CN108701492B - 医学图像导航系统 - Google Patents

Abstract

提供了一种系统和方法，其用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积。可以使得用户能够基于从用户能操作的用户输入设备接收到的导航命令从静态查看模式切换至导航模式。显示处理器可以被配置用于在静态查看模式中生成包括切片图像的集合中的一幅切片图像的输出图像。所述显示处理器可以被配置用于在导航模式中由图像体积的厚片的体积绘制来替换输出图像中的所述一幅切片图像，所述厚片包括多于一幅切片图像。因此，所述系统和方法选择性地切换至体积绘制，亦即，在导航期间，而在静态(即，非导航)查看模式中，示出切片图像。有利地，用户因此可以在导航通过体积图像时更准确地跟随结构，由此更快速和准确地识别感兴趣切片图像。

Description

医学图像导航系统

技术领域

本发明涉及一种用于使得用户能够交互式地导航通过(navigate through)切片图像的集合的系统和方法。本发明还涉及一种包括所述系统的工作站和成像设备，并且涉及一种包括用于使处理器系统执行所述方法的指令的计算机程序产品。

背景技术

诸如计算机断层摄影(CT)、磁共振(MR)等的医学图像采集技术可以提供切片图像的集合或堆叠，其一起表示示出患者的解剖结构的图像体积。这样的图像体积可以提供诸如血管、结节、病灶或气道的解剖结构的三维(3D)视图。临床医师(包括但不限于放射科医师)常常期望导航通过图像体积，例如用于诊断解剖结构中的疾病。为了使得用户能够导航通过图像体积，可以将图像体积作为个体切片图像显示给用户，用户可以顺序地滚动通过所述个体切片图像。这样，可以以逐切片的方式向用户可视化所述图像体积。来自切片图像的集合中的一幅或多幅切片图像可以包括用户特别感兴趣的区域。例如，切片图像的集合可以显示血管，并且图像体积的一幅或多幅切片图像可以示出血管的分叉或狭窄，这可能是放射科医师特别感兴趣的。

尽管也已知用于对图像体积进行可视化的其他可视化技术，诸如如在US 2012/306849 A1中所描述的体积绘制，但是已知临床医师优选显示切片图像以至少用于诊断目的。

发明内容

发明人已经认识到，切片图像的显示对于使得用户能够交互式地导航通过图像体积而言并不总是最佳的。

具有一种用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的经改进的系统或方法将是有利的。

为了更好地解决该问题，本发明的第一方面提供了一种用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的系统，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积，所述系统包括：

-图像数据接口，其被配置用于访问切片图像的所述集合；

-用户输入接口，其被配置用于从用户能操作的用户输入设备接收导航命令，其中，所述导航命令的所述接收使得所述系统从静态查看模式切换至导航模式；

-显示处理器，其被配置用于：

-在所述静态查看模式中，生成包括切片图像的所述集合中的一幅切片图像的输出图像；并且

-在所述导航模式中，由所述图像体积的厚片(slab)的体积绘制来替换所述输出图像中的所述一幅切片图像。

所述用户输入接口可以被配置用于使得用户能够在导航模式中提供前向导航命令或后向导航命令。所述显示处理器可以被配置用于响应于所述前向导航命令或所述后向导航命令来调节所述图像体积中的各自方向内的厚片的尺寸。以上措施提供了一种被配置用于访问切片图像的集合的图像数据接口。切片图像的所述集合(其也可以被称为图像的堆叠)可以包括截面图像，所述截面图像可以通过各种成像模态来采集，所述成像模态产生穿过身体(其中结构被截断)的平面形式的图像。这样的成像模态可以包括CT和MRI、正电子发射断层摄影、SPECT扫描、超声波检查等。在切片图像的集合中的每个切片的连续位置之间的差异可以指示由切片图像的集合所表示的图像体积中的切片之间的距离。

以上措施还提供了用户输入接口，所述用户输入接口用于从用户能操作的用户输入设备接收导航命令。用户可以使用例如计算机鼠标的用户输入设备来提供导航命令。例如，用户可以在操作滚轮的同时按下鼠标按钮。接收导航命令，诸如在按下鼠标按钮时滚轮的操作，使所述系统从静态查看模式切换至导航模式。所述系统切换可以意指至少处理器(例如显示处理器)对模式进行切换。

以上措施还提供了显示处理器，所述显示处理器被配置用于在静态查看模式中生成包括切片图像的集合中的一幅切片图像的输出图像。在静态查看模式中，所述输出图像可以被显示在显示器上，以允许用户查看切片图像中的期望的一幅切片图像。在导航模式中，用户例如可以导航通过图像体积，并且从当前显示的切片图像移动到图像体积的另一部分。所述显示处理器还被配置用于在导航模式中由图像体积的厚片的体积绘制来替换被包括在所述输出图像中的切片图像。这样，在导航模式中，所述显示处理器可以计算所述图像体积的厚片的体积绘制，并且显示厚片的体积绘制，而不是个体的切片图像。由此，由所计算的体积绘制在所述输出图像中替换先前显示的切片图像。

注意，切片图像可以指代由单个平面定义的图像体积的截面，而厚片可以指代图像体积的子体积，例如，如由与图像体积相交的两个平行平面所定义的。这样的切片图像可以表示例如横轴数据，或者可以通过图像体积的多平面重新格式化来获得，同时具有零或有限的厚度。相反地，厚片的厚度是非零的并且大于切片的厚度。有效地，所述厚片因此可以包括两幅或更多幅切片图像的视觉信息。这样，可以基于切片图像的集合的两幅或更多幅切片图像来计算体积绘制。被包括在厚片中的切片图像可以是切片图像的集合中的相邻或间隔的切片图像。

然而，发明人还已经认识到，尽管不适合于可视化，但是体积绘制的图像适合于导航，例如，因为其通常基于多个切片，并且因此提供图像体积的更大的视场，并且由此使得用户能够在导航期间‘向前看’。这样的向前看可以便于导航，例如，因为其可以帮助用户在导航期间更准确地跟随解剖结构。例如，当解剖结构与查看平面垂直或对角时，当解剖结构具有分支等时，这可以成立。因此，根据本发明，所述显示处理器在导航期间自动切换至体积绘制，而在静态查看模式(即，非导航)中，所述显示处理器恢复示出切片图像。通过将静态查看模式中的逐切片查看切换至导航模式中的体积绘制，并且返回，可以有利地使得用户能够在导航之间查看切片图像，而在导航期间，向用户提供体积绘制形式的附加视觉信息，其中，附加视觉信息由相邻的切片图像来提供。该附加视觉信息可以有利地帮助用户在导航期间更快速和准确地识别相关切片图像。

在导航模式中，用户可以使用前向导航命令和后向导航命令来调节厚片的尺寸。这可能导致更多或更少的切片图像被包含在作为被绘制的体积的厚片中，由此调节通过体积绘制而提供的深度。例如，响应于前向导航命令，可以在特定方向上增加厚片的尺寸，而响应于后向导航命令，可以再次减小厚片的尺寸。另一范例是前向导航命令可以在特定方向上增加厚片的尺寸，而后向导航命令可以在相反方向上增加厚片的尺寸。对尺寸的这样的调节有效地表示导航通过图像体积的类型，因为图像体积的不同部分由此被包括在体积绘制中。

总之，所主张要求的系统和方法在静态查看模式中示出‘原始的’、即非体积绘制的切片图像。然而，一旦用户开始导航，所述切片图像就被图像体积的体积绘制替换，并且由此为用户提供由相邻切片图像提供的并且在静态查看模式下不可用的附加视觉信息。这样，当导航通过体积图像时，可以有利地使得用户能够更准确地跟随结构。

任选地，所述显示处理器被配置用于基于导航模式中的导航命令进一步调节厚片的位置。通过导航命令来调节厚片的尺寸和/或位置，用户能够导航通过所述图像体积。例如，通过在厚片中包括更多切片图像，用户可以增加由体积绘制提供的深度，并且通过调节厚片的位置，可以有效地‘移动’厚片通过所述图像体积。这两种调节一起并且个体地具有用户可以对图像体积的其他部分进行可视化的效果，从而使得用户能够导航通过图像体积。

任选地，所述显示处理器被配置用于：当在从一幅切片图像导航至目的地切片图像之后退出所述导航模式时，生成包括目的地切片图像的输出图像，并且其中，基于所述体积绘制的厚片的当前尺寸和/或当前位置来选择目的地切片图像。因此，用户能够选择图像体积的期望部分，并且由此至少隐含地选择目的地切片图像，因为所述目的地切片图像是基于体积绘制的厚片的尺寸/位置来选择的。注意，体积绘制的厚片是基于其计算体积绘制的厚片。

任选地，所述目的地切片图像是厚片的中间切片图像或外部切片图像。通过获取相对于厚片对目的地切片图像的预定的、即‘固定的’选择，用户可以在导航之后立即快速实现在静态查看模式中相对于厚片显示哪幅切片图像。

任选地，所述显示处理器被配置为使用从以下中的至少一项选择的体积绘制技术来计算体积绘制：最大强度投影，最小强度投影，阴影表面显示，直接体积绘制，以及虚拟内窥镜检查。这些技术是合适的体积绘制技术。

任选地，使用体积绘制技术来计算体积绘制，所述体积绘制技术对被包括在厚片中的切片图像的图像体素的贡献的影响进行加权，并且基于由屏幕上的指针所指示的图像值来调节所述影响。可以限制有助于体积绘制的一系列切片，以便移除比指定的限制更远离当前切片的切片的贡献。以这种方式，当使用大的厚片时，远离的结构可以有利地淡出，例如，以在切片图像的集合中导航大的距离。通过基于由屏幕上的指针指示的图像灰度值进一步调节所述影响，用户能够亦即通过在屏上适当地定位指针来指示哪个图像灰度值被认为是相关的，例如，表示感兴趣的组织，并且因此应当在体积绘制中具有大的影响，并且反之亦然。

任选地，所述显示处理器被配置用于：当计算体积绘制时，基于切片图像的所述集合中的每幅各自的切片图像与所述一幅切片图像之间的距离来调节被包括在厚片中的每幅切片图像的贡献。有利地，当向用户显示时，可以突出由最靠近于当前切片图像的切片图像所提供的信息。此外，所述体积绘制可以更类似于切片图像，其可以有利地限制当切换至导航模式时的切换效果。限制切换效果可以帮助用户例如更准确地比较由当前切片提供的信息与由所添加的切片在厚片中提供的附加信息。

任选地，所述显示处理器被配置用于基于被包括在厚片中的切片图像中的每幅切片图像的贡献而在体积绘制上生成彩色覆盖(overlay)。这可以辅助用户更容易和准确地区分由最靠近于感兴趣切片的切片所提供的信息，这可以帮助用户更准确地可视化/分析感兴趣切片。

一种工作站可以包括所阐述的系统。

一种成像装置可以包括所阐述的系统。

本发明的另外的方面提供了一种使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的方法，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积，所述方法包括：

-访问切片图像的所述集合；

-从用户能操作的用户输入设备接收导航命令；

-响应于所述导航命令的所述接收，从静态查看模式切换至导航模式；

-在静态查看模式中，生成包括切片图像的集合中的一幅切片图像的输出图像；并且

-在导航模式中，由图像体积的厚片的体积绘制来替换所述输出图像中的所述一幅切片图像。

所述方法还可以包括(但在未主张要求的实施例中不需要)：

-使得用户能够在导航模式中提供前向导航命令或后向导航命令；并且

-响应于所述前向导航命令或所述后向导航命令，来调节图像体积内的各自方向上的厚片的尺寸。

一种计算机程序产品，可以包括用于使处理器系统执行所阐述的方法的指令。

在不处在所提交的权利要求的范围内的实施例中，可以提供一种系统，其通常被配置用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积，所述系统包括：

-图像数据接口，其被配置用于访问切片图像的所述集合；

-用户输入接口，其被配置用于从用户能操作的用户输入设备接收导航命令，其中，所述导航命令的所述接收使所述系统从静态查看模式切换至导航模式；

-显示处理器，其被配置用于：

-在静态查看模式中，生成包括切片图像的集合中的一幅切片图像的输出图像；并且

-在导航模式中，由图像体积的厚片的体积绘制来替换所述输出图像中的所述一幅切片图像。

在不处在所提交的权利要求的范围内的另一实施例中，可以提供一种对应的方法。

本领域技术人员将意识到，本发明的上述实施例、实现方式和/或方各面中的两个或更多个可以以被认为有用的任何方式来组合。

基于本说明书，本领域技术人员能够执行对应于所描述的系统的修改和变型的图像采集装置、工作站、方法和/或计算机程序产品的修改和变型。

本领域技术人员将意识到，所述方法可以被应用于多维图像数据，例如，可以被应用于通过各种采集模态采集的三维(3-D)或四维(4-D)图像，所述采集模态诸如是，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)和核医学(NM)。

附图说明

参考下文所描述的实施例，本发明的这些和其他方面是显而易见的并且将得以阐明。在附图中：

图1示出了用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的系统，所述切片图像的集合表示示出患者的解剖结构的图像体积；

图2示出了表示图像体积的切片图像的集合；

图3a示出了图2的切片图像的集合的俯视图，其中，切片图像中的一幅切片图像以静态查看模式来显示给用户；

图3b示出了作为以导航模式绘制的体积的图像体积的厚片，所述厚片包括先前显示的切片图像；

图4a示出了图2的切片图像的集合的俯视图；

图4b示出了在朝向目的地切片图像的导航期间的图像体积的另一厚片；

图4c示出了响应于导航命令通过添加切片图像来增加图4b的厚片的尺寸；

图4d示出了切片图像的集合的俯视图，其中，目的地切片图像被表示为在图4c的导航之后在静态查看模式中向用户显示的图像；

图5a示出了图2的切片图像的集合的俯视图；

图5b示出了作为在朝向目的地切片图像的导航期间绘制的体积的图像体积的厚片；

图5c示出了在导航模式中响应于导航命令已经朝向目的地切片图像移动的厚片；

图5d示出了切片图像的集合的俯视图，其中，所述目的地切片图像被指示为在图5c的导航之后以静态查看模式向用户显示的图像；

图6a示出了图2的切片图像的集合的俯视图；

图6b示出了在朝向目的地切片图像的导航期间的图像体积的另一厚片；

图6c示出了响应于导航命令通过添加切片图像来增加图6b的厚片的尺寸；

图6d示出了已经朝向目的地切片图像调节的图6c的厚片的位置；

图6e示出了切片图像的集合的俯视图，其中，所述目的地切片图像被指示为在图6d的导航之后以静态查看模式向用户显示的图像；

图7示出了在导航期间的图像体积的另一厚片，其中，基于厚片的每幅切片图像与第一切片图像之间的距离来调节被包括在厚片中的每幅切片图像的由强度表示的贡献；

图8示出了切片图像的集合，其共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积；

图9a示出了可以向用户显示的图8的切片图像的集合的切片图像的静态视图；

图9b示出了在导航期间替换图9a的移位的切片图像的图像体积的厚片的体积绘制；

图9c示出了在图9b的导航之后向用户显示的图8的切片图像的集合的另一幅切片图像；

图10示出了使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的方法，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积；并且

图11示出了包括用于使处理器系统执行所述方法的指令的计算机程序产品。

具体实施方式

图1示出了用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的系统100，其中，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积。系统100包括图像数据接口120，图像数据接口120被配置用于访问切片图像的所述集合。在图1的范例中，图像数据接口120被示为被连接到外部图像存储库020，外部图像存储库020包括表示切片图像的所述集合的数据022。例如，图像存储库020可以由系统100可以被连接到的或者包括在其中的医院信息系统(HIS)的图片存档和通信系统(PACS)构成或者是其部分。因此，系统100可以经由HIS获得对切片图像数据022的集合的访问。备选地，可以从系统100的内部数据存储设备访问图像数据022。一般而言，图像数据接口120可以采用任何适合的形式，诸如到局域网或广域网(例如，互联网)的网络接口、到内部或外部数据存储设备的存储接口等。

系统100还包括用户输入接口160，户输入接口160被配置用于从用户能操作的用户输入设备接收导航命令，其中，所述导航命令的所述接收使系统100从静态查看模式切换至导航模式。这样，用户输入接口160可以使得用户能够基于从用户能操作的用户输入设备070接收到的导航命令从静态查看模式切换至导航模式。表示导航命令的用户输入数据072可以从用户输入设备070获得。注意，用户输入设备070可以采用各种形式，包括，但不限于：计算机鼠标070、触摸屏、键盘等。用户输入接口160可以包括输入接口170，输入接口170可以是与用户输入设备070的类型相对应的类型，即，其可以是与其相对应的用户设备接口。用户输入接口160可以包括显示输出180，显示输出180用于接收输出图像142并且用于向显示器080提供显示数据082。所述显示器可以是任何适合的显示器，诸如，例如计算机监视器或电视。所述显示数据例如可以包括输出图像，所述输出图像包括切片图像的集合中的一幅切片图像。

系统100还包括显示处理器140。显示处理器140被配置用于在静态查看模式中生成包括切片图像的集合中的一幅切片图像的输出图像142。显示处理器140还被配置用于在导航模式中由图像体积的厚片的体积绘制来替换输出图像中的所述一幅切片图像，所述厚片包括多于一幅切片图像。图1的范例的显示处理器140被示为从图像输入接口120接收切片图像数据022，从用户输入接口160接收用户输入数据072，并且输出所述输出图像142。

系统100可以被实现为单个设备或装置，或者被嵌入在单个设备或装置中。所述设备或装置可以包括执行适当软件的一个或多个微处理器。所述软件可能已经被下载和/或存储在对应的存储器中，例如，诸如RAM的易失性存储器或者诸如闪存的非易失性存储器。备选地，所述系统的功能单元(例如，显示处理器140)可以以可编程逻辑的形式在所述设备或装置中实施，例如，作为现场可编程门阵列(FPGA)。一般而言，所述系统的每个功能单元可以以电路的形式来实施。注意，系统100还可以以分布的方式来实施，例如，涉及不同的设备或装置。例如，所述分布可以根据客户端-服务器模型。

图2示出了表示图像体积的切片图像210-270的集合200。切片图像的集合200例如可以是通过例如CT、MRI模态获得的切片图像的堆栈。所述图像体积可以是人体解剖结构的三维重建。图1的系统100可以接收表示切片图像210-270的集合的图像数据，并且可以生成包括切片图像的集合的切片图像的输出图像。当用户选择静态查看模式时，用户可能能够在图1的显示中查看切片图像的集合的单个切片。

图3a示出了图2的切片图像的集合200的俯视图，其中，切片图像310中的一幅切片图像被指示为在静态查看模式下要向用户显示的图像。当用户选择系统100的导航模式而不是静态查看模式时，图1的系统100还可以使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合200。在导航模式中，可以计算所述图像体积的厚片315的体积绘制，并且替换所述输出图像中的所述单幅切片图像310。图3b示出了处在导航模式中的图2的图像体积的厚片315。厚片315可以涵盖多幅切片图像。图3b的厚片被示为包括图3a的所指示的切片图像310以及邻近于所指示的切片图像的另外两幅切片图像。从这样的厚片计算的体积绘制可以提供图像体积的更大的视场，例如，包括多幅切片图像，并且由此使得用户能够跟随在导航期间可以包括在图像体积中的解剖结构。

还应当注意，所述体积绘制在诸如可视化和计算机图形的领域中是已知的。一般而言，体积绘制可以被定义为被用于显示3D离散采样的数据集(通常是3D标量场)的2D投影的一组技术。可以基于诸如最大强度投影、最小强度投影、阴影表面显示、直接体积绘制、虚拟内窥镜等各种技术来计算所述体积绘制。在非限制性范例中，可以使用直接体积绘制，所述直接体积绘制可能需要每个样本值被映射到不透明度和颜色。这可以利用传递函数来完成。这样的传递函数的范例可以包括分段线性函数、简单斜坡、任意表等。一旦被转换为RGBA值，组合的RGBA结果就可以被投影到帧缓存器的对应像素上。注意，RGBA代表红色、绿色、蓝色、α。在另一非限制性范例中，可以使用最小强度投影。在最小强度投影中，可以仅拾取和投影具有最小强度的体素，其落在从视点至投影平面跟踪的平行光线的路径中。在最小强度投影的范例中，针对每个XY坐标，沿着Z轴可以仅呈现具有最高Hounsfield数的像素。结果，在单幅二维图像中，可以观测到给定体积中的所有密度结构。使用这样的方法，例如，可能能够在体积中找到高密度结构，而与其位置无关。

还应当注意，为了允许导航，图1的系统100的用户设备070可以是包括滚轮的计算机鼠标。所述滚轮是能机械旋转的设备，其可以允许用户导航通过切片图像的集合。例如，向前旋转所述滚轮可以发出‘下一条’或‘前向’命令，而向后旋转所述滚轮可以发出‘前一条’或‘后向’命令。这样，所述导航可以使得用户能够在切片图像的集合中从一幅切片图像移动到另一幅切片图像。导航通过切片图像的集合的向后方向或向前方向可以使得用户能够朝向或远离感兴趣的特定切片图像而移动，并且查看与该特定切片图像相邻和远离的切片图像。一旦所述系统已经接收到这样的导航命令，例如，使用滚轮向前滚动，所述系统就可以自动地切换至体积绘制。注意，可以以各种其他方式来提供导航命令，例如，使用不同类型的用户输入设备，和/或通过与用户输入设备不同地交互。

还应当注意，还可以允许用户使用例如计算机鼠标在屏幕上拖动指针。在范例中，当用户拖动指针时，系统100可以被配置为允许用户在导航模式中导航通过图像的集合，并且作为其部分，自动地切换至体积绘制。一旦用户释放所述指针，系统100就可以被配置为退出导航模式并且返回到静态查看模式，因此在显示器的屏幕上向用户示出切片图像的集合的单幅切片图像。

图4a示出了图2的切片图像的集合200的俯视图，并且图4b示出了在朝向目的地切片图像450导航期间的另一图像体积415。图1的系统100可以使得用户能够通过在导航模式中的导航命令来调节厚片的尺寸。在图4c的范例中，用户被示为调节厚片415的尺寸。图4a中的厚片415被示为在图4c中通过将切片图像添加到厚片415而增加尺寸以获得放大的厚片425。通过增加厚片415的尺寸，用户可以有效地导航至期望的目的地切片图像，由于通过增加厚片415，由输出图像提供的图像体积的视图看起来在图像体积中进一步‘向前’。因此，调节厚片415的尺寸可以允许用户访问和查看由添加的切片图像所提供的放大的厚片425中的图像体积的附加信息。使用在放大的厚片425中所提供的信息，可以使得用户能够在导航通过所述图像体积时获得更准确的可视化并且跟随结构。在导航之后，当用户切换回静态查看模式时，可以自动地或者由用户选择并显示被包括在厚片425中或者厚片425附近的任何切片图像。图4d示出了切片图像的集合的俯视图，其中，目的地切片图像450被指示为在图4c的导航之后以静态查看模式向用户显示的图像。注意，所述目标切片图像可以被选择为被包括在厚片中的任何切片图像，例如，厚片的中间切片图像或外部切片图像，或者其可以是当前厚片外部的切片图像，例如，其可以是来自相邻厚片的切片图像。

图5a示出了图2的切片图像的集合200的俯视图，并且图5b示出了在朝向目的地切片图像550的导航期间的图像体积的另一厚片515。图1的系统100可以使得用户能够通过导航模式中的导航命令来调节厚片515的位置，从而用户可以能够访问和查看另外的信息。图5c示出了重新定位的厚片525，与图5b的厚片515相比，其位置被调节为朝向目的地切片图像550。通过使可以朝向或远离目的地切片图像550的厚片525移位，用户可以来回导航通过所述图像体积，并且选择用户发现哪些切片图像更希望被包括在厚片525中，并且因此被包括在来回导航期间的体积绘制中。图5d示出了切片图像的集合的俯视图，其中，目的地切片图像550被指示为在图5c的导航之后以静态查看模式向用户显示的图像。

图6a示出了图2的切片图像的集合200的俯视图，图6b示出了在朝向目的地切片图像650导航期间的图像体积的另一厚片615。图1的系统100可以使得用户能够通过导航模式中的导航命令来调节厚片615的尺寸和位置两者。图6c示出了通过将切片图像添加到厚片625而响应于导航命令增加图6b的厚片615的尺寸。图6d示出了朝向目的地切片图像650来调节图6c的厚片625的位置。通过调节厚片515的尺寸和位置两者，用户可以获得对希望被包括在体积绘制中的切片图像的数量和位置的灵活选择。图6e示出了切片图像的集合的俯视图，其中，目的地切片图像650被指示为在图6d的导航之后以静态查看模式向用户显示的图像。

图7示出了在导航期间的图像体积的另一厚片715，其中，基于在厚片715的每幅切片图像与第一切片图像710之间的距离来调节被包括在厚片715中的每幅切片图像710-740的贡献。在图7的范例中，每幅切片图像710-740的贡献被示为表示为强度切片图像。示出了当切片图像更靠近厚片715的第一切片图像710时，所述切片图像的强度更大。这样，更靠近第一切片图像710的切片图像720-740可以在被呈现给用户时显著化，并且用户可以更多地关注体积绘制的显著化部分。通过聚焦于显著化部分，用户可以能够更准确和方便地跟随结构，因为可以减少由不太显著的信息所引起的用户的视觉注意力分散。

图8示出了切片图像的集合800，其共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积。可以使得用户能够以静态查看模式以逐切片的方式对切片图像进行可视化。图9a示出了可以向用户显示的图8的切片图像的集合800的切片图像910的静态视图。当用户希望通过导航通过所述图像体积而更准确地跟随解剖结构时，在用户提供导航命令时，可以计算图像体积(例如厚片)的子体积的体积绘制，并且可以将其自动呈现给用户，而不是图9a的切片图像910。在该范例中，指针915被示为由用户在屏幕上拖动以便提供导航命令。图9b示出了在导航期间替换图9a的所显示的切片图像的图像体积的厚片的体积绘制920。在图9b中，图9a的指针被示为由用户拖动和移位，并且由此可以提供导航命令以计算、切换至导航模式并且向用户呈现体积绘制。在该范例中，所述体积绘制可以使得用户能够例如更准确地跟随解剖结构中的血管的分支925。一旦用户释放指针，就可以自动发生从导航模式退出，并且可以向用户呈现切片图像。图9c示出了在图9b的导航之后向用户显示图8的切片图像的集合800的另一幅切片图像930。

图10示出了使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的方法1000，所述切片图像的集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积。方法1000包括在标题为“访问切片图像”的操作中访问1010切片图像的集合。方法1000还包括在标题为“接收导航命令”的操作中从用户能操作的用户输入设备接收1020导航命令。方法1000还包括在标题为“切换模式”的操作中响应于导航命令的所述接收而从静态查看模式切换1030至导航模式。方法1000还包括在标题为“生成输出图像”的操作中还包括在静态查看模式中生成1040包括切片图像的集合中的一幅切片图像的输出图像。方法1000还包括在标题为“更新输出图像”的操作中在导航模式中由图像体积的厚片的体积绘制来替换1050输出图像中的所述一幅切片图像，所述厚片包括多于一幅切片图像。

方法1000可以在计算机上被实施为计算机实施的方法，被实施为专用硬件，或者这两者的组合。如在图11中所图示的，针对计算机的指令(即可执行代码)可以被存储在计算机程序产品1070上，所述计算机程序产品例如为机器可读物理标记的系列1071的形式和/或作为具有不同的例如电、磁或光属性或值的一系列元件。可执行代码可以以瞬态或非瞬态方式来存储。计算机程序产品的范例包括存储器设备、光学存储设备1070、集成电路、服务器、在线软件等。图11示出了光盘。

根据本申请的上文内容和摘要，提供了一种用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的系统和方法，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积。可以使得用户能够基于从用户能操作的用户输入设备接收到的导航命令从静态查看模式切换至导航模式。显示处理器可以被配置用于在静态查看模式中生成包括切片图像的集合中的一幅切片图像的输出图像。所述显示处理器可以被配置用于在导航模式中由图像体积的厚片的体积绘制来替换输出图像中的所述一幅切片图像，所述厚片包括多于一幅切片图像。因此，所述系统和方法选择性地切换至体积绘制，亦即，在导航期间，而在静态(即，非导航)查看模式中，示出切片图像。有利地，用户因此可以在导航通过体积图像时更准确地跟随结构，由此更快速和准确地识别感兴趣切片图像。

应当理解，本发明还适用于计算机程序，特别是适用于将本发明付诸实践的载体上或载体中的计算机程序。所述程序可以是源代码、目标代码、代码中间源以及目标代码的形式，诸如以部分编译的形式，或者适合用于实施根据本发明的方法的任何其他形式。还应当意识到，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。在这些子例程之间分配功能的许多不同方式对于技术人员来说是显而易见的。所述子例程可以一起被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/或解释器指令(例如，Java解释器指令)。备选地，所述子例程中的一个或多个子例程或者所有子例程可以被存储在至少一个外部库文件中，并且可以静态地或动态地与主程序相链接，例如，在运行时相链接。所述主程序包含对所述子例程中的至少一个子例程的至少一次调用。所述子例程还可以包括彼此的函数调用。涉及计算机程序产品的实施例包括与在本文中所阐述的方法中的至少一种方法的每个处理步骤相对应的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子例程和/或被存储在可以静态地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与在本文中所阐述的系统和/或产品中的至少一个的每个模块相对应的计算机可执行指令。这些指令可以被细分为子例程和/或被存储在可以静态或动态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，所述载体可以包括存储介质，诸如ROM，例如CD ROM或半导体ROM，或者磁记录介质，例如硬盘。此外，所述载体可以是可传输的载体，例如电信号或光信号，其可以经由电缆或光缆或者通过无线电设备或其他方式来传送。当程序体现在这样的信号中时，载体可以由这种电缆或其他装置或单元构成。备选地，所述载体可以是嵌入程序的集成电路，所述集成电路适于执行或用于执行相关方法。

应当注意，上文所提到的实施例图示说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不背离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，在括号之间放置的任何参考符号不应当解释为限制权利要求。动词“包括”以及其变形的使用不排除权利要求中存在所述之外的元件或步骤。在元件前的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实施。在列举了若干模块的设备权利要求中，这些模块中的若干模块可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中叙述特定些措施的事实并不表示不能有利使用这些措施的组合。

Claims (13)

1.一种用于使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的系统(100)，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积，所述系统(100)包括：

-图像数据接口(120)，其被配置用于访问切片图像的所述集合；

-用户输入接口(160)，其被配置用于从所述用户能操作的用户输入设备接收导航命令，其中，所述导航命令的所述接收使所述系统从静态查看模式切换至导航模式；

-显示处理器(140)，其被配置用于：

-在所述静态查看模式中，生成包括切片图像的所述集合中的一幅切片图像(310、410、510、610)的输出图像；并且

-在所述导航模式中，由所述图像体积的厚片(315、415、425、515、525、625、635、715)的体积绘制(920)来替换所述输出图像中的所述一幅切片图像；

其中：

-所述用户输入接口(160)被配置用于使得所述用户能够在所述导航模式中提供前向导航命令或后向导航命令；并且

-所述显示处理器(140)被配置用于响应于所述前向导航命令或所述后向导航命令而调节所述图像体积中的各自方向内的所述厚片的尺寸。

2.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述显示处理器(140)被配置用于基于所述导航模式中的所述导航命令进一步调节所述厚片(315、415、425、515、525、625、635、715)的位置。

3.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其中，所述显示处理器(140)被配置用于：当在从所述一幅切片图像导航至目的地切片图像之后退出所述导航模式时，生成包括所述目的地切片图像(450、550、650、930)的输出图像，并且其中，基于所述的体积绘制的厚片的当前尺寸和/或当前位置来选择所述目的地切片图像。

4.根据权利要求3所述的系统(100)，其中，所述目的地切片图像是所述厚片的中间切片图像或外部切片图像。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(100)，其中，所述显示处理器(140)被配置为使用从以下中的至少一项选择的体积绘制技术来计算所述体积绘制：最大强度投影，最小强度投影，阴影表面显示，直接体积绘制，以及虚拟内窥镜检查。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(100)，其中，所述体积绘制(920)是使用体积绘制技术来计算的，所述体积绘制技术对被包括在所述厚片中的切片图像的图像体素的贡献的影响进行加权，并且其中，所述影响是基于由屏幕上的指针所指示的图像值来调节的。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的系统(100)，其中，所述显示处理器(140)被配置用于：当计算所述体积绘制(920)时，基于切片图像的所述集合中的每幅各自的切片图像与所述一幅切片图像之间的距离，来调节被包括在所述厚片中的每幅切片图像的贡献。

8.根据权利要求7所述的系统(100)，其中，所述显示处理器(140)被配置为：基于被包括在所述厚片中的所述切片图像中的每幅切片图像的所述贡献，在所述体积绘制上生成彩色覆盖。

9.根据权利要求1所述的系统(100)，其中，所述用户输入设备是包括鼠标按钮的计算机鼠标，并且其中，所述前向导航命令和所述后向导航命令表示以下中的一项：

-在按下所述鼠标按钮时，所述计算机鼠标的滚轮在各自方向上的操作；或者

-在按下所述鼠标按钮时，使用所述计算机鼠标在各自方向上移动屏幕上的指针。

10.一种工作站，包括根据权利要求1所述的系统(100)。

11.一种成像装置，包括根据权利要求1所述的系统(100)。

12.一种使得用户能够交互式地导航通过切片图像的集合的方法(1000)，切片图像的所述集合共同地表示示出患者的解剖结构的图像体积，所述方法(1000)包括：

-访问(1010)切片图像的所述集合；

-从所述用户能操作的用户输入设备接收(1020)导航命令；

-响应于所述导航命令的所述接收，从静态查看模式切换(1030)至导航模式；

-在所述静态查看模式中，生成(1040)包括切片图像的所述集合中的一幅切片图像的输出图像；并且

-在所述导航模式中，由所述图像体积的厚片的体积绘制来替换(1050)所述输出图像中的所述一幅切片图像；

其中，所述方法还包括：

-使得所述用户能够在所述导航模式中提供前向导航命令或后向导航命令；并且

-响应于所述前向导航命令或所述后向导航命令，在所述图像体积内的各自方向上调节所述厚片的尺寸。

13.一种计算机程序产品(1070)，包括用于使处理器系统执行根据权利要求12所述的方法的指令。

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