CN115868998A - 用于使用医学成像执行至少一个测量的计算机实施的方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于使用医学成像执行至少一个测量的计算机实施的方法，以及数据处理设备、计算机程序和电子可读存储介质。用于在成像区域中的解剖管结构中执行至少一个测量的计算机实施的方法，管结构包括用于测量的多个感兴趣的管，其中该方法包括：接收成像区域的三维图像数据集，从图像数据集，确定管结构(3)的二维展开图像，向用户显示展开图像，确定管结构中的至少一个特征点(8)并在展开图像(2)中的对应特征点位置处可视化至少一个特征点，基于至少一个特征点和三维图像数据集执行至少一个测量，以及在用户展示(1)中显示在展开图像(2)中或与展开图像一起的至少一个测量的结果(9)。

Description

用于使用医学成像执行至少一个测量的计算机实施的方法

技术领域

本发明涉及一种用于在成像区域中的解剖管结构中执行至少一个测量的计算机实施的方法，该管结构包括用于测量的多个感兴趣的管，其中该测量是在成像区域的三维图像数据集中执行。本发明还涉及一种数据处理设备、一种计算机程序和一种电子可读存储介质。

背景技术

在医学中，一个经常出现的问题是管结构中的测量，也可以称为管状结构。这通常涉及血管，因此这种管结构可以属于血管树。然而，管结构也可以是气道树的一部分，或者包括气道树。例如，测量可以包括在一个或多个特征点(landmark)处的直径测量、体积测量、长度测量等。然而，这种管结构通常具有复杂的三维几何形状，特别是当不止一个管对测量感兴趣时。

在血管的示例中，有各种疾病和状况会导致干预的必要性，例如动脉粥样硬化、夹层或动脉瘤。特别是，植入物可以定位在至少一根血管中，例如，在打主动脉瘤的情况下，支架移植物被介入地放置以桥接管的病变部分。这种植入物放置程序的规划，特别是支架或支架移植物放置程序的规划，可以是复杂的并且涉及要在包括感兴趣的管的相关管结构中执行的许多测量。通常，对介入前采集的图像数据执行此类测量，即，使用包括管结构的成像区域的三维图像数据集。例如，这种图像数据集可以是计算机断层扫描(CT)管造影数据集。然后可以使用测量结果为患者选择最合适的植入物，例如支架移植物，以创建患者特定的定制植入物，或以其他方式规划干预。

在三维图像数据集中执行这种测量，特别是为了规划干预，通常是一个高度交互的过程，这很大程度上取决于用户的技能，并且具有很高的用户间可变性。在下文中，将讨论一个关于腹主动脉瘤支架放置的术前规划的示例，作为示例性用例，然而，这些方法的原理和缺点也适用于管结构中的其他测量，如上所讨论，例如关于复杂病变中胸动脉瘤支架移植物或冠状动脉瘤支架的规划以及其他植入物和/或其他感兴趣的区域的使用。

关于此类介入程序规划的测量具有复杂的要求。例如，用户必须将解剖位置识别为特征点，从而驱动对多个测量的一致评估。此类特征点的示例是关于腹主动脉瘤的支架放置，最低肾动脉口的下边缘、动脉瘤的起点和终点、主动脉分叉、髂动脉分叉、动脉瘤的最大狭窄点等等。此外，必须基于定义的特征点执行一致的长度测量。

在定义了两个特征点之后，可以评估沿这两个点之间的血管的长度。示例是动脉瘤的长度、主动脉颈的长度、支架的“着陆区”的长度等。作为第三个要求，必须进行直径测量。为了反映给定位置的管的真实直径，测量方向必须与管的路线一致，这样测量不应在倾斜的横截面中进行。最后，所有测量都必须以一种易于理解的方式记录下来，并且对于使用结果的人来说似乎是值得信赖的。特别是，应防止对案例进行重新评估。因此，文档应包括有意义的图像，这些图像提供测量的解剖背景以及测量本身。

这种测量通常在评估工作站上执行，评估工作站可以连接到图片存档和通信系统(PACS)。为了便于在三维图像数据集中进行测量，现有技术中已经提出了各种工具。

例如，距离测量可以在多平面重组(MPR)上进行。在这里，用户正在对图像数据集中的倾斜平面进行角度测量，然后对生成的平面视图执行直线距离测量。然而，这种测量只是沿管的真实长度的近似值，因为管的弯曲特性没有被考虑在内。这种技术也可以用于管直径的交互式测量。在这两种情况下，都会产生具有高度用户间可变性的高度交互过程。

在一种改进的方法中，建议对所谓的曲面重组(CPR)进行测量。管中心线被确定并用于在一个视图中呈现单个感兴趣的管的整个路线。然后由此产生的CPR提供了沿中心线测量长度的能力，这更好地反映了沿管的真实长度。然而，CPR仅允许对单个管进行测量和评估。如果在一个管中识别出特征点，则还必须在其他管中重新识别，从而导致另一个变化和错误来源。关于CPR，参考例如A.Kanitsar等人的文章，“CPR——曲面平面改造(CurvedPlanar Reformation)”，IEEE可视化(IEEE Visualization)，2002。

可以进一步在横截面视图中进行测量。然而，在典型的PACS工作站上，不会自动提供横截面视图，但是用户必须调整倾斜平面的角度来获得横截面图像。由于管的弯曲特性，用户必须校正沿管路径的每个点的角度，在这些点上他们想要测量直径。倾斜平面的角度是高度主管的，并且容易出错。因此，已经提供了更先进的工作站，它们为用户提供了在横截面视图中自动沿着管导航的能力。工具可以用于手动地测量直径。然而，测量位置也必须手动定义。

关于文档，已知的是提供单个测量的快照以及通用示意图中的测量列表。因此，很难阅读和理解，特别是关联文档的元素。

即使工作流支持指导用户通过一系列步骤来执行所有测量，这仍然是一个耗时的过程，其中测量之间的不一致可导致变化并且可导致不合适的植入物尺寸。这反过来可导致介入程序的次优结果，例如在相同或后续程序期间获取要植入的附加设备。

一般来说，关于腹主动脉瘤，参考D.K.Hu等人的一篇文章，“腹主动脉瘤的修复：术前成像和评估(Repair of abdominal aortic aneurysms:preoperative imaging andevaluation)”，Cardiovasc Diagn Ther 2018；8(增刊1)，2018年，第157-167页。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于改进图像数据集中的测量，特别是用于规划介入程序的装置。

该目的通过提供根据本公开第一方面的方法、根据本公开第二方面的数据处理设备、根据本公开第三方面的计算机程序和根据本公开第四方面的电子可读存储介质实现。有利实施例由本公开的实施例进行描述。

在用于在成像区域中的解剖管结构中执行至少一个测量的计算机实施的方法，该管结构包括用于相同测量的多个感兴趣的管，根据本发明，该方法包括：

—接收成像区域的三维图像数据集，

—从图像数据集，确定管结构的二维展开图像(unfolded image)，

—向用户显示展开图像，

—确定管结构中的至少一个特征点并在展开图像中的对应特征点位置处可视化至少一个特征点，

—基于至少一个特征点和三维图像数据集执行至少一个测量，以及

—在用户展示中显示在展开图像中或与展开图像一起的至少一个测量的结果。

在优选的实施例中，管可以是血管，使得三维图像数据集是血管造影数据集。特别地，计算机断层扫描可以用于获取血管造影数据集。通常，在获取这样的三维图像数据集时，使用至少一种造影剂来清楚地显示管和管结构。可替代地，管也可以是气道管。通常，可以在用于规划管结构中的介入程序(特别是放置植入物)的过程中执行测量。因此，可以将多个感兴趣的管定义为与这种干预相关。特别是对应管树的一部分的管结构在这种情况下包括多个感兴趣的管，然而，管树当然可以包括更多的管(不感兴趣)。感兴趣的管通常通过分叉和/或开口直接连接。

如从现有技术原则上已知，至少一个测量可以例如包括确定两个特征点之间的感兴趣的管的长度和/或至少一个特征点处感兴趣的管的至少一个直径和/或分叉处的两个管之间的至少一个角度和/或至少一个内腔和/或至少一个特征点处的感兴趣的管的疾病信息。关于直径，例如，可以确定最大直径、最小直径和/或平均直径，因为管横截面通常不是完美的圆形。

根据本发明，提供了一种改进的工作流程，其中所有相关测量可以与相关解剖特征点一起在单个用户展示中显示，提供全面的解剖概览。这通过使用展开图像在展开视图中显示管结构而更便利。展开图像是其中所有感兴趣的管的路线清晰地以二维方式显示而无重叠的视图。由于这种展开视图的性质，用户不必在不同的感兴趣的管之间切换。这提高了效率，因为用户可以始终专注于解剖结构，并且在测量不同的感兴趣的管时不需要重新定向视图。此外，实现了改进的文档和通信，因为执行测量的工作环境也用作文档工具，因为用户展示的快照足以记录结果。以这种方式，接收测量的人可以在一个视图中评估所有结果，并获得与执行测量的用户相同的印象。换句话说，展开图像用作管结构的全局视图，特别是管解剖结构，有助于同时沿多个感兴趣的管进行有效导航。

在具体实施例中，至少一个特征点中的至少一个特征点可以至少部分地基于用户与展开图像交互的用户交互数据和/或至少部分地通过特征点检测算法而被确定。例如，用户可以使用展开图像的显示交互地放置相关解剖特征点。在其他实施例中，可以使用至少一个特征点检测算法预先计算至少一部分特征点的位置。由于在展开图像中显示了至少一个特征点，用户可以容易地查看位置。特别地，如下文进一步讨论，通过与展开图像和其中所示的特征点交互，特征点位置也可以由用户调整。

为了自动检测三维图像数据集中的特征点，本领域已经提出了对应的特征点检测算法，例如基于人工智能。例如，参考了Florin C.Ghesu等人的一篇文章，“用于CT扫描中的实时三维特征点检测的多尺度深度强化学习(Multi-Scale Deep ReinforcementLearning for Real-Time 3D-Landmark Detection in CT Scans)”，IEEE模式分析与机器智能汇刊(IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 41,2019)，第176-189页。

优选地，描述感兴趣的管的路线和/或尺寸的管结构信息可以通过至少一种评估算法从图像数据集中确定，其中管结构信息至少部分地用于确定展开图像和/或执行测量。然而，在实施例中，管结构信息也可以由用户另外提供，例如通过在三维图像数据集中标记评估算法未检测到的中心线，和/或管结构信息可以由用户修改。在这样的实施例中，优选地，三维图像数据集也可以至少部分地显示给用户，使得用户可以与显示的三维图像数据集交互。关于至少一种评估算法，优选地，管结构信息可以用于确定展开图像并用于执行测量。

在优选的实施例中，作为管结构信息，确定感兴趣的管的中心线，特别是用于测量沿中心线的长度，和/或描述感兴趣的管的管腔的管腔信息，特别是用于车辆至少一个直径。例如，管中心线可以从三维图像数据集中自动地提取，使得表示至少感兴趣的管的路线的中心线可以用作管结构信息。用于确定管的中心线的评估算法，例如血管造影数据集中的血管，在本领域中是已知的，例如作为中心线追踪算法，并且也可以在本发明中使用。如果不是自动地和/或正确地识别所有相关管，即感兴趣的管，则用户可以交互地添加额外的中心线和/或正确的中心线，如上面已经讨论。

虽然关于中心线的信息可能对确定展开图像和测量(例如特征点之间的管长度)都有用，但是在确定感兴趣的管的管直径和/或疾病信息时，描述感兴趣的管的管腔的管腔信息特别有用。在此，在现有技术中也已经提出了对应的评估算法。示例性地，参考US 8620 040 B2。

优选地，如果测量涉及至少一种疾病，则管腔信息可以在考虑疾病的存在的情况下被确定。特别地，除了通畅的管腔外，还可以确定患病区域，特别是管腔的闭塞部分，且/或可以确定感兴趣的管的边界以包括被疾病闭塞的部分和未闭塞的部分。因此，具体而言，根据临床问题，可以将管腔分割扩展到覆盖被要评估的疾病闭塞的区域。例如，可以启用对应的评估算法来分割主动脉瘤血栓区域的轮廓，从而不仅可以量化通畅管腔的直径，还可以量化包括囊内血栓形成在内的整个动脉瘤囊的直径。例如G.Egger等人在一篇文章，“用于支架模拟的主动脉分割(Aorta Segmentation for Stent Simulation)”，MICCAI心管介入成像和生物物理建模研讨会2009，arXiv：1103.1773中对此进行了讨论。还来了管腔的闭塞部分对于规划植入物可能特别重要。

在优选的实施例中，管结构信息的至少一部分，特别是中心线和/或管边界，也显示在展开图像中和/或以其他方式显示在用户展示中。这还允许可视化至少一些测量的基础，从而用户还可以评估该信息的可靠性，特别是如果发现错误，则交互地更正管结构信息。

在一个特别优选的实施例中，对于至少一个，特别是每个特征点，可以确定在特征点位置处的至少一个附加的二维显示图像，并且在用户展示中与展开图像相邻地显示。特别是关于不能仅基于展开图像来评估的测量，添加可以为要在特征点位置处执行的至少一个测量中的至少一个定制的附加图像可以是有利的。例如，显示图像可以是特征点所在的感兴趣的管的截面图像，特别是根据管结构信息垂直于其中心线的截面图像。这对于直径的测量是特别有利的，并且如果管腔信息被确定为管结构信息，则对于管边界的特别是交互式显示是特别有力的。

因此，通常，与特征点相关的至少一个测量的结果、和/或根据图像数据集所得到的并构成在特征点处的测量的基础的附加信息、特别是管结构信息的一部分被显示在与特征点相关联的显示图像内和/或以关联于与特征点相关联的显示图像的方式被显示。以这种方式，如已经指出，结果和/或附加信息，特别是管结构信息，可以在一个共同的用户展示中可视化，提供总体概述和上下文以及在用户一侧进行交互的可能性，例如以纠正/调整特征点位置和/或管结构信息。

特别地，如果特征点位置至少部分是用户定义的，每个新特征点由用户定义，则可以计算对应的显示图像，特别是在特征点位置处的管的截面图，并显示在用户展示中。特别地，管结构信息和/或测量结果，如果已经可用，也可以立即添加，例如横截面图像中的管腔的轮廓和/或相应的直径。由于显示图像与展开图像结合的特定组合，所有测量和相关解剖特征点都显示在单个用户展示中。进行测量的基础直接在定义它们的解剖环境中可视化。因此，可以立即理解测量是否正确。在已放置特征点之后立即示出显示图像允许用户立即判断该位置是否正确，特别是它是否与疾病和/或其他解剖学特征，特别是特征性特征相关。

值得注意的是，虽然通过基于特征点位置和三维图像数据集得出所有测量已经提高了测量精度，但是使用自动计算的显示图像也增加了可靠、一致的结果。由于测量/标记位置略有不同或由PACS工作站上的倾斜视图的手动角度提供的不正确横截面视图导致的不精确性可以通过设计排除。

使用显示图像提供了全局视图(即展开图像)与特别是多个局部视图的独特组合。展开图像用作管解剖结构的全局视图，有助于同时沿着多个感兴趣的管进行有效导航。显示图像用作到特征点位置处的管中的局部视图。允许精确的局部定位和测量。

如已经提到，如果特征点位置和/或管结构信息可以由用户交互地修改，则产生特别有利的实施例。也就是说，优选地，至少一个显示的特征点位置和/或显示的管结构信息可以根据用户在用户展示中与其交互确定的用户修改信息进行修改。例如，可以通过光标等修改特征点和/或管结构信息，以选择要修改的项，然后例如将其拖到新位置和/或执行其他交互以相应地修改信息。例如，如果根据管腔信息，在显示图像中示出管轮廓，则如果分割结果中存在错误，则用户可以将轮廓的部分绘制到它们的正确位置。换句话说并且一般来说，用户展示也可以被看作一个用户界面。

在优选的实施例中，在修改至少一个特征点位置和/或管结构信息时，可以更新和显示基于相应特征点和/或管结构信息的每个测量。当然，如果使用显示图像，在修改特征点位置时，也可以更新对应的显示图像。总之，所有测量和可视化都可以立即用特征点(即它们的位置)以及管结构信息的当前定义进行更新。

在本领域中已经提出了几种确定展开图像的方法。在优选的实施例中，展开图像可以通过投影过程确定，其中表示管结构的输入点被投影到投影面上，从而在投影面上产生面点，使得投影面可以变形并且图像信息可以将作为一个整体投影到变形的投影面上。在一个具体实施例中，展开图像可以通过以下确定：

—在三维图像数据中选择一组输入点，其中所述一组输入点包括表示管结构的第一多个输入点，

—确定关于三维图像数据集的投影面，

—计算投影面的一组面点，其中对于该组输入点中的每个输入点，基于该输入点到投影面上的投影计算该组面点的对应面点，

—通过将变形算法应用于投影面、一组输入点和一组面点来计算变形的投影面，其中将一组面点中的每个面点移动到一组输入点的对应输入点，

—基于变形的投影面计算关于三维图像数据的一组体素位置，以及

—基于三维图像数据集和一组体素位置计算管结构的二维展开图像。

例如在EP 1 828 836 A1中描述了这种方法，使得其中描述的具体实施例也可以在本发明中进行应用。特别地，一组输入点可以包括例如，对于每个感兴趣的管，至少一个位于该管的中心线上的输入点。例如，一组输入点中的每个输入点可以位于多个感兴趣的管的对应管的中心线上，使得在第一步骤中，中心线可以被确定为管结构信息，然后可以使用该信息来定义输入点。

此外，在优选的实施例中，投影面可以是光滑的几何形状并且包括规则的网格。特别地，可以基于脉管结构的平均形状模型和/或基于与脉管结构相关的器官(例如心脏)的平均形状模型来确定投影面。此外，变形算法可以基于尽可能刚硬的面模型。

当然，在本发明中也可以采用其他提供展开图像的方法。例如，还提出了基于光线投射或将弯曲视图缝合在一起的方法。

然而，在使用将输入点投影到投影面上的优选方法中，优点之一是解剖结构也可以被可视化，从而在观看图像时为用户提供更好的定向。

如前所述，用户展示为可理解、清晰和可理解的测量记录提供了良好的基础。优选地，特别是在接收到最终确定的用户命令之后，用户展示，特别是与测量结果一起，被存储为关于测量的报告或在关于测量的报告中。特别是对于展开图像之外的显示图像的使用，组合视图用作测量的记录和通信的有利基础。已执行测量的基础在解剖环境中直接可视化，以便接收报告的人可以轻松检查结果的可靠性。特别是，例如，用户展示的快照可足以记录所有结果。特别是，通过使用最终用户展示，接收者看到的内容与用户在执行测量时在屏幕上看到的内容完全相同。

优选地，描述将在管结构中执行的至少一种医疗干预的规划数据和/或描述将在管结构中植入的至少一种植入物的参数可以基于至少一个测量的结果来确定。例如，如果植入物是支架或支架移植物，则可以进行测量，其结果可以用于定制要在管结构中使用的支架和/或从多种可用尺寸中选择支架。

在此上下文中，在优选的实施例中，要执行的至少一个测量可以基于，特别是制造商特定的描述确定至少一个植入物的参数所需的测量信息的要求数据来定义。例如，植入物可以是支架和/或支架植入物。优选地，关于支架和/或支架移植物的测量可以包括要治疗的动脉瘤的长度、包括动脉瘤的感兴趣的管的长度以及到其他感兴趣的管的着陆区、动脉瘤的最小直径以及动脉瘤起点和终点的直径，和感兴趣的相邻管的尺寸。

在根据本发明的方法的示例性具体实施例中，例如，在第一步骤中，可以使用第一评估算法确定作为管结构信息的中心线，然后，在第二步骤中，可以基于中心线确定展开图像。在第三步骤中，可以使用第二评估算法将管腔信息确定为管结构信息。在第四步骤中，可以确定解剖特征点，特别是至少部分地基于用户交互数据。对于如此定义的每个特征点，可以计算截面图像并将其作为显示图像显示在用户展示中。在显示图像中，还可以显示取自管腔信息的轮廓。对于每个测量，一旦已经放置了与测量相关的所有特征点，则自动执行测量，特别是至少部分地通过使用管结构信息。测量结果也显示在用户展示中。

所有综合视图可以用于基于用户与用户展示的交互来修改特征点位置和/或管结构信息，其中在每次修改之后执行更新。最后，在完成用户命令之后，当前用户展示可以与测量结果一起存储为报告。

在优选的实施例中，如已经简要讨论，展开图像还示出成像区域中的周围解剖部的至少一部分和/或至少一个附加解剖结构或其至少一部分，展开图像是在排除附加解剖结构以及至少一个指示符的情况下而被确定的，至少一个指示符描述附加解剖结构的被示出为定位准确地重叠在所述展开图像上的位置和/或尺寸。在一个具体实施例中，附加解剖结构偶可以是测量不感兴趣的管，其具体地重叠或交叉管结构的感兴趣管中的至少一个，并且指示符描述该管的路线和/尺寸。换句话说，附加解剖信息可以被预先分割并显示为展开图像的重叠。例如，至少一个不感兴趣的管的分支和投影路线可以显示为虚线，而不是将其包括在展开图像的计算中。这种定制有助于避免在管展开期间由歧义造成的伪影。值得注意的是，在一些实施例中，这样的指示符也可以在显示图像，特别是横截面图像中使用。

本发明还涉及一种用于在成像区域中的解剖管结构中执行至少一个测量的数据处理设备，该管结构包括用于测量的多个感兴趣管，其中该数据处理设备包括：

—显示设备，

—用于接收成像区域的三维图像数据集的接口，

—用于从图像数据集确定管结构的二维展开图像的展开单元，

—用于在显示设备上向用户显示展开图像的显示单元，

—用于确定管结构中的至少一个特征点并在展开图像中的对应特征点位置处可视化至少一个特征点的特征点单元，和

—用于基于至少一个特征点和三维图像数据集执行至少一个测量的测量单元，

—其中显示单元还被配置为在显示设备上的用户展示中将至少一个测量的结果显示在展开图像中或与展开图像一起显示。

换句话说，数据处理设备可以被配置为执行根据本发明的方法。关于根据本发明的方法讨论的所有注释、评论和特征类似地适用于根据本发明的数据处理设备，从而可以获得相同的优点。在实施例中，数据处理设备可以包括至少一个处理器和/或至少一个存储装置。上面提到的功能单元可以通过使用对应的软件和/或硬件组件(特别是至少一个处理器的或在至少一个处理器上运行的)来形成。

优选地，数据处理设备还包括：

—评估单元，用于通过至少一种评估算法从图像数据集中确定描述感兴趣管的路线和/或尺寸的管结构信息，其中展开单元被配置为使用管结构信息的至少一部分用于确定展开图像且/或测量单元被配置为使用管结构信息的至少一部分用于确定执行，和/或

—用户输入设备和用户交互单元，用于确定用户与展开图像交互的用户交互数据，其中特征点单元被配置为使用用户交互数据来确定至少一个特征点，和/或用于确定关于至少一个显示的特征点位置和/或显示的管结构信息以及根据用户在用户展示中与其的交互确定的用户修改信息，其中数据处理设备的修改单元被配置为根据用户修改信息修改至少一个显示的特征点位置和/或显示的管结构信息。

根据本发明的计算机程序可以直接加载到数据处理设备的存储装置中并且包括程序装置使得当在数据处理设备上执行计算机程序时，执行根据本发明的方法的步骤。计算机程序可以存储在根据本发明的电子可读存储介质上，其因此包括控制信息，该控制信息包括根据本发明的计算机程序，使得当电子可读存储介质用于数据处理设备中时数据处理设备执行根据本发明的方法。电子可读存储介质尤其可以是非过渡存储介质，例如CD-ROM。

附图说明

本发明的其他目的和特征将从以下结合附图考虑的详细描述中变得显而易见。然而，附图仅仅是为了说明目的而设计的原理示意图，并不限制本发明。附图示出：

图1是根据本发明的方法的实施例的流程图，

图2示意性地示出用户展示，

图3是一个实施例中的用户展示的细节，

图4是根据本发明的数据处理设备，以及

图5是根据本发明的数据处理设备的计算设备的功能结构。

具体实施方式

图1是根据本发明的方法的实施例的流程图。在该实施例中，将描述用于腹主动脉瘤支架置入介入程序的术前规划的方法作为示例性用例，然而，本文描述的概念不限于此并且也可以应用于其他用例，例如关于其他植入物或一般介入程序的术前规划。

为了选择或定制合适的植入物，在此为支架，需要有关动脉瘤、主动脉、肾管和左右径流尺寸的信息，这些信息将在三维图像数据集中测量，在步骤S1中接收。在这种情况下，至少主动脉、肾管和左右支流是感兴趣的管，形成了一个复杂的三维管结构，是患者血管树的一部分。图像数据集尤其可以是包括该管结构的成像区域的血管造影数据集，在此为相应患者的腹部，其已经使用造影剂采集。特别地，三维图像数据集可以是计算机断层血管造影数据集。

在步骤S2中，使用第一评估算法，通过评估三维图像数据集，自动地提取感兴趣的血管的中心线。例如，使用CT血管造影扫描作为输入，其中包含的主要血管可以被自动提取并转换为表示它们在三维空间中的路线的中心线。例如，第一评估算法可以是中心线追踪算法，其中中心线在自动检测的特征点之间被追踪。在该具体实施例中，自动提取主动脉、肾管和引流管并确定它们的中心线。值得注意的是，如果不能使用第一评估算法自动找到所有中心线，则可以由用户在三维图像数据集的对应显示中交互地添加更多中心线。

在步骤S3中，步骤S2的结果被用于确定管结构的展开图像。在该实施例中，一般来说，检测到的中心线组用于将所有感兴趣的管以及周围解剖部的至少一部分投影到单个平面视图中，即二维展开图像。特别地，形成管结构信息的中心线用于在三维图像数据集中选择一组输入点，将其投影到投影面上以计算投影面上的一组面点。在这种情况下，投影面可以是平坦的，而在其他情况下，例如当考虑心脏时，也可以具有其他形状，例如至少基本上包围或模仿心脏形状的形状。使用变形算法，投影面可以变形，使得面点位于经变形投影面上的输入点上，这定义了一组体素位置，从而可以基于三维图像数据集和体素位置集确定管结构的二维展开图像。特别地，可以采用如在EP 3 828 836 A1中描述的方法。

展开图像可以被视为CPR的概念扩展，提供了管结构的管解剖学和周围解剖部的全面概述，这可以至少部分地被排除在展开图像的创建之外，例如在不感兴趣的管的情况下，可以改为使用对应的指示符来指示，例如指示其路线的虚线。当然，展开图像还示出了可以是介入程序对象(在这种情况下是动脉瘤)的病理。

展开图像形成用户界面中的用户展示的基础，其提供由用户进行的交互控制和关于测量的文档，如下面进一步讨论。

然而，在显示用户展示之前，在步骤4中，使用至少一种第二评估算法来确定进一步的管结构信息(除了中心线)。在该具体实施例中，通过分割感兴趣的管的管腔来确定管腔信息。以这种方式，能够量化感兴趣的管的直径。例如，可以采用US 8 620 040 B2中描述的算法。

在该实施例中国，对健康和患病区域进行了分割，特别是还可以覆盖待评估的疾病，即动脉瘤。在这里，第二个评估算法还分割了主动脉瘤血栓区域的轮廓。因此，不仅可以量化未闭管腔的直径，而且可以量化整个动脉瘤囊，包括囊内的血栓形成。这与着陆区特别相关，因为仅测量未闭管腔可能会导致选择尺寸过小的支架或支架移植物，这在最坏的情况下可能导致支架迁移。

在可选的步骤S5中，可以应用特征点检测算法来自动确定执行测量所需的特征点的至少一部分。此时应该注意的是，要执行的至少一个测量是基于制造商特定要求数据定义的，该数据描述了确定支架或支架移植物的参数所需的测量信息。例如，一些制造商提供表格来指示所需的测量值，以选择合适的植入物或能够提供定制的患者特定植入物。测量所需的一组特征点取决于所涉及的感兴趣的管和要规划的程序。在该具体实施例中，例如，可以覆盖十二个特征点，四个在主动脉中(至少一个由左右肾管的开口位置限定)，四个在左侧径流中，四个在右侧径流中。当然，可以考虑其他配置。

在步骤S6中，使用显示设备，例如数据处理设备的监视器，特别是PACS工作站，生成用户展示并将其显示给用户。用户展示至少包括展开图像，其中如果在可选的步骤S5中已经自动确定了特征点，则还显示图像，在这种情况下，在特征点位置处的各个感兴趣管的横截面图像被确定并且还被显示在展开图像旁边。横截面可以垂直于中心线确定。在展开图像中，还示出了特征点的位置，以及至少一部分管结构信息，在这种情况下为中心线。在显示图像中，示出了根据管腔信息的管的轮廓。

在步骤S7中，如果所需的特征点已经可用，则执行测量并且结果也在用户展示中示出。在这种情况下，测量可以包括沿中心线的特征点位置之间的感兴趣管的长度、特征点处管的直径等。一般而言，这就是管结构信息用于在三维图像数据集中执行测量。

在步骤S8中，用户可以与用户展示交互。为此，提供了用户输入设备，例如键盘、鼠标或通过将显示设备实现为触摸屏。一般而言，实现了包括用户展示的用户界面，其可以用于设置特征点或修改特征点位置和/或管结构信息。例如，如果在步骤S5中没有自动确定特征点或者要放置附加的特征点，则在步骤S9接收并评估用户与展开图像交互的用户交互信息，以放置新特征点。在修改的情况下，接收用户修改信息，例如描述特征点的重新放置或移动或管结构的修改，例如显示图像中的边界。例如，用户可以通过抓取元素并移动它们来与用户展示交互，例如特征点或轮廓的一部分。如果在步骤S8中接收到用户修改信息，则在步骤S9中，进行相应的修改。如果定义了新的特征点，则在步骤S6立即生成对应的显示图像并显示；如果对特征点位置和/或管结构信息进行修改，则显示图像以及显示的管结构信息和特征点位置自动更新。此外，如果适用，测量值被更新并且更新的结果在步骤S7中示出。

图2示意性地示出了示例性用户展示1。用户展示1包括在中央大截面中的展开图像2，该图像2示出了管结构3及其感兴趣的管4。特别地，在该具体实施例中，在展开图像2的下部，示出了来自中心放置的主动脉的左右径流，在上部示出了左右肾管。动脉瘤5清晰可辨。还可以看到周围解剖部6。在感兴趣的管4内，显示了中心线7，其上安置了特征点8。在展开图像2的右侧，指示了测量结果9，在这种情况下，某些特征点8之间的长度沿着三维图像数据集中的中心线7。

对于每个特征点8，在展开图像2附近示出了相应的显示图像10，在这种情况下至少部分围绕展开图像2。如已经解释，显示图像10是显示图像的横截面的横截面图像。根据管腔信息，在各个特征点8处的各个感兴趣的管4以及另外地轮廓11。此外，在显示图像10中，示出了与对应的特征点8相关的测量结果，在这种情况下为最大和最小直径12。另外，可以确定平均直径，并且还可以在相应的显示图像10中显示。

因此，用户展示1提供了关于所有测量及其基础的全面概述。如上所述，该单一视图不仅用作交互和修改的用户界面，而且还用作测量的文档和通信。因此，返回到图1，如果在步骤S10中，在步骤S11中接收到最终用户命令，则用户展示1连同测量结果一起被存储为报告。基于该报告，在步骤S12中，可以基于结果确定规划数据，在这种情况下包括描述要植入的支架或支架移植物的参数。

图3示出了展开图像2的细节，其中在创建展开图像2时已经从三维图像数据集中移除了附加的解剖结构(在此为不感兴趣的管)以避免混淆，因为它穿过感兴趣的管4和/或可能导致其他伪影。然而，不感兴趣的管已经被分段，使得指示符13(在此是指示路线的虚线)可以被包括到用户展示1中以提供关于该管的信息。在这里讨论的具体实施例中，不感兴趣的管可以是髂内动脉。

图4示出了根据本发明的数据处理设备14的原理图。数据处理设备14包括具有至少一个处理器和至少一个存储装置的计算设备15、显示设备16(例如，监视器)和用户输入设备17(例如，键盘和/或鼠标和/或触摸屏)。在后者情况下，输入设备17至少部分地集成到显示设备16中。

在该实施例中，数据处理设备14是与PACS 18(图片存档和通信系统)连通的PACS工作站。

图5示出了计算设备15的功能结构，其中功能单元可以使用硬件和/或软件组件来实现。特别地，功能单元可以由根据本发明的计算机程序提供。

计算设备15包括第一接口19，用于根据步骤S1接收特别是来自PACS 18的三维图像数据集。在评估单元20中，可以通过评估算法评估三维图像数据集以产生管结构信息，例如如上面关于步骤S2和S4所讨论。管结构信息的一部分，特别是中心线7，可以在展开单元21中使用，以确定展开图像2，例如如关于步骤S3所描述。

在显示单元22中，使用显示设备16生成和显示用户展示1，参见步骤S6。在特征点单元23中，根据可选步骤S5和部分地与用户交互信息相关的步骤S9，在用户展示1中确定和可视化至少一个特征点8。

计算设备15还包括用于根据步骤S7执行测量的测量单元24，以及用于根据步骤S8确定用户交互信息和/或用户修改信息的用户交互单元25，其中根据步骤S9，修改单元26可以执行对应的修改。

附加单元可以包括用于执行步骤S10和S11的最终单元27和用于执行步骤S12的可选规划单元28，这也可以在外部执行，例如在接收报告的人的另一个数据处理设备处执行。为了输出数据，特备是报告和/或规划数据，提供了第二接口29。

在计算设备15中，数据可以存储在存储装置30中。这样的数据可以包括三维图像数据集、管结构信息、显示图像10、报告和规划数据。

尽管已经参照实施例详细描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制，本领域技术人员能够在不背离本发明的范围的情况下从中得出其他变化。

Claims (18)

1.一种计算机实施的方法，用于在成像区域中的解剖管结构(3)中执行至少一个测量，所述管结构(3)包括用于测量的多个感兴趣的管(4)，其中所述方法包括：

—接收所述成像区域的三维图像数据集；

—根据所述图像数据集，确定所述管结构(3)的二维展开图像(2)；

—向用户显示所述展开图像(2)；

—确定所述管结构(3)中的至少一个特征点(8)并且在所述展开图像(2)中的对应特征点位置处可视化所述至少一个特征点(8)；

—基于所述至少一个特征点(8)和所述三维图像数据集执行所述至少一个测量；以及

—在用户展示(1)中显示在所述展开图像(2)中或与所述展开图像(2)一起的所述至少一个测量的结果(9)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个特征点(8)至少部分地基于用户与所述展开图像(2)进行交互的用户交互数据和/或至少部分地通过特征点检测算法而被确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，描述所述感兴趣的管(4)的路线和/或尺寸的管结构信息根据所述图像数据集通过至少一种评估算法被确定，其中所述管结构信息至少部分地被用于确定所述展开图像(2)和/或执行所述测量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述感兴趣的管(4)的中心线(7)被确定为管结构信息，特别是用于测量沿所述中心线(7)的长度，和/或描述所述感兴趣的管(4)的管腔的管腔信息被确定为管结构信息，特别是用于测量至少一个直径的管腔信息。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述测量涉及至少一种疾病，其中所述管腔信息在考虑所述疾病的存在的情况下被确定。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述管结构信息的至少一部分也被显示在所述展开图像(2)中，特别是中心线(7)和/或管边界被显示在所述展开图像(2)中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，针对至少一个特征点(8)，特别是针对每个特征点(8)，在所述特征点位置处的至少一个附加二维显示图像(10)被确定并被显示在邻近所述用户展示(1)中的所述展开图像(2)处。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述显示图像(10)是所述感兴趣的管(4)的所述特征点(8)所位于的截面图像，特别是根据所述管结构信息垂直于所述感兴趣的管(4)的中心线(7)的截面图像。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，与特征点(8)相关的至少一个测量的结果(9)、和/或根据所述图像数据集所得到的并构成在所述特征点(8)处的测量的基础的附加信息、特别是所述管结构信息的一部分被显示在与所述特征点(8)相关联的所述显示图像(10)内和/或以关联于与所述特征点(8)相关联的所述显示图像(10)的方式被显示。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据从所述用户在所述用户展示(1)中的交互确定的用户修改信息，修改至少一个显示的特征点位置和/或显示的管结构信息。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，一旦修改所述至少一个特征点位置和/或所述管结构信息，基于所述相应特征点(8)和/或管结构信息的每个测量被更新并显示。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述展开图像(2)通过以下项而被确定：

—在所述三维图像数据集中选择一组输入点，其中所述一组输入点包括表示所述管结构(3)的第一多个输入点；

—确定关于所述三维图像数据集的投影面；

—计算所述投影面的一组面点，其中针对所述一组输入点的每个输入点，所述一组面点的对应面点基于该输入点在所述投影面上的投影而被计算；

—通过将变形算法应用于所述投影面、所述一组输入点和所述一组面点上，来计算变形的投影面，其中所述一组面点的每个面点被移动到所述一组输入点的对应输入点；

—基于所述变形的投影面计算关于所述三维图像数据的一组体素位置；以及

—基于所述三维图像数据集和所述一组体素位置计算所述管结构(3)的二维展开图像(2)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述展开图像(2)还示出了所述成像区域中的周围解剖部(6)的至少一部分和/或至少一个附加解剖结构，所述展开图像(2)是在排除所述附加解剖结构以及至少一个指示符(13)的情况下而被确定的，所述至少一个指示符描述所述附加解剖结构的被示出为定位准确地重叠在所述展开图像(2)上的位置和/或尺寸。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述附加解剖结构用于所述测量的不感兴趣的管，所述附加解剖结构与所述管结构(3)的所述感兴趣的管(4)中的至少一个感兴趣的管重叠或交叉，并且所述指示符描述该管的路线和/或尺寸。

15.一种用于在成像区域中的解剖管结构(3)中执行至少一个测量的数据处理设备(14)，所述管结构(3)包括用于所述测量的多个感兴趣的管(4)，其中所述数据处理设备(14)包括：

—显示设备(16)；

—接口(19)，用于接收所述成像区域的三维图像数据集的；

—展开单元(21)，用于从所述图像数据集确定所述管结构(3)的二维展开图像(2)；

—显示单元(22)，用于向所述用户显示所述展开图像(2)；

—特征点单元(23)，用于确定所述管结构(3)中的至少一个特征点(8)并在所述展开图像(2)中的对应特征点位置处可视化所述至少一个特征点(8)；以及

—测量单元(24)，用于基于所述至少一个特征点(8)和所述三维图像数据集执行所述至少一个测量，

其中所述显示单元(22)还被配置为在用于展示(1)中的所述展开图像(2)中或与所述展开图像(2)一起显示所述至少一个测量的结果(9)。

16.根据权利要求15所述的数据处理设备，所述数据处理设备还包括：

—评估单元(20)，用于根据所述图像数据集通过至少一个评估算法来确定描述所述感兴趣的管(4)的路线和/或尺寸的管结构信息，其中所述展开单元(21)被配置为使用所述管结构信息的至少一部分来确定所述展开图像(2)，和/或所述测量单元(24)被配置为使用所述管结构信息的至少一部分以用于执行所述测量，和/或

—用户输入设备(17)和用户交互单元(25)，用于确定用户与所述展开图像(2)交互的用户交互数据，其中所述特征点单元(23)被配置为使用所述用户交互数据来确定所述至少一个特征点(8)，和/或关于至少一个所显示的特征点位置和/或所显示的管结构信息的、并根据用户与特征点在用户展示(1)中的交互而得到的用户修改信息，其中所述数据处理设备(14)的修改单元(26)被配置为根据所述用户修改信息修改所述至少一个显示的特征点位置和/或显示的管结构信息。

17.一种计算机程序，当所述计算机程序在数据处理设备(14)上被执行时，所述计算机程序执行根据权利要求1至14中任一项所述的方法的步骤。

18.一种电子可读存储介质，根据权利要求17所述的计算机程序被存储在所述电子可读存储介质上。

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