它位于邻近肝叶Ⅳ的肝脏的后表面。它的中间和侧向边界分别由IVC和静脉韧带进行定义。肝叶Ⅰ不同于其它肝叶，原因在于它的门静脉流入源自门静脉的左和右分支，并且它通常具有其自身的短肝静脉直接连接至IVC。由于血管的广泛交纵以及其相对于肝门和IVC的位置，肝叶Ⅰ通常不被切除。

按照本发明，分离先前已被分割的肝脏的一个或多个子部分可以根据3D操作工具在3D场景中直观地进行再加上2D影像和操作工具辅助。为了将肝脏分割成子部分，在3D场景中可以采用一个或多个可调节的3D表面，以便隔离关注的3D区域。除了显示肝脏外，3D场景还包括3D显示与肝脏相关的选定的重要结构，例如，动脉、肝静脉、以及门静脉、肿瘤，所述重要结构被用作在3D空间中设置/调整3D分离面的解剖参照物或标志。每个所述分离面切过当前的肝脏并且与肝脏相交产生2D断面视图。通过调节3D分离面的位置和方向，每个2D断面可用于显示沿任一任意方向和位置通过肝脏的一个影像切片。

在本发明的某些实施例中，平行于体坐标的多个正交视图可用于沿矢状、冠状和轴向方向观察肝脏。例如，可以在3D空间中显示3D肝脏，并且如果视图平面与3D肝脏相交，可以在各2D视图中显示3D肝脏的断面轮廓或区域。切过数据体的2D视图的影像也可以在3D区域中以其位置和方向进行显示。在本发明的其它实施例中，也可以生成具有任意方向的多个视图。用户也可以生成和观察沿分离面的断面视图，以评估是否分离面切过任何重要结构。

图2示出了构思，其中3D对象210显示在3D场景200中，并且一个示出的分离面220切过3D对象210并将3D对象210分成两半-3D对象的左部分和右部分，分别位于3D分离面220的左侧和右侧。3D分离面220和3D对象210的相交处形成3D对象的断面。3D空间200可被转动和缩放，而显示在3D空间内的3D对象相应地被转动和缩放。通过这种方式，用户可以毫不费劲地理解3D对象和体积之间的空间关系。

分离面220可以是任意形状。图2示出了3D平面表面，而图4(a)和图4(b)示出了柱面3D表面。一般，所述分离面可以是任何弯曲或成形的表面。另外，分离面的3D方位和3D形状可以动态调整以便例如匹配肝脏子部分的边界方位和形状。所述调整包括但不限于，重新定位、改变方向、改变大小、倾斜、弯曲和形成任意曲形。3D分离面可以在3D或2D中进行修改，用于局部形状调整。

在某些实施例中，3D分离面可能在位于初始3D方位处具有初始形状，例如，在位于3D对象的中心处的平面或柱面表面。3D分离面的所述初始位置、大小和形状可以通过算法、应用程序工具智能地确定，或通过用户以交互式方式进行确定。例如，柱面表面可能最初通过参照在融合有2D相应信息的3D中显示的重要结构或标志，由用户在肝脏的3D显示上徒手绘画而产生。所述柱面表面还可以通过沿基于轴向、冠状或矢状视图或任意角度MPR视图的断面曲线徒手绘画而确定。所述初始形状还可以通过进一步将任意角度MPR视图与影像的最大或最小密度投影视图结合来确定，以便可以更好地观察肝静脉、门静脉或动脉以帮助识别最佳的切割位置。

所述柱面表面的一个示例在图4(a)中示出。如图所示，存在多个断面410和420。根据与应用相关的信息，例如，在MPR视图中可以看到的肝静脉的估计位置，可以画出曲线430。该所画的曲线430可用于确定横穿不同断面的3D分离面的形状。柱面表面的方向可能与在其上画有曲线的平面正交。柱面表面的方向也可能相对于绘画平面成任意角度，如图4(a)所示。例如，柱面表面的方向可以通过将断面的位置调节在平行于绘画平面的平面上来进行改变。横穿不同的断面，柱面表面还可以被分成多个段，每段具有其自身的3D方向，以便最佳地匹配在包含在所述段中的2D断面上遇到的2D曲线。这在图4(b)中示出，其中示出了两段，一段470位于断面440和450之间而另一段480位于断面450和460之间。通过这种方式，每段具有独立确定的方向，并且所述曲面的多个段一起相对于3D空间中的3D对象进行最佳的匹配。每个段构成独立的3D分离面。

在某些实施例中，每个3D分离面可以根据某个估计对象的大小和形状自动并智能地产生。例如，根据已知的关于肝脏及其血管结构的解剖信息，用于隔离肝脏的特定子部分的3D分离面的初始位置、大小和形状可以通过智能算法或软件应用程序来自动确定。所述初始位置、大小和形状随后可由用户通过交互式方式进行调整，以达到更为准确。

所述估计的3D分离面可以初始设置在相对于其内显示3D对象的3D场景中的估计初始位置。用户可以交互并实时操纵3D空间中每个单独3D分离面的位置、方向、形状和大小。分离面220的3D方位可以动态地由用户通过拖曳和/或转动分离面来进行调整。所述操作可以在3D或2D空间进行。例如，在3D空间中，某些3D操作工具可被用于调整3D分离面的3D方位。

图3示出了所述的示例，其中3D分离面310可以通过例如3D操纵杆型柄330四处移动，所述柄330可用于转动和平移表面310。该操纵杆型柄具有三个功能部件，即操纵杆的杆头(在图3中远离3D表面的那端)、杆座(接触3D分离面的那端)、和杆体。操纵杆的杆头可用于转动和改变表面的方向。操纵杆的杆座可用于沿平面移动以形成新的转动中心，用户可以相对于新的中心转动3D表面。操纵杆的杆体可用作滑动体，沿着所述杆体3D分离面可以沿操纵杆的纵向方向滑动通过3D对象。

图6(a)和6(b)示出了在2D视图上调整3D分离面。当3D分离面220切过3D对象210时，它形成3D对象210和分离面220之间相交的断面。该断面可以通过2D影像进行观察并且3D分离面220在2D断面视图上具有投影。在所述2D断面视图中，3D分离面投影在断面视图上的轮廓/线/曲线在体素的灰度信息上可以叠加。分离面上的体素的灰度信息还可以在分离面上显示以便可见或基于例如MPR或曲面MPR显示作参照。这在图6(a)中示出，其中断面图是600，而3D分离面220的投影是例如2D线(如果3D分离面是平面的话)。3D分离面220的3D方位可以通过移动特定2D断面视图上的投影线进行四处移动。在本示例中，投影线610可以朝向右侧移动，从而整个3D分离面220朝向当前3D对象的右侧移动。

3D分离面在2D断面上的2D投影还可用于转动3D分离面。这在图6(b)中示出。3D分离面在2D断面上的投影(一般为2D曲线)可以通过转动投影的任一端，例如，一端630或另一端640，绕转动中心620进行转动。所述2D投影的转动可以造成整个3D分离面进行转动，并且经由2D数据操作通过转动2D断面上的投影进行。

如本文所讨论的，3D分离面(例如220)的形状可以根据需要进行动态调整。例如，3D分离面可被手动弯曲至一定程度以形成所需的形状。在某些实施例中，用户可以通过抓握某些图形操纵器在3D场景中弯曲3D分离面，所述图形操纵器可被定义为3D分离面的某些部分。图3中示出了关于平面表面的某些示例性图形操纵器，其中3D分离面310的四个边缘320-a，320-b，320-c，320-d被用作图形操纵器。通过所述图形操纵器，用户可以抓住3D分离面的边缘并将其拖离原来的位置。按照拖曳方向通过同时拉动与所拖曳边缘相关的两条平行线可以产生弯曲的表面。这在图5中示出。在图5中，水平边缘中的一个(上边缘540)被抓住并沿530所示方向被拉离其原来位置。原来的3D分离面500是平面形状并且对上边缘540的移动作出反应，本文所讨论的系统允许平行的边缘510沿与边缘540的所示方向530相同的方向被同时拉动。两个平行边缘弯曲的方式可取决于拖曳点。例如，如果拖曳点位于边缘的中间，则拖曳后每个边缘的弯曲曲线可能是对称的。否则，经调整后的曲线可能不是对称的。上边缘540和下边缘510能够以相同的方式进行弯曲，并且随后可以通过例如根据新的上和下边缘插入所有的表面点来产生改动后的表面。在某些实施例中，系统可使得只有一个边缘被弯曲(而不允许平行的边缘进行相应的操作)，以便产生不同的表面。类似地，其它边缘例如垂直边缘520能够以相同的方式进行操作，以便调整原来3D分离面的形状。每个边缘的弯曲度也可以不同，以便产生更多弯曲型式的表面。在某些实施例中，用户可被允许使表面上的任意点抬起或凹下，以便形成不同组合以产生例如波纹状或任何其它任意的表面形状。在某些实施例中，用户可以定义3D分离面上的控制点/边缘/块，以便对于分离面可以进行分段弯曲/成曲形。

表面弯曲或成曲形的另一种方式可以通过利用2D视图平面实现。通过在某个方向和/或位置选择2D视图，用户可以在选定的2D视图中画直线或曲线。所画的直线或曲线随后可以沿与2D视图平面正交的方向或相对于2D视图平面沿任何任意方向延伸，以形成3D分离面。

如本文所讨论的，3D分离面的投影断面轮廓/线/曲线可以在2D视图中被叠加。用户可以在2D视图中调整投影的断面轮廓/线/曲线，通过移动或弯曲或分段/徒手画/任意修改投影的轮廓/线/曲线来调整当前3D分离面的位置和/或方向，以形成不同的3D分离面。例如，如图6(a)和6(b)所示，投影的断面线可以通过例如鼠标拖曳操作进行横向平移(图6(a))，或者通过例如相对于用户定义的转动中心620进行转动(图6(b))，这可能引起对整个3D分离面在形状上的调整。

该过程可以重复实施以便连续调整3D分离面，直到它在希望的位置形成希望的形状。例如，为了隔离特定的肝叶，多个3D分离面可能沿肝叶的不同面构成位置。随后为了获得更好的肝叶分割，每个分离面可被调整以匹配肝叶的特定面的形状直到匹配令人满意。当所有的分离面以这种方式进行调整后，它们就在3D空间中隔离了所述肝叶。

在运行中，本文所述的系统可能为每个3D分离面储存一个或多个先前的方位信息，以便可以进行回溯操作。例如，如果所作的一系列调整被证实不理想，用户可以调用回溯操作以返回到先前状态，包括初始状态。所述先前状态包括先前的方位、形状和尺寸。尤其是，本文所述的系统可以让用户选择将3D分离面的方位和尺寸重新设定回其初始状态或通过简单的方式(例如在特定弯曲边缘或表面上进行点击)将弯曲表面重新设定回其原来的表面形状。

根据某些实施例，本发明还可便于操作，使得用户能够操纵和管理3D工作环境。在某些实施例中，为了使用户能更有效地分离3D对象的希望部分，例如先前分割的肝脏，系统可允许用户控制肝脏的希望部分的可见外观。例如，也是3D对象的希望部分可能以透明或半透明的模式进行显示，以便希望部分内部的解剖结构例如血管树或肿瘤可以更清晰可见。在某些应用中，用户确定分离边界不会对任何主动脉或静脉造成损害的要求可能是非常重要的。当分离边界确实通过器官的易受伤害部位，用户可以依靠所述透明视图来调整分离平面或表面以避免潜在的问题(例如，在手术规划中除去肝脏肿瘤)。

在某些实施例中，分离面的透明度也可以被调整，例如从完全不透明到一系列程度的透明度。不透明的分离面使得用户能够容易地理解位于分离面两侧上的分离体。以透明模式显示的3D分离面使得用户能够看透分离面的两侧。用户可以根据应用需要或个人喜好来调整透明度的程度。还可以在分离面上显示分离面上体素的灰度信息，以便可见或利用MPR或曲面MPR显示时作参照。

也可以使每个单独3D对象的显示变得可调。例如，每个对象能够以可见或不可见的模式进行显示。依靠所述选择，用户可以操作显示模式以观察3D对象的任何部位，包括从任何特定视角观察阻塞点。

当利用3D分离面分离3D对象(例如肝脏)的希望子部分时，用户也可以用这样的方式设定显示模式，即只有希望的子部分是可见的，而其它的肝叶或子部分可以变得不可见，以帮助用户只关注于希望的子部分。用户还可以选择根据应用需要选择性地允许某些肝叶或子部分变得可见。在某些实施例中，用户还可以根据应用需要调整各子部分的可见度到不同的程度。

根据本发明，还可以实施本文所述的系统，以便于3D操作和2D断面视图间的空间相关性和同步性，反之亦然。例如，当3D对象在3D空间中移动/转动/改变时，在相应的2D断面视图中3D对象的相关投影能够以与3D空间中的改变一致的方式进行改变。相反地，当在2D断面视图中对特定3D对象的2D投影进行改变时，所述改变会以与2D改变一致的方式转换到3D空间。这使得用户可以根据实际需要更自由地在3D空间中操作3D对象，而不需要在脑海中根据3D操作所作的改变对应在2D空间进行改变以确保一致性，反之亦然。

图7示出了根据本发明的一个实施例，用于分离3D对象的子部分的示例性整体系统结构700。系统700包括3D肝脏分割模块770，3D场景显示机制715，图形用户界面(GUI)控制器720，3D场景操作机制730，3D分离面操作模块750，和3D表面显示机制760。3D场景显示机制715被设计成在显示屏705上显示3D场景。由3D场景显示机制715显示的3D场景可以包括不同的3D实体，例如待进一步分割的3D对象(它可能先前已被分割过，例如来自3D肝脏分割模块的3D肝脏)，一个或多个3D分离面(由例如3D分离面显示机制760指定)，数据处理工具(例如操纵杆型柄，由用户通过GUI控制器720调用)，已被进一步分割的各子部分，3D空间中的2D断面显示(例如由用户通过与3D场景操作机制730进行交互而分割的左和右肝静脉)，或者可能显示在其内以提供额外信息的某些文本数据(例如，用户710可以通过GUI控制器720和3D场景操作机制730对各子部分指定名字并要求所述名字与所述各子部分相关联)。

因此，3D场景显示机制715根据从不同模块/机制接收到的信息运行，以便向显示屏705提供相干的3D显示。例如，为了在显示屏705上显示待进一步分割的3D对象，3D场景显示机制715从3D肝脏分割模块取回先前已分割的3D对象。另外，它可以根据用户的指令动态更新3D空间显示。例如，它可以动态地从3D场景操作机制730接收控制信息，而所述3D场景操作机制730可以接受来自用户710的输入，指示系统700如何通过GUI控制器720显示3D场景。另外，用户710可以通过GUI控制器720指定关于例如某个选定的对象以透明模式进行显示，与某些选定对象相关的选定不透明度，是否示出在3D空间中显示的2D断面视图上投影的曲线，等等。

3D场景显示机制715还可以根据由用户710通过GUI控制器720对现有的3D分离面进行调整来动态更新不同3D分离面的显示。由用户710指定的调整可能经过由2D/3D转换机制740进行的某些转换，所述2D/3D转换机制740将根据用户在2D显示屏上的操作从显示屏705截取的2D坐标转换成可应用于3D显示空间的实际3D坐标，以便适当地显示希望的调整。例如，用户可以在2D显示屏上拖曳特定3D分离面的特定直边缘，产生一系列2D坐标表示通过拖曳直边缘而改变的曲线。这些2D坐标需要被转换成3D坐标，表示对应于2D曲线的新的3D曲线。

所述转换后的3D坐标随后被送至3D分离面操作机制750，所述3D分离面操作机制750将新的3D坐标应用于特定3D分离面的特定直边缘并且用基于新的3D坐标确定的3D曲线来替代所述直边缘。所述新形成的新3D曲线随后可被送至3D分离面显示机制760，在这里新的3D曲线可被平滑地连接至先前特定的3D分离面并且可以产生更新后的3D分离面。所述更新后的3D分离面随后被送至3D场景显示机制715，以便按照用户的操作来更新先前3D分离面的3D显示。

图8是根据本发明的一个实施例可以分离先前已分割3D对象的一个或多个子部分的示例性程序的流程图。在该示例性示图中，3D对象对应肝脏。在步骤800，首先根据例如从某个医学影像数据采集设备获取的3D体数据进行肝脏分割。肝脏内部/附近的重要解剖结构也可能被分割和/或显示在3D空间中，并且某些解剖结构可被选为解剖参照物或标志。这产生了分割后的3D肝脏，所述分割后的3D肝脏作为本文所述程序的起点。在步骤805，所述分割后的3D肝脏连同肝脏内部/附近的其它重要解剖结构在3D空间中进行显示，形成初始3D场景。在步骤810，本文所述的系统在3D场景中显示一个或多个初始3D分离面。所述初始3D分离面可以由系统根据智能算法和内置领域知识(例如人体肝脏的解剖结构)或利用某些系统设定默认表面(例如平面或柱面表面)自动获得。初始分离面的初始设置的位置还可以根据当前应用的领域知识(例如将平面表面设置在肝脏的中间以便将肝脏分成左部分和右部分)智能和自动地进行确定。另外，初始位置还可以由用户指定。

在步骤815，一旦初始分离面在3D场景中相对于所显示的3D对象设置在它们的初始位置，用户可以对每个分离面交互地进行单独调整。在步骤820，所作的每个调整可以根据某个标准进行评估，以便了解更新后的表面是否符合用户的要求。如果结果不符合用户的要求，则运行返回到步骤815，以便用户可以重复地对分离面进行调整。在某些实施例中，用户可以根据3D或2D解剖信息在3D空间中重新定义新的表面。作为例证，用户可以在3D显示表面内或在2D影像规划上画一曲线，以定义新的表面。该过程重复，直到结果令人满意或用户决定不再继续所述调整过程。

在步骤825，本文所述的系统随后根据调整后的分离面将3D对象分成不同的子部分。所述获得的子部分可以根据用户的指定进行显示。另外，系统可以自动部署显示方法，以便获得的每个单独子部分以不同于其它子部分的方式进行显示。在步骤830，系统随后可以询问用户是否希望进行下一步骤。

根据用户接受的分离面，系统(例如遵循Couinaud划分)经若干步骤自动生成所希望的肝脏分割。在某些实施例中，在第一步，根据设置在肝中静脉附近的表面，系统自动地分离右和左肝脏。第二步840是通过沿肝右静脉设置分离面在右肝脏将Ⅴ-Ⅷ子部分从Ⅵ-Ⅶ子部分分离。第三步845是通过沿右门静脉设置分离面将Ⅴ子部分从Ⅷ子部分分离并将Ⅵ子部分从Ⅶ子部分分离。第四步850是定义在左肝脏中将Ⅰ-Ⅳ子部分从Ⅱ-Ⅲ子部分分离的脐表面。第五步855是通过沿肝左静脉设置分离面将Ⅱ子部分从Ⅲ子部分分离。第六步860是将Ⅰ从Ⅳ分离并且在860子部分表示Ⅰ/Ⅳ肝叶区域。

以这种方式由系统获得的初始分割随后可以向用户显示并且程序继续进行至步骤815，以便用户可以通过调整系统设置的分离面微调来自于系统的分割结果，以便获得改进的分割。尽管根据特定领域知识或用户喜好/输入以某个顺序进行显示，在实际运行中，执行的步骤数量或步骤执行的顺序可以变化。例如，在某些情况，将肝脏只分成两个子部分例如左和右肝脏可能是足够的。在这种情况，只需要一个分离面来实现分割，并且不会执行图8中的多个步骤。另外，特定分离面的使用也可以根据所部署的肝脏/肝叶/子部分划分方法而不同。另外，分离子部分所采用的流程也可以不同，以便使系统适合支持除肝脏以外的3D对象的分离程序，所述3D对象可以具有它们自身的独特器官结构和定义。因此，应当理解，本文的讨论只是说明性质的，并且不同于本文所述的表达不会偏离本发明的精神。

根据本发明得到的所述获得的子部分使得(如果没有本文所述的方法和系统难以实现的)其它自动计算成为可能。例如，可以计算每个单独子部分(例如每个肝叶)的体积，这对于肝脏移植和切除术是重要的考虑因素。在一个示例性实施例中，本发明的系统可适于自动探查与肝叶/子部分相关的体积度量。例如，当计算每个肝叶/子部分的体积时，无论何时需要体积测量功能，用户可以简单地将鼠标指向3D肝叶或子部分或加亮关注的对象，以便与该3D肝叶/子部分相关的体积度量可以在屏幕上在对象的附近自动显示。还可以显示与特定子部分相关的其它度量。为了保持在视觉上令人满意的效果，还可以设定系统以便当用户将鼠标移离该对象时所显示的度量会自动消失。

由肝叶/子部分的分离还可以实现其它扩展的功能。例如，分离后的肝叶或子部分可被进一步用于识别或区别其内的内部结构，例如在每个子部分中血管树成为分离后的分支或肿瘤。系统可方便地适于自动计算和显示这些分离后的内部结构的子体积测量结果。

尽管已结合某些图示的实施例对本发明进行了描述，在本文中所使用的文字是说明性质的文字，而不是限定性质的文字。在所附权利要求书的范围内，在不超出本发明各方面的范围和构思的前提下可以进行改变。尽管已结合具体结构，动作和材料在本文对本发明进行了描述，本发明并不局限于所披露的细节，而是可以包括多种形式，其中某些可能与所披露的实施例有很大不同，并延伸到所有等同的结构，动作，和材料，如属于所附权利要求书的范围。

Claims (16)

1.一种分离3D肝脏对象的方法，包括：

在2D显示屏上显示的3D空间中显示3D肝脏对象和选定的相关血管及其它解剖结构；

根据自动或交互式分割的解剖结构标志在3D空间中设置一个或多个用户可调节的3D图形化可见分离面，其中所述一个或多个3D图形化可见分离面中的每一个与3D肝脏对象在相对应的3D方位处相交；

根据所述一个或多个3D图形化可见分离面将3D肝脏对象分成至少两个子部分；

其中用户可调节的3D图形化可见分离面的每一个可以独立地在3D空间中实时直接地进行调整，和由用户根据与3D肝脏对象以及选定的相关血管和其它解剖结构相关的3D和/或2D信息交互地进行调整。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述子部分是肝叶。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个3D图形化可见分离面包括下述中的至少一种：

3D平面表面；

3D柱面表面；和

根据解剖信息的3D表面形状。

4.根据权利要求1所述的方法，其中每个3D图形化可见分离面通过下述中的至少一种进行调整：

调整3D图形化可见分离面的3D方位；和

调整3D图形化可见分离面的形状。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述调整3D方位是基于3D操作工具进行的。

6.根据权利要求5所述的方法，其中3D操作工具嵌入3D图形化可见分离面。

7.根据权利要求6所述的方法，其中3D操作工具是具有杆头、杆座和杆体的3D操纵杆型柄，用于调整其嵌入的3D图形化可见分离面的位置和/或方向。

8.根据权利要求4所述的方法，其中3D图形化可见分离面的3D方位根据与3D肝脏对象相关的领域知识进行自动调整。

9.根据权利要求4所述的方法，其中所述一个或多个3D图形化可见分离面中的每一个与3D肝脏对象之间的相交产生其上具有与相交的3D图形化可见分离面相关的2D结构的相应断面。

10.根据权利要求9所述的方法，其中在相应断面上的2D结构是下述中的至少一种：

与3D平面图形化可见分离面相关的线；

与3D柱面图形化可见分离面相关的曲线或与根据基于解剖的任意形状的图形化可见分离面的3D形状相关的曲线。

11.根据权利要求9所述的方法，其中3D图形化可见分离面的3D方位根据对相应断面上的2D结构所作的改变进行调整。

12.根据权利要求4所述的方法，其中所述调整3D图形化可见分离面的形状包括：

识别3D图形化可见分离面的子部分；

修改3D空间中的子部分；和

根据3D图形化可见分离面和移动的子部分生成更新的3D图形化可见分离面。

13.根据权利要求9所述的方法，其中3D图形化可见分离面的形状根据对相应断面上的2D结构所作的改变进行调整。

14.根据权利要求4所述的方法，其中3D图形化可见分离面的形状根据与3D肝脏对象相关的领域知识进行自动调整。

15.根据权利要求1所述的方法，其中3D肝脏对象包括多个独立的肝叶。

16.根据权利要求1所述的方法，其中所述设置3D图形化可见分离面包括：

在3D肝脏对象内沿肝中静脉设置第一3D图形化可见分离面，以便将3D肝脏对象分成左肝脏和右肝脏；

在3D肝脏对象内沿肝右静脉设置第二3D图形化可见分离面，以便在3D肝脏对象的右肝脏中将V-VIII子部分从VI-VII子部分分离；

在3D肝脏对象内沿右门静脉设置第三3D图形化可见分离面，以便在3D肝脏对象中将V子部分从VIII子部分分离并将VI子部分从VII子部分分离；

在3D肝脏对象内设置对应于脐表面的第四3D图形化可见分离面，以便在3D肝脏对象的左肝脏中将I-IV子部分从II-III子部分分离；

在3D肝脏对象内沿肝左静脉设置第五3D图形化可见分离面，以便在3D肝脏对象的左肝脏中将II子部分从III子部分分离；和

设置第六3D图形化可见分离面，以便将I子部分从IV子部分分离。

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