CN103298406A - 用于在功能和解剖级对器官疾病进行治疗规划的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开通常涉及用于利用CT和SPECT图像技术的对柔软器官的计划治疗的系统和方法。所述系统和方法组合所划分的CT图像与SPECT图像以利用这两个系统的图像形成组合图像和治疗规划。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年1月6日提交的美国临时申请号61/430,458的优先权，该临时申请的内容通过引入被全部并入本文。
技术领域
本教导涉及用于医学成像中的柔软器官疾病的治疗规划的系统和方法。更具体地，本教导涉及用于组合SPECT和CT图像中的功能和解剖信息的治疗规划的方法和系统。
背景
计算机化断层摄影或CT模式广泛用于诊断和治疗后续工作的目的。它可提供对人类器官的非常详细的解剖结构信息。例如，在肿瘤学中，CT用于通过测量肿瘤尺寸变化来监测对肿瘤的治疗的治疗反应。然而，治疗反映在肿瘤的尺寸变化上可能花费很长时间，例如几个星期。SPECT（单光子发射计算机化断层摄影）是可提供对人类器官和/或肿瘤的直接新陈代谢测量的方法，允许人们在功能级区分开健康组织与有病组织。虽然SPECT和CT都提供成像信息，但是，从SPECT获得的成像不能按照与CT实行的相同方式来提供关于人类器官的详细解剖结构信息。此外，SPECT图像分辨率比CT低得多，所以准确的治疗规划仅依赖于SPECT图像可能不是可能的。最近，CT和SPECT组合在一个成像设备中，允许CT和SPECT图像都彼此交叉地被参考。目前，SPECT-CT成像的利用主要在图像级被利用。例如，SPECT和CT图像可覆盖在彼此上用于交叉参考。在例如通过射频消融（RFA）或化疗栓塞对例如肝病变的经皮治疗中，基于解剖信息和功能信息来计划治疗是合乎需要的。此外，功能和解剖图像可组合在一起用于对肝病变的更准确的划分。
因此，在解剖和功能级将用于区域分析的来自CT的解剖信息与SPECT的功能分析方面组合，用于治疗规划和治疗监测是高度合乎需要的。
概述
在本公开的实施方式中，公开了用于柔软器官的治疗规划的系统。系统包括用于产生柔软器官的功能图像的第一设备、用于产生柔软器官的结构图像的第二设备、用于划分柔软器官的结构图像的划分单元、几何转换单元、功能划分单元、用于组合柔软器官的功能划分与柔软器官的结构划分的融合单元、以及治疗规划单元。
在另一实施方式中，柔软器官是肝。在另一实施方式中，第一设备是单光子发射计算机化断层摄影设备。在另一实施方式中，第二设备是计算机化轴向断层摄影（CT）设备。在另一实施方式中，结构成像系统还包括器官血管划分单元。在另一实施方式中，系统还包括第一设备-第二设备病变划分单元。在又一实施方式中，器官血管划分单元产生血管图像，其中血管图像与来自第一设备的功能图像组合。
在另一实施方式中，公开了在具有至少一个处理器、存储器和连接到网络的通信平台的机器上实现的用于制订柔软器官的治疗规划的方法。该方法包括在第一图像空间中划分从成像设备得到的柔软器官图像，将所划分的图像映射到第二图像空间中，在第二图像空间中限定柔软器官边界，在第二图像空间中划分在柔软器官边界内的有缺陷器官区域，将在第二图像空间中所划分的识别的有缺陷区域映射到在第一图像空间中获得的柔软器官图像，基于所映射的有缺陷区域和在第一图像空间中的解剖信息来划分出靶目标，基于在第一图像空间中的柔软器官图像来划分出其它结构，将第一图像空间和第二图像空间中的划分的图像组合成组合图像，并基于组合图像产生治疗规划。
在另一实施方式中，柔软器官是肝。在另一实施方式中，靶目标是肿瘤。在又一实施方式中，第一图像空间是CT图像。在又一实施方式中，第二图像空间是SPECT图像。在又一实施方式中，在第二图像空间中的肝边界的限定基于在第一图像空间中获得的图像。在另一实施方式中，对有缺陷器官区域的划分基于阈值度量。在另一实施方式中，划分靶目标基于最大化来自第一图像空间的图像和来自第二图像空间的映射图像的组合梯度并最小化靶目标内的强度变化的优化。在另一实施方式中，其它结构是血管结构。在另一实施方式中，靶目标是肿瘤。在另一实施方式中，来自第一图像空间的组合图像和来自第二图像空间的映射图像是CT图像和映射的SPECT图像。
在又一实施方式中，公开了计算机可读有形和非临时介质，其上记录有用于形成柔软器官疾病的治疗规划的信息。其中该信息在被机器读取时使机器在第一图像空间中划分从成像设备得到的柔软器官图像，将所划分的图像映射到第二图像空间中，在第二图像空间中限定柔软器官边界，在第二图像空间中划分在柔软器官边界内的有缺陷器官区域，将在第二图像空间中所划分的识别的有缺陷区域映射到在第一图像空间中获得的柔软器官图像，基于所映射的有缺陷区域和在第一图像空间中的解剖信息来划分出靶目标，基于在第一图像空间中的柔软器官图像来划分出其它结构，将第一图像空间和第二图像空间中的划分的图像组合成组合图像，并基于组合图像产生治疗规划。在另一实施方式中，柔软器官是肝。在另一实施方式中，靶目标是肿瘤。
附图的简要描述
从实施方式方面进一步描述了在本文主张和/或描述的发明。参考附图详细描述了这些实施方式。这些实施方式是非限制性的实施方式，其中相似的数字在附图的几个视图中始终代表相似的结构，且其中：
图1示出根据本公开的基于功能和解剖图像的治疗规划和后续工作评估的系统图；
图2描绘基于功能和解剖图像的治疗规划和后续工作评估的流程图；
图3是根据本公开的在CT到SPECT中的解剖分析结果的映射的例子；
图4描绘根据本公开的基于功能信息和结构信息的混合病变划分的流程图；
图5描绘根据本公开的在CT中的结构信息与在SPECT中的功能信息的组合的构成；以及
图6描绘根据本公开的用于实现本公开的系统和方法的计算机系统。
详细描述
本教导在本文公开了使用功能和解剖信息进行柔软器官治疗的治疗规划和后续工作的系统和方法。本文的公开提到使用功能和解剖信息进行肝病变的治疗规划和后续工作的系统和方法。所公开的实施方式将肝称为在研究中的柔软器官。然而，应理解，在任何器官例如心脏、肺、肾、胃、肠、脑或其它柔软器官上的治疗规划、后续工作、外科手术和其它程序可利用并受益于本公开。因此，为了容易清楚，对肝的提及用于描述本公开的系统和方法的实施方式，但这不是限制，如本领域中的技术人员将理解的，且不以任何方式限制本发明的范围。所示例子基于SPECT-CT图像。也可以用类似的方式使用其它功能模式例如PET（正电子发射断层摄影法）。此外，对于本教导，提供解剖信息的其它方法例如MR可代替CT来使用。
图1示出柔软器官的治疗规划和监控系统100的示例性系统图。系统可由CT器官或肝划分单元106、CT到SPECT几何转换单元108、SPECT功能有缺陷的肝或柔软器官区域划分单元112、SPECT到CT几何转换单元114、混合SPECT-CT病变划分单元118、CT血管结构划分单元116、SPECT-CT融合单元119和治疗规划和后续工作评估单元120。由单元106得到的CT划分的肝基于CT-SPECT几何转换参数由单元108映射到SPECT空间。在SPECT图像空间中，CT肝区域用于通过单元112限定功能上有缺陷的肝区域的划分的界限。在SPECT中的功能上有缺陷的肝区域与CT图像组合以通过单元118得到更准确的病变划分。所划分的病变连同来自SPECT的功能上有缺陷的区域与其它解剖结构例如由单元116得到的血管结构一起通过单元119融合。治疗规划和后续工作评估单元120组合SPECT中的功能分析结果与CT中的结构分析结果以作出治疗规划或得到对已经执行的治疗的评估。
图2示出根据本公开的图1的示例性流程图。首先，在步骤202，通过本领域中已知的任何方法例如在Guo-Qing Wei等人的美国申请专利11/474505“Methods for interactive liver disease diagnosis”中公开的方法来在CT中划分柔软器官例如肝器官。在步骤204，所划分的肝可映射到SPECT图像空间中。该映射可基于SPECT-CT机械配准参数或基于已知的配准方法，例如D.Rueckert、L.Sonoda、C.Hayes、D.Hill、M.Leach和D.Hawkes的“Nonrigid registration using free-from deformations:Applicationto breast MR images”（IEEE Trans.Med.Imag,Vol.18,no.8,pp.712-721,1999年8月），其可考虑SPECT和CT图像之间的呼吸和身体运动效应。
所映射的肝用于在步骤206限定SPECT图像中的肝边界。因为功能上有缺陷的肝区域例如病变在SPECT中不显示新陈代谢活动，这样的区域的强度类似于背景，即，没有照明。因此，映射到SPECT空间中的CT肝边界帮助限定SPECT中的肝边界。由于肝边界在SPECT中被限定，功能上有缺陷的器官或肝区域可在步骤208在器官或肝边界内被划分出。可通过阈值化或其它高级划分方法例如Malladi、R.Sethian、J.A.和Vemuri,B.的“Shape modeling with front propagation:A level set approach”（IEEETransactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence17,2(1995),158-175）中的水平集合来执行分割。在步骤210，所划分的功能上有缺陷的区域可基于SPECT-CT几何转换参数映射到CT图像。在步骤212，可基于功能和解剖信息来划分肝区域。划分结果可以由操作员交互地和手动地调节。调节可以是编辑图像的任何方法，例如划分结果的切割或修补或划分参数的调节。
在步骤214，血管结构可使用已知的方法在CT中被划分出。在步骤216，SPECT和CT信息可融合或组合成统一的图像。在本教导的实施方式中，融合可以以3D对象可视化的形式，例如显示功能上有缺陷的SPECT区域、所划分的病变、在同一3D空间中的所划分的器官或肝和血管结构。它也可以以在功能上有缺陷的SPECT区域和所划分的病变在SPECT和CT图像上重叠的形式。在步骤218，对治疗进行规划或对治疗进行评估。在实施方式中，在治疗规划期间，基于混合病变划分结果，可基于所划分的病变与血管结构的空间关系来执行虚拟切割。此外或可选地，在肝病变的经皮治疗中，可基于混合划分结果来限定消融区域。在一个实施方式中，可定义指定虚拟切口或消融区域到混合划分的病变的表面的距离的安全边界。可基于其余肝的SPECT图像的同位素计数来计算其余肝的功能。在一个实施方式中，用户可通过用户接口调节安全边界尺寸。作为调节的结果，残留肝的功能可被计算并显示给用户。在另一实施方式中，不同的虚拟切割计划或消融计划可由用户选择，且相应计划的残留肝功能可被计算并以不同的格式显示给用户用于决策。在实施方式中，在治疗后续工作期间，从混合划分所划分的病变的尺寸可与以前时间的SPECT-CT图像的同一划分的尺寸比较。
图3描绘在肝节片的SPECT和CT图像空间之间的映射的实施方式的例子。图3（a）是CT肝图像序列的一个切片图像，其中区域302指示有病肝区域。图3（b）在与CT图像相同的肝器官的位置处的SPECT图像的切片图像，其中304示出来自映射到SPECT图像空间上的CT图像的肝边界。如上所解释的，暗区域代表在SPECT中不显示摄取的有病区域。图3（c）示出基于图3（b）的SPECT图像强度和肝边界在SPECT中对功能上有缺陷的区域305的划分的结果。
图4描绘在混合病变划分的实施方式中的步骤和流程。在步骤402，对功能上有缺陷的区域计算SPECT图像的强度梯度。在步骤404，计算CT图像的强度梯度。在步骤406，基于SPECT梯度和CT梯度的加权总和来构成混合梯度图。SPECT和CT梯度图像的权重可分别被计算为SPECT和CT梯度图像的最大梯度值的倒数。这用作梯度值的归一化。在步骤408，CT图像强度被组织为原始CT值和功能上有缺陷的区域的加权值。在步骤410，确定一区域，其最大化在该区域的边界处的梯度并同时最小化在该区域内的加权CT强度的变化。
图5示出使用SPECT用于基于在SPECT中的肝的功能分析和CT中的解剖分析的治疗规划的实施方式。图5（a）示出在CT图像空间中的肝503中的病变502。图5（b）示出只在CT中的病变的所计划的切除，其中切除平面由504指示。这在没有SPECT图像是可用的时将是切割平面。图5（c）示出在SPECT中的肝的功能图，其中标记509指示健康肝组织，而标记508指示有病肝组织。虚曲线506指示从CT空间映射的切除平面。可看到，切除平面不完全覆盖功能上有缺陷的区域508。这意味着基于仅仅CT的解剖信息不完全反映肝的功能信息。在图5（d）中，区域510指示从混合划分所划分的病变区。基于在SPECT中的功能信息和在CT中的解剖信息，可得到修改的切除平面，例如曲线512，其现在包括所有功能上有缺陷的区域和病变。
图6示出一般计算机结构（其上可实现本教导），并具有包括用户接口元件的计算机硬件平台的功能方框图图示。计算机可以是通用计算机或专用计算机。该计算机600可用于使用如本文所述的SPECT-CT成像来实现功能分析的任何部件。例如，图像显示器、图像存储、图像处理都可在计算机例如计算机600上经由其硬件、软件程序、固件或其组合来实现。虽然为了方便起见只示出一个这样的计算机，涉及本文描述的本公开的计算机功能可以在很多类似的平台上以分布式方式实现，以分配处理负载。
计算机600例如包括连接到网络和从网络连接的COM端口605以便于数据通信。计算机600还包括用于执行程序指令的以一个或多个处理器的形式的中央处理单元（CPU）620。示例性计算机平台包括内部通信总线610、程序存储器和不同形式的存储器例如磁盘670、只读存储器（ROM）630或随机存取存储器（RAM）640，用于使各种数据文件由计算机处理和/或传递，以及可能使程序指令由CPU执行。计算机600还包括I/O部件660，其支持在计算机和其中的其它部件例如用户接口元件680之间的输入/输出流。计算机600还可经由网络通信接收编程和数据。
因此，如上概述的SPECT-CT图像中的治疗规划的方面可体现在编程中。本技术的程序方面可被认为是一般以在一种类型的机器可读介质上携带的或在该介质中体现的可执行代码和/或相关数据的形式的“产品”或“制造物品”。有形非临时“存储”类型的介质包括计算机、处理器等或其相关模块的存储器或可在任何时间提供对软件编程的存储的其它存储装置中的任一个或全部，例如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等。
软件的全部或部分可有时通过网络例如互联网或各种其它通信网络来通信。这样的通信例如可实现软件从一个计算机或处理器到另一计算机或处理器的装入。可承载软件元件的另一类型的介质包括例如通过有线和光陆线网络和通过各种空中链路在局部设备之间的物理接口中使用的光波、电波和电磁波。承载这样的波的物理元件例如有线或无线链路、光链路等也可被考虑为承载软件的介质。如本文使用的，除非被限制到有形“存储”介质，诸如计算机或机器“可读介质”的术语指参与向处理器提供指令以用于执行的任何介质。
因此，机器可读介质可采取很多形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，例如在任何计算机等中的任何存储设备，其可用于实现如在附图中所示的系统或任何其部件。各种存储介质包括动态存储器，例如这样的计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括在计算机系统内形成总线的电线。载波传输介质可采取电信号或电磁信号、声波或光波例如在射频（RF）和红外（IR）数据通信期间产生的波的形式。计算机可读介质的常见形式因此包括例如：软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡纸带、具有孔的图案的任何其它物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或磁带盒、传送数据或指令的载波、传送这样的载波的电缆或链路、或计算机可读取编程代码和/或数据的任何其它介质。很多这些形式的计算机可读介质可涉及将一个或多个指令的一个或多个序列传送到处理器用于执行。
本领域技术人员将认识到，本教导可经得起各种修改和/或增强的检验。例如，虽然上面描述的各种部件的实现可体现在硬件设备中，它也可被实现为只有软件的解决方案。此外，如本文讨论的利用SPECT-CT图像的功能分析可被实现为固件、固件/软件组合、固件/硬件组合或硬件/固件/软件组合。虽然参考某些所示实施方式描述了本发明，本文使用的词是描述的词，而不是限制的词。可在所附权利要求的范围内进行改变，而不偏离本发明在其方面的范围和精神。虽然参考特定的结构、行动和材料描述了本公开，本公开不限于所公开的细节，而更确切地可以体现在各种形式中，其中一些形式可能与所公开的实施方式的形式相当不同，并扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等效的结构、行动和材料。
Claims (22)
1.一种用于柔软器官的治疗规划的系统，包括：
第一设备，其用于产生柔软器官的功能图像；
第二设备，其用于产生所述柔软器官的结构图像；
划分单元，其用于划分柔软器官的所述结构图像；
几何转换单元；
功能划分单元；
融合单元，其用于组合所述柔软器官的功能划分与所述柔软器官的结构划分；以及
治疗规划单元。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述柔软器官是肝。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述第一设备是单光子发射计算机化断层摄影设备。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述第二设备是计算机化轴向断层摄影（CT）设备。
5.如权利要求2所述的系统，其中所述第二设备还包括器官血管划分单元。
6.如权利要求2所述的系统，还包括第一设备-第二设备病变划分单元。
7.如权利要求5所述的系统，其中所述器官血管划分单元产生血管图像，且其中所述血管图像与来自所述第一设备的功能图像组合。
8.一种在具有至少一个处理器、存储器和连接到网络的通信平台的机器上实现的用于制订柔软器官的治疗规划的方法，包括：
在第一图像空间中划分从成像设备得到的柔软器官图像；
将所划分的图像映射到第二图像空间中；
在所述第二图像空间中限定柔软器官边界；
在所述第二图像空间中划分在所述柔软器官边界内的有缺陷器官区域；
将在所述第二图像空间中所划分的识别的有缺陷区域映射到在所述第一图像空间中获得的所述柔软器官图像；
基于所映射的有缺陷区域和在所述第一图像空间中的解剖信息来划分出靶目标；
基于在所述第一图像空间中的所述柔软器官图像来划分出其它结构；
将所述第一图像空间和所述第二图像空间中的划分的图像组合成组合图像；
基于所述组合图像产生一个或多个治疗规划；以及
为每个治疗规划计算残留器官功能。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述柔软器官是肝。
10.如权利要求8所述的方法，其中所述第一图像空间是CT图像。
11.如权利要求8所述的方法，其中所述第二图像空间是SPECT图像。
12.如权利要求9所述的方法，其中在所述第二图像空间中的对肝边界的限定是基于在所述第一图像空间中获得的图像进行的。
13.如权利要求8所述的方法，其中对所述有缺陷器官区域的划分是基于阈值度量进行的。
14.如权利要求8所述的方法，其中对所述靶目标的划分是基于优化进行的，所述优化最大化来自所述第一图像空间的图像和来自所述第二图像空间的映射图像的组合梯度并最小化所述靶目标内的强度变化。
15.如权利要求8所述的方法，其中所述其它结构是血管结构。
16.如权利要求8所述的方法，其中所述靶目标是肿瘤。
17.如权利要求14所述的方法，其中来自所述第一图像空间的组合图像和来自所述第二图像空间的映射图像是CT和映射的SPECT图像。
18.如权利要求8所述的方法，还包括：
限定指定虚拟切口到混合划分的病变的表面的距离的安全边界。
19.如权利要求18所述的方法，其中所述安全边界使用用户可调节的接口来定义。
20.一种计算机可读有形和非临时介质，其上记录有用于形成柔软器官疾病的治疗规划的信息，其中所述信息在被机器读取时使所述机器执行下列操作：
在第一图像空间中划分从成像设备得到的柔软器官图像；
将所划分的图像映射到第二图像空间中；
在所述第二图像空间中限定柔软器官边界；
在所述第二图像空间中划分在所述柔软器官边界内的有缺陷器官区域；
将在所述第二图像空间中所划分的识别的有缺陷区域映射到在所述第一图像空间中获得的所述柔软器官图像；
基于所映射的有缺陷区域和在所述第一图像空间中的解剖信息来划分出靶目标；
基于在所述第一图像空间中的所述柔软器官图像来划分出其它结构，
将所述第一图像空间和所述第二图像空间中的划分的图像组合成组合图像；
基于所述组合图像产生治疗规划；以及
为每个治疗规划计算残留器官功能。
21.如权利要求20所述的介质，其中所述柔软器官是肝。
22.如权利要求20所述的介质，其中所述靶目标是肿瘤。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106659452A (zh) * | 2014-06-23 | 2017-05-10 | 美国西门子医疗解决公司 | 在定量单光子发射计算机断层扫描中利用多个光电峰的重构 |
| CN109767432A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-17 | 上海联影医疗科技有限公司 | 数据融合方法、装置、计算机设备和可读存储介质 |
| CN110291537A (zh) * | 2017-02-02 | 2019-09-27 | 医科达公司 | 用于检测脑转移的系统和方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103544688B (zh) * | 2012-07-11 | 2018-06-29 | 东芝医疗系统株式会社 | 医用图像融合装置和方法 |
| CN106961574B (zh) * | 2017-02-23 | 2020-12-29 | 武汉大学深圳研究院 | 融合图像在认知无线多媒体传感网络中的传输方法 |
| US11031118B2 (en) * | 2019-08-12 | 2021-06-08 | Biosense Webster (Israel) Ltd. | Mixed electroanatomical map coloring tool having draggable geodesic overlay |
| CN113592890B (zh) * | 2021-05-28 | 2022-02-11 | 北京医准智能科技有限公司 | 一种ct图像肝脏分割方法及装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030099385A1 (en) * | 2001-11-23 | 2003-05-29 | Xiaolan Zeng | Segmentation in medical images |
| US20060258933A1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Advanced Clinical Solutions, Inc. | Method of defining a biological target for treatment |
| CN101061520A (zh) * | 2004-11-22 | 2007-10-24 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 改进的实时位置数据表示 |
| CN101401725A (zh) * | 2007-09-27 | 2009-04-08 | 西门子公司 | 使用混合成像系统的患者治疗 |
| US20100316277A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-12-16 | Li Fan | Method, system, apparatus, and computer program product for interactive hepatic vascular and biliary system assessment |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060030769A1 (en) * | 2004-06-18 | 2006-02-09 | Ramamurthy Venkat R | System and method for loading timepoints for analysis of disease progression or response to therapy |
| US20080292194A1 (en) | 2005-04-27 | 2008-11-27 | Mark Schmidt | Method and System for Automatic Detection and Segmentation of Tumors and Associated Edema (Swelling) in Magnetic Resonance (Mri) Images |
| US8045778B2 (en) * | 2006-05-17 | 2011-10-25 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Hot spot detection, segmentation and identification in pet and spect images |
| GB0803664D0 (en) * | 2008-02-28 | 2008-04-09 | Acergy France Sa | Insulated pipelines and methods of construction and installation thereof |
| US20110060755A1 (en) * | 2008-03-06 | 2011-03-10 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Method of selectively and interactively processing data sets |
| CN102422335B (zh) | 2009-05-12 | 2016-03-02 | 美国医软科技公司 | 用于交互式术前评估的系统、方法和装置 |
| EP2457216B1 (en) * | 2009-07-20 | 2017-11-08 | Koninklijke Philips N.V. | Anatomy modeling for tumor region of interest definition |
| US20110054295A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-03 | Fujifilm Corporation | Medical image diagnostic apparatus and method using a liver function angiographic image, and computer readable recording medium on which is recorded a program therefor |
-
2012
- 2012-01-05 WO PCT/US2012/020259 patent/WO2012094445A1/en active Application Filing
- 2012-01-05 CN CN201280004701.1A patent/CN103298406B/zh active Active
- 2012-01-05 US US13/343,795 patent/US9492124B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030099385A1 (en) * | 2001-11-23 | 2003-05-29 | Xiaolan Zeng | Segmentation in medical images |
| CN101061520A (zh) * | 2004-11-22 | 2007-10-24 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 改进的实时位置数据表示 |
| US20060258933A1 (en) * | 2005-05-10 | 2006-11-16 | Advanced Clinical Solutions, Inc. | Method of defining a biological target for treatment |
| CN101401725A (zh) * | 2007-09-27 | 2009-04-08 | 西门子公司 | 使用混合成像系统的患者治疗 |
| US20100316277A1 (en) * | 2009-05-08 | 2010-12-16 | Li Fan | Method, system, apparatus, and computer program product for interactive hepatic vascular and biliary system assessment |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106659452A (zh) * | 2014-06-23 | 2017-05-10 | 美国西门子医疗解决公司 | 在定量单光子发射计算机断层扫描中利用多个光电峰的重构 |
| CN106659452B (zh) * | 2014-06-23 | 2020-05-15 | 美国西门子医疗解决公司 | 在定量单光子发射计算机断层扫描中利用多个光电峰的重构 |
| CN110291537A (zh) * | 2017-02-02 | 2019-09-27 | 医科达公司 | 用于检测脑转移的系统和方法 |
| CN109767432A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-05-17 | 上海联影医疗科技有限公司 | 数据融合方法、装置、计算机设备和可读存储介质 |
| CN109767432B (zh) * | 2018-12-29 | 2021-03-16 | 上海联影医疗科技股份有限公司 | 数据融合方法、装置、计算机设备和可读存储介质 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2012094445A1 (en) | 2012-07-12 |
| CN103298406B (zh) | 2017-06-09 |
| US9492124B2 (en) | 2016-11-15 |
| US20120209108A1 (en) | 2012-08-16 |
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