CN103648385B - 具有用于选择候选分割图像的独立按钮的医学成像设备 - Google Patents

Abstract

介绍了一种医学成像设备（10），该医学成像设备（10）允许患者身体中的感兴趣的区域内的解剖结构的容易和鲁棒的表示。该成像设备（10）包括图像采集设备（12）、图像分割设备（22）、可视化设备（24）以及独立的选择按钮（34）。在感兴趣的区域的图像中，可以使用图像分割技术来自动识别解剖结构。其中，提供了不仅一个而且多个包括不同地识别的解剖结构的候选图像。可以顺序地或以覆盖方式在显示器（26）上对该多个候选图像进行可视化。使用容易访问和容易操作的独立的选择按钮（34），医生可以在多个候选图像中循环，并且仅仅通过启动选择按钮（34）来手动选择一个候选图像用于进一步的利用。由此，自动分割技术可以与医生的经验结合，由此显著地提高解剖结构的选择的表示的鲁棒性，同时将人交互减少至最低限度。

Description

具有用于选择候选分割图像的独立按钮的医学成像设备

技术领域

本发明涉及医学成像设备，该医学成像设备适合于患者身体中的感兴趣的区域的图像中的解剖结构的用户友好的表示。

背景技术

在诸如侵入介入或最小侵入介入的医学介入中，向医生对患者身体中的感兴趣的区域内的解剖结构进行可视化的可能是必需的。基于该可视化的解剖结构，医生于是能够计划或执行医学介入，该医学介入包含例如处置解剖结构中的患病组织或向解剖结构内的特定位置引入医学设备。

作为范例，在X射线引导的脉管介入中，得到特定脉管的轮廓（outline）以将经皮设备引导至目标病变可能是重要的。例如，在腹主动脉瘤的经皮处置中，支架移植物应该放置在肾动脉下方，以避免堵塞那些动脉和损害肾脏。在那些动脉从主动脉暴露时对那些动脉进行适当的可视化和轮廓描画可以帮助精确地放置设备。

常规地，已经提出了用于对感兴趣的解剖区域的图像中的解剖结构进行可视化和轮廓描画的不同途径。例如，可以由脉管外科医生手动绘制脉管轮廓描画。然而，这在医生的交互将维持在最低限度的医学介入环境中典型地是乏味的解决方案。

另一个途径在于通过自动识别或选择感兴趣的脉管，并且最后将选择的脉管轮廓叠加至在实际医学介入期间采集的荧光透视图像，来自动检测先前采集的血管造影片中的脉管解剖结构，以允许医学设备的准确放置，该脉管造影片即在造影介质存在于脉管中时采集的X射线图像。

例如，WO2005/114575A1描述了用于对象的3D树状管状曲面的自动分割的图像处理系统。

然而，虽然自动的基于图像的分割技术可以减少或避免医生的用于提供解剖结构的可视表示的任何必需的交互，但是已经观察到，该自动的基于图像的分割很少是完美的。因此，特别是在解剖结构的可视化对于介入的成功是关键因素的医学介入中，自动的基于图像的分割技术经常不提供足够的可靠度。

发明内容

可能存在对容许以高可靠性对患者身体的感兴趣的区域中的解剖结构进行可视化而同时需要最低限度的用户交互的医学成像设备的需要。

利用根据独立权利要求的医学成像设备可以满足该需要。在从属权利要求中描述了本发明的实施例。

根据当前发明的一个方面，提出了一种包括图像采集设备、图像分割设备、可视化设备以及独立的选择按钮的医学成像设备。其中，所述图像采集设备适合于采集患者身体中的感兴趣的区域的图像。所述图像分割设备适合于使用图像分割技术来自动识别采集的图像内的解剖结构或设备结构。此外，所述图像分割设备适合于提供包括不同地识别的解剖结构的多个候选图像。所述可视化设备适合于在显示器上对所述多个候选图像进行可视化。设置和布置所述选择按钮，使得所述成像设备适合于仅仅通过启动所述选择按钮来从所述多个候选图像中手动选择一个候选图像。

根据本发明的实施例，医学成像设备一方面适合于使用分割技术来自动识别解剖结构，并且另一方面，不完全依赖自动分割技术，而是容许最低限度的用户交互，以提高解剖结构的正确表示的鲁棒性。其中，图像分割设备适合于不仅提供包含自动识别的解剖结构的单个图像，而且提供多个候选图像，该多个候选图像中的每一个候选图像表示已经使用不同的图像分割结果识别了的识别的解剖结构。其中，这些候选图像中的一个候选图像正确地识别和表示包括在感兴趣的区域中的解剖结构的可能性非常高。医学成像设备此外包含独立的选择按钮，该独立的选择按钮可以由医生使用以从所述多个候选图像中手动选择一个候选图像，基于例如医生的经验，该一个候选图像具有正确地识别所述解剖结构的最高可能性。其中，如在医学介入期间，医生几乎不可能全神贯注于操作任何复杂的设备，应当以使得医生在医学介入期间可以容易地启动选择按钮的方式设置和布置选择按钮。

根据在下文中描述的实施例，当前发明的这些和其它的特征以及可能的优点将变得明显且得以阐述。

附图说明

以下将参照所附图样描述本发明的范例实施例，其中，描述和图样不应该限制本发明的范围。

图1示出了根据当前发明的实施例的医学X射线成像设备。

图2示出了表示根据当前发明的实施例的医学成像设备的操作模式的图示。

图仅仅是示意性的，而不是按比例的。

具体实施方式

图1示意性地示出了根据当前发明的实施例的X射线医学成像设备10.

成像设备10包括C臂X射线图像采集设备的形式的图像采集设备12，该C臂X射线图像采集设备包括X射线源14和相对的X射线检测器16。该C臂X射线成像采集设备12安置于患者台18处，使得由X射线源14发出的X辐射在由X射线检测器16检测之前可以传输通过处于患者台18上的患者身体中的感兴趣的区域。

由X射线检测器16采集的图像信息然后可以传输至布置在例如患者台18之下的计算设备20。计算设备包括如图1中示意性地指示的图像分割设备22和可视化设备24。这些分割设备和可视化设备24可以如所示出的作为独立的电子电路实现，或者合并成一个单个的电路。

分割设备22适合于执行图像分割技术，以自动识别由图像采集设备12的X射线检测器16采集的图像内的解剖结构或设备结构，即通常潜在地相关的结构。在例如不同的起始条件或边界条件下使用这些图像分割技术，可以导致以不同的方式识别感兴趣的区域内的解剖结构。因此，图像分割设备可以提供其中解剖结构或设备结构分别得到不同的识别的多个候选图像。

术语“候选图像”可以指可以对与待识别的解剖结构或设备结构相关的定量特征和/或定性特征进行可视化的任何表示。例如，该候选图像可以对解剖结构或设备结构的外形（contour）进行可视化。替代地，候选图像可以含有诸如体积流量值列表的定量表示，医生能够在该体积流量值列表中选择正确的值。

可视化设备24适合于在显示器26上对候选图像进行可视化。可以作为触摸屏提供显示器26，使得其可以由用户使用以向计算设备20输入进一步的信息数据。另外，提供包括键盘30和轨迹球32或鼠标的独立的输入设备28，用于向计算设备20输入数据。

因为图像分割设备22可以提供包括患者身体的感兴趣的区域中的不同地识别的解剖结构的多个候选图像，所以将使得医生或介入人员（interventionalist）能够从多个候选图像中选择一个特定的候选图像作为解剖结构的最可能的正确的表示。

为此目的，提供了选择按钮34。该选择按钮34定位于患者台18处，使得在其中医生必须保持靠近处于台18上的患者的医学介入期间，该选择按钮34可以由医生容易地启动。换句话说，当整个医学成像设备10包括诸如用于向计算设备20输入数据的触摸屏26或输入设备28的其它输入设备时，通过附加的独立的选择按钮34对这些输入设备进行补充，该附加的独立的选择按钮34也连接至计算设备20，并且由于该附加的独立的选择按钮34安置为与显示器26和输入设备28空间上相独立并且布置在患者台处或附近，所以可以由介入医生在医学介入期间容易地操作该附加的独立的选择按钮34。

此外，选择按钮34可以具有的尺寸使得选择按钮34的启动表面36足够大，以不仅可以用手指按压启动表面36，而且可以例如由医生的肘或其它身体部分按压启动表面36。例如，选择按钮34的启动表面36可以大于5cm²，且优选地大于25cm²。其可以具有圆的凸起形状的特征，使得其特别适合容易地访问，同时限制非故意的碰撞。其也可以具有适合于无菌环境的圆滑和无槽表面的特征，在该无菌环境中应该避免灰尘或有机粒子的积累。

选择按钮34可以实现为切换（toggling）按钮、开关按钮或允许容易的操作并且在一旦启动按钮34就向计算设备20提供信号的任何其它类型的按钮。该按钮可以是通用的、前后关系敏感的（context-sensitive）切换设备，可以容易地触及和启动该切换设备，甚至无需看着它。其可以是“通用的”，因为其也可以用于不同的任务。此外，其可以是“前后关系敏感的”，因为除了其允许如下面进一步详细描述的候选图像的选择的主要目的外，其还能够用于在不同的对象或选择中循环。

现在将参照图2中示出的图示进一步解释医学成像设备10的操作模式的实施例。

通常，表示由图像采集设备采集的图像的输入数据50可以是与诸如例如脉管轮廓描画的伪自动分割技术相兼容的任何数据。作为进一步的范例，也可以考虑关于介入或计划阶段的各种输入数据。特别地，不规定或限制输入数据50的维数。例如，输入数据可以是2D（平面图像）、2D+时间（图像序列）、3D（体积）、3D+时间（体积序列）、包含流量测量结果或速度测量结果的功能数据、扩散张量图像等。

然后将输入数据提供至分割过程52。该分割过程52可以是非常普通的，并且可以包括各种分割技术、起始条件和/或边界条件，只要其产生包括感兴趣的区域内的解剖结构或设备结构的替代表示的可能的候选图像54a、54b、…、54n的有限集54就行。不规定该解剖结构，并且该解剖结构可以是任何有机结构，例如脉管结构、骨结构、软组织结构、病态单元（pathologicelement）等。同样，不规定该设备结构，并且该设备结构可以是不源自患者，但是在考虑的介入期间仍然感兴趣的任何单元。这包含诸如导管、引导线、导引器、输送设备的介入工具，但是其还包含诸如支架、分流器、人造瓣膜、移植物、胸骨金属丝（sternalwire）、钉子、起搏器等的假体或内置假体（endo-prosthese）的另外种类。

所有这些有机结构或非有机结构的一个共同特征是它们能够以某种方式表示于屏幕上。此表示可以是间接的或近似的。例如脉管截面可以表示为由中心线和一组椭圆横截面构成的简单的管状结构，或者肿瘤可以由其外形简单地表示。但是，虽然此屏幕表示可以是示意性的或近似的，但是其应该提供充足的信息以允许介入人员能够标出感兴趣的单个结构或多个结构。

计算设备20，或特别地其中包括的可视化设备24，可以提供指示对于每一个候选图像54a、…、54n的相关性因子的排名列表。该相关性因子可以例如指示认为候选图像提供了感兴趣的解剖结构的正确识别的置信度。替代地，相关性因子也能够指数个潜在地感兴趣的解剖结构，医生然后可以从该数个潜在地感兴趣的解剖结构中选择当前感兴趣的一个特定的解剖结构。

在随后的处理中，从多个候选图像54a、…、54n中选择56一个特定的候选图像，以进一步利用该最有希望的候选图像和/或在显示器26上显示62该候选图像。随后于此将介绍不同的可能的选择模式。

例如，可视化设备24可以每次对一个单个的特定候选图像进行可视化。可视化设备可以从候选图像54a、…、n中的默认一个候选图像开始，并且然后，一旦由用户启动58选择按钮34，就对下一个候选图像进行可视化。其中，当前可视化的候选图像将是当前选择的候选图像，即一旦启动选择按钮34，就可以对下一个候选图像进行可视化和选择。

替代地，可视化设备24可以自动地和连续地对多个候选图像逐个，即顺序地，进行可视化，其中，对每一个候选图像进行可视化达例如1s至10s的预设定时间段，与幻灯片放映类似。一旦启动选择按钮34，就停止顺序的表示（即幻灯片放映），并选择当前可视化的候选图像用于随后的利用。

作为进一步的替代，可视化设备可以以覆盖方式同时表示所有的多个候选图像54a、…、54n。其中，可以使用例如加亮区、不同的颜色、符号等以强调的方式对一个特定的候选图像进行可视化。一旦启动选择按钮，就视觉上强调下一个候选图像并且由此选择该下一个候选图像用于随后的利用。

替代地，可视化设备24可以顺序地从一个候选图像自动循环至下一个候选图像，视觉上强调每一个候选图像达预设定的时间段。用户可以通过启动选择按钮，由此选择当前视觉上强调的特定的候选图像用于随后的利用，来停止该“覆盖幻灯片放映”。

可以以先前确定的并且指示对于每一个候选图像的相关性因子的排名列表的顺序来执行单个候选图像的顺序的独立的可视化或替代地所有或多个候选图像的叠加（superposition）的顺序的视觉强调。例如，可以在选择处理的开始处使用具有最高相关性因子的候选图像的视觉表示或视觉强调。

可视化设备然后可以顺序地对一系列的所有候选图像进行可视化，并且在对该系列的最后候选图像进行可视化之后，循环回以对该系列的第一个图像进行可视化。换句话说，每次通过“切换”来启动选择按钮34时，可视化设备继续在候选列表中往前循环。在候选列表的末尾，可视化设备跳回候选列表的开始处。

其中，可视化设备可以向用户指示已经对整个系列的候选图像进行了可视化或视觉强调，即已经完成了一次完整的可视化循环。

选择的用于进一步的利用的候选图像可以用于不同的目的。

在一个特定实施例中，图像采集设备12是适合于采集感兴趣的区域的血管造影图像的X射线图像采集设备。换句话说，当造影介质存在于感兴趣的区域内时，X射线图像采集设备可以采集感兴趣的区域的图像。根据该造影图像，分割设备可以提供多个候选图像。可以存储这些候选图像用于随后的使用。在随后的医学介入期间，可视化设备可以将一个或多个存储的候选图像叠加在医学介入期间采集的相同的感兴趣的区域的荧光透视图像上（即无需造影剂）。使用选择按钮34，医生然后可以在医学介入期间选择多个候选图像中的与荧光透视图像最匹配的一个候选图像。然后可以在显示器26上对根据该候选图像的感兴趣的区域中的解剖结构的表示进行可视化，可能遮盖当前的荧光透视图像。

由于独立的选择按钮34的容易访问和容易操作，所以医生可以容易地在先前已经使用自动图像分割技术确定的多个候选图像中循环并评估该多个候选图像中的每一个候选图像。由此，当可以使用感兴趣的区域的采集的图像的自动分割来提供多个候选图像时，医生通过使用选择最有希望的一个候选图像用于进一步的利用方面的其个人经验，得到了容易的选项来提高感兴趣的区域内的解剖结构的正确表示的鲁棒性。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它的元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其它单元可以履行权利要求中引用的数项的功能。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的纯粹的事实不指示不能够有利地这些措施的组合。

参考标记列表：

10医学成像设备

12图像采集设备

14X射线源

16X射线检测器

18患者台

20计算设备

22图像分割设备

24可视化设备

26显示器

28输入设备

30键盘

32轨迹球

34选择按钮

36启动表面

50输入数据

52分割

54候选图像列表

56选择

58按钮启动

60利用

62显示

Claims (13)

1.一种医学成像设备(10)，包括：

图像采集设备(12)；

独立的选择按钮(34)；以及

计算设备(20)，其包括：

图像分割设备(22)，以及

可视化设备(24)；

其中，所述图像采集设备适合于采集患者身体中的感兴趣的区域的图像；

其中，所述图像分割设备适合于使用图像分割技术(52)来自动识别采集的图像内的解剖结构或设备结构，并且

其中，所述图像分割设备还适合于提供多个候选图像(54)，所述多个候选图像(54)表示不同地识别的解剖结构或设备结构；

其中，所述可视化设备适合于在显示器(26)上对所述多个候选图像进行可视化；并且

其中，所述成像设备适合于仅仅通过启动所述选择按钮来从所述多个候选图像中手动选择一个候选图像，

其中，除适合于向所述计算设备(20)输入数据的其它输入设备(28)外，设置所述选择按钮(34)，并且所述选择按钮(34)与所述其它输入设备(28)相独立且也连接至所述计算设备(20)，并且其中，由于所述选择按钮(34)安置为与显示器(26)和所述输入设备(28)空间上相独立并且布置在患者台处或附近，所以可以由介入医生在医学介入期间容易地操作所述选择按钮(34)。

2.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述可视化设备适合于每次对一个特定的候选图像进行可视化，并且适合于一旦启动所述选择按钮就对下一个候选图像进行可视化和选择。

3.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述可视化设备适合于以覆盖方式同时对所述多个候选图像进行可视化，并且适合于每次视觉上强调一个特定的候选图像，并且适合于一旦启动所述选择按钮就视觉上强调和选择下一个候选图像。

4.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述可视化设备适合于按顺序逐个对所述多个候选图像进行可视化，对每一个候选图像进行可视化达一时间段，并且在对特定的候选图像进行可视化时，通过所述选择按钮的启动来选择所述特定的候选图像。

5.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述可视化设备适合于以覆盖方式同时对所述多个候选图像进行可视化，并且适合于按顺序逐个视觉上强调所述多个候选图像，视觉上强调每一个候选图像达一时间段，并且在视觉上强调特定的候选图像时，通过所述选择按钮的启动来选择所述特定的候选图像。

6.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述计算设备适合于提供指示对于每一个候选图像的相关性因子的排名列表。

7.根据权利要求6所述的医学成像设备，其中，所述可视化设备适合于以所述排名列表的顺序对所述候选图像进行可视化。

8.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述可视化设备适合于顺序地对一系列的所有候选图像进行可视化，并且适合于在对所述一系列的最后候选图像进行可视化之后，循环回以对所述一系列的第一个图像进行可视化。

9.根据权利要求8所述的医学成像设备，其中，所述可视化设备适合于向用户指示已经对整个所述一系列的候选图像进行了可视化。

10.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述医学设备还包括患者台(18)，所述患者台(18)用于在医学介入期间定位所述患者，并且其中，所述选择按钮(34)设置在所述患者台处。

11.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述选择按钮具有足够大以便由医生的肘按压的启动表面(36)。

12.根据权利要求1所述的医学成像设备，其中，所述图像采集设备适合于采集所述感兴趣的区域的血管造影图像，并且其中，所述分割设备适合于基于所述血管造影图像来提供包括不同地识别的解剖结构的多个候选图像并存储所述多个候选图像，并且其中，所述可视化设备适合于将所述候选图像叠加在随后在医学介入期间采集的相同的所述感兴趣的区域的荧光透视图像上。

13.根据权利要求1至12中的一项所述的医学成像设备，其中，所述图像采集设备包括X射线图像采集设备(12)。