CN105705096B

CN105705096B - 用于显示医学图像的方法和设备

Info

Publication number: CN105705096B
Application number: CN201480059828.2A
Authority: CN
Inventors: K·埃哈德; H·H·霍曼; J·R·雷恩
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2014-10-30
Publication date: 2020-11-03
Anticipated expiration: 2034-10-30
Also published as: US10448911B2; US20160302746A1; EP3062706A1; RU2016120724A; RU2016120724A3; JP6534998B2; CN105705096A; RU2686953C2; JP2016534802A; WO2015063188A1

Abstract

本发明涉及医学成像，更具体而言涉及在断层合成过程中采集的医学图像的显示。从前向投影方向的集合查看从扫描采集的表示目标的经处理的3D体积，其中，通过经处理的3D体积数据的一个或多个投影方向相对于扫描过程的中心采集方向倾斜。前向投影的第一集合然后被显示为合成乳房摄影的集合。因此，医学从业人员能够更容易地识别目标体积内的异常，因为当查看位置围绕目标移动时，在目标体积中的不同深度处的异常的相对位移将取决于查看角以不同速率变化。

Description

用于显示医学图像的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于显示医学图像的方法。具体而言，本发明涉及用于显示使用X射线从目标采集的医学图像的设备。本发明还涉及用于显示使用X射线从目标采集的医学图像的方法，涉及X射线成像系统以及计算机程序单元以及计算机可读介质。

背景技术

例如，乳房摄影筛查是用于早期乳房异常和疾病的检测和监测的重要流程。诸如医生或放射科医师的医学人员可以直接根据X射线图像来检测异常。例如，X射线断层合成方法越来越多地被使用。X射线断层合成是用于使用X射线系统来产生通过目标的3D图像体积的技术，尽管用于提供这样的3D体积的其他技术是已知的。

US 8044972描述了将医学数据可视化的系统和方法。断层合成或来自CT或C型臂系统的信息实现对通过乳房的计算3D体积的切片的查看。然而，解释从断层合成数据提供的信息是具有挑战性的任务，因为并非所有的信息都是清晰可见的。

US 7760924讨论了能够在从断层合成投影图像导出的视图旁边显示常规乳房摄影的系统。

发明内容

因此，能够存在对提供实现对疾病发展的改进的评估的患者的增强的查看模态。

本发明的目的由独立权利要求的主题解决，其中，进一步的实施例被并入从属权利要求中。应当注意，本发明的下面描述的方面也适用于用于显示医学图像的设备、用于显示使用断层合成来从目标采集的医学图像的方法、X射线成像系统、计算机程序单元以及计算机可读介质。

根据本发明，提供了一种用于显示使用断层合成的从目标采集的医学图像的设备。所述设备包括以下特征：

-接口单元；

-处理单元；以及

-显示单元。

所述接口单元被配置为提供表示目标的经处理的3D体积数据，所述经处理的3D体积数据是根据沿多个采集方向采集的通过所述目标的多幅X射线图像来计算的。所述接口单元被配置为输入在先乳房摄影图像。所述处理单元被配置为计算通过如由所述经处理的3D体积数据表示的所述目标的一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合，其中，所述投影方向中的至少一个相对于中心采集方向倾斜。所述处理单元被配置为计算通过所述3D体积的最优前向投影角，所述最优前向投影角与所述在先乳房摄影图像的投影角匹配。所述显示单元被配置为显示前向投影的所述第一集合作为从所计算的通过所述3D体积数据的最优前向投影角开始的合成乳房摄影的对应第一集合。

对倾斜方向上的合成乳房摄影的查看例如实现作为患者数据的第一概览的合成2D乳房摄影的集合中的一个或多个视图中的3D断层合成数据的呈现。这辅助放射学医师更有效的搜索3D体积。

对能够为倾斜的投影方向的使用使得放射科医生能够从3D数据集的潜在视图的范围，而不是使用来自仅单个中心投影的视图而获益。

将认识到，术语“经处理的3D体积数据”指的是断层合成成像过程的数据，其中，医生采集通过目标的获取的多幅X射线图像。所述图像是从多个X射线源角获取的。例如使用移位和添加过程的后处理操作被用于提供表示目标的经处理的3D体积数据。

根据本发明，提供了一种用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的方法。所述方法包括以下步骤：

a)提供表示目标的经处理的3D体积数据，所述经处理的3D体积数据是根据沿多个采集方向采集的通过所述目标的多幅X射线图像来计算的；

a1)提供在先乳房摄影图像；

a2)计算通过所述3D体积数据的最优前向投影角，所述最优前向投影角与所述在先乳房摄影图像的投影角匹配；

b)计算通过如由所述经处理的3D体积数据表示的所述目标的一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合，其中，所述投影方向中的至少一个相对于中心采集平面倾斜；并且

c)显示前向投影的所述第一集合作为从所计算的通过所述3D体积数据的最优前向投影角开始的合成乳房摄影的对应第一集合。

根据本发明，还提供了一种X射线成像系统，其中，所述X射线成像系统包括：

-X射线图像采集布置；以及

-显示布置；

所述显示布置被提供为根据前述范例中的一个的设备。

根据本发明，还提供了一种计算机程序单元，所述计算机程序单元用于控制用于显示使用断层合成的从目标采集的医学图像的设备，所述计算机程序单元当由处理单元运行时，适于执行如在前面的范例中讨论的方法步骤。

根据本发明，提供了一种存储了在前面的范例中描述的程序单元计算机可读介质。

根据本发明的方面，提出了计算在倾斜方向中的合成乳房摄影，所述倾斜方向通常在断层合成投影序列的开始和结束角之间被选择，而不被限制到断层合成投影序列的角。然后，得到的倾斜合成乳房摄影例如可以被显示在显示工具上，例如在监视器或者用于3D立体视觉的偏振眼睛上。

对倾斜方向上的合成乳房摄影的查看实现例如作为患者数据的第一概览的合成2D乳房摄影的系列中的一个或多个视图中的3D断层合成数据的呈现。因此，倾斜合成乳房摄影支持放射科医师优化用于读取体积3D断层合成数据集的工作流程。此外，对检查已经成功的更加准确的验证能够利用在采集工作站处的倾斜合成乳房摄影来实现。最后当角关于中心采集方向倾斜时能够通过选择查看合成乳房摄影的最合适的角方向来实现与在线乳房摄影的更好的对准。

当然，将理解，在特定情况下，表示数据的经处理的3D体积数据不需要是被成像的目标的整个体积。

如将被描述的，合成乳房摄影被计算，使得产生于断层合成采集几何结构的有限的角范围的伪影被抑制，尤其是当在不同于其中这样的伪影自然地最不突出的中心采集方向的方向上进行前向投影时

在下面的描述期间，“在先乳房摄影”被用于指代从先前的乳房摄影扫描得到的2D乳房摄影。这样的2D乳房摄影可以是数字乳房摄影扫描器的输出，或者可以是基于已经使用数字扫描器捕获的乳房摄影的常规X射线影片。

在下面的描述期间，术语“经处理的3D数据”可以被定义为表征三维中的目标的体素的集合。因为对根据在对应的多个源位置处的通过目标的获取的多幅2D X射线图像生成3D体积数据的需要而出现所述处理。本领域已知的适于根据2D X射线图像来重建3D体积的任何处理算法可以被应用。

在下面的描述期间，术语“采集方向”可以被定义为从在当前X射线探测器位置处的X射线源投影行进通过目标位置并且与在当前探测位置处的X射线探测器元件相交的线定义的方向。当然，在一些实施例中，X射线源和探测器可以围绕等中心一致移动，在这种情况下，采集方向将形成与X射线探测器的垂直相交。在其他实施例中，X射线探测器可以不跟踪X射线源位置。

在下面的描述期间，“中心采集方向”可以被定义与“采集方向”紧密相关。多个不同的源位置将定义源位置之间的采集轨迹。穿过该轨迹上的中心源位置、目标并且与探测器的中心相交的线被视为中心采集方向。在多数情况下，中心采集方向将对应于垂直于重建的3D体积的切片的中心的方向。

在下面的描述期间，术语“倾斜”可以被定义为不平行于并且不垂直于线或平面。

在下面的描述期间，术语“前向投影”可以被定义为使用处理手段根据3D体素的集合重建2D图像的过程。原理上，虚拟源位置投影通过3D体积的任意数量的射线。在3D体积的另一侧上的虚拟探测器接收每条任意射线。每条射线的强度根据沿每条射线的路径的像素值的组合(例如，其可以表示组织密度)被调制。2D图像中的每个像素可以被连接到每个像素值，以形成2D图像。将理解，其他重建/投影方法是可用的。

因此，前向投影被设计，使得诊断相关信息很大地被保留。针对前向投影的每个方向以这种方式获得的对应的2D视图被称为合成乳房摄影。

在下面的描述期间，术语“集合”可以被定义为包含一个或多个。

在本说明中，术语“厚片(slab)”可以被定义为体积的子集。切片可以具有平行侧。备选地，厚片可以是楔形的。

在本说明中，“厚片投影”可以被定义为通过经处理的3D体积的厚片(而不是通过整个3D体积)的前向投影。以这种方式导出的图像将包含关于厚片内部(而不是整个3D体积)的材料的密度的信息。

本发明的这些和其他方面将根据下文描述的实施例变得显而易见，并且将参考下文描述的实施例得到阐述。

附图说明

下文将参考以下附图来描述本发明的示范性实施例：

图1示意性图示了用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的方法的基本方法步骤。

图2图示了图像采集过程。

图3图示了图像采集布置。

图4图示了图像采集的又一范例。

图5图示了从方法的应用得到的范例。

图6示意性图示了用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的方法的另外的范例。

图7图示了成像设备的另外的范例。

图8图示了用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的方法步骤的范例。

图9图示了方法的另外的范例。

图10图示了对查看路径数据的使用。

图11显示了各种图像查看模态。

图12图示了用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的设备。

图13图示了医学成像设备的另外的范例。

图14图示了医学成像设备的又一范例。

图15图示了根据范例的X射线成像系统。

具体实施方式

图1示出了用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的方法300。所述方法包括以下步骤：在第一步骤302中，提供表示目标的经处理的3D体积数据，所述经处理的3D体积数据是从沿多个采集方向采集的通过目标的多幅X射线图像计算的。在第二步304中，在通过如由经处理的3D体积数据表示的目标的一个或多个投影方向上计算前向投影的第一集合，其中，投影方向中的至少一个相对于中心采集平面倾斜。在第三步骤306中，前向投影的第一集合被显示为合成乳房摄影的对应集合。

第一步302被称为步骤a)，第二步骤304被称为步骤b)并且第三步骤306被称为步骤c)。

根据本发明，对来自3D体积数据的图像，例如在倾斜方向中的合成乳房摄影的查看实现作为患者数据的第一概览的合成2D乳房摄影的集合中的一个或多个中的3D断层合成数据的呈现。这通过允许放射科医师更有效地针对异常搜索3D体积来帮助放射科医师。此外，对能够为倾斜的虚拟投影方向的使用实现3D体积数据的潜在的视图的更大的多的范围。

参考图2，解释了通过断层合成对图像的采集的基本描述。断层合成是一种示范性方法，可以通过其来采集3D体积数据。但是将理解，本发明可以被应用于从诸如CT或者C型臂系统的其他X射线成像系统采集的3D体积图像。

图2示出了被保持在两个压缩板12和13之间的目标10，例如乳房。被布置在该布置上方的是X射线源14，并且直接在目标和压缩板下方的是X射线探测器16。因此，X射线源被配置为照射目标。在穿过目标之后的X射线的强度能够由X射线探测器16来探测。图2还利用虚线示出两个另外的X射线源和X射线探测器位置。X射线源18关于X射线源位置14被逆时针旋转或者平移。X射线探测器位置20已经对应地旋转，以匹配该新的位置。此外，在位置22处的X射线源已经关于原始X射线源14顺时针旋转，并且X射线探测器位置24已经相称地变化。

当然，在图像采集期间可以应用许多其他的X射线源和X射线探测器平移方案，诸如，水平平移。这样的变化不影响本发明的工作。

因此，能够从许多不同角对目标10的部分或者整个目标进行成像。X-射线源14可以移动到备选位置，诸如由沿轨迹26的位置18或22处的X射线源示出的。将认识到，X射线源14可以停止在该轨迹26上的任何点处，以对目标进行成像。当然，轨迹不必是直线或圆弧，而是简单地被定义以图示X射线采集可以从多个不同角发生。因此能够从多个不同的X射线源位置对目标10进行成像。还将看到，在范例中，X射线探测器16不需要随着X射线源14移动到诸如由探测器显示20或24示出的所述位置中，而是保持固定在位置16处。还将认识到，其他类型的X射线装备基本上允许对通过目标的图像数据的采集的相同原理。例如，在实施例中，CT扫描器或C型臂X射线系统能够采集目标数据。因此，在标准断层合成采集序列期间，X射线源可以在位置18处开始照射目标到探测的位置20上，然后沿轨迹26移动以从多个不同位置照射目标。

图2所示的轴图示了出于这种描述的目的，垂直方向被描述在z方向上。范例X射线源扫描轨迹的扫描方向出现在y方向上。x轴正交于绘制的平面。

图3示出了图2的范例X射线断层合成图像采集布置的侧视图，如由经调节的轴示出的。因此，能够看到，从X射线源14发射的射线路径28穿过目标10，所述目标由压缩板12和13保持就位。已经照射目标10的射线入射在X射线探测器16上。交叉27图示了示范性X射线源采集轴的中心。如在X射线源的行进的方向上查看的，虚方形18、14图示了当X射线源移动到轴的任意侧时所述X射线源的端部位置。

在图2中利用线15来指示中心采集位置。

如本领域已知的，断层合成被理解为意指根据在X射线源的不同取向处采集的移位的投影图像的集合的总和对切片图像的集合的生成，如利用图2和图3中图示的布置使得可能的。该所谓的移位和添加方法重建在目标10内的图像对象，其将出现在探测器位置上方的不同高度处。因此，当X射线源移动时，对象将经历不同视差程度。

因此，取决于目标内的对象的相对高度，出现在目标10中的不同高度处的对象将被投影到在位置处的探测器上。如果X射线源和探测器同步移动，则对象的放大率仅取决于在探测器上方的它们的高度z，而不取决于X射线源或探测器在这两个平面内的位置。

因此，能够移位和添加在该移动期间采集的图像，使得在相同平面中的结构全部精确地对齐，并且因此是清晰的。在其他平面中的结构分布在整个图像上面并且出现模糊。尽管图2和图3中的图示涉及使用等中心移动的断层合成(其中，X射线源和探测器在关于特定运动中心的圆弧中移动)，但是该描述对于其中探测器和X射线源在平行平面中移动的常规断层合成情况而言也是有效的，如技术人员将认识到的。

如本领域已知的，一旦已经采集了在不同投影角处采集的多个数据集，就需要处理操作以构建表示目标的3D体积。因此，多幅2D探测的图像中的像素被处理以形成在经处理的3D体积数据中的体素。体积强度中的变化能够表示目标的质量，例如密度。被如此处理的3D体积数据表示目标。许多这样的重建算法对本领域技术人员而言已知，并且此处将不进一步地进行描述。

为了从表示目标的经处理的3D体积数据重建2D合成乳房摄影，需要虚拟地执行的通过3D体积的前向投影步骤。前向投影可以被认为是从采集轨迹上的位置朝向目标(由虚拟3D体积表示)的相对侧上的虚拟探测器平面提供通过经处理的3D体积数据的大量的虚拟射线。针对多条虚拟射线中的每条，在虚拟源位置与虚拟探测器平面之间的经处理的3D体积数据的3D体素被相加。指示正常组织的体素可以具有特定衰减。此外，表示异常组织的体素可以具有不同衰减。因此，将看到，对从中心采集轨迹上的虚拟源位置朝向虚拟探测器器的大量的射线值的计算使得能够从表示目标的3D体积数据重建2D合成乳房摄影。

本发明的实质方面在于，在通过如由经处理的3D体积数据表示的目标10的一个或多个方向上计算前向投影的第一集合，其中，投影方向中的至少一个相对于中心采集平面倾斜。

当然，将理解，在一种情况下，集合可以包含单个元素。因此，在范例中，仅一个前向投影可以被计算，其具有相对于中心采集方向的倾斜方向。

如果集合包含多于一个元素，例如两个、三个、四个、五个或更多个，则通过目标的2D维图像的相继可以被认为是序列。在实施例中，它们可以适于显示为动态视频。

图4示出了对在关于中心采集方向30倾斜的角处的前向投影的计算。在图4中，特征40表示经处理的3D体积数据，所述经处理的3D体积数据表示目标10。经处理的3D体积数据存在于由框定义的坐标系32中。将认识到，该坐标系对于对本发明的定义而言不是必要的。任何坐标系能够被使用，只要至少一个前向投影相对于中心采集方向倾斜。该坐标系可以是笛卡尔坐标系或斜(曲线)坐标系或另一更一般的表示。

在图4中，通过经处理的3D体积数据40的前向投影从虚拟前向投影位置36中出现。前向投影可以包括大量的射线。一条这样的射线被示出在34处。已经穿过了经处理的3D体积数据，虚拟探测表面38上的每条射线的幅度被计算，使得2D合成乳房摄影能够被提供。线30表示中心采集方向，所述中心采集方向可以被视为与在图2和3中的X射线源的采集轨迹对齐。在2D合成乳房摄影的常规生成中，通过表示目标的经处理的3D体积数据的前向投影沿该轴出现。

根据本发明，可以从位置36计算前向投影的第一集合。位置36关于中心采集位置倾斜。这由角Φ示出，所述角指示通过经处理的3D体积数据的虚拟前向投影关于采集方向30倾斜。因此，可以计算2D合成乳房摄影，其关于原始采集方向倾斜。总体而言，这能够被延伸到旋转出在绘制平面(y-z平面)的方向。

集合可以包含一个投影或其可以包含多个投影。因为可以在关于中心采集方向倾斜的角处计算前向投影，所采集的断层合成图像或者图像的集合不仅被限制到在断层合成投影序列期间的X射线源的角。

图5图示了源自于目标的经处理的3D图像体积中的两个异常的前向投影的相继显示。因此，显示屏62显示从通过经处理的3D体积数据的前向投影获得的2D合成乳房摄影。这样的2D合成乳房摄影在特定情况下对于医学人员而言可以更加可接受，因为仅仅显示3D体积的切片意味着通过体积40的切片进行搜索是费力的任务。相反，根据上面使用通过目标10的倾斜前向投影描绘的方法，医学人员能够从不同的前向投影角，包括倾斜前向投影角在整个乳房体积中搜索异常，而不必考虑个体切片值。这允许医学人员快速并且容易地实现对特定情况的快速概览。

图5图示了从三个不同的虚拟源位置42、44、46对来自3D经处理的体积数据40的合成乳房摄影的创建。还应理解，作为动态显示过程的部分，虚拟源可以在经处理的3D体积数据40周围平移。

在图5中，经处理的3D体积数据40被提供，其源自于包含2个异常的目标10。因此，经处理的3D体积数据包含第一异常54和第二异常56在3D中的表示。

在三个实例中的每个中，目标中的异常的位置并不变化。尽管在图5A至5C的顶行中，异常表现为在彼此之上(在相同的X轴坐标处)，但是应理解，事实上，异常在x轴(到纸中)中被移位。因此，异常被并排设置在2D合成乳房摄影图像中，如在图5a至5c的底部行中看到的。这也由图5的右侧处示出的在顶部和底部行之间的参考轴的取向的改变来指代。

图5的顶部行示出了由示范性固定坐标系32围绕的经处理的3D体积数据40，所述示范性固定坐标系与经处理的3D体积数据的数据格式有关，并且对于对本发明的定义而言不是必要的。

在图5的a)中，虚拟前向投影位置初始被示出在位置42处，虚拟图像探测位置被示出在位置48处。

在图5的b)中，虚拟前向投影位置已经移动到位置44，并且已经进行了对虚拟前向投影探测位置的相称的变更。

最后，在图5的c)中，虚拟前向投影位置46与虚拟探测位置52一起被示出。因此，三个前向投影的集合被示出在图5中。

在图5中通过位置42、位置44或位置46示出的投影方向中的至少一个相对于在X射线扫描装置中原始采集的经处理的3D体积数据的中心采集方向倾斜。

第一距离d₁表示虚拟前向投影位置与体积40中的第一异常54之间的位置。

第二距离d₂图示了分离经处理3D体积数据40中的第一异常54与第二异常56的距离。

第三距离d₃表示第二异常56与虚拟探测器的表面之间的距离。

图5的底部行图示了从来自第一行中的相关联的虚拟前向投影位置的前向投影得到的显示。

如将从图5a)-c)看到的，当虚拟前向投影位置44、42、46在经处理的3D体积数据40上面平移时，存在被投影到虚拟探测器48上的第一异常54’和第二异常56’的图像的相对位置的相称改变，此处输出被示出在屏幕62上。

虚拟探测器表面与第二异常56之间的第二距离d₂小于虚拟探测器表面与第一异常54之间的距离d₂+d₁。因此，将看到，当虚拟前向投影位置在经处理的3D图像数据40上面移动时，异常56’和54’的图像的位置的变化率不同。

如由更大的箭头示出的，第一异常54的图像54’相对于虚拟正投影位置中的变化快速地移动。当虚拟前向投影位置从左向右移动时，第二异常56的图像56’相对于第一异常54的图像54’在目标体积中更慢地改变位置。

如将看到的，第一和第二异常的图像在相反的方向上移动，因此当虚拟投影位置44被定位垂直于中心采集方向时交叉。

可以相对于中心采集方向倾斜地采取至少一个前向投影。因此，在经处理的3D体积数据40内部的不同异常的相对深度位置可以由医学从业人员更容易地观察。这可以帮助医学人员来识别目标10内部的异常。此外，当实现倾斜视图时，经处理的3D体积数据的潜在视图的更加大得多的范围是可能的。

因此，以在包括X射线源和X射线探测器在采集路径上的离散位置的空间采集序列采集多幅X射线图像，其中，X射线源与X射线探测器之间的序列的采集方向被用在采集中。能够在相对于采集序列的倾斜方向中计算至少一幅合成图像(合成乳房摄影)。

当计算通过经处理的3D断层合成体积的前向投影时，能够需要改进的分辨率的方法。通常，前向投影能够被实施为全部切片的平均，或者使用最大强度投影(MIP)来实施。然而，这些方法被已知为遭受空间分辨率的损失，使得3D体积的锐利度不被保留。此外，诸如在计算的图像中可见的病变的一些结构可以由其他更亮的对象所隐藏。

因此，根据范例，提供了用于显示从由3D体积表示的目标采集的医学图像的方法，其中，计算通过如由经处理的3D体积数据表示的目标的一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合的步骤包括针对前向投影的第一集合中的每个，使用例如边缘保留算法来增强经处理的3D体积的区域。通过使用通过3D体积的倾斜前向投影，可以观察到归因于插值的限定的丢失。在前向投影步骤之前或前向投影步骤中对3D体积中的边缘的增强可以改进该效应。

因此，经处理的3D体积中的具有诸如高边缘量度的高信息内容的体素可以在合成乳房摄影中被强调。这由于在断层合成图像中的高各向异性点扩散函数而是重要的。该效应的实际影响是，多数结构在体积的仅一个或两个切片中被锐利地表示，而朝向邻近切片模糊。这种模糊引起伪影，所述伪影通常在合成视图中也是可见的，尤其是在不沿中心采集方向投影时。

因此，可以针对每个经处理的3D体积计算3D加权函数(空间滤波器、空间高通滤波器)，使得具有最大锐利度的切片中的区域具有高的权重值。这能够通过对经处理的体积应用滤波算法来实现，所述经处理的体积在强边缘处生成高响应，能够在规范化步骤中从所述高响应导出加权函数。因此，可以获得对伪影的降低的响应，所述伪影将被模糊到邻近切片中。

在实践中，这样的边缘保留函数可以被视为涉及提供了对应于原始3D体积的额外的3D“体积”。所述额外的体积包含针对表示结构的边缘的结构的具有高值的体素。当通过原始经处理的3D体积数据的前向投影过程被实施时，通过表示目标的经处理的3D体积数据的射线被跟踪。额外的3D边缘保留体积数据中的模拟位置也被跟踪。在前向投影中强调经处理的3D体积数据的这样的区域：射线入射在所述区域上，并且所述区域被已知为根据边缘加权体积表示边缘。因此，这样的方法保留成像体积中的锐利结构和边缘，而不通过对不表示目标的结构的不相关切片进行平均而模糊。

能够例如通过对原始经处理的3D体积应用Sobel算子来获得边缘保留滤波体积。对这样的边缘保留算法的应用使得相对于中心采集方向倾斜地通过经处理的3D体积数据地获得的前向投影能够具有改进的分辨率。

在范例中，边缘保留算法能够被实施为如下：令E(r)为边缘量度，其是针对3D断层合成体积I(r)内的每个体素位置r定义的。能够例如通过应用Sobel算子来获得这样的边缘量度，如上面讨论的。然后，令w(r)＝f[e(r)]为局部权重，其中，f[.]是用于对权重进行整形的函数。

合成乳房摄影S然后能够被计算为加权投影：

其中，FP^d(.)是沿选定的方向d的前向投影算子。

根据图6中示出的本发明的另外的实施例，在提供表示目标的经处理的3D体积数据的步骤与计算前向投影的集合的步骤之间，存在另外的步骤：

a1)提供先前乳房摄影图像；并且

a2)计算通过3D体积数据的最优前向投影角，所述最优前向投影角与先前乳房摄影图像的投影角匹配。

此外，在显示前向投影的第一集合的步骤中，从通过3D体积数据的计算的最优前向投影角开始显示合成乳房摄影的第一集合。

基于先前乳房摄影图像的倾斜合成乳房摄影的显示使得能够选择在前向投影步骤中的最合适的角方向，其可以是倾斜的。以这种方式，医学从业人员能够非常容易地对准先前的乳房摄影检查与采集的经处理的3D体积数据。

因此，根据该实施例，放射科医师选择已经被数字化的先前乳房摄影，所述先前乳房摄影是由先前成像过程，例如通过数字乳房摄影术、断层合成或者通过常规乳房摄影采集的。这被用于开始用于显示在与选定的先前乳房摄影最优地对准的方向上的合成乳房摄影的自动流程。当然，由于在检查之间的目标的压缩的不可避免的差异，在先前乳房摄影与经处理的3D体积数据之间的计算的投影角非常可能是倾斜的。

因此，根据该实施例，来自经处理的3D体积数据的2D断层合成图像可以被显示在倾斜角处，先前乳房摄影图像相对于在随后的扫描期间采集的经处理的3D体积数据经历所述倾斜角。

在示范性实施例中，放射科医师可以从在不同的倾斜视图中的计算的合成乳房摄影的组选择最类似于先前乳房摄影的一个。

在另一个实施例中，通过将先前乳房摄影与具有变化的倾斜视图的计算的合成乳房摄影之间的相似度量度最大化来计算最优视角。

在范例中，先前乳房摄影是先前合成乳房摄影。

在另外的范例中，先前乳房摄影图像来自数字乳房摄影探测器。

在另外的范例中，先前乳房摄影图像来自已经数字地扫描的常规乳房摄影负片(negative slide)。

图7图示了根据本发明的该实施例的合成乳房摄影的提供。在图7中，通过先前描述的范例中的任意采集的先前乳房摄影64可以被提供。图7还示出了表示目标10的经处理的3D体积数据40。这被包含在坐标系32内，并且如之前描述的，对坐标系32的定义仅仅是为了帮助理解，并且对于对本发明的定义而言不是必要的。

在图7中，先前乳房摄影64的平面是根据最佳匹配被发现的，所述最佳匹配是利用与从3D体积数据40计算的合成乳房摄影内部明显的结构相比较的在先前乳房摄影中明显的结构获得的。有技术的读者将认识到，许多搜索算法可以被应用于实现2D先前乳房摄影平面与在通过3D体积数据的最佳倾斜视图中的合成乳房摄影平面的对齐，所述合成乳房摄影平面与先前乳房摄影64的平面匹配。

换言之，虚拟源68围绕经处理的3D体积数据40，与经处理的3D体积数据“下面”的(未示出的)虚拟探测器平面成直线地移动。当虚拟源和虚拟探测器围绕体积移动时，存在与虚拟探测器表面上的射线的入射有关的计算的合成乳房摄影中的相称的变化，如先前描述的。能够使用本领域技术人员已知的2D图像相关性度量来将该变化与2D先前乳房摄影进行比较。虚拟源/探测器对位置的搜索空间能够被定义。针对虚拟源/探测器对位置的集合，当计算的2D乳房摄影与2D先前乳房摄影之间的2D图像相关性度量被最大化时，知道针对通过3D体积数据的搜索位置的该集合的最优虚拟投影角已经被发现。

一旦已经发现通过经处理的3D体积数据的最优倾斜视图，定义其的坐标就可以被输出。这样的坐标能够被用于计算虚拟源位置68。换言之，包围经处理的3D体积数据40的从先前乳房摄影64的边缘朝向虚拟源位置68的线跟踪定义通过经处理的3D体积数据的投影，所述投影表示被用于采集先前乳房摄影64的X射线源的位置。有技术的读者将认识到，可以计算包括单个合成乳房摄影的集合。

有利地，这实现两个乳房摄影之间的目标结构中的变化的比较。备选地，这能够被认为便于陈旧的与新的成像模态之间的兼容性。

在备选实施例中，可以从计算的虚拟前向投影68开始计算多个前向投影。这使得医学从业人员能够跟随目标40内部的异常从异常的最后公知位置开始的相对移动。

根据本发明的另外的实施例，计算与先前的乳房摄影图像的投影角匹配的通过3D体积数据的最优前向投影角的步骤还包括使用相似度量度来计算通过3D体积的最优投影角。

因此，合成乳房摄影的选择的倾斜查看方向可以更接近先前乳房摄影的查看方向。这是有利的，因为在没有优化的情况下，匹配算法可能不能够提供对先前乳房摄影在经处理的3D体积数据40中的平面的位置的准确确定。因此，相似性量度可以迭代地被最大化任意次数，直到用于与先前乳房摄影的对准的最佳虚拟源位置已经被获得。

根据本发明的另外的示范性实施例，提供了用于显示使用例如断层合成从目标采集的医学图像的方法，其中，在使用相似度量度计算通过3D体积数据的最优投影角的步骤与计算前向投影的第一集合的步骤之间，还存在将弹性配准算法应用到经处理的3D体积数据以补偿对目标形状的修改的步骤。

该实施例被图示在图8中。

压缩板可以引起目标的变形，并且因此目标内部的异常的相对位置的变形。在多个图像采集的场合上，压缩板将在位置上变化，并且因此将引起目标中的不同的扭曲。这能够引起在识别不同图像之间的目标内部的异常的位置中的困难。例如，将难以察觉目标在采集之间的不同位置是否由异常的增长引起或者由压缩板的布置中的差异引起。这与该实施例相关，因为被用于采集先前乳房摄影的压缩板能够不同于被用于采集表示目标的经处理的3D体积数据的压缩板的位置。将弹性配准应用到3D体积或者合成视图或者先前乳房摄影允许优化合成视图与先前乳房摄影的配准。能够被应用于经处理的3D体积数据的弹性配准算法是本领域已知的。

根据方法的另外的示范性实施例，在提供经处理的3D体积数据的步骤与计算前向投影的第一集合的步骤之间，提供了提供观察者的双眼角度数据的步骤a4)。此外，在步骤b)与步骤c)之间为计算前向投影的第二集合的步骤b1)，所述第二集合具有等于观察者的双眼角度的角间距。最后，步骤c)包括使用实现对乳房摄影的集合的3D查看的技术，来与合成乳房摄影的第一集合并行显示将作为合成乳房摄影的对应第二集合的前向投影的第二集合。

通过计算例如放射科医师的双眼角度，可以实现对目标的3D显示。可以例如利用3D偏振眼镜或者本领域已知的用于体积的任何其他3D显示技术来实现3D显示。因此，放射科医师将得到目标的3D印象。因为方法实现在倾斜角处的合成乳房摄影的显示，因此双眼角度也可以导致对计算由放射科医师的典型查看角以角度的方式分离的两个倾斜合成乳房摄影的要求。例如，这两个视图然后能够被显示在具有正交偏振的屏幕的交错的行上，使得放射科医师将得到目标10的3D印象。

图9图示了方法的另外的示范性实施例。提供经处理的3D体积数据的步骤还包括在步骤a)和步骤b)之间的采集来自用户的查看路径数据的步骤a5)。此外，在步骤b)和步骤c)之间为使用利用查看路径数据确定的前向投影计算目标的增强的虚拟前向投影的集合的步骤b2)。最后，步骤c)还包括将合成乳房摄影的集合显示为对应于查看路径数据的合成乳房摄影图像的电影回放(cine-loop)。电影回放可以被显示，其中，构成电影回放的至少一个合成乳房摄影可以来自倾斜方向。因此，在目标中的不同深度处的结构将以不同相对速度移动。这对于观察者而言将是可见的。因此，对目标中的异常的标识可以更容易地识别。

图10图示了该实施例。查看位置72、74和76被示为沿轨迹78。还示出了坐标参考32内部的经处理的3D体积数据40。观察者可以定义轨迹78，使得虚拟前向投影的集合被显示在位置72、74和76处。因为前向投影可以来自相对于表示目标10的3D体积数据的中心采集平面倾斜的位置，因此可以由用户输入轨迹78的查看位置的更加大得多的范围。

查看路径数据由用户使用控制单元来定义，所述控制单元例如为操纵杆80、鼠标82、键盘84或任何其他形式的输入工具。如图11所示，输入工具使得查看轨迹78能够被输入到查看系统86。因此，目标10内部的异常的相对移动可以被显示为根据用户选定的轨迹78的监视器86中的合成乳房摄影88。任选地，目标10的3D表示也可以被示出90在监视器86内部。根据先前的实施例，例如使用偏振眼镜92的3D显示技术也可以被使用。

在范例中，查看路径数据被定义在乳腺头尾位或者内外倾斜方向上。

在范例中，用户接口提供了用于改进的空间感知的不同合成视图的动画。

根据本发明的另外的实施例，上面描述的各个实施例可以包括：

-在步骤a)与步骤b)之间：提供经处理的3D体积数据的厚片；

-在步骤b)中：计算在通过如由经处理的3D体积数据的厚片表示的目标的一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合，其中，投影方向中的至少一个相对于中心采集方向倾斜；并且

-在步骤c)中：显示作为厚片投影的对应第一集合的前向投影的第一集合。

在该实施例中，经处理的3D数据可以被分区成厚片。换言之，使用经处理的3D数据的子集。所述板可以为矩形形状，或为楔形形状。

在实施例中，用户可以设置所述厚片的尺度。在另一个实施例中，自动算法可以被用于设计诸如钙化的感兴趣特征周围的厚片。

一旦厚片尺度被识别，外部的经处理的3D数据可以被移除，仅留下所述厚片。然后可以通过厚片执行前向投影步骤，如前面描述的。在这种情况下，作为通过厚片的投影的结果在虚拟探测器上形成的前向投影的图像将排除不在厚片中的数据，不在厚片中的数据仅服务于将图像模糊或者减损感兴趣特征。

前面描述的边缘强调算法也可以被应用在该实施例中。此外，本领域技术人员将认识到，能够在关于中心采集方向倾斜的角处执行前向厚片投影。因此，如上面描述的相同的技术效果是显而易见的，尽管使用了3D体积的子集。可以以不同速度在2D图像周围跟踪，来观察厚片中的不同深度处的结构，因此帮助诊断。

这的优点在于以下事实：具有诸如病变的感兴趣特征的体积的部分可以被挑选出来以由医学人员进一步研究。厚片的上方和下方的经处理的3D数据的部分在其他情况下在前向投影期间将减损图像。

在范例中，通过调节厚片位置和/或取向来查看体积可以替换常规逐切片查看。

在范例中，上面描述的倾斜查看过程还解决识别交叠结构(例如，在中心前向投影中使彼此模糊的在彼此的顶部上的两个不同病变)的问题。对交叠结构的查看能够采取交互模式，或者备选地作为自动寻找最优投影角的部分，使得两个模糊的病变表现为在合成视图中紧邻彼此。因此，在该范例中，为了寻找包含若干病变的3D体积数据的最优查看角，算法令虚拟源和探测器对围绕经处理的3D体积数据移动拍摄，如图7所示。在这种情况下，不需要提供2D先前乳房摄影。相反，图像区域识别算法监测随围绕经处理的3D体积移动拍摄的虚拟源/探测器对更新的动态2D合成乳房摄影上的病变定义区的形状的位置、增长、收缩或者变化。算法监测图像到两个或更多个病变中的分叉。优化过程能够继续以寻找显示具有最大可能分离，而不是病变使彼此模糊的多个病变的前向投影角。被设计为一个2D区到两个或更多个区中的分叉的算法是本领域技术人员已知的。

将认识到，这将有利于医学人员能够开始考虑具有多个病变的可能明显分离的2D乳房摄影的检查，而不必个体地寻找它们。根据本发明，提供了用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的设备101。所述设备包括接口单元100、处理单元102以及显示单元104。接口单元100被配置为提供表示根据通过目标10的多幅X射线图像计算的目标的经处理的3D体积数据，所述多幅X射线图像是沿多个采集方向19、21、23。此外，处理单元102被配置为计算通过如由经处理的3D体积数据表示的目标的一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合，其中，投影方向中的至少一个相对于中心采集方向倾斜。显示单元104被配置为显示作为合成乳房摄影的对应第一集合的前向投影的第一集合。

根据本发明的设备101的范例被示出在图12中。根据范例，表示目标的经处理的3D体积数据可以被提供，从以图12中的虚线示出的存储系统106输入到系统。备选地，可以从以下来采集3D体积数据：X射线断层合成设备、C型臂系统、CT系统或者提供X射线数据的任何其他系统，例如PACS系统。

如图13所示，根据本发明的示范性实施例，用于显示合成乳房摄影的设备可以被提供，其中，针对前向投影的第一集合中的每个，使用边缘保留算法来强调具有最大锐利度的经处理的3D体积的区域。

根据本发明的另外的示范性实施例，提供了一种设备，其中，接口单元100额外地被配置为输入先前乳房摄影成像108。处理单元102被配置为计算通过3D体积数据的最优前向投影角，所述最优前向投影角匹配先前乳房摄影图像的投影角。显示单元104被配置为从通过3D体积数据的计算的最优前向投影角开始显示合成乳房摄影的第一集合

如图14图示的，根据本发明的另外的示范性实施例，接口单元100还被配置为向处理单元提供观察者的双眼角度数据。处理单元102被配置为具有等于观察者的双眼角度的角间距的前向投影的第二集合。显示单元104还被配置为使用实现对乳房摄影的3D查看的技术来显示至少两个合成乳房摄影。

根据本发明，X射线成像系统200被提供，其包括X射线图像采集布置202和显示布置204。所述显示布置被提供为根据之前的范例中的任何设备。根据本发明，提供了一种计算机程序单元，所述计算机程序单元用于控制用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的设备，所述计算机程序单元当由处理单元运行时，适于执行前面描述的实施例中的任何的方法步骤。

根据本发明，提供了一种计算机可读介质，其已经存储了前面的范例的程序。

在本发明的另一个示范性实施例中，提供了计算机程序或计算机程序单元，所述计算机程序或计算机程序单元的特征在于适于在适合的系统上运行根据前述实施例中的一个的方法的方法步骤。

计算机程序单元因此可以被存储在计算机单元上，所述计算机单元也可以是本发明的实施例的部分。该计算单元可以适于执行以上描述的方法的步骤或引起对以上描述的方法的步骤的执行。此外，其可以适于操作以上描述的装置的部件。计算单元能够适于自动操作和/或运行用户的命令。计算机程序可以被加载到数据处理器的工作存储器中。因此数据处理器可以被装备为执行本发明的方法。

本发明的该示范性实施例覆盖正好从开始就使用本发明的计算机程序以及借助于更新而将现有程序转变为使用本发明的程序的计算机程序两者。

另外，计算机程序单元可以能够提供履行如以上描述的方法的示范性实施例的流程的全部必要步骤。

根据本发明的另外的示范性实施例，提出了诸如CD-ROM的计算机可读介质，其中，所述计算机可读介质具有被存储在其上的计算机程序单元，所述计算机程序单元是由前述部分描述的。

计算机程序可以被存储/分布在适合的介质上，例如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以被以其他形式分布，例如经由因特网或其他的有线或无线的电信系统分布。

然而，计算机程序也可以存在于如互联网的网络上并且能够被从这样的网络下载到数据处理器的工作存储器中。根据本发明的另外的示范性实施例，提供了用于使得计算机程序单元可用于下载的介质，所述计算机程序单元被布置为执行根据本发明的先前描述的实施例中的一个的方法。

还应当注意到，参考不同主题描述了本发明的实施例。具体而言，一些实施例是参考方法型权利要求描述的，而另外的实施例是参考装置型权利要求描述的。然而，本领域技术人员将根据以上和以下的描述得知，除非另行指出，除了属于一种类型的主题的特征的任何组合外，涉及不同主题的特征之间的任何组合也被视为由本申请公开。然而，能够将所有特征组合以提供超过对特征的简单加和的协同效应。

尽管已经在附图和前文的描述中详细说明并描述了本发明，但这些说明和描述被视为说明性或示范性的，而非限制性的。

在权利要求书中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。单个处理器或其他单元可以履行权利要求中记载的若干项目的功能。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims

1.一种用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的设备(101)：

-接口单元(100)；

-处理单元(102)；以及

-显示单元(104)；

其中，所述接口单元被配置为提供表示目标(10)的经处理的3D体积数据，所述经处理的3D体积数据是根据沿多个采集方向(19、21、23)采集的通过所述目标的多幅X射线图像来计算的；

其中，所述接口单元(100)被配置为输入在先乳房摄影图像(108)；

其中，所述处理单元被配置为计算由所述经处理的3D体积数据表示的通过所述目标的在一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合，其中，所述投影方向中的至少一个相对于中心采集方向倾斜；

其中，所述处理单元(102)被配置为计算通过所述经处理的3D体积数据的最优前向投影角，所述最优前向投影角与所述在先乳房摄影图像的投影角匹配；并且

其中，所述显示单元被配置为显示前向投影的所述第一集合作为从所计算的通过所述经处理的3D体积数据的最优前向投影角开始的合成乳房摄影的对应第一集合。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，针对前向投影的所述第一集合中的每个，使用边缘保留算法来强调经处理的3D体积中具有最大锐利度的区域。

3.根据权利要求1至2中的任一项所述的设备，其中，所述接口单元(100)还被配置为向所述处理单元提供观察者的双眼角度数据(110)；

其中，所述处理单元(102)被配置为计算具有等于观察者的双眼角度的角间距的前向投影的第二集合；并且

其中，所述显示单元(104)还被配置为使用使得能够对所述合成乳房摄影进行3D查看的技术来显示至少两个合成乳房摄影。

4.一种用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的方法(300)，包括以下步骤：

a)提供(302)表示目标的经处理的3D体积数据，所述经处理的3D体积数据是根据沿多个采集方向采集的通过所述目标的多幅X射线图像来计算的；

a1)提供在先乳房摄影图像；

a2)计算通过所述经处理的3D体积数据的最优前向投影角，所述最优前向投影角与所述在先乳房摄影图像的投影角匹配；

b)计算(304)由所述经处理的3D体积数据表示的通过所述目标的一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合，其中，所述投影方向中的至少一个相对于中心采集平面倾斜；并且

c)显示(306)前向投影的所述第一集合作为从所计算的通过所述经处理的3D体积数据的最优前向投影角开始的合成乳房摄影的对应第一集合。

5.根据权利要求4所述的方法，其中：在步骤b)中，针对前向投影的所述第一集合中的每个，使用边缘保留算法来强调经处理的3D体积中具有最大锐利度的区域。

6.根据权利要求4所述的方法，其中：步骤a2)还包括使用相似度量度来计算通过所述经处理的3D体积数据的所述最优投影角。

7.根据权利要求4或6所述的方法，其中，在步骤a2)与步骤b)之间，提供另外的步骤：

a3)对经处理的3D体积应用弹性配准算法以补偿目标形状中的修改。

8.根据权利要求4至6中的任一项所述的方法，其中，在步骤a)与b)之间提供：

a4)提供观察者的双眼角度数据；

其中，在步骤b)与步骤c)之间提供：

b1)计算具有等于观察者的双眼角度的角间距的前向投影的第二集合；并且

其中，步骤c)还包括使用使得能够对合成乳房摄影的集合进行3D查看的技术，来与合成乳房摄影的所述第一集合并行地显示前向投影的所述第二集合作为合成乳房摄影的对应第二集合。

9.根据权利要求4至6中的任一项所述的方法，其中，在步骤a)与步骤b)之间提供以下步骤：

a5)采集来自用户的查看路径数据；

其中，在步骤b)与步骤c)之间提供以下步骤：

b2)使用利用所述查看路径数据确定的前向投影来计算所述目标的增强的虚拟前向投影的集合；并且

其中，步骤c)还包括将合成乳房摄影的集合显示为对应于所述查看路径数据的合成乳房摄影图像的电影回放。

10.根据权利要求4至6中的任一项所述的方法，其中，在步骤a)与步骤b)之间提供了以下步骤：

a6)提供所述经处理的3D体积数据的厚片；

其中，步骤b)还包括计算通过由所述经处理的3D体积数据的所述厚片表示的所述目标的一个或多个投影方向上的前向投影的第一集合，其中，所述投影方向中的至少一个相对于中心采集方向倾斜；并且

其中，步骤c)还包括显示前向投影的所述第一集合作为厚片投影的对应第一集合。

11.一种X射线成像系统(200)，包括：

-X射线图像采集装置(202)；以及

-显示装置(204)；

其中，所述显示装置被提供为根据权利要求1至3中的任一项所述的设备。

12.一种存储有计算机程序单元的计算机可读介质，所述计算机程序单元用于控制根据权利要求1至3中的任一项所述的用于显示使用断层合成从目标采集的医学图像的设备，所述计算机程序单元当由处理单元运行时，适于执行根据权利要求4至10中的任一项所述的方法的步骤。