CN104412305B - 图像处理装置 - Google Patents

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CN104412305B CN201380008419.5A CN201380008419A CN104412305B CN 104412305 B CN104412305 B CN 104412305B CN 201380008419 A CN201380008419 A CN 201380008419A CN 104412305 B CN104412305 B CN 104412305B
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Abstract

用于处理医学图像的图像处理装置110，包括：输入部120，其用于获得所述医学图像122和医学数据124，所述医学图像构成三维[3D]患者数据中的视场，并且所述医学数据示出所述视场的内容的解剖背景；输出部130，其用于提供输出图像160，所述输出图像160包括所述医学图像和所述医学数据的可视化；所述医学数据构成非患者特异性的医学数据；并且，所述成像处理装置还包括处理器140，其用于：(i)执行所述医学图像与所述医学数据之间的图像对齐，以获得提供所述内容关于其解剖背景的位置的变换，以及(ii)使用所述变换，以确立所述位置处的所述医学数据的所述可视化中的所述视场的图形表示。

Description

图像处理装置
技术领域
本发明涉及一种图像处理装置和处理医学图像的方法。本发明还涉及一种工作站和包括所述图像处理装置的成像装置，并且涉及用于使处理器系统执行所述方法的计算机程序产品。
在医学图像评估和医学图像显示的领域中，当查看构成三维[3D]患者数据中的视场的医学图像时，可以期望获得所述视场的内容的解剖背景。
背景技术
已知在构成穿过3D患者数据的切片的医学图像的旁边，还显示3D患者数据的可视化，所述3D患者数据包括用于图形性地表示切片关于3D患者数据的位置的切割平面。
例如，Michael Teistler的题为“Explore in 3D：a new virtual imagenavigation tool”的文章(SPIE Newsroom，参考号10.1117/2.1200607.0222，2011年12月7日从http://spie.org/documents/Newsroom/Imported/222/2006070222.pdf获得)公开了一种允许用户搜索体积成像数据的系统。图1示出了被显示在显示器上的体积数据集，在图1中其被命名为“3D视图”。在邻近的显示上，显示了穿过体积数据集的切片，在图1中其被命名为“2D视图”。“3D视图”还示出了图形性地表示所述切片的切割平面。
前述系统的问题是其不适于使用户能够容易地获得切片的解剖背景。
发明内容
具有一种使用户能够更加容易地获得医学图像的解剖背景的装置或方法是有益的。
为了更好地解决该问题，本发明的第一方面提供一种用于处理医学图像的图像处理装置，包括：输入部，其用于获得医学图像和医学数据，医学图像构成三维[3D]患者数据中的视场，并且医学数据示出视场的内容的解剖背景；输出部，其用于提供输出图像，所述输出图像包括医学图像和医学数据的可视化；医学数据构成非患者特异性医学数据；并且，成像处理装置还包括处理器，所述处理器用于(i)执行医学图像与医学数据之间的图像对齐，以获得提供内容关于其解剖背景的位置的变换，以及(ii)使用所述变换，以确立所述位置处的医学数据的可视化中的视场的图形表示。
在本发明的又一方面，提供一种包括所述图像处理装置的工作站和成像装置。
在本发明的又一方面，提供一种用于处理医学图像的方法，包括：获得医学图像和医学数据，医学图像构成三维[3D]患者数据中的视场，并且医学数据示出视场的内容的解剖背景；提供输出图像，所述输出图像包括医学图像和医学数据的可视化；医学数据构成非患者特异性的医学数据；并且，所述方法还包括执行医学图像和医学数据之间的图像对齐，以获得提供内容关于其解剖背景的位置的变换；并且使用所述变换，以确立所述位置处的医学数据的可视化中的视场的图形表示。
在本发明的又一方面，一种计算机程序产品包括用于使处理器系统执行所述方法的指令。
输入部获得构成3D患者数据中的视场的医学图像。术语“视场”指的是在医学图像中3D患者数据可见的范围，并且通常对应于3D患者数据的一部分。视场的内容(即，视场中示出的东西)可以是身体部位、器官、器官的一部分、组织等等。输入部还获得提供视场的内容的解剖背景的医学数据。由此，医学数据允许内容被放置在较大的解剖体中。例如，内容可以是器官的一部分，并且医学数据可以提供整个器官作为解剖背景。相似地，内容可以是身体部位，并且医学数据可以提供全身作为解剖背景。输出部提供输出图像，在所述输出图像中示出医学图像和医学数据的可视化。由此，输出图像分开地示出视场的内容和内容的解剖背景。用户能够通过查看显示器上的输出图像来同时查看二者。
医学数据构成非患者特异性的医学数据。因此，鉴于医学图像的视场示出具体患者的内容，所述医学图像是非患者特异性的。例如，医学数据可以是示出参考人类身体的医学图谱，从而省略任何患者特异性的细节或变型。因此，解剖背景是非患者特异性的内容，即，它不同于作为3D患者数据本身或由3D患者数据本身提供的解剖背景。
处理器获得提供内容关于在医学图像中示出的解剖背景的位置的变换。所述变换可以采用如根据线性代数领域已知的变换矩阵或变换函数的形式，并且使处理器能够将视场的内容定位在医学数据解剖背景中的解剖校正位置处。
为了获得所述变换，处理器执行将医学图像与医学数据进行匹配的图像对齐。图像对齐本身根据图像对齐的领域是已知的，并且可以涉及将图像结构(例如，医学图像中的边缘或角)与医学数据中类似的图像结构进行匹配。类似地，图像对齐可以涉及将界标(例如，在医学图像中自动或手动地注记的点)与医学数据中的对应的界标进行匹配。应当注意，对象对齐通常也被称为图像配准。由J.B.A.Maintz等人出版的报告“An Overview ofMedical Image Registration Methods”(UU-CS-1998-22，1998年8月)描述了可以被有益地使用的多种技术。
处理器使用所述变换来生成对所述位置处的医学数据的可视化中的视场的图形表示。因此，作为由医学图像示出的3D患者数据中的视场被图形性图示在输出图像中的医学数据的可视化中。此外，图形表示也固有地反映并且由此使视场的内容关于医学数据中的解剖背景的位置可视化。
通过使用医学数据构成非患者特异性的医学数据，向用户提供输出图像中的可视化，所述输出图像省略患者特异性的细节或变化。通过获得医学图像与医学数据之间的变换，具体患者的视场的内容仍然能够被放置在非患者特异性的解剖背景中。最后，通过确立医学数据的可视化中的视场的图形表示，视场并且由此其内容的位置在非患者特异性的解剖背景中被可视化。
本发明部分地基于以下认识，即，当用户查看3D患者数据的医学图像时方便获得解剖背景，但是3D患者数据通常不适于提供所述解剖背景。
其原因是3D患者数据通常包含可以使用户混淆或分心的患者特异性的细节或变化。此外，3D患者数据可以根据其性质由临床医师用于医学诊断，并且因此不适于例如非专家用户。例如，3D患者数据可以包含非常多的细节，缺少清晰定义的结构，等等。因此，用户无法认识到由3D患者数据提供的解剖背景。本发明使用提供针对视场的内容的非患者特异性的解剖背景的医学数据。因此，医学数据省略患者特异性的细节或变化。因此，用户能够容易地从输出图像中学习或获得解剖背景。应当注意，专家用户也从能够容易地学习或获得解剖背景中受益。
有益地，医学数据可以被特异性地优化用于由非专家用户容易地查看，这是因为医学数据不需要用于医学诊断。因此，输出数据能够借助于医学数据以容易并且可理解的方式向用户同时示出视场的实际内容(例如，破碎的骨头或恶性生长)及其解剖背景。有益地，用户可以更加容易地理解医学图像。有益地，临床医师需要较少或不需要对所述内容的解剖背景的解释。
任选地，处理器被布置为将图形表示确立为贯穿所述位置处的医学数据的可视化的表面。表面非常适于图形性地表示由医学图像提供的视场，这是因为医学图像的视场通常主要由视场的宽度和高度定义，而不是具有的深度。例如，当医学图像对应于穿过3D患者数据切片时，由医学图像提供的视场主要沿着切片的宽度和高度延伸，深度被限制为切片厚度，即，通常是薄的。因此，视场没有显著地延伸到医学图像平面之外。表面在视觉上与所述视场相似，并且由此提供适当拟合的图形表示。
任选地，视场沿着3D患者数据中的深度延伸，并且处理器被布置为：(i)获得深度，并且(ii)确立医学数据的可视化中的表面的厚度，以使所述深度可视化。视场可以具有某个深度。例如，切片可以具有切片厚度，所述切片厚度通常可以是薄的，但是在一些情况中可以是厚的。通过基于视场的深度确立表面的厚度，使视场的所述深度可视化。有益地，获得更加准确的视场的图形表示。
任选地，医学图像是DICOM编码医学图像，并且处理器被布置为基于DICOM编码医学图像的DICOM数据元素来获得所述深度。DICOM(医学数字成像和通讯，Digital Imagingand Communications in Medicine的缩写)是用于在医学成像中处理、存储、打印以及传输信息的标准。DICOM数据元素可以提供视场的深度的直接信息，或者可以指示视场的深度。例如，DICOM数据元素可以包括切片厚度。DICOM数据元素也可以指示医学图像的类型，例如心脏图像或脑部图像，医学图像的类型指示所述深度。处理器通过基于DICOM数据元素确立视场的深度来挖掘该信息。
任选地，医学图像是共同构成医学体积的多幅医学图像中的一幅，医学体积提供3D患者数据中的另一视场，并且其中，处理器被布置为使用变换，以确立医学数据的可视化中的另一视场的另一图形表示。多幅医学图像共同提供3D患者数据中的另一视场。固有地，另一视场涵盖由医学图像提供的视场，这是因为医学图像是多幅医学图像中的一幅。处理器使用变换，以确立医学数据的可视化中的另一视场的另一图形表示。由此向用户提供对医学数据的解剖背景的中的另一视场的可视化。有益地，用户可以容易地学习或获得另一视场的解剖背景。此外，向用户提供视场关于另一视场的相对位置的可视化。有益地，用户可以通过将图形表示与输出图像中的另一图形表示进行比较而容易地学习所述相对位置。
任选地，处理器被布置为执行医学体积与医学数据之间的图像对齐，以获得所述变换。医学体积提供与仅医学图像的视场相比更大的视场。因此便于执行图像对齐，这是因为较大的视场提供可以被图像对齐使用的更多信息。有益地，与仅匹配医学图像的图像对齐相比，较大的视场允许医学体积更加唯一地与医学数据进行匹配。有益地，由于匹配中的不明确而引起的错误的图像对齐的发生减少。有益地，获得更加准确的变换。
任选地，处理器被布置为确立医学数据的可视化中的另一图形表示，其为块状。例如，当由3D患者数据中的多个相邻、平行的切片定义医学体积时，由医学体积提供的另一视场通常是块状的。这里，可以由多个切片中的每个的宽度和高度以及所述切片之间的距离(具体为所述切片中的第一切片与最后一个切片之间的距离)定义另一视场。通过确立具有块状的另一图形表示，获得反映通常由医学体积提供的另一视场的另一图形表示。有益地，通过将变换应用于在医学体积的坐标系中定义的初始块状，以获得在医学数据的坐标系中的块状，从而容易地确立块状。
任选地，处理器被布置为：(i)获得医学体积与医学数据之间的非保角变换，并且(ii)使用非保角变换来使医学数据变形，以将块状中的医学数据确立为对应于另一视场。保角线性变换(也被称为数学领域中的共形映射)不适合或不足以将医学体积映射到医学数据。例如，当医学数据示出人类身体时，身体部位的取向可以局部不同于3D患者数据的身体部分的取向。例如，患者可以具有与医学数据中的人类身体相比以不同方式在3D患者数据中的定位的臂。通过在图像对齐中考虑变换的所述非保角方面，获得非保角变换，即，非保角变换考虑线性失真(诸如剪切失真和透视失真)和非线性失真。
本发明已经认识到，当变换包括非保角分量时，另一视场的准确的图形表示可以具有医学数据中的非块状。所述非块状难以向用户解释。通过使用非保角变换来使医学数据变形，以将块状中的医学数据确立为对应于另一视场，医学数据被变形使得前述块状中的医学数据对应于医学体积的另一视场。因此，块状保持对医学数据中的视场的准确的表示。有益地，用户不会被由医学数据的可视化中的非块状表示的另一视场混淆。
任选地，处理器被布置为：(i)获得医学体积与医学数据之间的非保角变换，并且(ii)使用非保角变换来重构多幅医学图像，以将另一视场确立为对应于块状中的医学数据。发明者已经认识到，不是使医学数据变形，使得在前述块状中的医学数据对应于医学体积的另一视场，而是非保角变换可以用于重构医学体积，以便对应于块状中的医学数据。因此，获得经重构的医学体积。有益地，用户不会被由医学数据的可视化中的非块状表示的另一视场混淆。
任选地，医学图像是DICOM编码医学图像，并且处理器被布置为使用DICOM编码医学图像的DICOM数据元素，以初始化和/或优化图像对齐。DICOM数据元素可以有益地用于执行图像对齐，这是因为它们提供医学图像的解剖背景的信息(例如，在视场中示出哪个类型的内容)。因此，便于获得将内容关于其解剖背景进行放置的变换。有益地，图像对齐是更加准确的。
任选地，所述工作站包括：显示器，其用于显示输出图像；以及，用户输入部，其用于使用户能够通过修正3D患者数据中的视场，在3D患者数据中进行导航，并且处理器被布置为基于所述修正来更新视场的图形表示。因此，连续地(即，在所述导航期间)向用户提供当前视场的内容关于其解剖背景的位置。有益地，在3D患者数据中进行导航对用户更加方便。
本领域技术人员应当理解，本发明的上述实施例、实施方式和/或方面中的两个或更多可以以视为有用的任何方式进行组合。
基于本说明书，本领域技术人员能够实施对应于所描述的图像处理装置的修改和变型的工作站、成像装置、方法和/或计算机程序产品的修改和变型。
本领域技术人员应当理解，可以将方法应用于多维图像数据，例如，二维(2-D)、三维(3-D)或四维(4-D)图像。多维图像数据的维度可以涉及时间。例如，三维图像可以包括二维图像的时域系列。图像可以是由多种采集模态采集的医学图像，所述采集模态诸如但不限于标准X射线成像、计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、超声(US)、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)以及核医学(NM)。
本发明被定义在独立权利要求中。有益的实施例被定义在从属权利要求中。
附图说明
参考下文所描述的实施例，本发明的这些方面和其他方面是显而易见的并且将得到阐明。在附图中，
图1示出了被连接到用于显示输出图像的显示器的根据本发明的图像处理装置；
图2示出了根据本发明的方法；
图3示出了根据本发明的计算机程序产品；
图4a示出了医学图像和医学数据的可视化，所述可视化包括对医学图像的视场的图形表示；
图4b示出了图形表示，其为具有厚度的表面；
图5a示出了多幅医学图像和由所述医学图像提供的另一视场的另一图形表示；
图5b示出了具有剪切的非块状的另一图形表示；以及
图5c示出了具有块状的另一图形表示和被变形的医学数据的结果。
具体实施方式
图1示出了用于处理医学图像122的图像处理装置110(以下被称为装置110)。装置110包括用于获得医学图像122和医学数据124的输入部120。装置110还包括用于提供包括医学图像122和医学数据124的可视化的输出图像160的输出部130。装置110还包括处理器140，所述处理器140用于执行医学图像122与医学数据124之间的图像对齐，并且用于确立医学数据124的可视化中的图形表示。处理器140被示为接收来自输入部140的医学图像122和医学数据124。此外，处理器140被示为连接到输出部130，以向输出部130提供可视化数据142。这里，可视化数据142可以包括输出图像160或是输出图像160。在这种情况下，处理器140可以生成输出图像160。备选地，可视化数据142可以涉及图形表示，并且输出部130可以被布置为获得来自装置110中的其他地方(例如，来自另一个处理器)的输出图像160。
输出部130被示为连接到显示器150，以在所述显示器上显示输出图像160。显示器150被示为外部显示器(即，不是装置110的一部分)。备选地，显示器150可以是装置110的一部分。装置110和显示器150可以是工作站100的一部分，或形成工作站100。
装置110还可以包括用于获得来自用户的导航数据152的用户输入部150。为了达到此目的，用户输入部150可以被连接到用户接口器件(图1中未示出)，诸如鼠标、键盘、触摸屏等，以经由用户界面器件接收来自用户的导航命令。
图2示出了用于处理医学图像的方法200，包括：在被命名为“获得医学图像和医学数据”的第一步骤中，获得210医学图像和医学数据，医学图像构成三维[3D]患者数据中的视场，并且医学数据示出视场的内容的解剖背景。方法200还包括：在被命名为“提供输出图像”的第二步骤中，提供220输出图像，所述输出图像包括医学图像和医学数据的可视化。医学数据构成非患者特异性的医学数据。方法200还包括：在被命名为“执行图像对齐”的第三步骤中，执行230医学图像与医学数据之间的图像对齐，以获得提供内容关于其解剖背景的位置的变换。方法200还包括：在被命名为“确立图形表示”的第四步骤中，使用所述变换，以确立240所述位置处的医学数据的可视化中的视场的图形表示。应当注意，可以以任何合适的顺序执行方法200的上述步骤。具体地，可以最后执行提供220输出图像的第二步骤，作为方法200的一部分。
方法200可以对应于装置110的操作，并且下文将参考装置110的所述操作进一步讨论方法200。然而，应当注意，也可以在分开的所述装置中执行方法200，例如，使用不同的图像处理装置或工作站。
图3示出了计算机程序产品260，其包括用于令处理器系统执行根据本发明的方法的指令。计算机程序产品260可以被包括在计算机可读介质250上，例如，以一系列的机器可读物理标记的形式和/或作为具有不同的例如电气、磁性或光学属性或值的一系列元件。
参考图4a至图5b将解释装置110的操作及其任选的方面。图4a示出了输出图像160。输出图像160包括构成3D患者数据中的视场的医学图像171。在该范例中，医学图像171被示为包括患者的上身的穿过3D患者数据的轴向切片。因此，医学图像171示出患者的肺的一部分，作为其视场在患者的上身中的一部分。因此，由医学图像171提供的视场的内容是患者的肺的一部分。
另外，输出图像160包括医学数据180的可视化。医学数据不同于3D患者数据，这是由于医学数据构成非患者特异性的医学数据，即，医学数据既不是与3D患者数据相同的患者的，又不是任何其他特异性患者的。医学数据示出视场的内容的解剖背景。在图4a-图5b的范例中，医学数据将人类上身的示意性表示示为可以从医学图谱获得的，在所述医学图谱中，个体器官是容易被识别的，而为清楚起见各种细节已经被省略。因此，医学数据提供针对患者的肺的一部分的解剖背景。
在输出图像160中已经使医学数据可视化，即，输出图像160包括所述医学数据的可视化。这里，术语“可视化”指的是在输出图像中描绘医学数据的所有方式。根据医学数据的类型，例如，当医学数据是包括顶点、边缘等的3D图形数据时，可视化可以涉及3D绘制。备选地，例如，当医学数据是3D体积数据时，可视化可以涉及体积绘制。备选地，例如，当医学数据包括图像或绘图时，可视化可以涉及在输出图像160中简单地绘出或直接插入医学数据。
图4a示出了处理器140的结果，所述处理器140被布置为执行医学图像171与医学数据之间的图像对齐，以获得提供视场的内容关于其解剖背景的位置的变换。因此，在医学图像171中示出的肺的一部分被匹配到在医学数据中示出的上身的对应部分。此外，处理器140被布置为使用所述变换，以确立所述位置处的医学数据180的可视化中的视场的图形表示182。
图形表示182在图4a中被示为贯穿前述位置处的医学数据180的可视化的表面182。因此，表面182穿过对应于在医学图像171中示出的肺的部分的上身的部分而贯穿上身。这里，术语“对应”指的是在解剖学上或计算上最接近的匹配。
因此，表面182使由医学图像171提供的视场可视化，这是由于视场的位置和范围是由表面182图形性地表示的。这里，术语“范围”指的是由表面182的对应的宽度和高度图形性地表示的视场的宽度和高度。根据医学数据180的可视化中的表面182，用户能够由此收集视场关于医学数据的位置和宽度以及高度。表面182也可以图形性地表示视场的深度，即，视场在垂直于医学图像表面的方向上的范围。在图4a中，表面182的厚度被示为有限的，即，表面182是薄的表面。这可以是相等薄的视场的深度的结果。备选地，这可以是没有图形性地表示视场的所述深度的表面182的结果。而且，这可以是根本没有图形性地表示视场的范围的表面182的结果，即，既不是其宽度、高度，也不是其深度。相反，表面182可以纯粹地图形性地表示视场的位置。
图4b示出了医学数据180的可视化的截断版本。这里，示出视场沿着3D患者数据中的深度延伸的结果，并且处理器140被布置为：(i)获得深度，并且(ii)确立医学数据180的可视化中的表面184的厚度185，以使所述深度可视化。在该范例中，视场可以在3D患者数据中的前述深度方向上延伸。例如，医学图像171可以表示穿过具有某个切片厚度的3D患者数据的切片。因此，视场的深度可以对应于切片厚度。然后，处理器140通过相应地确立表面184的厚度185来使所述切片厚度可视化。当医学数据171是DICOM编码医学图像时，获得所述深度(例如，切片厚度)可以涉及基于DICOM编码医学图像的DICOM数据元素或者直接从DICOM编码医学图像的DICOM数据元素获得深度。所述DICOM数据元素可以指示视场的深度，例如，DICOM数据元素可以直接包括前述的切片厚度。
应当理解，视场的图形表示可以采用任何其他合适的形式。例如，如图4a所示，并非被示为实心的或不透明的表面182，而是表面可以是部分半透明或部分透明的。并非示出表面，而是可以仅示出表面的轮廓，例如，指示视场的宽度和高度。图形表示也可以涉及医学数据的修正，例如，增加医学数据的部分的亮度。因此，医学数据的所述部分可以构成视场的图形表示。图形表示也可以是标记，例如，面向医学数据对应于医学图像171的视场的部分的照相机标记。
图5a示出了本发明的任选方面。这里，医学图像171是共同构成医学体积170-172的多幅医学图像170-172中的一幅，医学体积170-172提供3D患者数据中的另一视场。例如，多幅医学图像可以对应于穿过3D患者数据的一系列切片。处理器140可以被布置为使用所述变换，以确立医学数据180的可视化中的另一视场的另一图形表示186。为了达到该目的，处理器140可以被布置为执行医学体积170-172与医学数据之间的图像对齐，以获得变换。备选地，处理器140可以执行在多幅医学图像170-172中的一幅与医学数据之间的图像对齐，并且可以将所述变换应用于所述医学图像170-172中的其他图像。
图5a示出了具有块状的(即，线框块或线框板)另一视场的另一图形表示186。所述形状可以是在3D患者数据中也具有块状的另一视场的结果。例如，当多幅医学图像170-172是穿过3D患者数据的多个临近、平行的切片时，所述另一视场可以是块状的。因此，由于相应地选择线框块186的宽度、高度和深度，另一图形表示186可以图形性地表示另一视场的宽度、高度和深度。然而，应当注意，另一图形表示186可以采用任何其他合适的形式。例如，另一图形表示186可以包括多个表面，多个表面中的每个图形性地表示多幅医学图像170-172中的相应的一幅的视场。
除了另一图形表示186(即，线框块)，也示出了图形性地表示医学图像171的视场的表面182。根据表面182和线框块186的相对位置，能够看出，医学图像171的视场被定位在多幅医学图像170-172的另一视场的中间，例如，可以是中间切片。表面182的所述相对位置可以对应于当前示出的医学图像关于多幅医学图像170-172的相对位置，即，被定位在线框块186的中间的表面182可以指示当前示出的医学图像是多幅医学图像170-172的中间一幅医学图像171。应当注意，这在图5a中未示出，其中，为便于解释，多幅医学图像170-172被示为示出医学图像中位于顶部的第一幅图像170而不是医学图像的中间一幅医学图像171的堆栈。
应当注意，对于确立医学数据180的可视化中的另一图形表示186存在各种可能性。例如，处理器140可以被布置为获得医学体积170-172与医学数据之间的保角变换。保角变换可以涉及以下中的任意或全部：旋转、缩放或平移。为了达到该目的，处理器140可以获得保角变换矩阵，所述保角变换矩阵指示多幅医学图像170-172的坐标系中的点到医学数据的或医学数据180的可视化的坐标系中的点的变换。这样的矩阵和其他保角变换函数从图像对齐和线性代数的领域中是已知的。处理器140可以被布置为使用保角变换，以确立医学数据180的可视化中的具有块状的另一图形表示186。因此，如图5a所示，可以获得前述的线框块186。
医学体积170-172与医学数据之间的准确的变换也可以包括考虑剪切、透视失真以及非线性失真的非保角分量。因此，由处理器获得的变换可以包括所述非保角分量。所述非保角分量的原因是，医学数据的失真可以关于3D患者数据存在，例如，由于患者特异性的细节或变化，或由于成像相关方面。由此，多幅医学图像170-172与医学数据之间的变换可以是非保角变换。处理器140可以被布置为获得医学体积170-172与医学数据之间的非保角变换。非保角变换可以考虑关于3D医学数据的医学体积170-172的前述剪切、透视失真、非线性失真等，反之亦然。处理器140可以被布置为使用非保角变换，以确立医学数据180的可视化中的另一图形表示186，例如，通过将非保角变换应用于在医学体积170-172的坐标系中定义的初始块状。因此，在医学数据180的可视化中可以自动获得非块状。在图5b中示出了该结果，其中，示出了经剪切的非块状187和表面183。应当注意，当非保角变换也包括非线性分量时，块状187的边缘或线条可以被变换为曲线。然而，在图5b的范例中，变换不包括非线性分量。
应当注意，经剪切的非块状187会难以向用户阐释。为了避免用户混淆，处理器140可以被布置为丢弃变换的非保角分量，以便确立具有块状的另一图形表示。在这样的情况下，另一图形表示不准确地表示另一视场，但是可以避免由于经剪切的非块状187使用户混淆。
备选地，处理器140可以被布置为使用非保角变换来使医学数据变形，以将块状186中的医学数据确立为对应于另一视场。图5c示出了这样的范例，其中，通过箭头示意性地指示医学数据的变形。应当注意，在图5c的范例中，非保角变换被假定为以其他方式获得图5b的经剪切的非块状187。因此，医学数据的变形基本上对应于需要将图5b的经剪切的非块状187变形为图5c的块状186的变形。使医学数据变形涉及例如当医学数据是3D图形数据时调节顶点的坐标，或当医学数据是体积数据时调节体素的值或位置。应当注意，这样的技术本身从图像对齐和图像处理的领域中是已知的。因此，在块状186中的医学数据对应于在所述变形之后的另一视场。这里，术语“对应”指的是解剖学上或计算上接近或最接近的匹配。因而，块状186提供另一视场的准确的图形表示。
备选地，处理器140可以被布置为使用非保角变换来重构多幅医学图像170-172，以将另一视场确立为对应于块状186中的医学数据。因此，获得新的多幅医学图像，所述新的多幅医学图像的另一视场对应于块状186中的医学数据。因而，块状186提供其另一视场的准确的图形表示。应当注意，重构技术本身从医学成像的领域中是已知的。重构可以包括生成贯穿3D患者数据的新的多个切片。
应当注意，输出图像160可以包括并排的医学图像171的可视化和医学数据180的可视化。可视化可以是交互的，即，用户可以在3D患者数据中进行导航，并且因此可以显示不同的医学图像。不同的医学图像可以是前述多幅医学图像170-172中的不同的一幅。处理器可以被布置为基于导航来更新视场的图像表示182。因此，由于医学图像中的改变而引起的视场的改变可以导致视场的图形表示182的位置和/或形状的改变。如图1中所示，为了使用户能够进行所述导航，装置110可以包括用户输入部150。这里，装置110和显示器150可以是工作站100的一部分或共同形成工作站100。所述工作站100使用户能够在3D患者数据中进行导航。
总体上，图形表示可以是平面表面。当医学图像与医学数据之间变换包括非线性分量时，图形表示也可以是非平面表面，例如曲面。图形表示可以基于计算机图形，即，可以包括顶点、边缘等。图形表示也可以是基于像素或基于体素的。另一图形表示可以是块状，诸如，线框块或线框板。另一图形表示也可以是半透明或亚半透明的块。
图像对齐可以基于来自图像对齐的领域的任何合适的技术。具体地，多模态方法可以用于补偿3D患者数据与医学数据之间在模态或类型上的差异。当医学数据是DICOM编码医学图像时，处理器可以被布置为使用DICOM编码医学图像的DICOM数据元素，以初始化和/或优化图像对齐。例如，可以使用成角和定位信息。
3D患者数据可以来自各种采集模态，诸如但不限于：标准X射线成像、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)、超声(US)、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)以及核医学(NM)。3D患者数据可以是4D患者数据的一部分。在4D患者数据中，维度可以涉及时间，例如，4D患者数据可以是3D图像的时间系列。多幅医学图像可以共同构成3D患者数据。例如，多幅医学图像可以是多个切片，所述多个切片共同构成医学体积和所有的3D患者数据。备选地，医学体积(即，多幅医学图像)可以是3D患者数据的子集或一部分。
医学数据可以基于已经移除(例如，通过平均)患者特异性的细节或变化的经采集的医学数据。医学数据也可以是自动或手动生成的数据，例如，3D计算机图形模型或2D制图。总体上，医学数据可以是2D或3D医学图谱数据。
应当理解，本发明也应用于计算机程序，具体为在载体之上或之中的适于将本发明付诸实践的计算机程序。程序可以是源代码、目标代码、源代码和目标代码的中间代码的形式(诸如以部分编译的形式)或以适合用于根据本发明的方法的实施方式的任何其他形式。也应当理解，这样的程序可以具有许多不同的架构设计。例如，实施根据本发明的方法或系统的功能的程序代码可以被细分为一个或多个子例程。在这些子例程中分布功能的许多不同方式对本领域技术人员来说将是显而易见的。子例程可以被共同存储在一个可执行文件中，以形成自包含程序。这样的可执行文件可以包括计算机可执行指令，例如，处理器指令和/或解读器指令(例如，Java解读器指令)。备选地，子例程中的一个或多个或全部可以被存储在至少一个外部库文件中，并且静态或动态地与主程序链接，例如运行时。主程序包含至少一个对子例程中的至少一个调用。子例程也可以包括对彼此的功能调用。涉及计算机程序产品的实施例包括对应于本文阐述的方法中的至少一个的每个处理步骤的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子例程和/或被存储在可以被静态或动态地链接的一个或多个文件中。涉及计算机程序产品的另一实施例包括对应于本文阐述的系统和/或产品中的至少一个的每个器件的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子例程和/或被存储在可以被静态或动态地链接的一个或多个文件中。
计算机程序的载体可以是能够承载程序的任何实体或设备。例如，载体可以包括存储介质，诸如ROM(例如，CD ROM或半导体ROM)或磁记录介质(例如，硬盘)。此外，载体可以是可以经由电缆或光缆或者通过无线电或其他器件来传送的可传输载体(诸如，电信号或光信号)。当以这样的信号实施程序时，载体可以由这样的缆线或其他设备或器件构成。备选地，载体可以是嵌入程序的集成电路，所述集成电路适于执行相关方法或用于相关方法的性能。
应当注意，上述实施例图示而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代实施例而不脱离权利要求的范围。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记不应被解释为对权利要求的限制。使用动词“包括”及其变形并不排除权利要求所记录的元件或步骤之外存在其他元件或步骤。部件前面的冠词“一”或“一个”并不排除存在多个这样的元件。本发明可以通过包括若干不同元件的硬件来实现，也可以通过适当编程的计算机来实现。在列举了若干器件的装置权利要求中，这些器件中的若干个可以具体实现为一个以及相同的硬件项。在互不相同的从属权利要求中记载特定措施这一仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。

Claims (16)

1.一种用于处理医学图像的图像处理装置(110)，包括：
-输入部(120)，其用于获得所述医学图像(122)和医学数据(124)，所述医学图像构成三维患者数据中的视场，并且所述医学数据示出所述视场的内容的解剖背景；
-输出部(130)，其用于提供输出图像(160)，所述输出图像(160)包括所述医学图像(171)和所述医学数据(180)的可视化；
-所述医学数据构成非患者特异性的医学数据；并且
-所述图像处理装置还包括处理器(140)，所述处理器(140)用于：(i)执行所述医学图像与所述医学数据之间的图像对齐，以获得提供所述内容关于其解剖背景的位置的变换，并且(ii)使用所述变换，以确立所述位置处的所述医学数据的所述可视化中的所述视场的图形表示(182、184)。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置(110)，其中，所述处理器(140)被布置为将所述图形表示确立为贯穿所述位置处的所述医学数据(180)的所述可视化的表面(182、184)。
3.根据权利要求2所述的图像处理装置(110)，其中，所述视场沿着所述三维患者数据中的深度延伸，并且所述处理器(140)被布置为：(i)获得所述深度，并且(ii)确立所述医学数据(180)的所述可视化中的所述表面(184)的厚度(185)，以使所述深度可视化。
4.根据权利要求3所述的图像处理装置(110)，其中，所述医学图像(122)是DICOM编码医学图像，并且所述处理器(140)被布置为基于所述DICOM编码医学图像的DICOM数据元素来获得所述深度。
5.根据权利要求1所述的图像处理装置(110)，其中，所述医学图像(171)是共同构成医学体积的多幅医学图像(170-172)中的一幅，所述医学体积提供所述三维患者数据中的另一视场，并且其中，所述处理器(140)被布置为使用所述变换，以确立所述医学数据(180)的所述可视化中的所述另一视场的另一图形表示(186)。
6.根据权利要求5所述的图像处理装置(110)，其中，所述处理器(140)被布置为执行所述医学体积(170-172)与所述医学数据之间的所述图像对齐，以获得所述变换。
7.根据权利要求6所述的图像处理装置(110)，其中，所述处理器(140)被布置为确立所述医学数据(180)的所述可视化中具有块状(186)的所述另一图形表示。
8.根据权利要求7所述的图像处理装置(110)，其中，所述处理器(140)被布置为：(i)获得所述医学体积(170-172)与所述医学数据之间的非保角变换，并且(ii)使用所述非保角变换来使所述医学数据变形，以将所述块状中的所述医学数据确立为对应于所述另一视场。
9.根据权利要求7所述的图像处理装置(110)，其中，所述处理器(140)被布置为：(i)获得所述医学体积(170-172)与所述医学数据之间的非保角变换，并且(ii)使用所述非保角变换来重构所述多幅医学图像(170-172)，以将所述另一视场确立为对应于所述块状中的所述医学数据。
10.根据权利要求1所述的图像处理装置(110)，其中，所述医学图像(122)是DICOM编码医学图像，并且所述处理器(140)被布置为使用所述DICOM编码医学图像的DICOM数据元素，以初始化和/或优化所述图像对齐。
11.一种工作站(100)，包括根据权利要求1所述的图像处理装置。
12.根据权利要求11所述的工作站(100)，包括：显示器(150)，其用于显示所述输出图像(160)；以及，用户输入部(150)，其用于使所述用户能够通过修正所述三维患者数据中的所述视场，在所述三维患者数据中进行导航，并且其中，所述处理器(140)被布置为基于所述修正来更新所述视场的所述图形表示。
13.一种成像装置，包括根据权利要求1所述的图像处理装置。
14.一种处理医学图像的方法(200)，包括：
-获得(210)所述医学图像和医学数据，所述医学图像构成三维患者数据中的视场，并且所述医学数据示出所述视场的内容的解剖背景；
-提供(220)输出图像，所述输出图像包括所述医学图像和所述医学数据的可视化；
-所述医学数据构成非患者特异性的医学数据；
-并且，所述方法还包括执行(230)所述医学图像与所述医学数据之间的图像对齐，以获得提供所述内容关于其解剖背景的位置的变换；以及-使用所述变换，以确立(240)所述位置处的所述医学数据的所述可视化中的所述视场的图形表示。
15.一种处理医学图像的装置，包括：
-用于获得所述医学图像和医学数据的单元，所述医学图像构成三维患者数据中的视场，并且所述医学数据示出所述视场的内容的解剖背景；
-用于提供输出图像的单元，所述输出图像包括所述医学图像和所述医学数据的可视化；
-所述医学数据构成非患者特异性的医学数据；
-并且，所述装置还包括用于执行所述医学图像与所述医学数据之间的图像对齐以获得提供所述内容关于其解剖背景的位置的变换的单元；以及-用于使用所述变换以确立所述位置处的所述医学数据的所述可视化中的所述视场的图形表示的单元。
16.一种计算机可读介质，其承载了包括用于令处理器系统执行根据权利要求14所述的方法(200)的指令的计算机程序。
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