CN106157288B - 医学图像处理装置和方法以及医学成像设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种医学图像处理装置和方法以及医学成像设备。所述医学图像处理装置包括：输入单元，用于接收用户在针对身体进行扫描而获得的矢状面图上指定的两个点；第一、第二及第三脊柱感兴趣区域(ROI)识别单元，用于分别使用第一、第二和第三方法对矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以分别确定第一、第二和第三脊柱ROI；第四脊柱ROI识别单元，用于以两个点为参考边界位置对矢状面图进行脊柱ROI分割，以确定第四脊柱ROI；椎间盘检测单元，用于分别在第一至第四脊柱ROI的每一个中检测一组椎间盘；以及椎间盘选择单元，用于从各组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。

Description

医学图像处理装置和方法以及医学成像设备

技术领域

本发明涉及医学图像处理领域，更具体而言，涉及一种医学图像处理装置和方法以及医学成像设备。

背景技术

在医学图像处理领域，从医学图像中检测出目标对象是一种常见的应用。例如，从人体的医学图像中检测椎间盘具有重要的临床意义。在针对脊柱的医学检查中，手动地设定椎间盘的拍摄剖面非常耗时。为此，现有技术中开发了自动的扫描规划方法，以便自动地设定椎间盘的拍摄剖面。首先通过盲扫描获得通常质量较低的矢状面图和/或冠状面图，从质量较低的矢状面图和/或冠状面图中检测椎间盘。然后，利用所检测出的椎间盘的信息如位置和方向等来进行椎间盘的扫描规划，以指导随后在更高质量图像中进行的椎间盘扫描。

现有技术中提供了一些全自动椎间盘检测技术。需要提供更准确和更健壮的椎间盘检测技术。

发明内容

在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明的一个目的是提供一种医学图像处理装置和方法以及医学成像设备，以便能够更准确地检测到椎间盘，从而有助于更好地指导随后在更高质量图像中进行的脊柱扫描。

根据本发明的一个方面，提供了一种医学图像处理装置，包括：输入单元，用于接收用户在针对身体进行扫描而获得的矢状面图上指定的两个点；第一脊柱感兴趣区域(ROI)识别单元，用于使用第一方法对所述矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以确定第一脊柱ROI；第二脊柱ROI识别单元，用于使用第二方法对所述矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以确定第二脊柱ROI；第三脊柱ROI识别单元，用于使用第三方法对所述矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以确定第三脊柱ROI；第四脊柱ROI识别单元，用于以所述两个点为参考边界位置对所述矢状面图进行脊柱ROI分割，以确定第四脊柱ROI；椎间盘检测单元，用于分别在第一至第四脊柱ROI的每一个中检测一组椎间盘；以及椎间盘选择单元，用于从所述椎间盘检测单元检测到的各组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。

根据本发明的另一方面，提供了一种医学图像处理方法，包括：接收用户在针对身体进行扫描而获得的矢状面图上指定的两个点；分别使用第一、第二和第三方法对所述矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以分别确定第一、第二和第三脊柱ROI；以所述两个点为参考边界位置对所述矢状面图进行脊柱ROI分割，以确定第四脊柱ROI；分别在第一至第四脊柱ROI的每一个中检测一组椎间盘；以及从所检测到的各组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。

根据本发明的又一方面，提供了一种医学成像设备，包括根据本发明的上述方面的医学图像处理装置。

另外，本发明的另一方面还提供了用于实现上述医学图像处理方法的计算机程序。

此外，本发明的另一方面还提供了至少非瞬态计算机可读介质形式的计算机程序产品，其上记录有用于实现上述医学图像处理方法的计算机程序代码。

在本发明的方法、装置和设备中，从通过四轮识别确定的四个脊柱感兴趣区域中分别检测出四组椎间盘，并从四组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘作为椎间盘检测结果，其中第四轮识别以用户输入的两个点为参考边界位置进行脊柱感兴趣区域分割。因此本发明的方法、装置和设备能够更准确地检测到椎间盘，从而有助于更好地指导随后在更高质量图像中进行的脊柱扫描。

附图说明

本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：

图1示出根据本发明的一个实施例的医学图像处理装置的示意性框图；

图2示出图1所示的医学图像处理装置的示意性工作流程图；

图3示出根据本发明的一个实施例的第四脊柱感兴趣区域识别单元的示意性框图；

图4示出图3所示的第四脊柱感兴趣区域识别单元的示意性工作流程图；

图5示出根据本发明的一个实施例的椎间盘检测单元的示意性框图；

图6示出图5所示的椎间盘检测单元的示意性工作流程图；

图7示出根据本发明的另一实施例的医学图像处理装置的示意性框图；

图8示出根据本发明的一个实施例的补充检测单元的示意性框图；

图9示出图8所示的补充检测单元的示意性工作流程图；

图10示出根据本发明的又一实施例的医学图像处理装置的示意性框图；

图11示出根据本发明的一个实施例的优化单元的示意性框图；

图12示出根据本发明的另一实施例的医学图像处理装置的示意性框图；

图13示出根据本发明的一个实施例的医学成像设备的示意性框图；以及

图14示出可以实现本发明的实施例/示例的计算机的结构的示例性框图。

具体实施方式

下面将参照附图来说明本发明的实施例。在本发明的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

如前文所述，从人体的医学图像中检测椎间盘具有重要的临床意义。在解剖学意义上，矢状面(sagittal plane)是沿前后方向将人体分为左右两部分的断面。冠状面(coronal plane)是沿左右方向将人体分为前后两部分的断面。横断面(transverseplane)是沿水平方向将人体分为上下两部分的断面。相应地，沿前后方向对人体进行扫描所获得的图像称为矢状面图。沿左右方向对人体进行扫描所获得的图像称为冠状面图。沿水平方向对人体进行扫描所获得的图像称为横断面图。上述扫描可以是利用现有的医学成像设备对人体进行的扫描，如磁共振扫描等。

从通过盲扫描获得的矢状面图和/或冠状面图中检测椎间盘，然后，利用所检测出的椎间盘的信息如位置和方向等来进行椎间盘的扫描规划，可以指导随后在更高质量图像中进行的椎间盘扫描。准确的椎间盘检测将能够获得准确的椎间盘位置和方向等信息，从而有利于随后进行准确的扫描规划。

图1示出根据本发明的一个实施例的医学图像处理装置的示意性框图。如图1所示，医学图像处理装置100A包括输入单元110、第一脊柱感兴趣区域(ROI,Region ofInterest)识别单元121、第二脊柱ROI识别单元122、第三脊柱ROI识别单元123、第四脊柱ROI识别单元124、椎间盘检测单元130和椎间盘选择单元140。其中，第一脊柱ROI识别单元121用于接收用户在针对身体进行扫描而获得的矢状面图上指定的两个点。这里的矢状面图是针对身体进行扫描而获得的矢状面图。一般而言，用户可以在对身体进行扫描而获得的一系列矢状面图中选择其中包含质量较好的脊柱图像的矢状面图来指定两个点。例如，可以在其中脊柱图像比较清晰、包含比较完整的脊柱、或者穿过脊柱的中心部分等矢状面图上指定两个点。

第一脊柱ROI识别单元121用于使用第一方法对用户在其上输入两个点的矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以确定第一脊柱ROI。第二脊柱ROI识别单元122用于使用第二方法对该矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以确定第二脊柱ROI。第三脊柱ROI识别单元123用于使用第三方法对该矢状面图进行全自动脊柱ROI分割，以确定第三脊柱ROI。这里，第一方法、第二方法和第三方法可以分别是现有技术中任何适当的全自动脊柱感兴趣区域分割方法，而没有限制。为了说明的目的，以下给出第一、第二及第三方法的示例。

在一个示例中，第一方法可以包括：利用椎间盘的角度限制来估计椎间盘，并利用所估计出的椎间盘的垂直投影来确定第一脊柱感兴趣区域。具体而言，可以计算矢状面图的梯度；根据椎间盘的角度限制来从矢状面图的梯度图中识别出椎间盘；对与该矢状面图相邻的前后几张矢状面图上大致识别出的椎间盘进行融合；通过对融合后的梯度图进行垂直投影来估计包围各椎间盘的轮廓，作为第一脊柱感兴趣区域。

在一个示例中，第二方法可以包括：根据脊柱感兴趣区域的预定部分的位置关系来调整第一脊柱感兴趣区域，以确定第二脊柱感兴趣区域。脊柱的走向是确定的，相应地，脊柱的各部分的位置关系也是确定的。可以根据脊柱感兴趣区域的预定部分是否符合脊柱应有的位置关系来对第一脊柱感兴趣区域进行调整。具体而言，可以将脊柱感兴趣区域分成预定数目的部分，例如在脊柱的竖直方向上分成六部分。判断每部分的梯度的中心与其相邻块的梯度的中心的偏移是否超过预定阈值。如果超过预定阈值，则将第一脊柱感兴趣区域的在该部分的梯度的中心一侧的边界向着相邻块的梯度的中心的方向调整。最终获得调整后的第一脊柱感兴趣区域，作为第二脊柱感兴趣区域。

在一个示例中，第三方法可以包括：检测脊椎管，并基于椎间盘与脊椎管的位置关系来确定第三脊柱感兴趣区域。在矢状面图中，椎间盘通常位于脊椎管的左侧区域。因此，在检测到脊椎管后，可以基于椎间盘与脊椎管的该位置关系来确定第三脊柱感兴趣区域。例如，可以以脊柱腔为基准确定预定大小的区域作为第三脊柱感兴趣区域，脊椎管可以作为第三脊柱感兴趣区域的右侧边界，或者位于第三脊柱感兴趣区域中偏右侧的预定位置。

使用三种不同的方法进行三轮脊柱感兴趣区域分割，分别获得第一、第二和第三脊柱感兴趣区域，以便与通过随后描述的步骤S224所获得的第四脊柱感兴趣区域一起，用于检测多组椎间盘。

第四脊柱ROI识别单元124用于以两个点为参考边界位置对两个点所在的矢状面图进行脊柱ROI分割，以确定第四脊柱ROI。

椎间盘检测单元130用于分别在第一至第四脊柱ROI的每一个中检测一组椎间盘。椎间盘检测单元130可以使用现有的任何适当的方法来在每个脊柱感兴趣区域中检测椎间盘。

椎间盘选择单元140用于从椎间盘检测单元130检测到的各组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。预定评价标准可以是用户根据需要设定的评价标准，例如是对所包含的椎间盘的数目、椎间盘的清晰度等的要求。

图2示出图1所示的医学图像处理装置的示意性工作流程图，即，根据本发明的一个实施例的医学图像处理方法的示意性流程图。如图2所示，在医学图像处理方法P200中，在步骤S210中，接收用户在矢状面图上指定的两个点。在步骤S221、S222和S223中，分别使用第一方法、第二方法和第三方法对在其上指定两个点的矢状面图进行全自动脊柱感兴趣区域分割，以分别确定第一脊柱感兴趣区域、第二脊柱感兴趣区域和第三脊柱感兴趣区域。在步骤S224中，以用户输入的两个点为参考边界位置对矢状面图进行脊柱感兴趣区域分割，以确定第四脊柱感兴趣区域。在步骤S230中，分别在第一至第四脊柱感兴趣区域的每一个中检测一组椎间盘。在步骤S240中，从所检测到的各组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。

这里，例如，步骤S210可以由输入单元110执行，步骤S221可以由第一脊柱感兴趣区域识别单元121执行，步骤S222可以由第二脊柱感兴趣区域识别单元122执行，步骤S223可以由第三脊柱感兴趣区域识别单元123执行，步骤S224可以由第四脊柱感兴趣区域识别单元124执行，步骤S230可以由椎间盘检测单元130执行，步骤S240可以由椎间盘选择单元140执行。

关于医学图像处理方法P200的各个步骤的具体细节，可以参考以上针对医学图像处理装置100A的各个单元的描述，这里不再重复描述。

在上述装置和方法实施例中，通过在同一矢状面图上进行四轮脊柱感兴趣区域分割而获得四个脊柱感兴趣区域，并分别从四个脊柱感兴趣区域中检测四组椎间盘，从四组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。通过上述方式，可以排除使用一轮脊柱感兴趣区域分割所可能造成的脊柱感兴趣区域的分割不准确、从而导致检测到的椎间盘不准确的情况，使椎间盘的检测结果更加准确。

在上述实施例中，第四脊柱感兴趣区域识别单元124可以使用各种适当的方法来进行在给定参考边界的情况下的脊柱感兴趣区域分割。例如，可以直接使用以两个点为边界的具有预定长宽比的矩形作为第四脊柱感兴趣区域。作为示例而不是限制，在本发明的一个实施例中，第四脊柱感兴趣区域识别单元124通过以用户输入的两个点为边界迭代地检测椎间盘来确定第四脊柱感兴趣区域。图3示出根据本发明的一个实施例的第四脊柱感兴趣区域识别单元的示意性框图。如图3所示，第四脊柱ROI识别单元124包括第一初始检测单元1241、第一迭代检测单元1242和脊柱感兴趣区域确定单元1243。

第一初始检测单元1241用于从两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘。例如，第一初始检测单元1241可以利用现有的椎间盘检测方法，检测包含所述点或者离所述点最近的椎间盘。

第一迭代检测单元1242用于朝着两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到该另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖。椎间盘的排列通常比较规则。相邻椎间盘的位置关系基本上是确定的，例如，相邻椎间盘之间基本上平行，椎间盘之间的间距基本上相等。此外，脊柱中的各椎间盘的形态基本上一致。椎间盘的形态信息包括但不限于例如椎间盘的形状、尺寸、角度等。椎间盘的位置例如可以由椎间盘的中心的像素的坐标来表示。因此，可以根据已检测到的椎间盘的位置信息和形态信息来迭代地检测下一个椎间盘。

脊柱ROI确定单元1243用于以所检测到的第一个椎间盘和最后一个椎间盘为边界，确定第四脊柱ROI。

在一个示例中，第一初始检测单元1241可以选择围绕每个点的预定大小的区域作为初始椎间盘感兴趣区域；在对初始椎间盘感兴趣区域进行梯度计算后，利用例如梯度角度和梯度幅度的限制来去除初始椎间盘感兴趣区域中不属于椎间盘的部分，正常的椎间盘的梯度角度将在一个预定范围内，且正常的椎间盘的梯度幅度将在预定的强度以上；优选地再利用椎间盘的形态信息、以及椎间盘与在该初始椎间盘感兴趣区域中的输入点的位置关系等中的一项或多项来确定初始椎间盘，形态不符合正常椎间盘的形态或者与输入点的距离太大的椎间盘将被去除。然后，第一迭代检测单元1242就可以使用根据两点中的任一点检测出的初始椎间盘(第一个椎间盘)的信息如位置、形态等，朝着两点中的另一点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖，或者，直到所检测到的下一个椎间盘与根据另一个点所检测到的初始椎间盘相重叠。脊柱感兴趣区域确定单元1242可以例如使用以所检测到的第一个椎间盘和最后一个椎间盘为边界的具有预定长宽比的矩形作为第四脊柱感兴趣区域。

以上给出的第四脊柱感兴趣区域识别单元124的实施例仅是为了说明而不是为了限制。在本发明的上述实施例的教导下，本领域技术人员可以在不背离本发明的精神和范围的情况下，想到各种适当的方式来实现第四脊柱感兴趣区域识别单元124。

图4示出图3所示的第四脊柱感兴趣区域识别单元的示意性工作流程图，即，根据本发明的一个实施例的确定第四脊柱ROI的步骤的示意性流程图。如图4所示，在第四脊柱ROI确定过程S224中，在步骤S2241中，从用户输入的两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘。在步骤S2242中，朝着两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖。在步骤S2243中，以所检测到的第一个椎间盘和最后一个椎间盘为边界，确定第四脊柱感兴趣区域。其中，可以由第一初始检测单元1241执行步骤S2241，可以由第一迭代检测单元1242执行步骤S2242，并且可以由脊柱感兴趣区域确定单元1243执行步骤S2243。关于第四脊柱ROI确定过程S224的各个步骤的具体细节，可以参考以上针对第四脊柱ROI识别单元124中的各个单元的描述，这里不再重复描述。

通过以用户输入的两个点为参考边界位置来进行脊柱感兴趣区域分割，可以获得符合用户需要的脊柱感兴趣区域，所获得的脊柱感兴趣区域中可以排除冗余的椎间盘。

在上述实施例中，椎间盘检测单元130可以使用各种适当的方法来进行椎间盘检测。作为示例而不是限制，在本发明的一个实施例中，椎间盘检测单元130从脊柱感兴趣区域的中心部分开始向脊柱感兴趣区域的两端迭代地检测椎间盘。图5示出根据本发明的一个实施例的椎间盘检测单元的示意性框图。如图5所示，椎间盘检测单元130包括第二初始检测单元131和第二迭代检测单元132。

第二初始检测单元131用于从脊柱ROI的中心部分开始检测椎间盘。在脊柱感兴趣区域的中心部分，椎间盘的诸如间距、水平投影等特征比较稳定，因此从中间部分开始检测椎间盘能够较准确地检测到初始椎间盘。例如，可以利用现有的椎间盘检测方法，检测位于脊柱感兴趣区域的中间部分的椎间盘。脊柱感兴趣区域的中间部分可以是位于脊柱感兴趣区域的中心的预定区域或预定位置。

第二迭代检测单元132用于分别朝着脊柱ROI的两端迭代地检测下一个椎间盘，直到脊柱ROI的每一端与朝着该端所检测到的下一个椎间盘或其周边区域交叠。与上文所述类似，可以根据已检测到的椎间盘的位置信息和形态信息来迭代地检测下一个椎间盘。

图6示出图5所示的椎间盘检测单元的示意性工作流程图，即，根据本发明的一个实施例的椎间盘检测步骤的示意性流程图。如图6所示，在椎间盘检测过程S230中，在步骤S231中，从脊柱感兴趣区域的中心部分开始检测椎间盘。在步骤S232中，分别朝着脊柱感兴趣区域的两端迭代地检测下一个椎间盘，直到脊柱感兴趣区域的每一端与朝着该端所检测到的下一个椎间盘或其周边区域交叠。其中，步骤S231可以由第二初始检测单元131执行，步骤S232可以由第二迭代检测单元132执行。

关于椎间盘检测过程S230的各个步骤的具体细节，可以参考以上针对椎间盘检测单元130中的各个单元的描述，这里不再重复描述。

在本发明的另一个实施例中，当在所识别的第一至第四脊柱感兴趣区域中均不能检测到符合预定评价标准的椎间盘组时，可以额外进行一轮椎间盘检测，以期获得满意的椎间盘检测结果。图7示出根据本发明的该另一实施例的医学图像处理装置的示意性框图。与图1所示的医学图像处理装置100A相比，图7中的医学图像处理装置100B还包括补充检测单元150。补充检测单元150用于在从第一至第四脊柱感兴趣区域中均未检测到符合预定评价标准的椎间盘组的情况下，以用户输入的两个点为参考边界位置在两个点所在的矢状面图中检测一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。医学图像处理装置100B中的其他部件与医学图像处理装置100A中的相同，在此不重复描述。由于补充检测单元150是以用户输入的两个点为参考边界位置进行椎间盘检测，因此能够检测到符合预定评价标准的椎间盘组的可能性较大。补充检测单元150的使用，使得根据本发明实施例的医学图像处理装置的椎间盘检测过程更健壮。

作为示例，图8示出根据本发明的一个实施例的补充检测单元的示意性框图。如图8所示，补充检测单元150包括第三初始检测单元151和第三迭代检测单元152。第三初始检测单元151用于从两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘。第三迭代检测单元152用于朝着两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖。第三初始检测单元151和第三迭代检测单元152可以分别使用与第一初始检测单元1241和第一迭代检测单元1242所使用的基本相同的方法来实现上述功能，这里不再重复。

图9示出图8所示的补充检测单元的示意性工作流程图，即，根据本发明的一个实施例的补充检测步骤的示意性流程图。在图9所示的补充检测过程S250中，以两个点为参考边界位置在两个点所在的矢状面图中检测一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。在步骤S251中，从两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘。在步骤S252中，朝着两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖。其中，步骤S251可以由第三初始检测单元151执行，步骤S252可以由第三迭代检测单元152执行。关于补充检测过程S250的各个步骤的具体细节，可以参考以上针对补充检测单元150中的各个单元的描述，这里不再重复描述。

在本发明的又一个实施例中，还可以对以上各实施例所获得的椎间盘检测结果进行优化，以使椎间盘检测结果更加准确。图10示出根据本发明的又一实施例的医学图像处理装置的示意性框图。与图1所示的医学图像处理装置100A相比，图10中所示的医学图像处理装置100C还包括优化单元160，用于对椎间盘检测结果进行优化。医学图像处理装置100C中的其他部件与医学图像处理装置100A中的相同，在此不重复描述。

作为示例，图11示出根据本发明的一个实施例的优化单元的示意性框图。如图11所示，优化单元160包括：插入单元161，用于在椎间盘检测结果中插入漏检测的椎间盘；以及删除单元162，用于从椎间盘检测结果中删除不需要的椎间盘。尽管图11示出的优化单元160包括插入单元161和删除单元162两者，但是应当理解，优化单元160中也可以只包括插入单元161和删除单元162中的任一个。

为了说明的目的，在本发明的一个示例中，插入单元161可以根据椎间盘之间的距离来确定并插入漏检测的椎间盘。例如，如果两个椎间盘之间的距离与椎间盘之间的平均距离相比过大，则可以确定这两个椎间盘之间存在漏检测的椎间盘，可以通过例如重新检测这两个椎间盘之间的区域、或者通过根据这两个椎间盘的位置和形态信息来设定漏检测的椎间盘的位置和形态信息等方式来插入漏检测的椎间盘。

为了说明的目的，在本发明的另一个示例中，删除单元162可以根据用户输入的两个点所限定的范围来删除不需要的椎间盘。例如，位于两个点所限定的范围之外的椎间盘可以被认为是不需要的椎间盘。

通过优化单元160的使用，可以使得根据本发明实施例的医学图像处理装置的椎间盘检测结果更准确，并能够去除冗余的椎间盘。

在本发明的另一个实施例中，还可以对用户输入的两个点所在的矢状面图进行预处理，以预先去除对诸如脊柱感兴趣区域识别和椎间盘检测等医学图像处理的干扰因素。图12示出根据本发明的另一实施例的医学图像处理装置的示意性框图。与图1所示的医学图像处理装置100A相比，图12所示的医学图像处理装置100D还包括预处理单元170，用于在用户输入的两个点所在的矢状面图上确定身体感兴趣区域。身体感兴趣区域表示矢状面图中可能包含身体的区域，也就是说，感兴趣区域(ROI)是矢状面图中的身体区域。身体感兴趣区域中通常去除了比如身体的脂肪等可能对后续医学图像处理造成干扰的部分。预处理单元170可以使用现有的任何适当的技术来从矢状面图中确定身体感兴趣区域。相应地，第一、第二和第三脊柱感兴趣区域识别单元121至123可以在身体感兴趣区域内分别使用第一、第二和第三方法进行全自动脊柱感兴趣区域分割。

应当理解，在上述实施例中以矢状面图为例说明了根据本发明实施例的医学图像处理装置和方法。然而，根据本发明实施例的医学图像处理装置和方法也可以应用于对人体进行扫描而获得的冠状面图。例如，可以直接利用用户在冠状面图上输入的两个点。或者，可以在冠状面图上找到与用户在矢状面图上输入的点相对应的点，并以对应点为参考点来使用根据本发明实施例的医学图像处理装置和方法，以得到冠状面图上的椎间盘检测结果。

以上结合附图描述了根据本发明的实施例的医学图像处理装置和方法。在以上所述的医学图像处理装置和方法中，从通过四轮识别确定的四个脊柱感兴趣区域中分别检测出四组椎间盘，并从四组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘作为椎间盘检测结果，其中第四轮识别以用户输入的两个点为参考边界位置进行脊柱感兴趣区域分割。因此上述医学图像处理装置和方法能够更准确地检测到椎间盘，从而有助于更好地指导随后在更高质量图像中进行的脊柱扫描。

另外，根据本发明的实施例的医学图像处理装置和方法不依赖于图像的质量，在清晰度高的图像上和在清晰度低的图像上能够获得基本相同的检测结果。

此外，根据本发明的实施例的医学图像处理装置和方法由于考虑了用户输入的点，因此可以一定程度上去除用户不需要的冗余的椎间盘。

图13示出根据本发明的一个实施例的医学成像设备的示意性框图。为了不模糊本发明的精神和范围，在图13中省略了医学成像设备的其它可能部件。医学成像设备1300包括医学图像处理装置1310，以对医学成像设备1300所产生的医学图像进行处理。医学图像处理装置1310可以是根据上述实施例的医学图像处理装置100A-100D中的任一个。医学成像设备1300例如是磁共振成像(MRI)诊断成像装置等。

将上述医学图像处理装置设置在医学成像设备中时可使用的具体手段或方式为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。

作为一个示例，上述医学图像处理方法的各个步骤以及上述医学图像处理装置的各个组成模块和/或单元可以实施为软件、固件、硬件或其组合。在通过软件或固件实现的情况下，可以从存储介质或网络向具有专用硬件结构的计算机(例如图14所示的通用计算机1400)安装构成用于实施上述方法的软件的程序，该计算机在安装有各种程序时，能够执行各种功能等。

在图14中，运算处理单元(即CPU)1401根据只读存储器(ROM)1402中存储的程序或从存储部分1408加载到随机存取存储器(RAM)1403的程序执行各种处理。在RAM 1403中，也根据需要存储当CPU 1401执行各种处理等等时所需的数据。CPU 1401、ROM 1402和RAM1403经由总线1404彼此链路。输入/输出接口1405也链路到总线1404。

下述部件链路到输入/输出接口1405：输入部分1406(包括键盘、鼠标等等)、输出部分1407(包括显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等，和扬声器等)、存储部分1408(包括硬盘等)、通信部分1409(包括网络接口卡比如LAN卡、调制解调器等)。通信部分1409经由网络比如因特网执行通信处理。根据需要，驱动器1410也可链路到输入/输出接口1405。可拆卸介质1411比如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等根据需要被安装在驱动器1410上，使得从中读出的计算机程序根据需要被安装到存储部分1408中。

在通过软件实现上述系列处理的情况下，从网络比如因特网或存储介质比如可拆卸介质1411安装构成软件的程序。

本领域的技术人员应当理解，这种存储介质不局限于图14所示的其中存储有程序、与设备相分离地分发以向用户提供程序的可拆卸介质1411。可拆卸介质1411的例子包含磁盘(包含软盘(注册商标))、光盘(包含光盘只读存储器(CD-ROM)和数字通用盘(DVD))、磁光盘(包含迷你盘(MD)(注册商标))和半导体存储器。或者，存储介质可以是ROM 1402、存储部分1408中包含的硬盘等等，其中存有程序，并且与包含它们的设备一起被分发给用户。

本发明还提出一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。所述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本发明实施例的医学图像处理方法。

相应地，用于承载上述存储有机器可读取的指令代码的程序产品的非瞬态存储介质也包括在本发明的公开中。所述存储介质包括但不限于软盘、光盘、磁光盘、存储卡、存储棒等等。

在上面对本发明具体实施例的描述中，针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以用相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、要素、步骤或组件的存在或附加。

在上述实施例和示例中，采用了数字组成的附图标记来表示各个步骤和/或单元。本领域的普通技术人员应理解，这些附图标记只是为了便于叙述和绘图，而并非表示其顺序或任何其他限定。

此外，本发明的方法不限于按照说明书中描述的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序地、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。

尽管上面已经通过对本发明的具体实施例的描述对本发明进行了披露，但是，应该理解，上述的所有实施例和示例均是示例性的，而非限制性的。本领域的技术人员可在所附权利要求的精神和范围内设计对本发明的各种修改、改进或者等同物。这些修改、改进或者等同物也应当被认为包括在本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种医学图像处理装置，其特征在于，包括：

输入单元，用于接收用户在针对身体进行扫描而获得的矢状面图上指定的两个点；

第一脊柱感兴趣区域识别单元，用于使用第一全自动脊柱感兴趣区域方法对所述矢状面图进行全自动脊柱感兴趣区域分割，以确定第一脊柱感兴趣区域；

第二脊柱感兴趣区域识别单元，用于使用第二全自动脊柱感兴趣区域方法对所述矢状面图进行全自动脊柱感兴趣区域分割，以确定第二脊柱感兴趣区域；

第三脊柱感兴趣区域识别单元，用于使用第三全自动脊柱感兴趣区域方法对所述矢状面图进行全自动脊柱感兴趣区域分割，以确定第三脊柱感兴趣区域；

第四脊柱感兴趣区域识别单元，用于以所述两个点为参考边界位置对所述矢状面图进行脊柱感兴趣区域分割，以确定第四脊柱感兴趣区域；

椎间盘检测单元，用于分别在第一脊柱感兴趣区域至第四脊柱感兴趣区域的每一个中检测一组椎间盘；以及

椎间盘选择单元，用于从所述椎间盘检测单元检测到的各组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果，

其中，所述第一全自动脊柱感兴趣区域方法、所述第二全自动脊柱感兴趣区域方法和所述第三全自动脊柱感兴趣区域方法彼此不同。

2.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述第四脊柱感兴趣区域识别单元包括：

第一初始检测单元，用于从所述两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘；

第一迭代检测单元，用于朝着所述两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到所述另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖；以及

脊柱感兴趣区域确定单元，用于以所检测到的第一个椎间盘和最后一个椎间盘为边界，确定所述第四脊柱感兴趣区域。

3.根据权利要求1的装置，其特征在于，

所述第一脊柱感兴趣区域识别单元利用椎间盘的角度限制来估计椎间盘，并利用所估计出的椎间盘的垂直投影来确定所述第一脊柱感兴趣区域；

所述第二脊柱感兴趣区域识别单元根据脊柱感兴趣区域的预定部分的位置关系来调整所述第一脊柱感兴趣区域，以确定所述第二脊柱感兴趣区域；以及

所述第三脊柱感兴趣区域识别单元检测脊椎管，并基于椎间盘与脊椎管的位置关系来确定所述第三脊柱感兴趣区域。

4.根据权利要求1的装置，其特征在于，所述椎间盘检测单元包括：

第二初始检测单元，用于从所述脊柱感兴趣区域的中心部分开始检测椎间盘；以及

第二迭代检测单元，用于分别朝着所述脊柱感兴趣区域的两端迭代地检测下一个椎间盘，直到所述脊柱感兴趣区域的每一端与朝着该端所检测到的下一个椎间盘或其周边区域交叠。

5.根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括：

补充检测单元，用于在从所述第一脊柱感兴趣区域至所述第四脊柱感兴趣区域中均未检测到符合所述预定评价标准的椎间盘组的情况下，以所述两个点为参考边界位置在所述矢状面图中检测一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。

6.根据权利要求5的装置，其特征在于，所述补充检测单元包括：

第三初始检测单元，用于从所述两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘；以及

第三迭代检测单元，用于朝着所述两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到所述另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖。

7.根据权利要求2、4、6中的任一项的装置，其特征在于，第一迭代检测单元、第二迭代检测单元、第三迭代检测单元每个根据已检测到的椎间盘的位置信息和形态信息来迭代地检测下一个椎间盘。

8.根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括优化单元，用于对所述椎间盘检测结果进行优化，所述优化单元包括以下单元中的至少一个：

插入单元，用于在所述椎间盘检测结果中插入漏检测的椎间盘；以及删除单元，用于从所述椎间盘检测结果中删除不需要的椎间盘。

9.根据权利要求8的装置，其特征在于，

所述插入单元根据椎间盘之间的距离来确定并插入漏检测的椎间盘；和/或

所述删除单元根据所述两个点所限定的范围来删除不需要的椎间盘。

10.根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括预处理单元，用于在所述矢状面图上确定身体感兴趣区域，

其中，所述第一脊柱感兴趣区域识别单元、所述第二脊柱感兴趣区域识别单元和所述第三脊柱感兴趣区域识别单元在所述身体感兴趣区域内分别使用所述第一全自动脊柱感兴趣区域方法、所述第二全自动脊柱感兴趣区域方法和所述第三全自动脊柱感兴趣区域方法对所述矢状面图进行全自动脊柱感兴趣区域分割。

11.一种医学成像设备，其特征在于，包括如权利要求1-10中任意一项所述的医学图像处理装置。

12.一种医学图像处理方法，其特征在于，包括：

接收用户在针对身体进行扫描而获得的矢状面图上指定的两个点；

分别使用第一全自动脊柱感兴趣区域方法、第二全自动脊柱感兴趣区域方法和第三全自动脊柱感兴趣区域方法对所述矢状面图进行全自动脊柱感兴趣区域分割，以分别确定第一脊柱感兴趣区域、第二脊柱感兴趣区域和第三脊柱感兴趣区域；

以所述两个点为参考边界位置对所述矢状面图进行脊柱感兴趣区域分割，以确定第四脊柱感兴趣区域；

分别在第一脊柱感兴趣区域至第四脊柱感兴趣区域的每一个中检测一组椎间盘；以及

从所检测到的各组椎间盘中选择最符合预定评价标准的一组椎间盘，作为椎间盘检测结果，

其中，所述第一全自动脊柱感兴趣区域方法、所述第二全自动脊柱感兴趣区域方法和所述第三全自动脊柱感兴趣区域方法彼此不同。

13.根据权利要求12的方法，其特征在于，以所述两个点为参考边界位置对所述矢状面图进行脊柱感兴趣区域分割，以确定第四脊柱感兴趣区域包括：

从所述两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘；

朝着所述两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到所述另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖；以及

以所检测到的第一个椎间盘和最后一个椎间盘为边界，确定所述第四脊柱感兴趣区域。

14.根据权利要求12的方法，其特征在于，在每一个脊柱感兴趣区域中检测一组椎间盘包括：

从所述脊柱感兴趣区域的中心部分开始检测椎间盘；以及

分别朝着所述脊柱感兴趣区域的两端迭代地检测下一个椎间盘，直到所述脊柱感兴趣区域的每一端与朝着该端所检测到的下一个椎间盘或其周边区域交叠。

15.根据权利要求12的方法，其特征在于，在从所述第一脊柱感兴趣区域至所述第四脊柱感兴趣区域中均未检测到符合所述预定评价标准的椎间盘组的情况下，所述方法还包括：

以所述两个点为参考边界位置在所述矢状面图中检测一组椎间盘，作为椎间盘检测结果。

16.根据权利要求15的方法，其特征在于，以所述两个点为参考边界位置在所述矢状面图中检测一组椎间盘包括：

从所述两个点中的一个点的位置开始检测椎间盘；以及

朝着所述两个点中的另一个点的方向迭代地检测下一个椎间盘，直到所述另一个点被所检测到的下一个椎间盘或其周边区域所覆盖。

17.根据权利要求13、14、16中的任一项的方法，其特征在于，迭代地检测下一个椎间盘包括：根据已检测到的椎间盘的位置信息和形态信息来迭代地检测下一个椎间盘。

18.根据权利要求12的方法，其特征在于，还包括以下步骤中的至少一项，以对所述椎间盘检测结果进行优化：

在所述椎间盘检测结果中插入漏检测的椎间盘；以及

从所述椎间盘检测结果中删除不需要的椎间盘。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于，

根据椎间盘之间的距离来确定并插入漏检测的椎间盘；和/或

根据所述两个点所限定的范围来删除不需要的椎间盘。

20.根据权利要求12的方法，其特征在于，还包括在所述矢状面图上确定身体感兴趣区域的预处理步骤，

其中，在所述身体感兴趣区域内分别使用所述第一全自动脊柱感兴趣区域方法、所述第二全自动脊柱感兴趣区域方法和所述第三全自动脊柱感兴趣区域方法对所述矢状面图进行全自动脊柱感兴趣区域分割。