CN111724388B - 医学图像数据的可视化 - Google Patents

医学图像数据的可视化 Download PDF

Info

Publication number
CN111724388B
CN111724388B CN202010200043.XA CN202010200043A CN111724388B CN 111724388 B CN111724388 B CN 111724388B CN 202010200043 A CN202010200043 A CN 202010200043A CN 111724388 B CN111724388 B CN 111724388B
Authority
CN
China
Prior art keywords
image data
data
unit
shifted
volume element
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.)
Active
Application number
CN202010200043.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN111724388A (zh
Inventor
克劳斯·恩格尔
西蒙娜·胡夫纳格尔
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.)
Siemens Healthineers AG
Original Assignee
Siemens Healthineers AG
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 Siemens Healthineers AG filed Critical Siemens Healthineers AG
Publication of CN111724388A publication Critical patent/CN111724388A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111724388B publication Critical patent/CN111724388B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/10—Segmentation; Edge detection
    • G06T7/11—Region-based segmentation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/06—Ray-tracing
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/20—Editing of 3D images, e.g. changing shapes or colours, aligning objects or positioning parts
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/742—Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means using visual displays
    • A61B5/7445—Display arrangements, e.g. multiple display units
    • 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
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/025—Tomosynthesis
    • 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
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • 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
    • A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B6/461—Displaying means of special interest
    • A61B6/466—Displaying means of special interest adapted to display 3D data
    • 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
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5294—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving using additional data, e.g. patient information, image labeling, acquisition parameters
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/08—Volume rendering
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • 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
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/41—Medical
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T2219/016—Exploded view
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2219/00—Indexing scheme for manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T2219/20—Indexing scheme for editing of 3D models
    • G06T2219/2016—Rotation, translation, scaling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

描述一种用于将医学图像数据(BD)可视化为体数据(VD)的方法。在所述方法中获取医学图像数据(BD)。通过分割所述图像数据(BD)并且将经分割的区域划分为预定的等级，生成3D掩模。此外，将所述图像数据(BD)和所述掩模数据(MD)存储在两个分开的3D纹理文件中。然后，计算平移矢量(Vec_tr)，所述平移矢量描述经分割的体积元素(SG)在原始位置(pos_HF)和目标位置(pos_HC)之间的移位。此外，通过将射束扫描方法应用于所存储的图像数据(BD)来生成所述图像数据(BD)的在图像的显示。最后，在图像的显示中经分割的体积元素(SG)以平移矢量(Vec_tr)进行移位。还描述了一种可视化装置(50)。此外描述了一种医学成像系统(60)。

Description

医学图像数据的可视化
技术领域
本发明涉及一种用于将医学图像数据可视化为体数据的方法。在该方法中获取医学图像数据。此外生成三维掩模。为了生成三维掩模，将图像数据分割，并且将分割后的区域划分为预定的等级。此外，本发明涉及一种可视化装置。所述可视化装置包括用于获取医学图像数据的获取单元。此外，所述可视化装置具有掩模生成单元，所述掩模生成单元用于通过将图像数据分割并且将分割的区域划分为预定的等级来生成3D掩模。本发明还涉及一种医学成像系统。所述医学成像系统包括图像记录单元，所述图像记录单元用于生成待检查的对象的检查区域的图像数据。
背景技术
借助于现代的成像方法，通常生成二维或三维的图像数据，所述图像数据能够用于可视化所描绘的检查对象，并且此外也能够用于其它应用。在此所获得的图像数据，如在计算机断层扫描或磁共振成像中所生成的那样，大多数情况下作为切片图像以供医学专家评估。
然而，为了更好地图解说明，还需要三维的图像显示，也称为体图形学。对于这种显示所需的体积数据通过所谓的体绘制三维地可视化，以便图解说明情况特定的解剖结构。在此，以图像的方式检测的体积区域最初形成一个单元，进而不能容易地分解成单个的解剖结构，以便例如更准确地对其进行评估。
体图像显示基于所谓的绘制技术。首先，图像数据作为切片图像数据存在，其中至少在计算机断层扫描的情况下，给每个体素分配对应于该部位处的所求取的密度的灰度值。然而，在三维立体可视化中，所述数据不能直接转换为图像数据，因为对于这种可视化而言，还必须考虑观察视角和各个体素相对于观察者的位置。此外，各个体素最初仅分别具有唯一的值，所述值在CT成像时例如提供关于X射线密度的情况或在MR成像时提供关于质子或氢核的含量的情况，但是，所述体素不包含关于体素的相应的材料的外观的信息，也就是说，例如关于所述材料的颜色或关于所述材料是否具有高反射性的信息。因此，为所观察的体积的每个体素分派纹理。该过程也称为分类。另一步骤涉及明暗处理，也就是说，多少光从体素起朝向观察者反射并且具有何种颜色。此外进行扫描步骤以对体积进行扫描。在此，视线投入待描绘的体积中。在计算出光与体积的相互作用之后，将沿着视线的量相加，从而在图像中产生像素。这样的过程例如通过所谓的射线投射来实现。然而，传统上不能仅显示所生成的体数据的一部分。
然而，对整个记录区域的子区域的这种详细的可视化通常是期望的。为了显示解剖学细节通常使用所谓的多边形表面模型。在所述多边形表面模型中，人工创建的模型用作为可视化的数据基础。由此，每个结构都能够单独地建模并且彼此无关地在图像中移动。然而，在表面显示中不能检查解剖结构的内部。虚拟地切开器官并且检查从外部可能不可见的病理例如是不可行的。此外，为了借助于表面模型进行显示，需要所谓的中间表示，所述中间表示需要高的数据耗费并且引起不正确的显示。
发明内容
因此，本发明的目的是，基于检查对象的检查区域的三维的图像数据，能够实现更准确并且也简化地显示各个解剖结构。
所述目的通过一种用于将医学图像数据可视化为体数据的方法、一种可视化装置、一种医学成像系统、一种计算机程序产品以及一种计算机可读的数据载体来实现，所述方法具有下述步骤：获取所述医学图像数据，-通过分割所述图像数据并且将经分割的区域划分为预定的等级来生成3D掩模，-将所述图像数据和所述记录数据存储在两个分开的3D纹理文件中，-计算平移矢量，所述平移矢量描述经分割的体积元素在原始位置和目标位置之间的移位，-通过将射束扫描方法应用于所存储的图像数据来生成所述图像数据的图像的显示，-执行经分割的体积元素在所述图像的显示中以所述平移矢量进行的移位，所述可视化装置具有：-用于获取医学图像数据的获取单元，-掩模生成单元，所述掩模生产单元用于通过分割所述图像数据并且将经分割的区域划分为预定的等级来生成3D掩模，-用于将所述图像数据和所述指定数据存储在两个分开的3D纹理文件中的存储单元，-用于计算平移向量的向量生成单元，所述平移向量描述分割的体积元素在原始位置和目标位置之间的移位，-用于将所述图像数据和所述掩模数据存储在两个分开的3D纹理文件中的存储单元，-用于计算平移矢量的矢量生成单元，所述平移矢量描述经分割的体积元素在原始位置和目标位置之间的移位，-用于将经分割的体积元素以所述平移矢量进行移位的平移单元，-用于通过将射束扫描方法应用于所存储的图像数据来生成所述图像数据的图像的显示的可视化单元，所述医学成像系统具有：-上述可视化装置，-用于生成待检查的对象的检查区域的图像数据的图像记录单元，所述计算机程序产品具有计算机程序，所述计算机程序能够直接加载到医学成像系统的存储单元中，并且所述计算机程序产品具有程序段，以便当在所述医学成像系统中执行所述计算机程序时，能够执行上述方法的所有步骤，在所述计算机可读介质上存储有能够由计算单元执行的程序段，以便当由所述计算单元执行所述计算机程序时，执行上述方法的所有步骤。
在根据本发明的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法中，首先获取待检查的对象的医学图像数据作为体数据。所述图像数据例如能够来自医学成像装置，例如CT系统或MR系统。随后，优选将图像数据自动地分割，并且将经分割的区域划分为预定的、表征不同的器官或结构类型的等级。以这种方式，生成掩模，所述掩模分别将标记或标签分派给各个经分割的体积元素，以便对其进行表征。借助于所述标记，能够将体素明确地分配给特定的器官类型或组织类型。所述图像数据和掩模数据存储在两个分开的3D纹理文件中。在这种纹理文件之一中存在关于各个体素的外观的信息，而在另一文件中存在从分割或掩模中获得的、关于将相应的体素归入哪个结构或哪个器官的信息。用于“图像数据”的文件不仅包括从医学成像装置方面生成的密度或浓度信息，而且还包括体积纹理数据，所述体积纹理数据如已经简短阐述的那样更准确地限定体素的外观。此外，确定平移矢量，所述平移矢量描述分割的体积元素在原始位置和目标位置之间的移位。所述原始位置和目标位置能够由用户例如借助于输入介质预设。此外，通过将射束扫描方法应用于所存储的图像数据来生成图像数据的图像的显示。此外，在图像的显示中经分割的体积元素以平移矢量进行移位。也就是说，经分割的体积元素在图像的显示中以平移矢量进行移位。所述移位例如能够通过以用户控制的方式移动输入介质来触发。所述移位在此进行为，使得在目标区域中像点通过以平移矢量进行移位的扫描生成，使得在目标区域中像点获得原始区域的纹理数据。体数据的移位能够实现更好地图解示出待检查的对象的子区域。
与应用多边形表面模型相反，根据本发明将体积图像数据可视化也能够实现对解剖结构的内在的图解说明。因此，例如能够将器官虚拟切开并且检查外部不可见的病理现象。此外，在对体数据进行可视化时不需要中间表示，由此减少了数据耗费，并且能够避免在可视化时的伪影。
此外，数据耗费也通过如下方式减少：尽管有区段的平移，但是在数据存储器中仅须保持同一数据集。代替改变数据集中的纹理进而需要增大的存储空间，仅在进行扫描以将图像数据可视化时才操作所述图像数据。也就是说，所谓的绘制过程能够是否进行移位和进行何种移位无关地始终基于相同的数据和相同的例程进行。此外，对于移位仅需要三个不同的输入：具有体纹理的图像数据、具有用于分割的标签的掩模和用于区段的移位的平移矢量。
根据本发明的可视化装置具有用于获取医学图像数据的获取单元。根据本发明的可视化装置的一部分也是掩模生成单元，所述掩模生成单元用于通过分割图像数据并且将经分割的区域划分为预定的等级来生成3D掩模。根据本发明的可视化装置还包括用于将图像数据和掩模数据存储在两个分开的3D纹理文件中的存储单元。
根据本发明的可视化装置还具有用于计算平移矢量的矢量生成单元，所述平移矢量描述了经分割的体积元素在原始位置和目标位置之间的移位。所述移位或平移矢量例如能够通过以用户控制的方式移动输入介质或输入介质的由用户操控的原始位置和目标位置来确定。
此外，根据本发明的可视化装置还具有平移单元，所述平移单元用于将经分割的体积元素以平移矢量进行移位。根据本发明的可视化装置的一部分也是如下可视化单元，所述可视化单元用于通过将射束扫描方法应用于所存储的图像数据来生成图像数据的图像的显示。根据本发明的可视化装置具有根据本发明的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法的优点。
根据本发明的医学成像系统具有根据本发明的可视化装置和图像记录单元，所述图像记录单元用于生成待检查的对象的检查区域的图像数据。所述图像记录单元例如能够包括CT扫描单元或MR扫描单元或断层合成单元。
根据本发明的医学成像系统具有根据本发明的可视化装置的优点。
根据本发明的可视化装置的一部分能够大部分以软件部件的形式构成。这尤其设计获取单元的、掩模生成单元的、矢量生成单元的、平移单元的和可视化单元的一部分。但是，原则上，这些部件也能够部分地实现，尤其是当发生特别快的计算时，以软件辅助的硬件的形式，例如FPGA等的形式实现。同样地，所需的接口能够构成为软件接口，例如当仅涉及从其它软件部件接收数据时。但是，所述接口也能够构成为按硬件构造的接口，所述接口由适宜的软件控制。部分地按软件的实现方案具有下述优点：迄今为止已经在成像系统中使用的计算机系统在补充用于记录患者的图像数据的硬件单元时，能够以简单的方式通过软件升级来改装，以便以根据本发明的方式进行工作。就此而言，所述目的也通过具有计算机程序的相应的计算机程序产品来实现，所述计算机程序可直接加载到这种计算机系统的存储装置中并且具有程序段，以便当在计算机系统中执行计算机程序时，执行用于将医学图像数据可视化为体数据的方法的所有步骤。
除了计算机程序以外，这种计算机程序产品可选地包括附加的组成部分，例如文档和/或附加的部件，还有硬件部件，例如用于使用软件的硬件密钥(加密狗等)。
为了传输到计算机系统的存储装置和/或为了存储在计算机系统上，能够使用计算机可读介质，例如记忆棒、硬盘或其它便携式或固定安装的数据载体，在其上存储有计算机程序的可被计算机单元读入和执行的程序段。所述计算机单元例如能够为此具有一个或多个协作的微处理器等。
以下描述分别包含本发明的特别有利的设计方案和改进方案。此外，在本发明的范围内，也能够将不同的实施例的不同的特征组合成新的实施例。
在根据本发明的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法的一个特别优选的改进方案中，使经分割的体积元素在原始位置处透明。透明的特性能够通过将经分割的体积元素在原始位置处的不透明度的值置零来实现。有利地，待移位的体积元素在图像的显示中不会出现两次。以这种方式避免在图像的显示中遮盖在原始位置处的其它结构。
在根据本发明的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法的一个设计方案中，为每个经分割的体积元素创建碰撞体对象，其形状适配于经分割的体积元素的尺度。这种碰撞体对象是能够附加于三维对象的结构。碰撞体对象本身具有三维对象的形状并且是造成登记三维对象与其它碰撞体对象发生碰撞或触碰的事件并且将其转发给其它接口的原因。此外，从输入介质的当前位置与输入介质首次触碰所述碰撞体对象的位置之间的差异来确定平移矢量，并且所述用户同时指明想要移位的经分割的体积元素。借助该变型方案，对于待检查的区域中的各个待强调的结构，能够实现移位效应。
在根据本发明的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法的一个特定的设计方案中，待移位的经分割的体积元素和其余体积之间的距离被预先确定，并且根据如下乘积得出平移矢量，所述乘积是距离因子与值1的差和待移位的经分割的体积元素在其起始位置处的中心的位置与输入介质的当前位置的差的乘积。在此，平移路径的长度既与预定的距离因子有关，又与在输入介质和待移位的区段之间的距离有关。以这种方式，能够强调各个解剖结构并且使其更好地可见。有利地，能够实现单个或多个不同的解剖结构的一类分解显示，并且于是在该显示中能够详细检查所述解剖结构。
在根据本发明的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法的一个变型方案中，靠近输入介质的经分割的体积元素比远离输入介质的经分割的体积元素更大程度地移位。
附图说明
下面参照附图根据实施例再次详细阐述本发明。附图示出：
图1示出流程图，所述流程图图解说明根据本发明的一个实施例的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法；
图2示出可视化的体数据的区段移位的示意图；
图3示出流程图，所述流程图图解说明根据本发明的一个替选的实施例的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法；
图4示出在所述替选的实施例中的可视化的体数据的区段移位的示意图；
图5示出根据本发明的一个实施例的可视化装置的示意图；
图6示出根据本发明的一个实施例的医学成像系统的示意图。
具体实施方式
在图1中示出流程图100，所述流程图示出根据本发明的一个实施例的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法。在步骤1.I中，首先由医学成像装置接收患者的待检查的区域的图像数据BD。所述图像数据BD以灰度值的形式存在，所述灰度值与地点相关地变化。在步骤1.II中，对图像数据BD进行分割。也就是说，辨别各个器官或其它身体结构并且将其彼此区分开来。该过程能够全自动化地、部分自动化地实现或者也能够由有资格的人员实现，所述人员在图像数据BD中绘制边界线，以便以这种方式将所述图像数据划分为经分割的区域。在分割时，创建3D掩模MD，并且给图像体积中的区域分派特定的等级或组织类型。所述掩模给各个体素分配所谓的标签，所述标签将体素明确地分配给区段或区段类型。以这种方式获得两个数据集，即具有图像数据BD的灰度值的体数据集和具有掩模数据的掩模数据集MD，其将每个体素分配给特定的区段或身体部分。此外，给图像数据BD分配纹理信息，所述纹理信息从对分配给各个器官或组织类型的光学特征，例如它们的颜色或镜效应的知悉中产生。
这两个数据集BD、MD在步骤1.III中被存储为两个单独的纹理或存储在两个单独的纹理文件中。随后，在步骤1.IV中，通过射束扫描方法(英语：Raycasting)将图像数据可视化为体数据VD。在所述射束扫描方法中，将虚拟射束置入图像体积中，并且基于所扫描的图像数据BD生成待检查的区域的图像，所述图像由相应的可视化的体数据VD构建。在可视化的图像中，用户现在能够选择各个区段并且将其移位。
为此，在步骤1.V中，由用户借助于输入机构，例如手或所谓的控制器，来选择待移位的区段。所述用户例如借助于输入介质在图像显示器上指示在位置pos_HF处的待移位的结构，在所述位置处，所述待移位的结构位于图像中并且表示想要对该结构进行移位。现在，基于待移位的结构的中心的已知的位置和所述待移位的结构在图像中的尺寸，创建所述结构的所谓的碰撞体对象，其形状匹配于待移位的结构的尺度。为此，对于所选择的区段确定其中心及其尺度和边界。该过程能够根据所存储的掩模数据MD进行，所述掩模数据将每个像点分配给一个区段。此外，通过将输入介质移动到目标位置pos_HC处，所述用户指示应在可视化的图像体积中将所述结构移位到哪个部位处。
在步骤1.VI中，基于用户的移位运动来确定平移矢量Vec_tr。更确切地说，基于起始位置pos_HF和目标位置pos_HC将平移矢量Vec_tr计算为：
Vec_tr＝pos_HC-pos_HF (1)。
在确定平移矢量Vec_tr之后，还要调整对纹理坐标的访问。因为否则可能通过读取图像数据BD及其在当前位置pos处的相关联的纹理，将在当前的扫描位置pos处的扫描体积的密度值或纹理可视化。但是，由于以平移矢量Vec_tr进行了平移，在步骤1.VIII中对以平移矢量Vec_tr进行了移位的位置pos_tr＝pos-Vec_tr进行扫描。
如果在该位置处的掩模数据MD具有待移位的结构的标签，这在步骤1.VIII中检查，或者在图1中用“j”表示，那么现在，在步骤1.IX中将可视化的体数据VD(pos_tr)的密度值或纹理数据分派给扫描位置pos，而不将体积数据VD(pos)的密度值或纹理数据分派给扫描位置，使得改变在可视化的图像中在位置pos处的当前的纹理坐标。附加地，在步骤1.X中，将在被移位的位置pos_tr处的纹理改变为，使得待移位的结构在原始位置pos_tr处是透明的。以这种方式，避免了待移位的结构的双重显示。
如果未将待移位的结构的标签分配给已移位的位置pos_tr，这在图1中用“n”表示，那么在步骤1.XI中将原始的体数据VD(pos)的密度值分派给扫描位置pos，进而不改变该位置处的可视化的图像。也就是说，在这种情况下，当前的扫描位置pos位于待移位的结构的区域之外。
在图2中图解说明可视化的体数据的区段SG的移位的示意图。所述区段SG应以平移矢量Vec_tr从位置pos_HF移位到当前的位置pos_HC处。现在，不将在体数据中的位置pos的纹理分配给在该部位pos处的像点，而是给其分配以平移矢量Vec_tr移位的位置pos_Tr的纹理。以这种方式，将待移位的结构SG从位置pos_Tr移位到部位pos处。
在图3中示出流程图，所述流程图图解说明根据本发明的一个替选的实施例的用于将医学图像数据可视化为体数据的方法。在图3中图解说明的实施例与在图1中图解示出的实施例的区别基本上在于，不同地定义平移矢量Vec_tr。以这种方式，通过将所选择的结构移位，在可视化的图像体积中的结构之间的距离在所限定的区域中围绕输入介质的位置类似于在分解图中那样增大。这种视图能够实现更准确地评估各个结构。
在步骤3.I中，首先如在图1中图解说明的实施例中那样，由医学成像装置接收患者的待检查的区域的图像数据BD。所述图像数据BD以灰度值的形式存在，所述灰度值与地点有关地变化。在步骤3.II中对所述图像数据BD进行分割。在分割时，创建3D掩模MD，并且将图像体积中的经分割的区域分派给不同的等级或组织类型。掩模MD给各个体素分派所谓的标签，所述标签将一个体素明确地分配给一个区段。以这种方式，获得两个数据集，即具有图像数据的灰度值的图像数据集BD和具有掩模数据的掩模数据集MD，其将每个体素分配给特定的区段或身体部分。
在步骤3.III中，针对所述区段或结构中的每一个确定相应的结构的中心的位置pos_SC。这种中心例如能够确定为区段的坐标重心。
于是，在步骤3.IV中将图像数据集BD和掩模数据集MD作为两个分开的纹理存储。
随后，在步骤3.V中，通过射束扫描方法(英语：Raycasting)将体数据VD可视化，所述射束扫描方法已经结合图1简短地阐述。在可视化的图像中，现在，用户能够选择各个区段并且对其进行移位。
在步骤3.VI中，用户借助于输入介质在可视化的显示中选择待暴露式示出的区段。例如，所述用户借助输入介质从特定的方向接近待进行暴露的区段直至当前的位置pos_HC上。
在步骤3.VII中，确定平移矢量Vec_tr。在图3图解说明的实施例中，现在，将由用户所选择的结构从其中心pos_SC以由预定的距离因子dist确定的距离朝向所述输入介质的当前的位置pos_HC进行移位。能够任意地预先选择无维度的距离因子dist。例如，各个结构都能够以相同的因子进行移位，或者靠近所述输入介质的结构与离得远的结构相比更大程度地移位。
基于起始位置或中心位置pos_SC、所述输入介质pos_HC的当前位置和距离因子dist，现在，将平移矢量Vec_tr计算为：
Vec_tr＝(dist-1)*(pos_SC-pos_HC) (2)。
在确定平移矢量Vec_tr之后，还要调整对纹理坐标的访问。因为否则可能通过读取在当前位置pos处的图像数据BD，将在当前的扫描位置pos处的扫描体积的纹理可视化。由于以平移矢量Vec_tr进行了平移，在步骤1.VIII中对以平移矢量Vec_tr进行了移位的位置pos_tr＝pos-Vec_tr进行扫描。
如果在该位置处的掩模数据MD具有待移位的结构的标签，这在步骤1.IX中被检查，那么现在，在步骤1.X中将所述体数据VD(pos_tr)的密度值分派给所述扫描位置pos，而不将体数据VD(pos)分派给所述扫描位置，使得改变当前的纹理坐标或在可视化的图像中在当前的部位pos处的纹理。附加地，在步骤1.X1中将在被移位的位置pos_tr处的纹理改变为，使得待移位的结构在原始位置处是透明的。以这种方式，避免了待移位的结构的双重显示。
如果未将待移位的结构的标签分配给已移位的位置pos_tr，那么在步骤1.XII中将原始的体数据VD(pos)的密度值分派给扫描位置pos，进而不改变该位置处的可视化的图像。也就是说，在这种情况下，当前的扫描位置pos位于待移位的结构的区域之外。
在图4中示出在图3中图解说明的所述替选的实施例中的可视化的体数据的区段的移位的示意图。
所述区段SG应以平移矢量Vec_tr从所述结构的位置pos_SC移位到当前位置处。现在，不将在体数据中的位置pos的纹理分配给在该部位pos处的像点，而是给其分配以矢量Vec_tr进行移位的位置pos_tr的纹理。以这种方式，待移位的结构SG从原始位置pos_SC移位到当前的部位处。在输入介质和在原始位置上的结构SG之间的矢量Vec_SH产生为：
Vec_SH＝pos_SC-pos_HC (3)。
另一矢量，即在手和结构SG的移位的位置之间的矢量Vec_HTr产生为：
Vec_HTr＝dist*(pos_SC-pos_HC) (4)。
在图5中示出根据本发明的一个实施例的可视化装置50的示意图。
可视化装置50具有输入接口51作为获取单元。所述输入接口51从医学成像装置(未示出)接收患者的待检查的区域的图像数据BD。需要所述图像数据BD作为体数据VD以将待检查的区域可视化。此外，所述输入接口51还接收关于输入介质的当前位置pos_HC和输入介质的起始位置pos_HF的数据。图像数据BD被传送给掩模生成单元52，所述掩模生成单元关于各个器官或其它身体结构对图像数据BD进行分割，并且生成掩模，所述掩模包括所有经分割的结构的掩模数据MD。所述掩模数据MD将特定的等级或组织类型分派给图像体积中的经分割的区域配。在此，将所谓的标签分派给各个体素，所述标签将体素明确地分配给一类区段。以这种方式，获得两个数据集，即具有图像数据BD以及相应的纹理数据的灰度值的体数据集，和具有掩模数据的掩模数据集MD，其将每个体素分配给特定的区段或身体部分。
这两个数据集BD、MD暂存在数据存储器DB中，所述数据存储器同样是可视化装置50的一部分。所述可视化装置50还包括矢量生成单元53，所述矢量生成单元基于从所述输入接口51接收到的关于所述输入介质的当前位置pos_HC和所述输入介质的起始位置pos_HF的数据，根据等式(1)或等式(2)计算平移矢量Vec_Tr。平移矢量Vec_Tr的数据被传送给平移单元54，所述平移单元同样是可视化装置50的一部分。平移单元54基于平移矢量Vec_Tr确定平移位置pos_tr，并且从数据存储器接收与该平移位置pos_tr相关联的标签MD，以便确定在平移位置pos_tr处是否存在待移位的体积区段SG的类型的体积区段。从在起始位置pos_HF处的标签得出待移位的体积区段的类型。如果这是这种情况，那么将平移位置pos_tr作为扫描位置传送给可视化单元55，所述可视化单元同样是可视化装置50的一部分。可视化单元55同样是可视化装置50的一部分。如果在平移位置pos_tr处不存在待移位的体积区段SG的类型的体积区段，那么由平移单元54将原始的扫描位置pos转发给可视化单元55，并且在原始的扫描位置pos处进行射线投射。可视化单元55还获得存储在所述数据存储器DB中的图像数据BD和掩模数据MD。基于所接收到的数据BD、MD以及由平移单元接收到的扫描位置pos、pos_tr，可视化单元55借助于射束扫描方法生成待检查的区域的立体的图像的显示。可视化单元SG将关于平移矢量Vec_tr或平移位置pos_tr的信息用于在射束扫描方法中在待移位的体积区段SG的区域中访问图像数据BD或其相关联的纹理，使得引起由述体积区段SG包含的结构的所期望的移位。可视化的体数据VD被传送给输出接口56，所述输出接口将该数据VD转发给图像显示单元(未示出)。
在图6中图解说明根据本发明的一个实施例的医学成像系统60的示意图。医学成像系统60具有扫描单元61，所述扫描单元用于获取患者的检查区域的原始数据RD。扫描单元例如能够包括基于计算机断层扫描原理的扫描单元。将由所述扫描单元61获取的原始数据RD被传送给控制单元62，所述控制单元既用于操控扫描单元61，也用于评估原始数据RD，并且用于重建图像数据BD。所生成的图像数据BD被传送给具有在图5中示出的构造的可视化装置50。可视化装置50也能够经由输入单元64来操控，以便例如将在待可视化的图像数据BD中的待移位的区段的位置数据Pos_HC、Pos_HF传送给可视化装置50。由可视化装置50生成的可视化数据或可视化的体数据VD传送给图像显示装置63，所述图像显示装置例如包括监视器，借助上所述监视器能够图像显示可视化的数据VD。
最后再次指出，上述方法和装置仅是本发明的优选的实施例，并且本领域技术人员能够对本发明进行改变，而不脱离本发明的范围。为了完整性起见，还指出的是，不定冠词“一”或“一个”的使用不排除相关的特征也能够多次地存在。同样地，术语“单元”不排除：所述单元由多个部件构成，所述组件可选地也能够在空间上分布。

Claims (10)

1.一种用于将医学图像数据可视化为体数据的方法，所述方法具有下述步骤：
- 获取所述医学图像数据，所述医学图像数据具有多个体素，
- 通过分割所述图像数据并且将经分割的区域划分为预定的等级来生成3D掩模，
- 将所述图像数据和掩模数据存储在两个分开的3D纹理文件中，其中所述掩模数据具有标签，所述标签将每个体素分配给特定的经分割的体积元素，
- 计算平移矢量，所述平移矢量描述经分割的体积元素在原始位置和目标位置之间的移位，
- 通过将射束扫描方法应用于所存储的图像数据来生成所述图像数据的图像的显示，
- 在所述图像的显示中, 将经分割的体积元素通过如下方式以所述平移矢量进行移位，
- 对于扫描位置，对以所述平移矢量进行了移位的位置进行扫描，并且如果所述掩模数据在进行了移位的位置处具有待移位的体积元素的标签，那么将进行了移位的位置处的图像数据分派给所述扫描位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述经分割的体积元素在所述原始位置处透明。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中
- 为每个经分割的体积元素创建碰撞体对象，其形状匹配于所述经分割的体积元素的尺度，
- 根据输入介质的当前位置和输入介质首次触碰所述碰撞体对象的位置的差来计算所述平移矢量，并且用户同时指示想要对所述经分割的体积元素进行移位。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中
- 预先确定在待移位的所述经分割的体积元素和其余体积之间的距离，和
- 根据如下乘积得出所述平移矢量，所述乘积是所述距离与值1的差和待移位的所述经分割的体积元素的中心的位置和输入介质的当前位置的差的乘积。
5.根据权利要求3所述的方法，其中靠近所述输入介质的经分割的体积元素比远离所述输入介质的经分割的体积元素更大程度地移位。
6.一种可视化装置，所述可视化装置具有：
- 用于获取医学图像数据的获取单元，
- 掩模生成单元，所述掩模生成单元用于通过分割所述图像数据并且将经分割的区域划分为预定的等级来生成3D掩模，
- 用于将所述图像数据和掩模数据存储在两个分开的3D纹理文件中的存储单元，其中所述掩模数据具有标签，所述标签将每个体素分配给特定的经分割的体积元素，
- 用于计算平移矢量的矢量生成单元，所述平移矢量描述经分割的体积元素在原始位置和目标位置之间的移位，
- 用于将经分割的体积元素以所述平移矢量进行移位的平移单元，
- 用于通过将射束扫描方法应用于所存储的图像数据来生成所述图像数据的图像的显示的可视化单元，
其中对于扫描位置，对以所述平移矢量进行了移位的位置进行扫描，并且如果所述掩模数据在进行了移位的位置处具有待移位的体积元素的标签，那么将进行了移位的位置处的图像数据分派给所述扫描位置。
7.一种医学成像系统，所述医学成像系统具有：
- 根据权利要求6所述的可视化装置，
- 用于生成待检查的对象的检查区域的图像数据的图像记录单元。
8.根据权利要求7所述的医学成像系统，其中所述图像记录单元具有下述类型之一的扫描单元：
- CT扫描单元，
- MR扫描单元，
- 断层合成单元。
9.一种计算机程序设备，所述计算机程序设备具有计算机程序，所述计算机程序能够直接加载到医学成像系统的存储单元中，所述计算机程序设备具有程序段，以便当在所述医学成像系统中执行所述计算机程序时，能够执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的所有步骤。
10.一种计算机可读介质，在所述计算机可读介质上存储有能够由计算单元执行的程序段，以便当由所述计算单元执行所述程序段时，执行根据权利要求1至5中任一项所述的方法的所有步骤。
CN202010200043.XA 2019-03-21 2020-03-20 医学图像数据的可视化 Active CN111724388B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19164362.6A EP3712855A1 (de) 2019-03-21 2019-03-21 Visualisierung von medizinischen bilddaten
EP19164362.6 2019-03-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111724388A CN111724388A (zh) 2020-09-29
CN111724388B true CN111724388B (zh) 2024-04-23

Family

ID=65910957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010200043.XA Active CN111724388B (zh) 2019-03-21 2020-03-20 医学图像数据的可视化

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10964092B2 (zh)
EP (1) EP3712855A1 (zh)
CN (1) CN111724388B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825365A (en) * 1995-02-03 1998-10-20 Fujitsu Limited Three-dimensional graphic apparatus simplifying neighboring arrangement
CN103106653A (zh) * 2011-08-12 2013-05-15 西门子公司 医学图像数据组的配准质量的可视化方法和装置
CN106108925A (zh) * 2015-05-04 2016-11-16 西门子保健有限责任公司 用于医学图像数据中全身骨移除和血管可视化的方法和系统
CN107209240A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 皇家飞利浦有限公司 针对后续磁共振成像的自动扫描规划
CN108805877A (zh) * 2017-05-03 2018-11-13 西门子保健有限责任公司 对于医学成像中的n维分割的多尺度深度强化机器学习

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009160306A (ja) * 2008-01-09 2009-07-23 Ziosoft Inc 画像表示装置、画像表示装置の制御方法、および画像表示装置の制御プログラム
DE102009035441B4 (de) * 2009-07-31 2016-11-24 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren und Bildverarbeitungssystem zur Erzeugung eines Volumenansichtsbilds vom Inneren eines Körpers
US9082193B2 (en) * 2013-04-19 2015-07-14 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Shape-based image segmentation
DE102013214050A1 (de) * 2013-07-17 2015-01-22 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zu einem Darstellen von Bilddaten von Körperbereichen eines Patienten, wobei die Körperbereiche an einer Demenz-Erkrankung erkranken können, sowie ein medizinische Bildgebungssystem, das zu einer Ausführung des Verfahrens ausgelegt ist
US9824492B2 (en) * 2016-03-24 2017-11-21 Vital Images, Inc. Hollow object model visualization in medical images
WO2018201155A1 (en) * 2017-04-28 2018-11-01 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Systems, methods, and media for presenting medical imaging data in an interactive virtual reality environment

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5825365A (en) * 1995-02-03 1998-10-20 Fujitsu Limited Three-dimensional graphic apparatus simplifying neighboring arrangement
CN103106653A (zh) * 2011-08-12 2013-05-15 西门子公司 医学图像数据组的配准质量的可视化方法和装置
CN107209240A (zh) * 2015-01-30 2017-09-26 皇家飞利浦有限公司 针对后续磁共振成像的自动扫描规划
CN106108925A (zh) * 2015-05-04 2016-11-16 西门子保健有限责任公司 用于医学图像数据中全身骨移除和血管可视化的方法和系统
CN108805877A (zh) * 2017-05-03 2018-11-13 西门子保健有限责任公司 对于医学成像中的n维分割的多尺度深度强化机器学习

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
An Interactive Exploded View Generation using Block-based Rerendering;D.S. Kang;ReseachGate;全文 *
Automated Generation of Interactive 3D Exploded View Diagrams;Wilmot Li;国家科技图书文献中心;第27卷(第3期);全文 *
Exploded Views for Volume Data;Stefan Bruckner;IEEE TRANSACTIONS ON VISUALIZATION AND COMPUTER GRAPHICS;第12卷(第5期);正文1077-1084页，图1-10 *
Integrating expanding annotations with a 3D explosion probe;Henry Sonnet;ResearchGate;全文 *
Volume Rendering Segmented Data using 3D Textures -A Practical Approach for Intra-operative Visua;Navneeth Subramanian;Medical Imaging 2006: Visualization, Image-Guided Procedures, and Display;全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
US10964092B2 (en) 2021-03-30
EP3712855A1 (de) 2020-09-23
CN111724388A (zh) 2020-09-29
US20200302674A1 (en) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109584349B (zh) 用于渲染材料属性的方法和设备
Stytz et al. Three-dimensional medical imaging: algorithms and computer systems
US7397475B2 (en) Interactive atlas extracted from volume data
US10565774B2 (en) Visualization of surface-volume hybrid models in medical imaging
US10380787B2 (en) Method and system for indicating light direction for a volume-rendered image
US10593099B2 (en) Transfer function determination in medical imaging
US11810243B2 (en) Method of rendering a volume and a surface embedded in the volume
US9697600B2 (en) Multi-modal segmentatin of image data
Khan et al. A methodological review of 3D reconstruction techniques in tomographic imaging
EP3210193A2 (en) Visualization of imaging uncertainty
EP3410403B1 (en) In-context photorealistic 3d visualization for surgical decision support
JP2000090283A (ja) ボリュームレンダリング画像表示方法及び画像処理装置並びにボリュームレンダリング画像表示方法のプログラムを記憶した記憶媒体
EP3989172A1 (en) Method for use in generating a computer-based visualization of 3d medical image data
US11423554B2 (en) Registering a two-dimensional image with a three-dimensional image
US7447343B2 (en) Method for automatic object marking in medical imaging
US20200320778A1 (en) System and method for image processing
Jainek et al. Illustrative hybrid visualization and exploration of anatomical and functional brain data
CN111724388B (zh) 医学图像数据的可视化
Ropinski et al. Multimodal visualization with interactive closeups
US20200118319A1 (en) Visualization of anatomical cavities
US12002147B2 (en) Method and system for optimizing distance estimation
Williams A method for viewing and interacting with medical volumes in virtual reality
Kunii et al. DICOM-based voxel-supported blood-vessel-avoiding scalpel navigation
JP7504942B2 (ja) 拡張現実のグラフィック表現を表示するための表現装置
Montilla et al. Computer assisted planning using dependent texture mapping and multiple rendering projections in medical applications

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant