CN1639737A - 容积－容积融合的可视化 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于合并各种类型诊断图像的技术。在本发明的一个实施例中，通过融合MPR图像和MIP图像得到复合图像。MPR图像是通过CT扫描获得的，而MIP图像则是通过PET扫描获得的。所得的重叠图像有助于内科医生在上下文中查看诊断信息。在本发明的其它实施例中，提供了MIP－MIP重叠、VR－MIP重叠和VR－MPR重叠的技术。

Description

容积-容积融合的可视化
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2002年3月6日提交的美国临时申请No.60/362014的利益，该申请通过引用全部结合于本文中。
发明领域
本发明一般地涉及医学成像，更具体地说，涉及各种类型容积-容积融合的可视化技术。
发明背景
常常希望将医学图像合并起来。例如，可考虑正电子发射断层扫描(PET)容积和计算机断层扫描(CT)容积之间的融合。PET容积三维像素值衡量检查的功能性方面，一般为代谢活动量。CT容积三维像素值指示下组织的X射线吸收，因此表明病人的解剖结构。PET容积的多平面重新格式化(MPR)横截面视图通常看起来像对应的源自CT容积的MPR横截面的带噪声的低分辨率版本。但是，用户通常最有兴趣看到的是源自PET容积的高密度值以及这些“热点”在CT容积中清晰可见的下解剖结构中所处的位置。
常规的MPR-MPR融合仅允许用户每次一个横截面这样来了解两个容积之间的关系。因此，用户必须查看所有横截面才能充分理解所述关系。这既耗时又容易出错。
鉴于提供有用的可视信息的重要性，因此，提供一种克服现有技术缺陷，使容积-容积融合可视化的新技术是既理想又极其有利的。
发明概述
本发明提供用于合并各种类型的诊断图像以允许用户查看更多有用信息的技术。在本发明的一个实施例中，通过融合MPR图像和最大密度投影(MIP)图像或最小密度投影(MinIP)图像得到复合图像。MPR图像是通过CT扫描获得的，而MIP图像则是通过PET扫描获得的。所得的重叠图像有助于内科医生在上下文中查看诊断信息。在本发明的其它实施例中，提供了MIP-MIP重叠、容积再现VR-MIP重叠和VR-MPR重叠的技术。
一种用于使容积-容积融合可视化的系统包括：投影仪，用于利用第一容积创建投影图像；重新格式化器，用于利用第二容积创建平面表示图像；以及合并器，用于融合所述投影图像和所述平面表示图像以创建复合图像。
另一种备选的用于使容积-容积融合可视化的系统包括：第一投影仪，用于利用第一容积创建第一投影图像；第二投影仪，用于利用第二容积创建第二投影图像；以及合并器，用于融合所述第一投影图像和所述第二投影图像以创建复合图像。
此外，一种用于使容积-容积融合可视化的方法包括如下步骤：利用第一容积创建第一图像；利用第二容积创建第二图像，所述第二图像是投影图像；以及合并所述第一图像和所述第二图像以创建复合图像。
通过结合附图阅读本发明优选实施例的如下详细说明，可以清楚本发明的这些和其它方面、特征和优点。
附图简述
图1是可应用本发明的计算机处理系统的框图；
图2说明用于MPR-MPR重叠的常规系统；
图3说明应用图2所示的用于MPR-MPR重叠的常规系统的示例；
图4显示了用于MPR-MIP重叠的示例性系统；以及
图5说明应用图4所示的用于MPR-MIP重叠的系统的示例。
具体实施方式
还要理解，本发明可以各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或它们的组合来实现。本发明最好用软件实现为可含于计算机存储装置中的程序。该程序可以上载到包含任何合适的体系结构的机器并由其执行。该机器最好在计算机平台上实现，该计算机平台具有诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、随机存取存储器(RAM)和输入/输出(I/O)接口之类的硬件。该计算机平台还包括操作系统和微指令代码。本说明书中描述的各种过程和功能可作为微指令码的一部分或作为通过操作系统执行的程序(或其组合)的一部分。此外，可将其它各种外围设备，如附加数据存储装置和打印设备连接到该计算机平台。
要理解，因为附图所示的一些系统组成部件和方法步骤最好用软件实现，所以系统部件(或处理步骤)之间的实际连接可随本发明的编程方式不同而不同。
图1是根据本发明一个实施例，可应用本发明的计算机处理系统100的框图。系统100包括至少一个处理器102(随后称为处理器)，该处理器102工作时通过系统总线104连接到其它部件。只读存储器(ROM)106、随机存取存储器(RAM)108、I/O接口110、网络接口112和外部存储装置114工作时连接到系统总线104。各种外设，如显示设备、盘式存储设备(如磁盘或光盘存储设备)、键盘可在工作时通过I/O接口110或通过网络接口112连接到系统总线104。
计算机系统100可以是独立的工作站，或者可通过网络接口112连接到某个网络。网络接口112可以是硬连线接口。但是，在各种示例性实施例中，网络接口112可包括任何适合于向/从另一设备发送/接收信息的装置，所述另一设备例如通用异步接收/发送器(UART)、并行数字接口、软件接口，或已知或后续开发的软件和硬件的任意组合。网络接口可以连接到各种类型的网络，如局域网(LAN)、广域网(WAN)、内部网、虚拟专用网(VPN)和因特网。
本领域的技术人员会理解，也可以采用其它的备选实施例计算环境。
参照图2，其中显示了用于MPR-MPR重叠的常规系统200。常规系统200输入一个或多个数据集，如CT容积201和PET容积203，并对CT容积201和PET容积203采用重新格式化器210，以得到这些容积的横截面。重新格式化的结果(CT MPR 212和PET MPR 214)可以保存在存储介质中。合并器220随后融合经重新格式化的容积此方法假定CT容积201和PET容积203是同时从病人获取的，例如可通过采用可从Siemens Corporation获得的BiographTM来同时获得。在这些容积不是一起获取的情况下(例如这些容积是通过不同的扫描设备得到的)，必须确定重合参数，以便可以正确地使这些容积对齐(align)。
重合是一个允许确定有关某个对象中的任何点在每个不同数据集中的对应值的过程。融合数据集包括确定使数据集匹配起来的重合过程(严格或非严格)。然后可以将复合数据集可视化。
如果数据集是二维(2D)图像，则融合复合2D图像的典型方法是(1)检验板图案：将复合图像划分成若干子区域，通常为矩形。如果从一个数据集取一个子区域，则从另一数据集取下一子区域，如此类推。通过查看这些区域之间的边界，用户可以评估匹配精度。(2)图像混合：将复合图像中的某个像素创建为各图像的像素的加权和。用户通过改变加权系数，依次观察在分别查看纯第一图像、复合图像及纯第二图像时特征如何移位，从而对重合过程进行评估。(3)像素替换：复合图像最初是输入图像之一的一个拷贝。从另一图像中选出一组可能不邻接的像素，并将它们插入复合图像中。通常，选择替代像素组是采用密度阈值处理来完成的。用户通过改变阈值来对重合过程进行评估。
当数据集是三维(3D)容积时，典型的可视化方法是MPR-MPR，这种方法涉及通过一个容积提取一个MPR平面及通过另一容积提取对应平面，并使用以上所述的2D-2D方法之一。另一方法涉及三维像素的替换。此方法类似于像素替换。
在用于MPR-MPR重叠的常规系统200中，图像合并可采用检验板图案、像素替换和图像混合方法。这些方法中的任何一种(或另一种合适的方法)可用于创建复合图像230。
图3说明用于合并CT容积的MPR和PET容积的MPR的常规系统200的应用示例的结果。在此示例中，用户可以结合通过CT扫描获得的病人的解剖结构来查看来自PET扫描的信息。
参考图4，其中显示了用于实现MPR-MIP重叠的示例性系统。如图所示，用于MPR-MIP重叠的系统400包括一个或多个数据集，如CT容积401和PET容积403。这些容积将通过分别用CT扫描设备和PET扫描设备对病人扫描而获得。此方法假定CT容积401和PET容积403是例如通过使用BiographTM同时从病人获取的。如前所述，如果这些容积不是一起得到的，则必须确定重合参数，以便可以使这些容积正确匹配。
投影仪405根据CT容积401中的选定部分创建CT MIP 410。例如，用户可以请求只对病人的骨架部分进行投影。一般而言，可以采用任何适合的MIP算法。例如，可参见M.Sanka & J.M.Fitzpatrick所著的“医学成像手册(Handbook of Medical Imaging)”的第2卷第880-886页“医学图像处理和分析”(M.Sanka & J.M.Fitzpatrick，Handbook of Medical Imaging，Volume 2，Medical Image Processing andAhalysis，pp.880-886)，此参考文献通过引用全部结合于本文中。
接着，重新格式化器407根据PET容积403中的选定部分创建PET MPR 412。一般而言，重新格式化器407可以采用任何合适的MPR算法。最后，合并器420融合CT MIP 410和PET MPR 412以得到复合图像430。如前所述，常规的合并方法包括检验板图案、像素替换和图像混合。可采用这些方法中的任何一种或另一种合适的方法。例如，可参见T.Porter & T.M.Duff所著的“复合数字图像(Compositing Digital Images)”(Computer Graphics，Volume 18，Number 3，July 1984，pp.253-259)，此参考文献通过引用全部结合于本文中。
图5说明用于重叠源于CT容积的MIP图像与源于PET容积的MPR图像的系统400的应用示例的结果。在此示例中，用户可以结合从CT扫描得到的MIP图像获得的病人骨架来查看源于PET扫描的信息。有利的是，用户可以清楚地集中在他或她所关心的病人的那些方面上。
虽然已对用于实现MPR-MIP重叠的示例性系统作了讨论，但本发明的其它实施例包括用于实现MIP-MIP重叠、容积再现(VR)-MIP重叠以及VR-MPR重叠的技术。
对于MIP-MIP重叠，要创建第一容积的MIP图像。然后创建具有与第一容积相同投影轴的第二容积的MIP图像。所创建的图像将采用一种以上所述的2D-2D方法，例如检验板图案、像素替换或图像混合。
对于VR-MIP重叠，要根据第一容积创建容积再现图像(例如，使用过混合运算(over-blend operation))。然后根据与第一容积相同的视图创建第二容积的MPR图像。同样，将采用一种所述的2D-2D方法。
对于VR-MPR重叠，要创建第一容积的容积再现图像。然后将创建源于同一视图的第二图像的MPR横截面图像。同样，将采用一种2D-2D合并技术。
应理解，某些应用可以采用反密度方案，其中，低密度值表示更重要的信息。在本发明的各种实施例中，可以采用MinIP成像和以上所述的同样的合并方案。
此外，在某些应用中，偏离具体值是相关的(例如，在fMRI中，低密度值描述一种重要的实验结果，而高密度值则描述另一种结果)。在此情况下，应用了两种投影技术(MIP和MinP)，将更重要的成分(contribution)插入合并器中。
虽然所述有关本发明的示例涉及3D容积的合并，但应理解，也可以采用4维(4D)或更高维数的数据而不会背离本发明的精神和范围。
如上所述，本发明最好用通用计算机系统来实现。但是，本发明的系统和方法也可采用一个或多个编程的通用计算机、编程的微处理器或微控制器、图像处理单元(GPU)和外设集成电路单元、ASIC或其它集成电路、数字信号处理器、硬连线电子或逻辑电路如分立元件电路、可编程逻辑器件如PLD、PLA、FPGA或PAL等的任意组合来实现。
虽然已参照附图对本发明的说明性实施例作了描述，但要理解，本发明并不限于这些具体的实施例，本领域的技术人员可在不背离本发明的范围或精神的前提下对那些实施例进行其它各种变化和修改。

Claims (30)

1.一种用于使容积-容积融合可视化的系统，包括：
投影仪，用于利用第一容积创建投影图像；
重新格式化器，用于利用第二容积创建平面表示图像；以及
合并器，用于融合所述投影图像和所述平面表示图像以创建复合图像。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括输出装置，用于显示所述复合图像。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一容积是计算机断层扫描(CT)容积。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二容积是正电子发射断层扫描(PET)容积。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影图像是最大密度投影(MIP)图像。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影图像是最小密度投影(MinIP)图像。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影图像是容积再现(VR)图像。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面表示图像是多平面重新格式化(MPR)图像。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复合图像是MPR-MIP重叠图像。
10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复合图像是MPR-VR重叠图像。
11.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一容积和所述第二容积是重合的。
12.一种用于使容积-容积融合可视化的系统，包括：
第一投影仪，用于利用第一容积创建第一投影图像；
第二投影仪，用于利用第二容积创建第二投影图像；以及
合并器，用于融合所述第一投影图像和所述第二投影图像以创建复合图像。
13.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括输出装置，用于显示所述复合图像。
14.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一容积是计算机断层扫描(CT)容积。
15.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二容积是正电子发射断层扫描(PET)容积。
16.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影图像是最大密度投影(MIP)图像。
17.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影图像是最小密度投影(MinIP)图像。
18.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述投影图像是容积再现(VR)图像。
19.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述平面表示图像是多平面重新格式化(MPR)图像。
20.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复合图像是MPR-MIP重叠图像。
21.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述复合图像是MPR-VR重叠图像。
22.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一容积和所述第二容积是重合的。
23.一种用于使容积-容积融合可视化的方法，包括：
利用第一容积创建第一图像；
利用第二容积创建第二图像；以及
合并所述第一图像和所述第二图像以创建复合图像。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第二投影图像是最大密度投影(MIP)图像。
25.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第二投影图像是最小密度投影(MinIP)图像。
26.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第二投影图像是容积再现(VR)图像。
27.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一容积是计算机断层扫描(CT)容积。
28.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一图像是多平面重新格式化(MPR)图像。
29.如权利要求23所述的方法，其特征在于还包括显示所述复合图像的步骤。
30.如权利要求23所述的方法，其特征在于，所述第一容积和所述第二容积是重合的。
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