CN103797516A - 协助乳房手术的乳房体积解剖学识别和空间分析 - Google Patents

协助乳房手术的乳房体积解剖学识别和空间分析 Download PDF

Info

Publication number
CN103797516A
CN103797516A CN201280043009.XA CN201280043009A CN103797516A CN 103797516 A CN103797516 A CN 103797516A CN 201280043009 A CN201280043009 A CN 201280043009A CN 103797516 A CN103797516 A CN 103797516A
Authority
CN
China
Prior art keywords
breast
chest
computer
trunk
inframammary fold
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201280043009.XA
Other languages
English (en)
Inventor
D·H·莫多特
G·P·麦克斯韦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Allergan Inc
Original Assignee
Allergan Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Allergan Inc filed Critical Allergan Inc
Publication of CN103797516A publication Critical patent/CN103797516A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V20/00—Scenes; Scene-specific elements
    • G06V20/60—Type of objects
    • G06V20/64—Three-dimensional objects
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1073—Measuring volume, e.g. of limbs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1077—Measuring of profiles
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/68—Analysis of geometric attributes of symmetry
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/43—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems
    • A61B5/4306—Detecting, measuring or recording for evaluating the reproductive systems for evaluating the female reproductive systems, e.g. gynaecological evaluations
    • A61B5/4312—Breast evaluation or disorder diagnosis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
    • A61B6/502—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of breast, i.e. mammography
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2200/00—Indexing scheme for image data processing or generation, in general
    • G06T2200/04—Indexing scheme for image data processing or generation, in general involving 3D image data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10028—Range image; Depth image; 3D point clouds
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30068—Mammography; Breast
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V2201/00—Indexing scheme relating to image or video recognition or understanding
    • G06V2201/03—Recognition of patterns in medical or anatomical images

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Prostheses (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

提供各种系统、方法、技术和/或模块以允许上前躯干的3-D表示的自动化分析(i)以识别3-D解剖学特征，(ii)以相对于其解剖体或显示器定向标的，(iii)以确定空间分析，其包括直接点对点线、3-D表面线和体积值，(iv)以模拟添加乳房假体的结果，其包括乳房和乳头定位，(v)以协助乳房假体的选择，和/或(vi)以协助乳房手术的规划。自动化分析基于上躯干的3-D轮廓图的变化的分析、3-D特征和平面的定向分析、3-D特征的色彩分析和/或上躯干的3-D特征和位置的空间分析。

Description

协助乳房手术的乳房体积解剖学识别和空间分析
相关申请案的交叉参考
本申请案是2009年1月9日提交的美国专利申请案第12/319,634号(其现为2012年8月9日发布的美国专利第7,993288号)的部分接续案，其全文以引用的方式并入本文中。2009年1月9日提交的美国专利申请案第12/319,634号要求2008年1月9日提交的美国临时申请案第61/010,591号的优先权，其全文也以引用的方式并入本文中。
发明领域
本发明大致涉及医疗诊断以及成像方法和系统。具体地，本发明涉及协助乳房手术的这些方法和系统。
发明背景
在多数医学专业中，量化诊断成像装置用于在诊断、手术方案制定和术后分析方面协助医生，提供可能并发症的精确测量和识别。在隆乳术和乳房再造术中，使用的主要诊断工具是卷尺、卡尺和相机连同医生的“美学造诣”。虽然是成功的，但是隆乳术的再次手术率仍然很高。
由于乳房手术是最常见的外科手术之一以及由于不同类型的乳房假体(其一些是解剖学形式)的引入，存在持续(若非增加)的再次手术率的高可能性。拥有一种如下的诊断系统将是有利的，其可精确测量临界空间参数以识别并发症的可能区域、识别患者不对称性、乳房假体的合适大小和选择和手术方案制定以及术后分析和存档。本发明通过提供用于自动识别解剖学标志和特征的新技术而满足这种需求并且推进本领域。其涉及提供这些位置之间的持续和精确测量、乳房体积的确定和不对称性的识别，使得其被并入协助乳房手术的装置中。
发明概要
本发明提供用于从上躯干的三维(3-D)表示自动识别解剖学标志和特征的新技术。本发明中的各种系统、方法、技术或模块允许上前躯干的3-D表示的自动化分析(i)以识别关键解剖学特征，(ii)以相对于其解剖体或显示器定向标的，(iii)以确定空间分析，其包括直接点对点(线性)线、3-D表面线和体积值，(iv)以模拟添加乳房假体的结果，(v)以协助乳房假体的选择，和/或(vi)以协助乳房手术的规划。自动化分析基于上躯干的3-D轮廓图的变化分析、3-D特征和平面的定向分析、3-D特征的色彩分析和/或上躯干的3-D特征和位置的空间分析。
在一个实施方案中，提供一种用于确定乳房体积的系统。这以自动方式从上躯干的三维(3-D)表示完成。首先，识别乳房皱襞的3-D表示。乳房皱襞被界定为沿着界定乳房的下半部分的3-D表示的3-D表面的非封闭曲线。3-D胸部参数识别自3-D表示，其用于确定有关所识别的乳房皱襞的部分胸壁或包括胸部两个侧边的胸壁(其也被称作完整胸壁)。3-D胸部参数的实例是对应于所识别的乳房皱襞的侧边的至少一条腋前线(在确定两个乳房的体积时对应于左侧和右侧乳房皱襞的至少两条线)、前胸中线或其组合。
部分或完整胸壁被优化为胸壁的3-D模型的特征。3-D表示中所示的原始乳房的乳房体积从所识别的乳房皱襞、经优化的部分或完整胸壁和上躯干的3-D表示的3-D表面积分确定。在(例如，在一个方法步骤中)确定两个乳房的乳房体积的情况下，可使用完整胸壁。
可通过将3-D合成乳房添加至部分或完整胸壁的3-D表面而修改上躯干的3-D表示。3-D合成乳房在本文中被界定为3-D乳房假体体积与原始确定的乳房体积之和乘以一个因数(例如，范围从0.3至0.6)。3-D合成乳房定位在相应乳房皱襞附近或在其底部上。
在另一个实施方案中，提供一种用于确定乳房测量值的系统。再次，这以自动方式从上躯干的三维(3-D)表示完成。在3-D特征的自动识别的一个实例中，对识别的3-D表示的上躯干的第一组3-D特征和位置执行轮廓分析。这个第一组3-D特征随后用于进一步识别上躯干的第二组3-D特征和位置。在识别第二组特征时，可个别或以任意组合使用轮廓分析、特征的关联分析、色彩分析或空间分析。
第一组所识别的3-D特征和位置的实例涉及一个或两个乳头、一个或多个腋前线、脐、一个或多个面部特征或颈部或其任意组合。如本文中所示，上躯干的3-D表示也可能是彩色的。例如，色彩信息可用于识别乳晕。第二组所识别的3-D特征和位置的实例涉及胸骨凹窝、胸骨、一个或多个锁骨、一个或多个胸壁参数、上躯干中线、冠状面、一个或两个乳晕、一个或多个乳房皱襞线、或一条或多条腋前线、或其任意组合。
使用至少一些所识别的3-D特征和位置，可以自动方式确定多个3-D乳房相关表面测量值。例如，可确定多个直接点对点乳房相关距离或3-D乳房相关表面测量值。
此外，可使用所识别的3-D特征以自动方式确定相对于上躯干的平面和定向。例如，上躯干中线可从锁骨、胸骨凹窝、一条或多条乳房皱襞线、胸骨或一个或多个胸壁参数的至少一个确定。冠状面可从锁骨、胸骨凹窝、上躯干中线、一条或多条腋窝线、一条或多条乳房皱襞线、胸骨或一个或多个胸壁参数的至少一个确定。换句话说，上躯干中线或上躯干的冠状面可由第二组所识别的3-D特征和位置的至少一个界定。
点对点乳房相关距离的一个实例是平行于横切面的第一乳晕直径，由此横切面被界定为正交于冠状面和上躯干中线两者的平面。点对点乳房相关距离的另一个实例是平行于中间矢状面的第二乳晕直径，由此中间矢状面被界定为正交于冠状面和横切面两者的平面。
乳房底宽是点对点乳房相关距离的又一个实例且对应于上躯干的左乳房或右乳房的乳房皱襞。在这种确定中，乳房皱襞从上躯干的3-D表示自动识别。乳房底宽是乳房皱襞至上躯干的冠状面的投影。在一个变型中，乳房底宽也可在上躯干的左乳房或右乳房的乳晕的上边界的高度上确定。乳房底宽随后是乳房皱襞至上躯干的冠状面的投影。
直接乳房相关点对点距离的其它实例是但不限于乳头至乳头距离、乳头至胸骨中线距离、乳房间距离、乳房底宽、一个或多个乳晕直径、中间锁骨至乳头距离、乳房高度或乳房皱襞线至乳头在胸壁上的投影位置的距离或其组合。
3-D乳房相关表面测量的一个实例是对应于上躯干的左乳房或右乳房的乳房皱襞。乳房皱襞(也被称作乳房皱襞线)被界定为沿着界定乳房的下半部分的3-D表示的3-D表面的非封闭曲线。
3-D乳房相关表面测量的其它实例是但不限于乳头至乳房皱襞3-D表面线、胸骨凹窝至乳头3-D表面线、锁骨至乳头3-D表面线或中间锁骨至乳头3-D表面线或其组合。
可从3-D测量值和3-D特征自动确定的另一个测量值是乳房罩杯尺寸。首先，可识别对应于上躯干的左乳房和右乳房的乳房皱襞线和3-D乳头特征。随后，在胸围平面中确定胸围曲线的长度，由此胸围平面等分所识别的乳头且正交于冠状面。确定另一个长度，其被称作下表面曲线的长度。内表面曲线被界定为穿过乳房皱襞线下方的平面的3-D表面曲线，由此下表面近似平行于横切面。乳房罩杯尺寸基于胸围曲线长度与内表面曲线长度之间的差值。这个差值可在列出有关乳房罩杯尺寸的差值的表格中查找。
在又一个实施方案中，提供一种用于定向和显示上躯干的三维(3-D)表示的系统，其可用于3-D表示的测量和识别的一致性和重复性。再次，这以自动方式从上躯干的三维(3-D)表示完成。首先，来自上躯干的3-D表示的上躯干的多个3-D特征和位置。此外，上躯干中线由所识别的3-D特征和位置的至少一个界定。此外，上躯干的冠状面可由至少两个所识别的3-D特征和位置界定。3-D表示随后可旋转并且显示在显示器上，使得上躯干的冠状面与显示器的观看平面重合且使得上躯干中线平行于显示器的垂直轴。
在有关不对称性分析的一个实施方案中，可识别并且显示一条或多条等分线。每条线将解剖学特征等分或将相同类型的两个解剖学特征(例如，左乳房或右乳房的乳头、左乳房或右乳房的乳晕，或左乳房或右乳房的一条或多条乳房皱襞线)等分。至少一条等分线可用作有关左乳房和右乳房的解剖学特征的不对称性的量度。横切面可被界定为正交于冠状面和上躯干中线两者的平面，由此等分线随后可被显示为平行于横切面。
在另一个实施方案中，提供一种用于以自动方式在视觉上比较相同上躯干的不同三维(3-D)表示的系统。针对第一3-D表示，识别上躯干的第一组和第二组(如前文描述)3-D特征和位置。随后，针对第二3-D表示，识别上躯干的第一组和第二组(如前文描述)3-D特征和位置。假设这些分析，通过使第一3-D表示和第二3-D表示在相应3-D表示中的各自第一组和第二组所识别特征之间的各自3-D位置和定向的一个或多个差异最小化而使其定向为朝向彼此。
在又一个实施方案中，提供一种用于以自动方式从上躯干的3-D表示确定合成三维(3-D)乳房形状的系统。合成3-D乳房形状的确定基于所识别的乳房皱襞、3-D胸部参数和优化的胸壁(部分或完整)。使用这些参数和特征，合成3-D乳房形状被添加至优化胸壁的3-D表面。在这个过程中，合成3-D乳房形状的下边界位于其各自乳房皱襞线附近或其上。此外，合成乳房形状由宽度、高度和投影参数界定。高度由胸壁高度或乳房皱襞线或其组合确定。宽度小于或等于乳房底宽。投影由合成3-D乳房的合成乳房体积确定。合成3-D乳房形状的体积被界定为3-D乳房假体体积与从3-D表示原始确定的乳房体积之和乘以一个因数(例如，其范围从0.3至0.6)。
在本实施方案的一个方面中，乳房皱襞可沿着合成3-D乳房形状的表面在下、上、外侧或内侧方向上或在任意组合的方向上移动。合成3-D乳房形状随后被添加至优化胸壁的3-D表面，由此合成3-D乳房形状的下边界位于其各自乳房皱襞线附近或其上，由此乳房皱襞线处于新位置及移动后的位置。
在又一个实施方案中，合成3-D乳房上的合成3-D乳头特征和位置可从3-D表示自动确定。通常，合成3-D乳头特征和位置从3-D表示中原始确定的3-D乳头特征和位置确定。与乳房皱襞线相同，合成3-D乳头特征可沿着合成3-D乳房形状的表面在下、上、外侧或内侧方向上或任意组合的方向上移动。此外，合成3-D乳房上的合成乳晕色彩和3-D边界可自动确定。在这个确定中，3-D乳晕边界含有合成3-D乳头特征和位置。此外，合成3-D乳晕色彩边界可从3-D表示中原始确定的3-D乳晕边界和色彩确定。与合成乳房皱襞和合成乳头相同，合成3-D乳晕色彩边界可沿着合成3-D乳房形状的表面在下、上、外侧或内侧方向上或组合的方向上移动。
在又一个实施方案中，提供合成乳房形状上的合成乳头内侧至外侧位移的自动确定。在这个实例中，从3-D表示识别原始乳头、上躯干中线、冠状面和横切面的3-D特征和位置。矢量随后被确定为垂直于等分原始乳头位置的胸壁，由此矢量在横切面中。合成乳房内侧至外侧位移被界定为合成乳房形状与横切面中的矢量的相交。
在又一个实施方案中，提供合成3-D乳房形状上合成乳头下方至上方位移的自动确定。在这个实例中，对应于乳头侧边、上躯干中线和中间矢状面的原始乳头和锁骨的3-D特征和位置来自3-D表示。乳头与锁骨之间的距离在平行于中间矢状面的平面中确定。通过在平行于中间矢状面的平面内维持合成3-D乳房形状的3-D表面上的乳头与锁骨之间的距离而界定合成乳头下方至上方位移。
确定合成3-D乳房形状上的合成乳头向上位移的方法可通过分析不同姿势的3-D表示而改变。例如，与展示手在臀部附近的上躯干的原始或第一3-D表示相比，上躯干的第二3-D表示展示手抬高至高于头部的上躯干。对于两个3-D表示，从其各自3-D表示识别乳房皱襞、3-D胸部参数和乳头相对于胸部参数的3-D特征。合成乳头向上位移被界定为(第一或原始)3-D表示和第二3-D表示中识别的乳头位置之间的差异。
附图简述
通过结合图示阅读下文描述将了解本发明连同其目标及优点，其中：
图1根据本发明的实施方案示出上躯干100的3-D表示(正视图)。
图2根据本发明的实施方案示出上躯干200的3-D表示(正视图)。
图3根据本发明的实施方案示出颈部300的3-D表示(正视图)。
图4根据本发明的实施方案示出面部400的3-D表示(正视图)。
图5根据本发明的实施方案示出上躯干的正视图500，其指示躯干中线510。
图6根据本发明的实施方案示出侧视图600，其指示腋窝线610。
图7根据本发明的实施方案在不同视图中示出上躯干的3-D表示(正视图710、侧视图720和下方至上方视图730)。
图8根据本发明的实施方案在不同视图中示出虚拟或所确定胸壁的3-D表示(正视图810、侧视图820和下方至上方视图830)。
图9根据本发明的实施方案示出具有用作胸壁参数的胸壁线的正视图900。
图10根据本发明的实施方案示出乳房轮廓(示为1010)的横切面中的视图，其用于计算胸围曲线长度(示为1020)的长度和内表面曲线(示为1030)的长度。
图11根据本发明的实施方案示出正面平面图以确定例如，乳头(示为1110)、乳晕(示为1120)和乳房下皱襞(示为1130)的3-D特征的不对称性。
图12根据本发明的替代实施方案示出横切面视图(1210和1220)以确定例如，乳头的3-D特征的不对称性。
图13根据本发明的替代实施方案示出横切面视图(1310和1320)以确定例如，乳头的3-D特征的不对称性。
图14根据本发明的实施方案在不同视图中示出上躯干的3-D表示，其具有针对左乳房和右乳房的模拟合成乳房形状(正视图1410、侧视图1420和下方至上方视图1430)。如图7中所示，这些图可在模拟前与原始3-D表示比较。
图15根据本发明的实施方案示出合成乳头位置的横切面图1500，其具有内侧至外侧方向上的位移。
图16根据本发明的实施方案示出重叠的3-D表示720和1420的侧视图1600，其用于确定具有下方至上方方向上的位移的合成乳头位置。
图17根据本发明的替代实施方案示出用于确定具有内至上方方向上的位移的合成乳头位置的正视图1710、1720。
图18示出根据本发明的实施方案的系统1800的实例。
具体实施方式
本发明是一种用于以自动方式分析上躯干的三维(3-D)表示的系统。3-D表示是上躯干的3-D轮廓表示或其相关4-D轮廓-彩色表示，其是具有应用至其的照相色彩的3-D轮廓表示。本文中，3-D轮廓表示或4-D轮廓-彩色表示被称作3-D表示
3-D表示可用多种技术产生且本发明独立于其产生和/或捕捉方式。患者上躯干的3-D表示优选地以患者处于特定(和优选的可重复)位置的情况下获得。在一个实例中，这个位置反映患者定位为其肩部处于向后方向，其肩胛骨尽可能靠近且其手臂在其侧面。为了进一步的一致性，其手可定位在其股外侧上或与装置相关的把手上。此外，与装置相关的足迹可被并入以优先定位脚部。定位的所有这些方面协助患者相对于装置的定向及提供一致测量值。
本发明中的各种装置、系统、方法、技术或模块允许上前躯干的3-D表示的自动化分析(i)以识别关键解剖学特征，(ii)以相对于其解剖体定向标的，(iii)以确定空间分析，其包含直接点对点(线性)线、3-D表面线和体积值，(iv)以模拟添加乳房假体的结果，(v)以协助所述乳房假体的选择，和/或(vi)以协助乳房手术的规划。
3-D特征的识别
初始步骤是对上躯干的3-D表示执行3-D轮廓分析。在一个实施方案中，3-D特征和位置从3-D表示(例如，分别是图1至图4中的100、200、300和400)上的轮廓和轮廓的变化率两者自动识别和分析。在本申请案中为了说明的目的，图1至图4中所示的实例是灰阶的，其中白色区域无变化率或具有最小变化率，灰色区域具有通过灰阶反映的变化率且黑色区域是最大值或最小值。如本发明相关领域的一般技术人员易于了解，还可取代灰阶轮廓图使用彩色轮廓图。可自动识别的解剖学3-D特征和位置的实例是一个或两个乳头(110、112)、脐(120)、腋窝(130、132)、一条或多条腋窝线(也被界定为乳房皱襞线的外侧部分；见图6中的610，其也示出抬高的手臂620)、乳房皱襞线(140、142)、胸骨凹窝或头部(150)、一个或多个锁骨(160、162)、一个或多个胸壁参数(前文讨论)、上躯干中线(170，即胸骨；也见图5中的胸骨中线510)、冠状面(前文讨论)、一个或两个乳晕(180、182)、胸锁乳突肌(190、192)、颈部(210)、斜方肌(220、310)、面部特征(例如，嘴(410)、眼角(420、422)、鼻侧的皱襞(430、432)、下巴(440)或下巴皱襞(442))。本文中未列出的其它特征也可从3-D表示中识别。因此，本发明不限于这些所识别的特征。
在另一个实施方案中，第一组3-D特征和位置从3-D表示上的轮廓和轮廓的变化率两者自动识别和分析。尤其，所识别的至少一个突出解剖学3-D特征是一个或两个乳头、脐、面部的一个或多个特征、颈部、一条或多条乳房皱襞线、一条或多条腋窝线(腋前线)或其任意组合。一旦识别第一组3-D特征的至少一些，在一个实例中就可使用第一组所识别的特征的至少一个或多个作为指南从3-D表示识别其它3-D特征(被称作第二组)。第二组3-D特征和位置的实例是胸骨凹窝、一个或多个锁骨、一个或多个胸壁参数、上躯干中线(即，胸骨)、冠状面、矢状面、横切面、一个或两个乳晕、一条或多条乳房皱襞线或一条或多条腋前线。
穿透上躯干的三个主要(冠状、矢状和横切)面和下、上、内侧、外侧、前和后方向根据解剖学术语界定，其被自动识别。在3-D表示中，上躯干的3-D凸状特征可与锁骨关联。冠状面随后可由两条线界定，诸如：(i)穿透左锁骨和右锁骨的拟合线，和(ii)上躯干中线(也见前文)。横切面被定义为正交于冠状面和上躯干中线两者的平面。其余矢状面平行于上躯干中线且正交于冠状面和横切面两者。
可例如，在一个示例性实施方案中通过识别解剖学特征并且将其位置与参考(诸如图1至图4中所示的图像)比较而自动界定上躯干的定向方面。例如，如果脐界定多数其它特征下方的特征，那么其从3-D表示的中心定义下方向。替代方法是将相机参照系3-D表示转化为在系统校准中或在设计时确定的参照系，其不完全是解剖参照系。为了本发明的目的，下方-上方方向被界定在平行于上躯干中线的冠状面内且具有从脐至乳头至胸骨凹窝和颈部的方向性。内侧至外侧被界定在冠状面内且垂直于上躯干中线且具有从中线至乳头至腋窝的方向性。后至前被界定在横切面内且垂直于上躯干中线且具有从胸骨凹窝至乳头的方向性。
通常，可从针对各点的3-D表示将轮廓的变化率计算为附近坐标或其等效物中的x、y、z的差值。通常，对于上前躯干，这产生两个突出的局部最大值和四个突出的局部最小值。通常，这些最大值被识别为乳头。脐、胸骨凹窝和腋窝被识别为最小值。详细的标准组可用于识别3-D特征。
例如，乳头可在3-D轮廓变化率分析中被识别为局部最大值，在所有径向方向上具有大变化率，以中心作为直径大约8mm至15mm的小区域内的最大值。对于上躯干，乳头通常是具有最大轮廓变化率(其是最大值)的两个区域。两个乳头被识别且其分开大致等于或大于15cm。其它标准可用于进一步确认乳头的识别，诸如确认其处于具有比3-D表示中的平均肤色深的色彩的区域内。
脐在3-D轮廓变化率分析中被识别为具有局部最小值，其中在所有径向方向上具有大的变化率，中心作为在大致椭圆形或圆形区域(其分别具有从大约10mm变化为30mm的主轴和短轴)的小区域内从这个中心开始的最小值。对于上躯干，脐通常是具有轮廓最大变化率(其是最小值)的区域。
面部具有许多3-D特征存在，诸如下巴、嘴唇、鼻子和眼睛，其在用轮廓变化率分析查看时可全被识别为突出最大值(见图3至图4)。即使仅面部的下半部分被包含在3-D表示中，其仍因总体表面形状是下至下巴的椭圆形且存在作为最大值的许多突出特征和彼此紧邻的凸状区域而独特。界定颚线的下巴脊线是独特的。一般来说，面部可被识别为具有界定躯干的上部分的下巴和颈部。
颈部在3-D表示中被识别为躯干的最窄区域，即，两个边界之间的最短距离(见图1至图4)。可用于区分颈部与手臂和大腿表面的额外标准在于颈部紧邻下巴。此外，颈部在用轮廓变化率分析查看时具有独特的3-D特征。下巴界定凸状脊(最大值线)。胸锁乳突肌界定颈部表面上的两个突出凸脊，其界定颈部的前三角形，其围绕局部最小值和界定胸骨凹窝的凹状区域。在颈部前三角形任一边外侧的是三角形凹状结构，其也存在于轮廓变化率分析中。存在斜方肌的解剖学特征且其下方以锁骨的凸脊为界限。如图1和图5中所示，胸骨凹窝位置可被微调或精确为这个中线和拟合至与锁骨几何形状相关的颈部外侧的凸脊的曲线的等分。此外，胸骨凹窝是最靠近中线和锁骨拟合曲线的交点的后方向上的局部最小值。
个别的乳房皱襞线在3-D表示中识别。乳房皱襞线是凸状乳房与邻近乳房的凹状区域之间的过渡线。乳房皱襞线可在了解乳头位置的情况下进一步精确。搜索区域随后可被限制为与乳头之间大约3cm至15cm的径向距离，而非整个上躯干。在一个示例性实施方案中及在本发明中为了进一步分析的目的，乳房皱襞线被界定为沿着3-D表示的3-D表面的非封闭曲线，其界定乳房的下半部分。
腋窝在了解额外3-D特征的情况下确定，诸如乳房皱襞线和上躯干定向。在一个实例中，腋窝可被发现为乳房皱襞线的外侧边界上方和外侧的局部最小值。乳晕可使用3-D表示中识别的色彩边界信息和乳头位置确定。
下躯干中线也可见于轮廓变化率分析，但是，应注意文中分析得到上躯干中线；因而，下躯干中线和脐的位置可能不对应于适当线。为了确定上躯干中线，检查至少两个区域：乳头高度上方的乳房皱襞之间的内侧区域与颈部且更具体地颈部的前三角的内侧区域，如图1至图3和图5中所示(黑点所指示)。在上乳房皱襞线之间的乳头的高度上方的内侧区域中，来自皱襞线本身和局部轮廓的数据被复查以确定胸壁左侧与右侧之间的系统平面。具有与胸锁乳突肌相关的下部左和右凸状特征的颈部的内侧区域情况相同。上躯干中线通过拟合穿透这些点的中间的线而确定。
虚拟胸壁
本发明包括构造虚拟胸壁(由此可包括或排除软组织覆盖)和消减患者的3-D轮廓表面。这种方法中的关键假设在于乳房组织(包括实质和软组织覆盖)定位在前胸壁上。在一个示例性实施方案中，乳房下方的胸壁可通过下列解剖学特征和分析大致描述。
.乳房皱襞线，其如图1至图2中所示，确定乳房组织边界。乳房皱襞附近的胸部大致是围绕乳房的曲线且在距离为径向超过乳房皱襞线大约1cm的情况下确定；
.胸壁在由沿着上躯干中线的胸骨曲率界定的矢状面中的内侧曲率；
.向左和向右的乳房皱襞线两者界定胸壁的曲率的各自外侧线(其也被称作腋窝线)；和
.为了补偿胸肌的存在，腋窝皱褶水平线从腋窝正下方获得且将乳房皱襞线等分至上躯干中线。这条线也不一定是水平线，只要其与腋前线连接且采取更弯曲的路线到达胸骨中线即可。
图810、图820和图830在不同视图平面中示出虚拟胸壁的实例，其以这些曲率线界定且可利用样条插值或拟合至函数形式(例如，胸壁的模型，例如，如图710、图720和图730中所示)或两种技术的组合而创建。为了改进虚拟胸壁与暴露胸壁之间的解剖学准确度和连续性，使用样条插值的另一种方法是如图9中所示，具有超过一条包围乳房组织的曲线(910、920、930)。沿着胸壁的这些曲率线含有有关胸壁的信息且被称作胸壁参数。
测量值
3-D表示的特征识别允许进一步解剖学计算乳房相关直接点对点距离、3-D表面测量值(3-D线)，其可用于协助乳房成像、乳房假体的分析和确定大小、不对称性分析和乳房手术规划。下文是这些测量值的描述和其如何自动确定(这些测量值的参考可参见图1至图8)。
点对点距离
乳房底宽。在一个实例中，对应于上躯干的左乳房或右乳房的乳房皱襞的乳房底宽被确定为乳房皱襞线在上躯干的冠状面的投影。在另一个实例中，乳房底宽被确定在上躯干的左乳房或右乳房的乳晕的上边界的高度上。乳房底宽是合适高度上乳房皱襞在上躯干的冠状面上的投影的外侧和内侧之间的点对点距离。
乳头至胸骨中线。乳头至胸骨中线的线性测量值被确定为乳头与胸骨中线的3-D坐标之间的最短距离。
乳晕直径。乳晕识别使用3-D表示中识别的色彩边界信息和乳头位置确定。色彩从周围组织开始暗化的区域是乳晕的所得色彩边界。乳晕的外观通常是圆形的，但是3-D表示的测量值确定大致圆形形状。乳头3-D特征包含在乳晕边界内，其中乳头大致位于每个乳晕的中心。可针对每个乳晕确定两个乳晕直径测量值，一个平行于横切面且第二个平行于中间矢状面，其中直径测量值是从边界的一个边缘至相同乳晕的边界的另一边缘的点对点测量值。
乳头至乳头距离。两个乳头位置之间的线性测量值被计算为左乳头与右乳头的3-D坐标之间的最短距离。
乳房间距离。乳房间距离的线性测量值被计算为对应于左乳房和右乳房的乳房底部皱襞线的内侧边界的3-D坐标之间的最短距离。
乳房皱襞线至乳头在胸壁上的投影位置的距离。乳房皱襞线至乳头在胸壁中的投影位置的线性测量值被计算为乳房皱襞线上的最下方点至乳头在左侧上的虚拟胸壁上的投影之间的最短距离，且右侧情况类似。
中间锁骨至乳头距离。中间锁骨至乳头距离的线性测量值被计算为左侧上的锁骨的中心点至左乳头之间的最短距离且右侧情况类似。
乳房高度。乳房高度的线性测量值被计算为从腋窝的正下方获得且将乳房皱襞线等分至胸骨中线的水平线(其不一定是水平线，只要其与腋前线连接且采取更弯曲的路线到达胸骨中线即可)与乳房皱襞线的最下方点之间的最短距离。
表面测量值
3-D胸骨凹窝至乳头距离。胸骨凹窝至乳头的3-D表面测量值被计算为沿着胸骨凹窝和乳头的3-D坐标之间界定的矢量的患者的3-D轮廓表面内的3-D线积分。
3-D乳头至乳房皱襞距离。乳头至乳房下皱襞或乳房皱襞的3-D表面测量值被计算为沿着被界定为从乳头至乳房下皱襞/乳房皱襞线的3-D坐标的矢量的患者的3-D轮廓表面内的3-D线积分，其中矢量平行于中间矢状面。
3-D锁骨至乳头距离。锁骨至乳头的3-D表面测量值被计算为沿着平行于等分乳头的中间矢状面的矢量的患者的3-D轮廓表面内的3-D线积分。3-D距离被确定为乳头与锁骨之间的3-D线积分。
3-D中间锁骨至乳头距离。中间锁骨至乳头的3-D表面测量值被计算为沿着锁骨和乳头的中间点的3-D坐标之间界定的矢量的患者的3-D轮廓表面内的3-D线积分。
乳房罩杯尺寸
乳房(也被称作胸罩)罩杯尺寸可以自动方式从上前躯干的3-D表示确定。首先，乳房皱襞线和3-D乳头特征被识别为对应于左乳房和右乳房。随后界定一个平面，其含有乳头且正交于冠状面。图10示出胸围曲线，其确定被胸围平面等分的上前躯干的3-D表示的交点，由此胸围曲线从乳房皱襞线外侧开始且沿着3-D表示与平面的交点至乳头区域，在这点上，胸围曲线从一个乳头线性延伸至另一个乳头，随后沿着3-D表示与平面的交点至乳房皱襞线外侧的点。确定胸围曲线的长度(图10中的粗线1040)。第二曲线被界定为下表面曲线(图10中的粗线1050)，其中3-D表面线穿透乳房皱襞线下方的平面，由此平面大致平行于横切面或胸围平面。下表面曲线的长度被确定为在沿着表面曲线(即，胸平面1060)的点上开始和终止，其平行于等分胸围曲线上的开始点和终止点的冠状面。胸围曲线与下表面曲线测量值之间的差异产生一个值，其通过参考保存的值表格产生胸罩罩杯尺寸。
定向、显示和不对称性
注意，可在上躯干和下躯干的中线上观测到差异以及身体的其它区域还具有不同的中线。中线是得到解剖坐标系和相应冠状面、矢状面和横切面的关键分量。对于隆乳术，上躯干中线和相关平面是合适的。相对于这些平面显示躯干具有除本地相机或其它参照系之外的好处。
躯干与垂直轴或水平轴中的中线对准的3-D表示的正视图、斜视图、剖面图、仰视图和俯视图的信息视图可以自动化方式产生。
如果3-D表示被定向和显示使得冠状面与观看平面平行且3-D表示被进一步定向使得中线平行于显示器的垂直轴，那么不对称性变得明显。3-D表示上的相同类型的左解剖学特征和右解剖学特征的不对称性分析的优选实施方案是水平线平行于显示为等分目标解剖学特征的横切面。图11针对左乳房或右乳房的乳头、左乳房或右乳房的乳晕或左乳房或右乳房的乳房皱襞线的下边界的解剖学特征例示这种情况。不对称性的程度可通过观看平面(在这个情况中，冠状面)中的等分线之间的最小距离确定。图12通过显示定向为横切面平行于观看平面且中间矢状面平行于垂直轴的3-D表示来展现乳头投影不对称性。冠状面中的两条水平线(1230)被显示为各等分各自的乳头位置(110、112)。水平线上的垂直差异是投影的不对称度。在另一个实施方案中，不对称性可得出为两个乳头之间、两个乳晕之间或投影在冠状面(未示出)上的两个乳房皱襞之间的线的角度测量值1240，例如，相对于横切面的角度。
图13以“仰视”图示出显示相对于胸壁1060的不对称性的另一形式，即，从下方至上方的视图，其中观看平面平行于横切面。在这个实施方案中，显示乳房皱襞线下方的胸部参数线且乳房投影表面被勾勒为1330。这两条线可围绕中间矢状面反射，使得可观测到乳房投影与下方胸壁的不对称性。这通过从左至右翻动1330，得到1330′和重叠的1330和1330′而示出(注意相比于1330针对1330′镜像乳头110、112)。如果具有映像的胸壁中存在大变化，那么不对称性源自硬组织。如果在乳房投影中且非在胸壁中存在大的不对称性，那么不对称性源自软组织。
乳房体积
在单个方法步骤中针对单个乳房或两个乳房确定乳房体积。确定乳房体积的技术需要如前文讨论从3-D表示、3-D胸部参数和虚拟胸壁识别界定乳房下半部分的乳房皱襞。每个乳房的体积是两个表面之间的3-D积分。具体地，通过胸部参数描述的特定乳房的区域中的3-D表示和虚拟胸壁的3-D积分。
有关单个乳房的乳房体积，仅需要相关的单个乳房皱襞、围绕单个乳房皱襞的胸部参数和可为部分胸壁或包括另一个乳房的3-D特征的胸壁的虚拟胸壁。换句话说，单个乳房的体积即是结合胸左侧或右侧的3-D表示与部分虚拟胸壁或虚拟胸壁表示之间的3-D积分。
模拟
3-D特征的自动化识别提供一个平台以执行合成乳房形状与相对于虚拟胸壁的位置以及合成乳房形状上的乳头位置的模拟。模拟结果可进一步协助乳房成像、乳房假体分析和确定大小、不对称性分析和乳房手术规划。
模拟添加乳房假体和对3-D表示的现有(也被称作原型，见，例如图7，其是原始3-D表示)形式的相关手术的结果的模拟3-D形式创建合成乳房(图14)。计算得到的3-D合成乳房定位在3-D虚拟胸壁(图8，其是图7的3-D确定胸壁)上，使得合成乳房形状的下后边界位于乳房皱襞线(例如，140、142)上或其附近。合成乳房具有3-D合成乳房形状，其具有高度、宽度和投影。每个合成乳房形状的体积等于假体体积加上具有一定程度的萎缩的现有乳房外形的体积。萎缩程度减小现有乳房体积达一个因数(例如，在0.3至0.6的范围中)。
乳房皱襞线的位置可沿着合成3-D虚拟胸壁的表面在下、上、外侧或内侧方向上或任意组合的这些方向上移动。3-D合成和模拟乳房用经平移的3-D合成乳房形状更新，使得其对应于乳房皱襞线的平移。
在模拟的另一个方面中，可确定乳头的合成3-D位置。在这种情况下，合成3-D模拟是定位在虚拟胸壁上的合成3-D乳房形状，外加在乳头位置上添加的3-D乳头特征。合成3-D乳头特征等于原始3-D表示中的原始3-D乳头特征。此外，原始3-D表示上乳晕和乳头特征的3-D表示可添加至3-D模拟，合成3-D乳房形状在合成3-D乳头的确定位置上。此外，来自原始3-D表示的乳晕和乳头的色彩可添加至模拟结果。
乳头的合成位置取决于3-D表示中识别的乳头的原始位置。与乳房皱襞线相同，合成乳头位置还可在上、下、外侧、内侧或任意组合的这些方向上调整。
乳头的合成3-D位置可以多种方式确定。例如，合成乳头从原始乳头位置开始的位移可沿着两个方向确定，即，内侧至外侧方向和下侧至上侧方向。
图15通过确定垂直于等分原始乳头位置110、112的胸壁1060的矢量1510、1512示出合成乳房形状上的合成乳头内侧至外侧位移。这个矢量在横切面中界定。合成乳头位置1520、1522是矢量与合成乳房形状的相交点。
图16通过在平行于原始3-D表示720上的中间矢状面的平面中确定乳头112与锁骨162之间的距离1620，同时在平行于中间矢状面的平面内维持合成3-D乳房形状的3-D表面上乳头与锁骨之间的距离(即，两条线1620是恒定长度)而示出合成乳房形状(1420)上的合成乳头下方至上方位移1610。
图17示出通过比较两个3-D表示的乳头位置而确定合成乳房形状上的合成下方至上方位移的替代方法。在第一个3-D表示1710中，手臂在臀部附近；相对于相同胸参数识别3-D乳头特征和位置(在本文中，第一3-D表示也被称作3-D表示)。在第二3-D表示1720中，手臂被抬高至高于患者头部；相对于一些胸部参数识别3-D乳头特征和位置。随后通过取得相应乳头高度的位置差(即，通过线1730的差异确定)确定乳头位置的下方至上方位移。
本领域一般技术人员应了解，可进行或另外实施各种变更、替代和更改而不脱离本发明的原理。所描述的方法可被编程为可执行计算机代码并且存储在计算机媒体或存储媒体上。方法步骤还可为各种(独立)模块中的代码，各包括一个或多个方法步骤，诸如测量值模块、特征识别模块、不对称性模块、乳房体积模块、定向模块、模拟模块(由此可进一步区分乳房形状模拟模块或乳头模拟模块)或类似模块。模块形式的方法或步骤的部分还可一体化至能够实施或执行方法步骤的半导体或计算机芯片中，由此芯片算法可作为一体化系统的部分被调用并且执行。芯片例如可用于乳房成像或诊断装置或计算机系统中。换句话说，方法步骤可为用于执行方法步骤的独立模块或构件。
图18示出以自动方式从上躯干的轮廓化表面的三维(3-D)表示确定一个或两个乳房体积的系统1800。此外，系统在将3-D合成乳房添加至部分胸壁的3-D表面或分别将两个3-D合成乳房(对应于左乳房和右乳房)添加至胸壁的3-D表面时确定修改的上躯干。系统取决于实施或应用以任意方式或形式将数个方面或装置耦合或一体化在一起。
在根据图18的一个实例中，提供3-D成像装置用于获得患者上躯干的轮廓化表面的3-D表示。耦合至3-D成像装置的计算机分析装置包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来确定上躯干的3-D表示的轮廓的变化率。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来通过分析3-D表示的轮廓的变化率而从3-D表示确定非封闭但连续的3-D乳房皱襞曲线。所确定和非封闭的乳房皱襞曲线沿着界定乳房的下半部分的所述3-D表示的3-D表面。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来通过分析3-D表示的轮廓和轮廓的变化率而从3-D表示确定3-D胸部参数。3-D胸部参数是对应于所确定的乳房皱襞和前胸中线的至少一条腋前线。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来从所确定和非封闭的3-D乳房皱襞曲线和所确定的3-D胸部参数确定部分胸壁。所确定的部分胸壁通过计算机分析装置优化为胸壁(对应于所确定的乳房皱襞的部分胸壁)的3-D模型的特征。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来从所确定和非封闭的3-D乳房皱襞曲线、优化的部分胸壁和上躯干的3-D表示的3-D表面积分确定原始乳房体积。耦合至计算机分析装置的显示或报告装置至少显示或报告原始乳房体积。显示或报告可通过本领域中已知的任意类型或方式实现给用户或患者，包括硬原件/拷贝或软/电子格式/拷贝的数据或图像。
计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来通过将3-D合成乳房添加至部分胸壁的3-D表面而修改上躯干的3-D表示。3-D合成乳房被界定为3-D乳房假体体积与原始确定的乳房体积之和乘以一个因数，且3-D合成乳房定位在相应乳房皱襞的附近或其底部上。使用这种结果，显示或报告装置至少还显示或报告上躯干的经修改3-D表示。
在根据图18的另一个实例中，提供3-D成像装置用于获得上躯干的轮廓化表面的3-D表示。耦合至3-D成像装置的计算机分析装置包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来确定上躯干的所述3-D表示的轮廓的变化率。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来通过分析所述3-D表示的轮廓的变化率而从3-D表示确定非封闭但连续的3-D乳房皱襞曲线，其对应于上躯干的左乳房和右乳房。每条乳房皱襞曲线沿着界定乳房的下半部分的3-D表示的3-D表面。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来通过分析3-D表示的轮廓和所述轮廓的变化率而从3-D表示确定3-D胸部参数。3-D胸部参数包括对应于上躯干左侧的至少一条腋前线、对应于上躯干右侧的至少一条腋前线和前胸中线。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来从所确定和非封闭的乳房皱襞曲线和所确定的3-D胸部参数来确定胸壁。所确定的胸壁被优化为胸壁的3-D模型的特征。计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来从相应、所确定和非封闭的乳房皱襞曲线、优化的胸壁和作为上躯干的3-D表示的3-D表面积分来确定对应于左乳房或右乳房的至少一个原始乳房体积。耦合至计算机分析装置的显示或报告装置至少显示或报告原始乳房体积。再次，显示或报告可通过本领域已知的任意类型或方式实现给用户或患者，包括硬原件/拷贝或软/电子格式/拷贝的数据或图像。
计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其被配置来通过将至少一个3-D合成乳房添加至胸壁的三维且对应于躯干的左侧或右侧而修改上躯干的3-D表示。每个3-D合成乳房被界定为3-D乳房假体体积与相应的原始确定的乳房体积之和乘以一个因数，且每个3-D合成乳房定位在相应乳房皱襞的附近或其底部上。使用这种结果，显示或报告装置至少还显示或报告上躯干的经修改3-D表示。
因此，本发明的范围应由上面的权利要求和其法律等效物确定。

Claims (8)

1.一种以自动方式从上躯干的轮廓化表面的三维(3-D)表示确定乳房体积的系统，其包括：
(a)3-D成像装置，其用于获得所述上躯干的所述轮廓化表面的所述3-D表示；
(b)耦合至所述3-D成像装置的计算机分析装置，其包括用于确定所述上躯干的所述3-D表示的轮廓的变化率的一个或多个计算机实施模块；
(c)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于通过分析所述3-D表示的所述轮廓的所述变化率从所述3-D表示确定非封闭但连续的3-D乳房皱襞曲线，其中所述所确定和非封闭的乳房皱襞曲线沿着界定所述乳房的下半部分的所述3-D表示的所述3-D表面；
(d)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于通过分析所述3-D表示的所述轮廓和所述轮廓的所述变化率而从所述3-D表示确定3-D胸部参数，其中所述3-D胸部参数包括对应于所述所确定的乳房皱襞的至少一条腋前线和前胸中线；
(e)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于从所述所确定和非封闭的3-D乳房皱襞曲线和所述所确定的3-D胸部参数确定部分胸壁，由此所述所确定的部分胸壁被优化为胸壁的3-D模型的特征且其中所述部分胸壁对应于所述所确定的乳房皱襞；
(f)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于从所述所确定和非封闭3-D乳房皱襞曲线、所述优化部分胸壁和所述上躯干的所述3-D表示的3-D表面积分确定原始乳房体积；和
(g)显示或报告装置，其耦合至所述计算机分析装置用于显示或报告所述原始乳房体积。
2.根据权利要求1所述的系统，所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于通过将3-D合成乳房添加至所述部分胸壁的所述3-D表面而修改所述上躯干的所述3-D表示，其中所述3-D合成乳房被界定为3-D乳房假体体积与所述原始确定的乳房体积之和乘以一个因数，且其中所述3-D合成乳房定位在所述相应乳房皱襞附近或其底部上。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述因数的范围从0.3至0.6。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述显示或报告装置还显示或报告所述上躯干的所述经修改3-D表示。
5.一种以自动方式从上躯干的轮廓化表面的三维(3-D)表示确定乳房体积的系统，其包括：
(a)3-D成像装置，其用于获得所述上躯干的所述轮廓化表面的所述3-D表示；
(b)耦合至所述3-D成像装置的计算机分析装置，其包括用于确定所述上躯干的所述3-D表示的轮廓的变化率的一个或多个计算机实施模块；
(c)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于通过分析所述3-D表示的所述轮廓的所述变化率而从所述3-D表示确定对应于所述上躯干的所述左乳房和所述右乳房的非封闭但连续的3-D乳房皱襞曲线，其中每个所述乳房皱襞曲线沿着界定所述乳房的所述下半部分的所述3-D表示的所述3-D表面；
(d)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于通过分析所述3-D表示的所述轮廓和所述轮廓的所述变化率而从所述3-D表示确定3-D胸部参数，其中所述3-D胸部参数包括对应于所述上躯干的所述左侧的至少一条腋前线、对应于所述上躯干的所述右侧的至少一条腋前线和前胸中线；
(e)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于从所述所确定和非封闭的乳房皱襞曲线和所述所确定的3-D胸部参数确定胸壁，由此所述所确定的胸壁被优化为胸壁的3-D模型的特征；
(f)所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于从所述相应、所确定和非封闭的乳房皱襞曲线、所述优化胸壁和所述上躯干的所述3-D表示的3-D表面积分确定对应于所述左乳房或所述右乳房的至少一个原始乳房体积；和
(g)显示或报告装置，其耦合至所述计算机分析装置用于显示或报告所述至少一个原始乳房体积。
6.根据权利要求5所述的系统，所述计算机分析装置还包括一个或多个计算机实施模块，其用于通过将至少一个3-D合成乳房添加至所述胸壁的所述三维且对应于所述躯干的所述左侧或所述右侧而修改所述上躯干的所述3-D表示，其中每个所述3-D合成乳房被界定为3-D乳房假体体积与所述相应的原始确定的乳房体积之和乘以一个因数，且其中每个所述3-D合成乳房定位在所述相应乳房皱襞附近或其底部上。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述因数的范围从0.3至0.6。
8.根据权利要求6所述的系统，其中所述显示或报告装置还显示或报告所述上躯干的所述经修改3-D表示。
CN201280043009.XA 2011-08-04 2012-07-12 协助乳房手术的乳房体积解剖学识别和空间分析 Pending CN103797516A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/136,562 US8795204B2 (en) 2008-01-09 2011-08-04 Anatomical recognition and dimensional analysis of breast volume to assist breast surgery
US13/136,562 2011-08-04
PCT/US2012/046497 WO2013019379A1 (en) 2011-08-04 2012-07-12 Anatomical recognition and dimensional analysis of breast volume to assist breast surgery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103797516A true CN103797516A (zh) 2014-05-14

Family

ID=46551922

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280043009.XA Pending CN103797516A (zh) 2011-08-04 2012-07-12 协助乳房手术的乳房体积解剖学识别和空间分析

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8795204B2 (zh)
EP (1) EP2740102B1 (zh)
CN (1) CN103797516A (zh)
AU (1) AU2012290615B2 (zh)
CA (1) CA2844148A1 (zh)
ES (1) ES2651151T3 (zh)
RU (1) RU2604710C2 (zh)
WO (1) WO2013019379A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2542114B (en) * 2015-09-03 2018-06-27 Heartfelt Tech Limited Method and apparatus for determining volumetric data of a predetermined anatomical feature
GB2564243A (en) * 2015-09-03 2019-01-09 Heartfelt Tech Limited Method and apparatus for determining volumetric data of a predetermined anatomical feature
FR3042264B1 (fr) * 2015-10-12 2017-11-03 La Diffusion Technique Francaise Methode de determination d'une taille de teterelle, et produit programme informatique
WO2017093446A1 (en) * 2015-12-03 2017-06-08 Koninklijke Philips N.V. Chest wall estimation from optical scans
USD918932S1 (en) * 2019-03-12 2021-05-11 Hologic, Inc. Electronic display screen with graphical user interface with patient orientation element
US11375968B2 (en) * 2020-04-06 2022-07-05 GE Precision Healthcare LLC Methods and systems for user and/or patient experience improvement in mammography
RU2770634C1 (ru) * 2021-03-31 2022-04-19 Эдуард Вадимович Шихирман Способ моделирования грудных желез с помощью нейросети

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020035458A1 (en) * 2000-09-20 2002-03-21 Chang-Hun Kim Method and system for virtual surgery
US20070219450A1 (en) * 2004-12-22 2007-09-20 Azar Fred S Three-dimensional breast anatomy imaging system
CN101938953A (zh) * 2008-01-09 2011-01-05 精光股份有限公司 辅助乳房外科手术的解剖学识别和空间分析

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0738681B2 (ja) 1987-03-20 1995-04-26 富士ゼロックス株式会社 領域認識装置
US5513276A (en) 1994-06-02 1996-04-30 The Board Of Regents Of The University Of Oklahoma Apparatus and method for three-dimensional perspective imaging of objects
US6608628B1 (en) 1998-11-06 2003-08-19 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration (Nasa) Method and apparatus for virtual interactive medical imaging by multiple remotely-located users
US6320976B1 (en) 1999-04-01 2001-11-20 Siemens Corporate Research, Inc. Computer-assisted diagnosis method and system for automatically determining diagnostic saliency of digital images
GB0006598D0 (en) 2000-03-17 2000-05-10 Isis Innovation Three-dimensional reconstructions from images
US20020064302A1 (en) 2000-04-10 2002-05-30 Massengill R. Kemp Virtual cosmetic autosurgery via telemedicine
US6564086B2 (en) 2000-05-03 2003-05-13 Rocky Mountain Biosystems, Inc. Prosthesis and method of making
US6968075B1 (en) 2000-05-09 2005-11-22 Chang Kurt C System and method for three-dimensional shape and size measurement
US20020092534A1 (en) 2001-01-08 2002-07-18 Shamoun John M. Cosmetic surgery preview system
US7630750B2 (en) 2001-02-05 2009-12-08 The Research Foundation For The State University Of New York Computer aided treatment planning
US6879712B2 (en) 2001-05-25 2005-04-12 Orhan C. Tuncay System and method of digitally modelling craniofacial features for the purposes of diagnosis and treatment predictions
US20030013944A1 (en) 2001-07-16 2003-01-16 Anuthep Benja-Athon Prevention of Bell's palsy
US6761697B2 (en) 2001-10-01 2004-07-13 L'oreal Sa Methods and systems for predicting and/or tracking changes in external body conditions
KR20050042043A (ko) 2001-10-31 2005-05-04 이마그노시스 가부시키가이샤 의료용 시뮬레이션장치 및 의료용 시뮬레이션장치에있어서의 3차원화상의 표시제어방법
US7058439B2 (en) 2002-05-03 2006-06-06 Contourmed, Inc. Methods of forming prostheses
TW552129B (en) 2003-01-20 2003-09-11 Dung-Wu Liu System for assisting cosmetic surgery
US7727151B2 (en) 2003-11-28 2010-06-01 U-Systems Inc. Navigation among multiple breast ultrasound volumes
JP4532171B2 (ja) 2004-06-01 2010-08-25 富士重工業株式会社 立体物認識装置
GB0414277D0 (en) * 2004-06-25 2004-07-28 Leuven K U Res & Dev Orthognatic surgery
US7555151B2 (en) 2004-09-02 2009-06-30 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for tracking anatomical structures in three dimensional images
CA2579903C (en) 2004-09-17 2012-03-13 Cyberextruder.Com, Inc. System, method, and apparatus for generating a three-dimensional representation from one or more two-dimensional images
US7424139B1 (en) 2004-11-01 2008-09-09 Novaplus Systems, Incorporated Virtual cosmetic and reconstructive systems, methods, and apparatuses
US7587075B1 (en) 2004-11-01 2009-09-08 Novaptus Systems, Incorporated Virtual cosmetic and reconstructive surgery systems, methods, and apparatuses
GB0507204D0 (en) 2005-04-08 2005-05-18 Leuven K U Res & Dev Maxillofacial and plastic surgery
US7164962B2 (en) 2005-05-12 2007-01-16 Kevin Petterson Method and apparatus for fitting brassieres
US7599537B1 (en) 2005-08-26 2009-10-06 Novaptus Systems, Incorporated Method for determining a subject's degree of adiposity
US7876938B2 (en) 2005-10-06 2011-01-25 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method for whole body landmark detection, segmentation and change quantification in digital images
US20070106182A1 (en) 2005-10-17 2007-05-10 Arnett G W Method for determining and measuring frontal head posture and frontal view thereof
US20070255589A1 (en) 2006-04-27 2007-11-01 Klinger Advanced Aesthetics, Inc. Systems and methods using a dynamic database to provide aesthetic improvement procedures
WO2007124151A2 (en) 2006-04-21 2007-11-01 The Trustees Of The University Of Pennsylvania Rapid 3-dimensional bilateral breast mr imaging
US8660319B2 (en) 2006-05-05 2014-02-25 Parham Aarabi Method, system and computer program product for automatic and semi-automatic modification of digital images of faces
WO2007128117A1 (en) 2006-05-05 2007-11-15 Parham Aarabi Method. system and computer program product for automatic and semi-automatic modification of digital images of faces
US7672482B2 (en) 2006-05-16 2010-03-02 Eastman Kodak Company Shape detection using coherent appearance modeling
EP1930832B1 (de) 2006-12-07 2016-11-23 Brainlab AG Automatische Landmarkenbestimmung anatomischer Strukturen
US7796787B2 (en) 2007-02-03 2010-09-14 Arcsoft, Inc. Face component replacement
US8170306B2 (en) 2007-04-25 2012-05-01 Siemens Aktiengesellschaft Automatic partitioning and recognition of human body regions from an arbitrary scan coverage image
WO2009051723A1 (en) 2007-10-17 2009-04-23 Bengtson Bradley P Devices, systems, and methods for measurement and evaluation of tissue structures, such as breasts
US8849380B2 (en) 2007-11-26 2014-09-30 Canfield Scientific Inc. Multi-spectral tissue imaging
US8218862B2 (en) 2008-02-01 2012-07-10 Canfield Scientific, Incorporated Automatic mask design and registration and feature detection for computer-aided skin analysis
US9858716B2 (en) 2008-02-28 2018-01-02 International Business Machines Corporation Fast three-dimensional visualization of object volumes without image reconstruction by direct display of acquired sensor data
US20100142755A1 (en) 2008-11-26 2010-06-10 Perfect Shape Cosmetics, Inc. Method, System, and Computer Program Product for Providing Cosmetic Application Instructions Using Arc Lines

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020035458A1 (en) * 2000-09-20 2002-03-21 Chang-Hun Kim Method and system for virtual surgery
US20070219450A1 (en) * 2004-12-22 2007-09-20 Azar Fred S Three-dimensional breast anatomy imaging system
CN101938953A (zh) * 2008-01-09 2011-01-05 精光股份有限公司 辅助乳房外科手术的解剖学识别和空间分析

Also Published As

Publication number Publication date
RU2604710C2 (ru) 2016-12-10
WO2013019379A1 (en) 2013-02-07
EP2740102A1 (en) 2014-06-11
CA2844148A1 (en) 2013-02-07
US8795204B2 (en) 2014-08-05
AU2012290615B2 (en) 2016-12-22
ES2651151T3 (es) 2018-01-24
US20110295112A1 (en) 2011-12-01
RU2014107796A (ru) 2015-09-10
AU2012290615A1 (en) 2014-02-27
EP2740102B1 (en) 2017-09-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101938953B (zh) 辅助乳房外科手术的解剖学识别和空间分析
CN109785374B (zh) 一种牙科增强现实手术导航的自动实时无标记图像配准方法
CN103797516A (zh) 协助乳房手术的乳房体积解剖学识别和空间分析
US10881353B2 (en) Machine-guided imaging techniques
CN105392423B (zh) 生物医学成像中的实时适应性运动补偿的运动追踪系统
EP3164075B1 (en) Unified coordinate system for multiple ct scans of patient lungs
US20130245500A1 (en) Method for facilitating breast implant procedure decisions
US20230301719A1 (en) Systems and methods for planning screw lengths and guiding screw trajectories during surgery
US20080212871A1 (en) Determining a three-dimensional model of a rim of an anatomical structure
US20120169732A1 (en) Method for analysis of facial appearance to assist medical procedure
KR102184001B1 (ko) 수술용 네비게이션을 위한 영상 정합 장치 및 영상 정합 방법
US11826109B2 (en) Technique for guiding acquisition of one or more registration points on a patient's body
Zhao Methods for Processing 3D Images for Breast Morphology

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140514