CN1875381A - 显示腔组织的系统和方法——腔观察器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于显示内腔器官的各种方法和系统。在根据本发明的示范性实施例中，从扫描过程中获得包含内腔器官的身体部分的大量两维图像。这种数据转换成体(volume)，并且根据所定义的参数以各种可视化方式绘制给用户。在根据本发明的示范性的实施例中，用户的视点设置在该内腔器官外面，并且用户能够沿着其任何纵向拓扑特征(例如中心线，但是也可以是沿着外壁的线)移动该器官。为了从该器官的外面整个地暴露这种器官，管状结构可以透明地/半透明地显示，并且立体地显示。

Description

显示腔组织的系统和方法--腔观察器

其他申请的交叉引用

本申请要求下列美国临时专利申请的优先权，其中每个所公开的内容结合于此供参考：2003年11月3日提交的序列号为60/517,043号和60/516,998号的申请，以及2004年4月14日提交的序列号为60/562,100号的申请。

技术领域

本发明涉及医学成像领域，更具体地涉及用于利用扫描数据虚拟观察腔器官的各种新颖的显示方法。

背景技术

通过采用先进技术，医疗方法已经变得更少侵入性。出现这种现象的一个领域是为了诊断和程序性规划的目的而做腔或管状体内结构的检查，例如结肠、主动脉等的检查。随着先进的诊断扫描方式的出现，例如，计算机断层扫描(“CT”)，一种用来获得身体部位的大量X射线切片(slice)的放射学方法，能够获得特定病人的大量扫描数据，使得能够构造表示被扫描的病人身体特定范围内各种结构的三维体数据集。这种三维体数据集能够用已知的体绘制技术来显示，使得用户可从任何观察点以各种方式观察这种三维体数据集内的任何点。

传统上，上述技术已经应用于结肠镜检查领域。过去，在结肠镜检查中，医生或其他用户将在其末端具有照相机的半柔性的仪器通过病人的直肠插入并且当他观察内腔壁时连续地向上推该仪器通过病人的整个结肠。用户将可以转动或移动该仪器的末端以便从任何视点看到结肠的内部，并且利用这种方法能够鉴别病人的息肉、结肠癌、憩室或结肠的其他异常。

因此，利用诸如CT的技术，能够从下腹部的大量(一般在100-300的范围内)CT切片编制结肠的体数据集。这些CT切片可通过各种内插法来扩充，以形成三维体，该三维体然后能够利用常规的体绘制技术来绘制。根据这种技术，这种三维体数据集能够在适当的显示装置上显示，并且用户能够进行病人结肠的虚拟旅行(virtual tour)，因此无需插入实际的物理结肠镜仪器。

上述一般的“虚拟结肠镜检查”有许多固有的缺点和困难。常规的“虚拟结肠镜检查”把用户的视点放在所关注的器官(例如结肠)之内，并且沿着其内部，通常沿着中心线移动该视点。首先，很难在单视场计算机显示屏上显示深度暗示(depth cues)。其次，主要是由于围绕实际内窥镜的习俗(culture)，呈现该内窥镜图的虚拟结肠镜检查，只不过是当真正把结肠镜仪器插入病人体内时可看到的图像。技术上没有理由把虚拟结肠镜检查或由结肠扫描数据构造的体的其他显示限制在这种内窥镜图。在这种数据集中包含有大量的有用信息位，可以把这种数据集显示给虚拟结肠镜的用户，这涉及结肠内部之外的体素，例如来自肠息肉或其他凸起结构里面的体素、憩室的体素，或来自围绕结肠腔内壁的组织的体素。

最后，常常很难使所得到的数据的检查的最大化，这种结肠和周围组织的三维体数据集能够通过观察结肠的虚拟漫游(fly through)图像并阶段性地停止以改变虚拟照相机的视点方向而简单地提供。特别，当在结肠内虚拟漫游时，人们不能看到结肠的弯曲部分的周围或结肠内部褶皱(结肠中有许多)的后面(即沿着相应的行进方向在该结肠的更下面/更上面)。为了看到褶皱后面的东西或围绕大曲率弯曲部分的东西，人们必须越过该褶皱或拐过该转角，停下来，在大约正负180度的范围内调节虚拟照相机的观察角度，以便能够观察该褶皱或凸起结构的后面。这样增加了虚拟结肠镜检查中的劳动、困难和枯燥性。

因此需要对大管状器官(例如结肠或血管)虚拟检查的方法进行各种改进，以充分利用在三维体数据集中可得到的信息，该三维体数据是由包含有所关注管状器官的解剖部位的扫描数据构造的。

对于虚拟结肠镜检查领域的应用，该领域所需要是有关技术和显示模式，使得用户不仅仅依赖于内窥镜图像，而能够充分利用结肠腔和周围组织的三维数据集。

发明内容

本发明提供用于显示腔器官的各种方法和系统。在根据本发明示范性的实施例中，包含腔器官的身体部分的大量二维图像从诸如CT的扫描方法中得到。这种数据转换成体(volume)并且根据定义的参数以各种可视化方式提供给用户。在根据本发明的示范性实施例中，用户的视点设置在该腔器官的外面，并且用户能够沿着其任何纵向拓扑特征(例如其中心线，但是也可以是沿着外壁的线)移动该器官。而且，该器官还可以沿着其中心线转动。当该器官在用户前面移动时，用户观察该器官并对其进行检查。为了从器官外面在整体上暴露这样的器官，需要该器官是透明的，并且还需要能够穿过该器官的各层面观看而不使它们混淆。因此，在根据本发明的示范性实施例中，管状结构可以透明地并且立体地显示。此外，在根据本发明的示范性实施例中，用户能够利用各种显示特征、模式和参数，例如，切换到虚拟漫游模式，虚拟漫游模式与该腔器官的外部观察的视图(“腔视图”)、轴向视图、冠状视图、矢状视图、“胶状体图”视图一起同时观察，都是以立体可视化方式来观察，利用所定义的显示参数指定并储存用于显示的子区域，这些参数例如是不同的颜色LUT(查找表)或缩放比，并将显示空间划分成相连接的区，每个区根据不同显示参数显示该数据集，并且通过这种连接区平移/旋转该器官。

附图说明

该专利或专利申请文件包含至少一个以彩色绘制的附图。具有彩图的专利或专利申请公开文件的复制件根据请求并交纳所需费用后由专利局提供。

图1示出根据本发明的示范性实施例的透明地显示并沿着其中心线移动的结肠表面；

图2是图1的放大视图；

图3示出根据本发明的示范性实施例的作为红蓝立体彩色图像显示的示例性的结肠表面；

图3A示出根据本发明示范性实施例的图3中作为红蓝立体彩色图像显示的示例性的结肠表面的红色通道信息的黑白版；

图3B示出根据本发明示范性实施例的图3中作为红蓝立体彩色图像显示的示例性的结肠表面的蓝色通道信息的黑白版；

图4示出根据本发明示范性实施例的外层组织变成透明的示例性的结肠内壁；

图5示出根据本发明示范性实施例的，外层组织变成不透明的结肠内壁的视图；

图6示出根据本发明示范性实施例的图5的结肠内壁的另一个视图；

图7示出根据本发明示范性实施例的用单视场并且透明显示的示例性结肠表面；

图8示出根据本发明示范性实施例的以红绿立体方式显示的图7的示例性结肠；

图8A是根据本发明示范性实施例以红绿立体方式显示的图8的示例性结肠的红色通道信息的黑白图；

图8B是根据本发明示范性实施例以红绿立体方式示出图8的示例性结肠的绿色通道信息的黑白图；

图9示出用交叉看的观察技术(最左边两个图像)和直线看的观察技术(最右面的两个图像)以立体方式显示的图7的示例性结肠表面；

图10示出根据本发明示范性实施例的以红绿立体方式绘制的图7的示例性的结肠部分的内表面上的示例性息肉的详细图；

图10A是根据本发明示范性实施例的图10中以红绿立体方式绘制的示例性的结肠部分的内表面上的息肉的红色通道信息的黑白图；

图10B是根据本发明示范性实施例的图10中的以红绿立体方式绘制示例性的结肠部分的内表面上的息肉的绿色通道信息的黑白视图；

图11示出根据本发明示范性实施例的不透明地显示的图10的示例性结肠内表面；

图11A是根据本发明示范性实施例的图11的示例性结肠内表面的红色通道的黑白图；

图11B是根据本发明示范性实施例的图11的示例性的结肠内表面的绿色通道的黑白图；

图12示出用交叉看(最左边两个)和直线看的观察技术以立体方式显示的图10的示例性的结肠表面；

图13示出用交叉看(最左边两个)和直线看的观察技术以立体方式显示的图11的示例性的结肠表面；

图14示出根据本发明示范性实施例用阴影和彩色绘制的示例性的结肠内表面；

图15示出透明绘制的图14的示例性的结肠内表面，以展现出根据本发明示范性实施例的示例性的测量标记；

图16示出根据本发明示范性实施例用黑白方式绘制的图14的示例性的结肠内表面；

图17示出根据本发明示范性实施例用黑白方式绘制的图15的示例性的结肠内表面；

图18示出根据本发明示范性实施例的图17的示例性结肠内表面放大部分；

图19示出根据本发明示范性实施例的图18的放大的示例性结肠内表面，该结肠表面是更加不透明地并利用示例性的颜色查找表绘制的；

图20示出根据本发明的示范性实施例的有一定转动的图18的放大的示例性结肠内表面；

图21示出根据本发明示范性的实施例的图20的示例性息肉，该息肉转动以展现出该表面后面的体素，并且是以黑色和白色透明地绘制的；

图22示出根据本发明示范性的实施例的可视化改变的图21的息肉，以便以黑白方式绘制所有的体素；

图23示出根据本发明示范性实施例的看作两个半体的示例性的结肠，其中更靠近用户的半体透明地绘制。

图24示出根据本发明示范性实施例的图23的示例性的结肠，仅仅是后面的半体以部透明方式可见。

图25示出根据本发明示范性实施例一同显示的、分别单个呈现在图23和图24的结肠的两个半体；

图26示出根据本发明的示范性实施例的图25的示例性的整个结肠，其中结肠绕其中心线转动180°；

图27至图30分别示出根据本发明示范性实施例的与图23至图26同样的图像，包括以红蓝立体方式绘制的图像，以及每个红蓝立体图像的每个红和蓝通道的黑白版本；

图31示出根据本发明示范性实施例的图23至图30的示例性结肠，其绕该图的平面旋转90°，使得图30的左部现在是前景，而图30的右部现在是背景；

图32至图34示出根据本发明示范性实施例进一步沿着中心线向点P2前进的沿图31的结肠的相继点；

图35示出根据本发明示范性实施例的红蓝立体图方式的图31的示例性视图；

图35A和35B示出根据本发明示范性实施例的图35的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色通道的黑白图；

图36示出根据本发明示范性实施例的放大图像中的图31的点P1示例性息肉；

图37示出根据本发明示范性实施例的红蓝立体图方式的图36的示例性息肉；

图37A和37B示出根据本发明示范性实施例的图35的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色通道的黑白图；

图38示出根据本发明示范性实施例用不透明的阴影绘制的图36和图37的示例性的息肉；

图39示出根据本发明示范性实施例的以红蓝立体图像的方式示出并显示的图38的示例性的视图；

图39A和39B示出根据本发明示范性实施例的图39的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色通道信息的黑白图像；

图40示出根据本发明示范性实施例的图36和图37分别绕该图的平面旋转90°的息肉，使得图36的左部为前景，而图36的右部为背景；

图41示出根据本发明示范性实施例的高放大率的、切过表面的图40的实例性息肉；

图42示出根据本发明示范性实施例的用不同的可视化方式以便展现内部体素值的图41的示例性视图；

图43示出根据本发明示范性实施例的用三个交叉平面以产生截面图的切入该表面的图40的示例性息肉；

图44示出根据本发明示范性实施例的与图43不同的三个截平面的另一种设置；

图45示出利用交叉看和直线看的立体观察技术的图44的示例性视图；

图46示出根据本发明的示范性实施例的以红蓝立体图像显示的图44的示例性视图，图46A和46B示出根据本发明的示范性实施例的图46的立体图像的单独的红色和蓝色通道的黑白图；

图47A-47C示出根据本发明示范性实施例的结肠内部的示例性绘制；图47A示出没有阴影的示例性结肠内部，图47B示出具有阴影的示例性结肠内部，图47C示出具有阴影和具有透明度的示例性结肠，仅仅示出腔内部的结肠界面，所有的都根据本发明示范性实施例；

图48是图47B的放大的视图；

图49是图47A的放大的视图；

图50是图47C的放大的视图；

图51是根据本发明的示范性实施例的以红蓝立体图像示出的图50的示例性的结肠阴影/透明视图；图51A和51B是根据本发明的示范性实施例的图51的立体图像的单独的红色和蓝色通道的黑白视图；

图52至图56分别示出根据本发明的示范性实施例以五个步骤沿其中心线的透明结肠的旋转；

图57至61分别示出根据本发明的示范性实施例的分别以红蓝立体图像显示的图52至图56的示例性视图，并且还示出每个立体图像的每个红色和蓝色通道的黑白图；

图62示出示根据本发明的示范性实施例的看作两个半体的例性结肠，其中前面的半体被透明地看见，而后面的半体用彩色阴影看作不透明的；

图63用红绿色立体图像示出图62的示例性结肠，而图63A和63B示出根据本发明的示范性实施例的图63的立体图像的单独的红色和绿色通道信息的黑白图示；

图64示出根据本发明的示范性实施例的图62和63所示的示例性结肠的另一部分，其中该结肠的后部用阴影不透明地显示；

图64A示出示根据本发明的示范性实施例的用于图64中的带阴影的黑白图；

图65示出图62至图64所示的示例性结肠的另一种可选视图，其中前景的一半用灰色半透明地显示，背景的一半用阴影不透明地显示；

图65A是示出根据本发明的示范性实施例的用于图64的带阴影的黑白图；

图66是出示根据本发明的示范性实施例的整个结肠的示例性的透明视图，其中空气喷嘴装置在箭头(在彩图中用黄色表示)所指的点插入病人直肠中；

图67是出示根据本发明的示范性实施例的按透明放大视图形式的图66的空气喷嘴装置；

图68示出根据本发明的示范性实施例的具有更大的放大率的透明视图形式的图66的空气喷嘴装置；

图69示出以红蓝立体图像形式的图68的放大的透明视图，图69A和69B是根据本发明的示范性实施例的图69的图像的单独的红色和绿色通道的黑白图；

图70示出根据本发明的示范性实施例的旋转180°的图67的空气喷嘴装置；

图71示出根据本发明的示范性实施例的图67的空气喷嘴装置，具有剪辑框以分隔该空气喷嘴；

图72示出根据本发明的示范性实施例的图71的剪辑的空气喷嘴，其中用户已经完成对该剪辑框的调节；

图73示出根据本发明的示范性实施例的用阴影显示的图72的空气喷嘴；

图74示出根据本发明的示范性实施例的用稍微不同的颜色查找表的图73的阴影的空气喷嘴和装置；

图75示出用根据本发明示范性实施例的颜色查找表显示的图71的剪辑的空气喷嘴装置；

图76示出根据本发明的示范性实施例的以另一种视图形式的图75的空气喷嘴装置；

图77示出以蓝红立体图像显示的图76的空气喷嘴装置，图77A和77B是根据本发明的示范性实施例的图77的立体图像的单独的蓝色和红色通道的黑白图；

图78根据本发明的示范性实施例用三平面视图示出前面各图的空气喷嘴装置；

图79根据本发明的示范性实施例以透明的三平面视图示出空气喷嘴装置，该透明的三平面视图用示例性的系统用户界面展现出实际的扫描值；

图80根据本发明的示范性实施例的用不同的颜色查找表示出在图79中所示的空气喷嘴装置的透明的三平面视图；

图81示出根据本发明的示范性实施例以透明的体绘制图示出的空气喷嘴装置；

图82示出根据本发明的示范性实施例的用不同的颜色查找表(结肠漫游颜色查找表)显示的图81的分隔的空气喷嘴装置；

图83示出根据本发明的示范性实施例的图81和图82的空气喷嘴和装置的总的不透明的视图；

图84示出根据本发明的示范性实施例的在剪辑以展现出该装置内部的体素值之后的图83的空气喷嘴装置的不透明的视图；

图85根据本发明的示范性实施例用透明视图示出的图84的空气喷嘴装置，该透明的视图具有颜色查找表并且剪辑以展现出该装置内的体素值；

图86根据本发明的示范性实施例用透明的黑白视图示出图85的空气喷嘴装置；

图87根据本发明的示范性实施例用透明的、放大的黑白视图示出图86的空气喷嘴装置；

图88根据本发明的示范性实施例用颜色查找表示出图87的空气喷嘴装置；

图89根据本发明的示范性实施例用透明的、放大的黑红色视图示出图88的空气喷嘴装置；

图90根据本发明的示范性实施例用剪辑的以展现该装置内体素值的三平面放大的黑白视图示出图89的空气喷嘴装置；

图91根据本发明的示范性实施例以透明的、放大的黑白视图的形式示出图89的空气喷嘴装置；

图92根据本发明的示范性实施例以在白色背景上的透明的、放大的黑色和红色视图的形式示出图91的空气喷嘴装置；

图93示出根据本发明的示范性实施例的在白色背景上的图90的空气喷嘴装置；

图94根据本发明的示范性实施例用在白色背景上的具有稍微不同查找表的透明的黑白视图示出图91的空气喷嘴装置；

图95根据本发明的示范性实施例用CT扫描数据示出插入直肠中的空气喷嘴装置和周围组织的视图；

图96示出根据本发明的示范性实施例的来自不同透视图的图95的示例性的空气喷嘴装置和周围组织；

图97根据本发明的示范性实施例用不同的颜色查找表示出图96的空气喷嘴装置和周围组织；

图98示出根据本发明的示范性实施例的具有透明绘制的特定结构的图97的视图，以便提供该空气喷嘴装置的直接的视图；

图99根据本发明的示范性实施例用不同的颜色查找表示出图98的空气喷嘴和周围不透明组织的视图；

图100示出根据本发明的示范性实施例的在黑色背景上的图99所示的视图；

图101示出根据本发明的示范性实施例的具有透明绘制的特定结构的图100的空气喷嘴和周围不透明的组织，以便提供该空气喷嘴装置的直接的视图；

图102示出根据本发明的示范性实施例的用于中心线生成的界面；

图103示出根据本发明的示范性实施例的用于各腔段的中心线生成的流程图；

图104示出根据本发明的示范性实施例的虚拟漫游模块、腔观察模块与应用程序模块之间的交互；

图105示出根据本发明的示范性实施例的在各个位置的腔的半径估算，所述半径估算作为沿中心线的路程的函数；

图106示出根据本发明的示范性实施例的估算沿着中心线在各点处的腔半径的函数曲线图；

图107示出根据本发明的示范性实施例的半透明的腔视图；

图108示出根据本发明的示范性实施例的不透明-半透明的组合视图；

图109示出根据本发明的示范性实施例的典型的腹部CT扫描的直方图，该扫描直方图用所关注的几种阈值分成不同范围；

图110示出根据本发明的示范性实施例的直方图、所关注的阈值以及它们与颜色查找表的关系；

图111根据本发明的示范性实施例以灰度图像形式用CT数据示出腔的不透明的视图；

图112示出根据本发明示范性实施例的透明度增大的与图111同样的图像；

图113示出根据本发明示范性实施例的用透明度和彩色增大的与图111和图112同样的CT图像；

图114示出根据本发明示范性实施例的颜色查找表的使用，其突出腹部CT扫描的骨结构；

图115示出根据本发明示范性实施例的颜色查找表的使用，其突出腹部CT扫描的结肠壁；

图116示出根据本发明示范性实施例的虚拟结肠镜检查用户界面的布局，其包括同步的虚拟漫游和腔观察视窗；

图117示出根据本发明示范性实施例的图116的用户界面，其中全颜色的虚拟漫游视图和“胶状体图”视图相互切换。

具体实施方式

示范性系统

在根据本发明的示范性实施例中，可以使用任何三维数据集显示系统。例如，由新加坡的Volume Interaction Pte Ltd公司提供Dextroscope^TM是用于本发明示范性实施例的极好的平台。例如，在硬件、软件或其任何组合中能够实现所述的功能性。

一般综述

在根据本发明的示范性实施例中，提供新颖的系统和方法，用于增强诸如结肠或血管的大型管状器官的虚拟检查。在根据本发明的示范性实施例中，与模仿实际的“内窥镜”透视的常规“虚拟漫游”视图不同，可以在实质上显示管状器官，使得用户的视点在该器官的外面，并且该器官能够沿着其任何纵向拓扑特征移动，例如，沿着其中心线，或沿着外壁的线移动，该器官在用户前面有效地移动。此外，在根据本发明的示范性实施例中，器官能够沿着其中心线旋转。

为了从腔器官外部的视点，在整体上对诸如结肠的腔器官做充分的检查，需要(1)结肠是透明的，(2)立体显示，使得能够透过各层面观看，而不将它们混为一体或能混淆。因此，在根据本发明的示范性实施例中，可以使用许多用户控制的立体显示参数，此外，在根据本发明的示范性实施例中，用户能够透明地或半透明地显示腔器官的全部或一部分，并且这种透明的或半透明的显示根据用户定义的颜色查找表能够有效利用任何颜色调色板。

此外，由于通过处理三维数据集而显示腔器官，在根据本发明的示范性实施例中，可以实现在三维数据集的显示和分析中有用的各种导航和显示功能。因此，与此共同转让的并且两者的名称均为“在三维数据显示器上处理多个所关注部位的方法和系统”的2002年11月29日提交的美国临时申请第60/505,343号和2003年12月1日提交的专利申请第10/727,344号，通过引用结合于此(“缩放环境(zoom context)”应用)。同样，与此共同转让的并且两者的名称均为“用于3D显示中的缩放控制的方法和系统”的2002年11月29日提交的美国临时申请第60/505,345号和2003年12月1日提交的专利申请第10/425,773号，通过引用结合于此(“缩放滑动块(zoom slider)”应用)。在所述缩放环境和缩放滑动应用中所述的全部功能可直接应用于根据本发明的示范性实施例的腔器官的显示。

“缩放环境”与在诸如人的结肠的管状解剖结构部分中的“书签”(标记所关注部位)相关。在利用虚拟漫游(Flythrough)或者利用腔观察器(Lumen Viewer)界面视图第一次经过结肠腔期间，用户可以发现许多关注区(ROI)。为了使用户能够快速地再访问这些ROI，可以使用书签功能对关注区加标签。这种加书签操作可以在虚拟结肠镜检查应用中进行。而且，为了满足放射学家或其他用户的具体需要，诸如ROI的位置的信息和ROI的边界可以包括在书签中。例如，当到达某个书签时，可以缩放该ROI，以便更好地观察。

用于ROI的观察参数也可以包括在书签中，例如观察点、观察方向、视域，或其他类似的视点。用于ROI的绘制参数也可以包括在书签中，并且可以包括颜色查找表。例如，用户可以把一组替换的CLUT(颜色查找表)结合到书签，或者是预先定义，或者是用户定义。此外，阴影模式和光线位置也可以包括在书签中。诊断信息也可以与书签相关联。这些诊断信息可以包括：标识符(例如标识名、病人姓名、标题、图像日期、图像产生时间、图像尺寸、式样等)；分类，线性量度(由用户建立)，到直肠的距离；评注，快照(当用户需要时，按单视场或各种立体模式)以及其他的信息条目。快照可以结合到书签，并且这些用户请求的快照可以是单视场或各种立体模式。书签可以作为列表呈现给用户。用户可以利用上述信息通过书签列表浏览，或者通过激活Flythrough/Lumen Viewer界面浏览，以做进一步的检查。

在根据本发明的示范性实施例中，缩放滑动块在Lumen Viewer显示屏上不暴露于用户。而是使用户交互地控制缩放和所关注的中心，Lumen Viewer应用程序对缩放滑动处理进行控制。

Lumen Viewer的所关注中心线由沿着该中心线的当前位置确定，而该缩放由半径估算算法的结果确定。通过应用与缩放滑动块的用户交互版本类似的处理，该Lumen Viewer应用程序平移该三维体，以便所关注中心位于该Lumen Viewer窗口的中心，并且把该体的缩放调节到适当的尺寸，使得结肠腔适合该窗口。

在根据本发明的示范性实施例中，可以有若干种显示内腔(或管状)器官的模式。在一个示范性实施例中，这种器官可以作为半透明的胶状体(jelly-like)结构显示，使得其所有层面(内层和外层，靠近用户的层，以及远离用户的层)是可视的。图1示出这种显示模式的示例性的概要，图2是示出这种显示模式的示例性的拉近或放大的视图。概要模式使得用户在检查框(用于调节有关缩放框的缩放参数的东西)中具有更多的可见的结肠。这种模式可以让用户感觉该结肠形状(并且还示出较大的息肉或憩室)和某些有害东西的细节。

参考图2，在离用户最远(伸进结肠腔内，即按朝向用户的方向)的结肠壁上的息肉是可看见的，因此，在图2所见的观察模式中用户能够对该息肉进行测量。常常希望测量息肉以确定它们如何发展，看它们是不是构成严重的威胁。息肉测量对于结肠镜检查来说是一个很重要的方面。通常进行线性(沿长度)的测量。在根据本发明的示范性实施例中，用户可以通过将测量尺的两个端点设置在可看见息肉的两端来测量息肉。例如，所选择的测量点、测量线以及测量值可以显示给用户。在根据本发明的示范性实施例中，用户根据需要可以在概要(图1)和放大(图2)显示模式之间切换。

在图1和图2的示例性可视化模式中，靠近用户的器官部分能够使远离用户的那些部分变模糊。当两个可疑的部位在显示空间具有同样的XY座标，但是具有不同的Z座标时，它们就是这种模糊的例子。因此，在根据本发明的示范性实施例中，腔器官可以立体地显示，并且根据深度感可以识别内部和外部结构。图3以放大的显示模式示出示例性的结肠立体显示。图3是用立体眼镜可以看见的浮雕式立体图像。而且，通过估算该结构相对于该结构所连接的表面靠近或离开用户，可立体地分辩该病理学是息肉或是憩室。图3A和3B是图3的图像信息的单独的红色和蓝色通道黑白图示。可以组合这些单独的红色和蓝色通道信息以形成合成的立体图像。

同样，通过沿着其中心线旋转该器官，例如可以在显示中避免模糊了其他身体异常的身体异常位于观察者的视线。通过旋转(和平移)所获得的视差深度效果可以有助于用户把对象或关注部分形成在其他对象或元素的前面。在根据本发明的示范性实施例中，如果用户看到可疑点并检查可能是息肉的部位，则可以停止图像转动。这种检查可以例如利用预定义的一组颜色查找表来突出结肠的不同部分。扫描(体素)的获得值被映射到用于显示目的的颜色和透明度值。

执行这种映射的一种技术称之为“颜色查找表”(CLUT)，其中“转换功能”将体素值映射为红、绿和蓝色(加透明度)值。CLUT可以例如是线性的(将体素0映射成(R，G，B，T)＝(0，0，0，0)；体素1映射成(1，1，1，1)等)，或者是例如过滤器，其中某些体素值是完全透明的，而另一些则是可见的等。在结肠的情况下，可以让对应于空气的体素值是透明的(T＝0)，而对应于结肠组织的体素值(例如，内部表面组织)是不透明的，以便使用户能够看见它们(见，例如，图14-17)。一旦检测出可疑的潜在的息肉，重要的是检查该息肉内部体素值，以确定它们的本质类型(例如，它们可能是人体组织，或在假息肉的情况下，是排泄物)。通过检查内部体素值，用户可以把“真正”的息肉与粪便(stool)附着物区开来，由于粪便通常包含空气气泡(经常是许多空气气泡)，它会示出不同于这些人体组织的体素值。在根据本发明的示范性实施例中，这种检查过程需要改变CLUT以展现出内部体素(如例如在图18-22和图43-46所示)。

此外，在根据本发明的示范性实施例中，能够显示管状(或内腔)组织，使得其层面之一(例如其内壁或其外壁)变成不透明的，而其他层面是透明的。在这种示范性实施例中，该器官能够沿着其纵轴被切成两半，以便用户能够看见该壁的一半。然后该器官可以沿着这样的纵轴滚动，使得当它在用户前面经过时显示其整整一圈。在根据本发明的示范性实施例中，器官能够沿着平行于用户的观察方向的方向，或者朝着用户的视点、或者离开用户的视点移动(虚拟漫游图像)，或者，在根据本发明替换示范性实施例中，沿着与用户的观察方向正交的方向(“内腔图像”)、或沿着例如与用户的观察方向在45度角之间的任何方向移动。在如下面所述的一些实施例中，这些图像可以同步地的并且同时在用户界面上显示。

图4是外部组织变成透明的情况下的结肠内壁的示例性的显示。透过外部组织观看的能力为用户揭示出移动方向，使得转动不迷失方向。在图4的示例性的显示中，该器官沿其中心线沿着朝向用户的方向移动。以另一种方式，用户感受这样的观察好像是他进入显示屏中，沿着中心线经过该结肠。

参考图5，图5显示出类似图4中所示的结肠的视图。但是，在图5的示例性的显示中，不仅结肠的内壁是可见的，而且结肠的外部组织变成不透明的，以便用户能够检查其性质。

同样地，图6示出一个可选的示例性视图，其示出结肠内壁且外部组织变成不透明的。但是，与图5不同，该器官被切成两半，并沿着其中心线在与用户的观察方向正交的方向移动。在这种类型的示例性显示模式中，用户在其前面以固定的距离感受该结肠，在旋转的同时，或移动到其左面或移动到其右面。由于在该模式空间存在虚拟的竖直切割平面，该平面以将结肠腔分成两半，成为两个半圆柱体，当该结肠旋转时，该结肠的不同部分在该虚拟平面的后面并绘制成可见的，而另一部分在该虚拟平面的前面并绘制成透明的。这个图像不具有透明的前半部(对于类似的例子见下面的图62-65)。因此，由于完整转动，能够连续地观察整个结肠壁。

在下面，利用虚拟结肠镜作为示例性的应用来说明根据本发明示范性实施例的大量示例性功能。在其余的图中，各种示例性的可视化和用户与其交互将在下文描述。应当理解，本发明的功能性和方法可用于各种用途和应用，虚拟结肠镜检查仅仅是其中一个例子。

此外，根据本发明的各种示范性实施例能够实现由其余图所示出的一种和多种显示模式或类型。虽然说明书提供所示出的内容，但是应当理解本发明的功能性不限于这些说明，说明性的附图通常每个都需要许多众所周知的言词。

立体可视化

图7示出示根据本发明的示范性实施例的透明显示的示例性结肠的表面。箭头(在彩图中用黄色表示)指向被怀疑的息肉。如果不是立体地观察这种示例性的结肠，并且很少有其他深度暗示，则很难确定箭头所指的结构是不是伸进该结肠腔内并且可能是息肉，或者从外壁向外伸出并且因此是憩室。如图8所示，立体地观察该同一结肠，在一定程度上解决这个问题。

图8以红绿立体图像立体地示出图7的示例性结肠。图8A和8B是用于图8的单独的红色和绿色通道立体信息的黑白图像。当这些单独的红色和绿色通道能够组合形成结肠的立体图像时，使用立体显示，箭头(在彩图中用黄色表示)所指的结构能够清楚地被识别为从该结肠较远的壁的内表面伸出的息肉。

图9用交叉看的观察技术(图9A和9B，两个最左面的图像)和直线看的观看技术(图9B和9C，最右面两个图像)示出图8的立体图像。利用立体显示，该结构(图7中箭头所指的)能够清楚地被识别为从该结肠较远的壁的内表面伸出的息肉。

图10根据本发明示范性实施例以红绿立体图像示出示例性的放大的结肠部分。图10A和10B示出能够组合形成立体图像的单独的红色和绿色通道信息(以黑白形式示于图中)。结肠内壁上的息肉是可看见的。为了更加靠近检查，用户能够放大所关注部位。这里结肠部分透明地显示，并且立体观察展现出该息肉是向外“凸出的”。图11是图10的替换视图，结肠表面不透明显示。图11A和11B是能够组合形成单一红绿色立体图像的单独的红色和绿色通道2信息的黑白图。

可选地，图12用交叉看的观察技术(图12A和12B，两个最左面的图像)和直线看的技术(图12B和12C，最右面两个图像)示出图10的立体图像。如图10所示，所关注部位被放大。在这里该结肠透明地显示，并且立体观察展现出该息肉是向外“凸出的”。

图13用交叉看的观察技术(图13A和13B，两个最左面的图像)和直线看的技术(图13B和13C，最右面两个图像)示出图10的立体图像。如图11所示，所关注部位被放大。在这里该结肠不透明地显示，并且立体观察展现出该息肉是向外“凸出的”。

阴影

利用阴影效果的示例性显示将在下面参考图14至图20描述。参考图14，结肠的示例性的内壁用阴影绘制。绘阴影是计算机图形学技术，其模拟光线和给定表面的相互作用效果。在图14中，中心线是可看见的，其沿所示结肠的中心延伸。正如所看到的，绘阴影的效果是给用户关于该结肠内的褶皱和拓扑结构的深度的暗示。

图15示出现在透明绘制的图14的示例性的结肠表面，这样展现出在中心处(到可见中心线的左面)的5.86mm的测量标记。

图14至图15的示例性的结肠部分用黑白不透明的绘制示于图16中。

参考图17，与图16同样的黑白颜色查找表，但是透明地绘制该示例性的结肠表面，类似于图15的示例性的图，再一次展现出在中心处(到可见中心线的左面)的5.86mm的测量标记。

图18是图17中的示例性图的放大形式，其中用户将具有5.86mm的测量标记的部位设置在观察框的中心。

图19是所关注部位的主要放大部分，如果用户从图14开始，将会看到这部分，保持不透明性和颜色查找表以及所实现的缩放操作。

最后，图20是旋转一定角度的图19的示例性图，以进一步展现出息肉的形状。正如在图19和图20提供的比较中所能够看到的，如果正方向指向图的右面，图20示出绕该结肠腔的中心线顺时针旋转的图19的结肠。

图21一图22是利用缩放特征的示例性的息肉检查图。在图21中，可疑的息肉被旋转以展现出其表面后面的体素。图22以变化的可视化示出图21的示例性的息肉，以便以黑白的形式绘制所有的体素。

一半和一半

如上所述，在病人下腹部的三维数据集中可用的全部数据的有益利用使得可以在用户视点位于该结肠外部的情况下来描绘结肠，并且该结肠可在显示屏上在该用户前面移动。正如进一步所述，这会引起这样的可能情况，其中用户可能想观察被朝向该结肠一侧上的某些结构挡住的后面的结肠部分。这个问题在根据本发明的示范性实施例中可以用如下方式解决：通过利用两组显示参数显示该结肠，或者仅仅该结肠腔和该结肠内壁之间的界面，或者具有周围组织的内壁。这是已知的俗称为“一半和一半”显示，并且将参考图23至图30详细的描述。

参考图23至图25，图23至图25示出根据本发明示范性实施例的示例性的结肠部分。根据这个实施例，该结肠沿着平行于显示屏并包含该结肠腔的中心线的虚拟平面分成两半。在虚拟平面的靠用户一侧的结肠部分用一组参数显示，而在虚拟平面另一侧的结肠部分用另一组显示参数显示。参考图23，该示例性结肠部分的前部或示例性结肠部分的一半被透明地显示，而在图24中，同一结肠的另一半被不透明地显示。参考图25，图23和图24中分开的两个半体相应地重叠，示出整个结肠壁。图26是图25的示例性的结肠的示例性绘图，其中该结肠绕中心线(如果中心线的正方向取成指向图的右方，则沿顺时针旋转)旋转180°

图27至图30分别是根据本发明示范性实施例的图23至图26的立体形式。类似于上述的前面的立体图，图27至图30示出彩色的红绿立体图像，以及单独的红色和蓝色通道立体信息的黑白图。立体图像可以通过组合该红色和蓝色通道以形成合成的图像来形成，如上所见，管状器官的立体显示使得用户能够更敏锐地看出深度并因此获得需要仔细检查的更好的管状器官的三维性的记忆印象。

在本发明的示范性实施例中，所述一半和一半的功能性也可以用于把从俯卧的CT扫描绘制的结肠部分和从仰卧的CT扫描绘制的同样部分并置。

虚拟漫游

图31至图37示出根据本发明示范性实施例的示例性结肠的虚拟漫游视图。观察以90°旋转取向的图23至图30所示的示例性结肠，用户能够沿着结肠的中心线行进，并结合如上所述的内窥镜视图。给出90°旋转，参考P1点，该点原来按腔观察器的透视是在该图的左侧上，现在按内窥镜或虚拟漫游的透视是在该图的前景中。参考点P2，该点原来按腔观察器的透视(即，用户的视点在腔器官外面的透视，例如，如图7所示)是在该图的左侧上，现在按该腔虚拟漫游或内窥镜的透视是在该图的背景中。

在图31至图34中，用户从在P1点后面某处的起始点依次移动，经过P1，到接近于P2的点，并到达P2。此外，在图31至图34每个当中分别可见的是结肠的中心线(在彩图中用蓝色表示)，根据本发明示范性实施例，其能够被计算并且被显示。应当注意，该中心线在扫描数据中没有描述，但是可以根据从结肠腔和结肠内壁界面处的扫描数据中发现的知识来计算。其曲线形状是由于在病人下腹部的三维空间的不规则扭曲、转动和平移引起的。

从图31至图34的比较中分别可以看出，在该结肠内有两个可疑的结构，可能是息肉。其中之一仅在图31中该结肠的左下侧可以看见，在其近似中心用参考点P1标记。参考图32，P1现在是在所显示视图的外面，并且较之虚拟切割平面具有更接近用户的Z值，虚拟切割平面标记了朝向用户的用于可视绘制结肠的最接近Z位置。在图32中，可能的息肉后部在位于该可能息肉顶部的该结肠壁截面图的左下侧是可看见的。在图33中，用户的视点已经完全移过了该范围。但是，在图33中，从参考点P2有几分靠近用户，在该结肠的底部右侧有另一个结构，其也是可能的息肉。在图34中，与该可能的息肉相关的该结肠壁被虚拟切割平面切割了大约一半。

正如将在下面描述的，根据本发明示范性实施例，用户不仅能够看见结肠壁，并且因此检查如上所述的参考点P1和P2的可疑部位的内部组织。图35是根据本发明示范性实施例的在图31中可见的示例性结肠样品的立体绘制。图35A和35B是可以组合形成红蓝立体图像的合成图像的图35的单独的红色和蓝色通道的黑白图。因此，由可能的息肉分别靠近的参考点P1和P2是完全可见的。

高放大率可视化

参考图36至图42，下面将要描述的是高放大率可视化。在根据本发明示范性实施例中，用户在观察诸如P1附近的可疑部位时可以参考高放大率的图26至图31。图36示出了有参考点P1附着在其上的可疑息肉的高倍放大。图36的图是图31中所示的可疑区的放大的视图。在根据本发明示范性实施例中，利用成像系统界面控制，用户将拉近或放大围绕参考点P1的部位。正如参考图36能够看到的，参考点P1在该视图的中心附近。图37是根据本发明示范性实施例的图36中所示的示例性结肠的立体显示。图37A和37B表示图37的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色的黑白图。图37A和37B组合成彩色合成图将形成红蓝立体图像。图38是图36和37所示的示例性结肠部分分别逆时针旋转约45°的图，并且为了增强观察用稍稍不同的颜色查找表绘制。图39是利用红蓝立体图像的图38的示例性图。图39A和37B是图39的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色的黑白图。图39A和39B组合成彩色合成图将形成红蓝立体图像。图40是图36所示的示例性可疑息肉区绕该可疑息肉旋转中心旋转90°的图，以便它能够从另一个透视图被检查。图41是图40的所示的示例性结肠部分，其移动靠近用户并切割该示例性息肉的表面，以便能够检查该结构的后面。最后图42是用不同的可视化模式示出图41中的该可疑息肉的高倍放大图，以展现出里面的体素值。

三平面视图/三维截面图

下面将参考图43至图46描述的是用于检查诸如息肉的所关注结构内部的示例性的方法。参考图43，图43所示的是根据本发明示范性实施例中的三平面视图。在该三平面视图中，在例如息肉的情况下，用户能用三个正交平面生成所关注区的截面。这些平面是在用户界面(UI)中的XZ平面和XY平面，并且每个平面可沿着正负方向移动，沿着该方向它具有自由度。例如，显示空间中平行于显示屏的XY平面能够沿着Z轴的正或负方向移动。因此在显示空间为水平面的XZ平面能够沿着Y轴上下移动。

利用三平面的功能性，任何结构可以分解为三组截面和其内部视图。同样地，图44示出在图43中被观察的示例性的息肉，其中XZ平面大大降低(例如沿着Y轴的负方向移动)以展现不同的截面。并且参考图44，或沿着X轴的负方向，YZ平面已经移动到左面。利用该三个平面的移动的任何组合，用户能够观察所关注结构的整个内部组成。而且，如参考图45所示，在根据本发明示范性实施例中的该三平面视图能够立体地显示。这将增强对被观察结构或部分的深度察觉(perception)。因此图45和46示出在图44用单视场提供的三平面视图。图45用交叉看的和直线看的两个通用立体技术显示该信息，而图46以红蓝立体图像立体地示出该信息。图46A和46B以黑白图的方式示出图46的单独的红色和蓝色通道，组合时，将形成红蓝立体图像。

参考图47至图51，下面将描述根据本发明示范性实施例的阴影比较的使用。正如在图47A至图47C能够看到的，根据本发明示范性实施例有示出结肠内壁的不同方式。图47A示出没有阴影的结肠内部的示例性的绘制，而图47B示出有阴影的结肠内部的同样的示例性的绘制。图47C示出有阴影但使结肠透明的同一个示例性结肠的视图。正如从图47C能够看到的，虽然它使得在感觉上透明地观察结肠更容易，但是它对深度觉察也引起一些混淆，这在下面应当注意。图48至图50分别是图47A至图47C放大的形式。图51是图50所示的示例性结肠内部部分的立体绘制。图51A和51B以黑白图的方式示出图51的立体图像的单独的红色和蓝色通道，这些通道可以组合形成红蓝立体图像。由该红色和蓝色通道形成的立体图像分辨了由于深度觉察的不确定，并且可以清楚地看出图50中的P1表示的可疑息肉伸进该结肠腔中。应当注意，在根据本发明的、没有实现立体显示的示范性实施例中，关于图50的可疑息肉区P1的同样的深度不确定性能够利用图48和图49中分别所示的具有或不具有阴影的该结肠壁后面的或侧面的体素来分辨。

下面将参考图52至图61所描述的是根据本发明示范性实施例的透明结肠沿着其中心线的旋转。通过旋转显示的结肠并使其在用户的前面移动，可以从许多方向观察可疑的息肉或其他所关注区域。

图52至图56分别示出根据本发明示范性实施例的透明结肠沿着其中心线分五步旋转。图57至61分别示出根据本发明示范性实施例的分别以红蓝立体图像显示的图52至图56的示例性视图。这些图示出单独的红色和蓝色通道，当组合时，该单独的红色和蓝色通道形成红蓝立体图像。图52所示的结肠与图23至26中所示的结肠是同一个结肠，但是绕图的中心点旋转了180度。图52(图57)中的P1从后结肠壁突出，并且在绕该图平面中的指向右侧的轴线逆时针旋转约180度之后，结果从图56(图61)中的前结肠壁伸进该图。图57A和57B以黑白图的方式示出用于图57中所示红蓝立体图像的单独的红色和蓝色通道的信息。同样地，图58A和58B是图58的立体图像的红色和蓝色通道的每个通道的黑白图，而图59A和59B是图59的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色通道的黑白图。此外图60A和60B示出图60的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色通道(以黑白方式)，而图61A和61B示出图61的立体图像的红色和蓝色通道。

图62示出根据本发明示范性实施例的看作两个半体的示例性的结肠，其中前面的半体透明地看见，而后面的半体用彩色阴影不透明地看见。图62A是图62的黑白图。图63根据本发明示范性实施例用红绿立体图像示出图62的示例性结肠。图63A和63B以黑白图的方式示出用于图63的立体图像的单独的红色和绿色通道。组合图63A和63B的红色和绿色通道将得到红绿立体图像。图64示出图62和图63中所示的示例性结肠的可选部分，其中该结肠的后部根据本发明示范性实施例用阴影不透明地显示(前部未示出)。图64A是图64中所用的绘阴影的黑白图。图65示出图62至图64所示的示例性结肠的另一个可选的视图，该示例性结肠的前景一半用灰色半透明地显示，并且该示例性结肠的背景一半用绘阴影不透明地显示。图65A是图65所示的示例性结肠的可选视图的前景图的黑白图。这些图像能够组合形成该结肠的两个半体的合成图像。利用变化的CLUT的示例性的值，在示例性的实施例中，结肠的一部分能够以从不透明到完全透明的任何方式显示，并具有赋予任何体素密度值的任何颜色，这是非常有用的或方便的。

利用空气喷嘴作为所关注对象的说明图

正如从图7至图65以及前面关于从图7至图65的讨论中能够理解的，未经训练的眼睛很难区分结肠息肉。因此，为了说明根据本发明示范性实施例某些显示功能的目的，图66至图101用对一般公众较容易区别的对象，即，空气喷嘴装置，示出各种显示特征。这些示例性的图将在下面进行说明。它们每个示出根据本发明示范性实施例的各种显示参数。图66至图101中的许多图示出所关注对象与周围组织的分隔。这些说明性的可视化使得用户能够详细研究所关注对象，进行测量，研究结构的内部体素，或进行任何其他合适的分析任务。

图66示出整个结肠的示例性的透明视图，其中空气喷嘴装置插入直肠中(在彩图中，用黄色线指向肛门)。同样，图67也示出插入直肠中的空气喷嘴装置。但是，图67的视图是示例性的透明的放大的视图。图68示出具有高倍放大率的插入直肠中的空气喷嘴装置的示例性的透明视图。参考图69，示出了一个示例性的带有插入直肠中的空气喷嘴装置的红绿立体图像。图69A示出插入直肠中的空气喷嘴装置的红色通道图像，而图69B示出同一空气喷嘴装置的蓝色通道图像。以黑白图示出的图69A和图69B的红色和蓝色通道能够组合形成红蓝色立体图像。图70示出旋转180度的图67的空气喷嘴装置，并且示出透明的放大图。

图71和72示出插入直肠中的空气喷嘴装置的透明视图。用户调节剪辑框(crop box)以分隔该装置，没有示出周围组织(直肠)。同样的功能性可以应用于息肉或所关注的其他区。图73示出图72的空气喷嘴装置，但是图73示出该装置与周围组织分隔之后的带阴影的视图。图74示出该装置与周围组织(直肠)分隔之后的具有稍稍不同的CLUT的该空气喷嘴装置的带阴影的图。

图75示出图71的空气喷嘴装置。如图所示，图75示出该装置与周围组织分隔之后的带阴影的视图(利用剪辑框)。图76以可选的带阴影的视图示出图75的空气喷嘴装置。

图77示出图76的空气喷嘴装置的红蓝立体图像。图77A和77B示出图76的空气喷嘴装置的红蓝立体图像的单独的红色和蓝色通道。以黑白图形式示出图77A和77B的红色和蓝色通道信息能够组合形成红蓝立体图像。

参考图78，在该装置与周围组织分隔之后，前面各图的空气喷嘴装置用三平面视图(与空气喷嘴装置的纵轴相交的三个正交的平面)示出。这些实例性的视图展现出用于最终决策的实际扫描值。图79和图80也示出空气喷嘴装置的三平面视图，虽然这些图中的视图是透明的三平面图。在图79中，示出带有虚拟画笔装置的示例性的用户界面。用户能够指向颜色查找表按钮(这里是标记的“结肠腔”)以获得该装置的不同的可视化。图80也示出示例性的用户界面，其中用户能够指向颜色查找表按钮(在这里是标记的“结肠飞行漫游”，其示出红色绘制)以获得该装置的不同可视化。

图81示出在该装置与周围组织分隔之后按透明体绘制图方式的插入直肠中的空气喷嘴装置。用户能够指向颜色查找表按钮(在这里标记“结肠腔”)以获得该装置的不同可视化。图82也示出绘制该空气喷嘴装置的视图的半透明的体，其中用户能够指向颜色查找表按钮，在这里是标记的“结肠飞行漫游”，以获得该装置的不同可视化。

参看图83，图83示出完全不透明的空气喷嘴。这个视图展现出围绕该装置(在剪辑框的边界内)的体素值。用户能够指向示例性界面中的颜色查找表按钮(在这里是标记用于黑白图的“bw”)以获得该装置的不同可视化。图84也示出完全不透明的空气喷嘴的视图，但是该视图被剪辑以展现出该装置内的体素值。如果该装置是息肉，可通过对如图所示的内部体素值的研究来区别排泄物与实际息肉。在这里，正如所看到的，由于是排泄物并因此不是息肉，该内部具有与周围空气同样的体素值。

参看图85，空气喷嘴装置用透明视图示出，经剪辑以便展现出该装置的内部体素值。图86用透明的黑白视图示出空气喷嘴装置，其剪辑成以便展现出该装置的内部体素值。如图87所示，该空气喷嘴装置用透明的放大的黑白视图示出，其剪辑成以便展现出该装置的内部体素值。在这些图中的视图是该装置与周围装置分隔之后，并展现出用于最终确定的实际扫描值。

图88用透明的放大的带红色的视图示出空气喷嘴装置，经剪辑以便展现出该装置内部的体素值。参考图89，该空气喷嘴装置用透明的、放大的黑白视图示出，经剪辑以便展现出该装置内部的体素值。图90示出以三平面放大的黑白视图示出的空气喷嘴装置，经剪辑以便展现出该装置内部的体素值。

如图91所示，该空气喷嘴装置以透明的放大的黑白视图示出，经剪辑以便展现出该装置内部的体素值。在图92中，该空气喷嘴装置以透明的放大的黑色和红色视图示出，经剪辑以便展现出该装置内部的体素值。

图93示出根据本发明示范性实施例的在白色背景上的图90的空气喷嘴装置。在图94中，图91的空气喷嘴装置用根据本发明的示范性实施例的在白色透明背景上的具有稍稍不同的颜色查找表的透明的黑白视图示出。图95示出示例性的空气喷嘴装置。该图示出了CT的概要视图，经剪切以展现出该装置和直肠。由于是白色的，骨骼可以看见。图96也示出该空气喷嘴装置并显示出白色的骨骼。

如图97所示，空气喷嘴装置按CT概要视图示出，其中骨骼(和其他如空气喷嘴的非常不透明的物质)通过使软组织为透明的而使其他组织是不透明的颜色查找表设置而显示。图98也以CT概要视图示出空气喷嘴装置，其中骨骼(和其他如空气喷嘴的非常不透明的物质)通过使软组织为透明的而使其他组织是不透明的颜色查找表设置而显示。

参看图99至图101，空气喷嘴装置用带阴影的CT概要视图示出，其中骨骼(和其他如空气喷嘴的非常不透明的物质)通过使软组织为透明的而使其他组织是不透明的颜色查找表设置而显示。在图101中，看见空气喷嘴在骨骼的后面。

虚拟内窥镜检查和中心线生成以及界面

上面描述的示例性的系统能够从用户接收多个种子点作为输入，用于虚拟内窥镜检查过程和在管状结构中的有关中心线的生成。图102示出示例性的用户界面，用于使用户能够指定多个种子点并用于在任何轴向、冠状和矢状切片上的中心线生成。在接收输入之后，示例性的系统能够自动排序所述种子点，并且利用所述种子点构造中心线段。这种技术对于离散的结肠数据集很有效。在一些实施例中，该方法可以假定第一种子点定义了直肠管的位置，而后续的种子点的次序不重要。可替换地，可以从输入的这组种子点中确定最靠近直肠区的种子点，并且当确定这个点时，其余的种子点可以相应地排序。

在一些示范性实施例中，可以采用自动直肠检测。自动直肠检测可以依靠通常的腹部CT扫描中的直肠区的特征。例如，作为沿轴向切片的躯干中央附近的内腔出现的直肠区可用于自动检测。此外，可以利用直肠区总是出现在整个体数据集的下端附近的这种信息。

参看图103，在示例性的中心线生成方法中100中，可以在步骤110从用户得到多个种子点。在本发明示范性实施例中，在示例性的虚拟内窥镜检查中和在管状结构中的中心线计算中可采用几种假设。可以假定，与充分鼓胀的结肠腔段的长度相比，塌陷区的长度非常短。此外可假定，如上所述，该第一种子点靠近直肠区。

种子点的次序在本发明示范性的实施例中对用于排序多个结肠腔段是很重要的。因此种子点的次序在图103的步骤120可以自动计算。当用户对所有的结肠段提供种子点时，只有第一个种子点对算法是重要的。在示范性的实施例中，其余种子点可以自动排序为正确的次序。

在示例性的虚拟内窥镜检查中，在步骤130可以生成用于每个腔段的中心线。重要的是应当注意，在方法100的这个阶段，该组中心线段集合是未排序的。

其次，在示例性步骤140，包含第一种子点的腔段可以被指定为第一腔段，对于对应于第一腔段的中心线段的两个端点，在步骤150可以将靠近该第一种子点的端点标记为整个多段中心线的起点。其次，在步骤160，利用第一个中心线段的另一个端点，可以确定最靠近这个端点的其余中心线段中的另外端点。步骤170将新的中心线段添加到该多段中心线中。其次，在步骤180，确定是否所有的中心线段已经被添加到所述多段中心线中。如果没有，则方法100将重复步骤160和170，直到所有的中心线段已经被添加到该多段中心线中。

在方法100的一些示例性实施例中，通过检查直肠区，该第一种子点能够被自动地设置。自动直肠检查可以依靠这样的信息，例如作为沿轴向扫描切片的躯干中央附近的内腔出现的直肠区，并且该直肠区出现在整个体数据集的下端附近。用户可以选择这种自动直肠检查特征以发现在示例性的方法100中使用的直肠和合适的种子点。在示例性的实施例中，通过自动直肠检查所选择的种子点可以在包含该轴向、冠状和矢状切片的示例性用户界面上显示给用户，如图102所示。

腔观察器和虚拟漫游模块

许多功能能够在上述的示例性系统中实现，使得能够通过半透明模式快速地显示该结肠并通过半透明-不透明模式进行详细检查。图104示出虚拟漫游(Flythrough)模块和内腔观察(Lumen Viewer)模块与应用程序模块的交互。该虚拟漫游模块可以负责生成诸如结肠的管状结构的传统的内窥镜图。如上所述，该内腔观察模块可以利用半透明模式和半透明-不透明模式生成该结肠的视图。

腔观察器显示模式可以按同步方式与该虚拟漫游视图同时显示，用于在立体模式中全面检查结肠。如图104所示，虚拟漫游模块和腔观察模块与位于中央的虚拟结肠镜检查应用程序模块一同注册。

利用观察器/通知器设计模式可以实现同步。例如，当虚拟漫游模块是活动组件时，它主动进行计算或修改观察参数，每当它改变该系统时它能够通知应用程序模块。该应用程序模块反过来能够检查与其一起注册的组件，并且相应地更新它们。在这里情况下，它利用虚拟漫游模块所修改的最新参数来更新腔观察模块。

在同步模式下，该系统的性能比在通常的非同步操作下的性能慢。但是，这种变慢不是由同步机制引起的。而是附加的绘制使系统变慢。附加的图像处理硬件和存储器可以改进绘制速度和系统的性能。注意，在非同步模式下，该虚拟漫游模块和腔观察模块当中只有一个需要显示其更新。在同步模式下，两个模块都需要显示更新，这实际交互地加倍绘制数据的总量。虽然当该示例性的系统以同步方式工作时可能承受速度减慢，但是整个系统仍然是响应敏感的。因此，由同步引起的附加绘制不影响该系统的交互。

半径估算

在本发明的示范性实施例中，为了调整显示给用户的腔尺寸，可以执行半径估算。例如，该估算可以通过如下方式进行：沿着中心线采样最小距离，使用该距离字段(field)信息，并从这些采样中选择最大半径。

该半径估算可以在两个分开的步骤中进行。首先，确定该结肠腔在不同的位置的半径，该半径作为从起始点沿中心线的路程的函数。这个步骤利用在生成中心线期间已经计算出的用于每个内腔段的到边界字段的近似的欧几里德距离。对于该结肠腔内的每个点，从这点到结肠腔边界的最短距离可以从如图105所示的该欧几里德距离字段估算。以规则间隔来采样整个中心线之后，能够在该中心线的每个点构造估算该内腔半径的函数，如图106所示。在示范性的实施例中，可以解下面的方程式：

            R＝2km·max{r_q：q∈[p-x，p+x]}＝2x

其中k是用于内腔观察器的OpenLG观察窗口的纵横比，m是所期望的由该腔所占据的观察窗口的比率。OpenLG只是示例性的图形API，可以使用另外的图形API以提供类似的功能。在图106示出的绘制例子中，k＝1，m≈1.75。k和m的值可以根据用户的喜好做改变。在示例性的实施例中，可以估算所需要的缩放比R，以便用待检查的内腔段填充该观察口。上述方程能够有效地求解，例如，在运行时使用标准的迭代近似算法来求解。

显示模式

在本发明的示范性实施例中，可以实现两种不同的显示模式，用于在该腔观察器中示出结肠壁。该第一种显示模式是如图107中所示的半透明模式。该第二种显示模式是如图108中所示的半透明-不透明模式。用于每种显示的颜色查找表模式可以用图像分析自动生成。

在CT图像中，例如，不同类型的对象吸收不同量的X射线能量。空气几乎不吸收能量，而流体和软组织吸收一定量的能量，骨骼吸收的能量最多。因此，每种类型的物质在扫描图像中看起来具有不同的密度值。其他的成像技术由类似的原理决定。

而且，在CT数据集中，空气通常以非常低的密度出现(通常在0-255的灰度范围内为0-10)，而软组织具有较高的密度。每种类型的对象的实际密度值范围随着对象的性质、装置的校准、X射线的剂量等而变化。例如，在一次扫描中空气可以具有0-5范围内的值。而在另一次扫描中可以具有6-10的值。其他对象的密度范围也可以按类似的方式变化。

尽管不同对象的实际密度不同，但是这些对象的密度值的分布具有特定的模式，其特征是该数据的直方图。因此通过分析CT数据的直方图，能够确定该密度值范围和各种类型对象之间的对应关系。当确定密度值的范围时，可以确定颜色查找表，以便使不同类型的对象在体绘制中按不同方式出现。

用于虚拟结肠镜检查的典型的下腹部CT数据集的直方图类似于图109所示的直方图。该直方图被三个所关注的阈值，即C1、C2、C3，分成不同的范围。在[0，C1]范围内的前面的两个峰值对应于一些凹腔/内腔中的空气和CT扫描图像的背景。在一些例子中，前面两个峰值中可只有一个可以在[0，C1]范围内。在[C2，C3]范围内的另外两个峰值对应于该躯干中的软组织。在一些例子中，可以只有一个峰值在这个范围内，如在低剂量CT扫描中有时发生的。最后，超过C3的平坦段可以是源于骨骼和对比剂。

在虚拟内窥镜检查中，围绕某些内腔结构的人体组织按照与所关注凹腔不同的方式来绘制，内腔结构可能有空气、液体、对比剂等。

在图110中，示出腹部CT数据集的直方图(在这个图的彩色图中，以黄色示出)。线条和方块(在彩图中用绿色示出)代表颜色查找表的阿尔法(不透明度)函数。如图110所示，该阿尔法函数示作斜面，其中左侧(对应于空气)是完全透明的，而右侧(对应于软组和骨骼)是完全不透明的。为了获得可视的较光滑的绘制结果，该颜色查找表的阿尔法函数可以是类似于图110所示的较平滑的斜面形状。从C1到C2范围内的体素密度值被绘制成从完全透明的逐渐到完全不透明的，其可视地示出从结肠内腔(充满空气)到结肠壁(软组织类型)的过渡。

通过对直方图进进行分析，在本发明的示范性实施例中，识别所关注体素密度阈值，即C1、C2和C3。调整颜色查找表的设置以便获得所希望的绘制结果。

在图110所示的例子中，该阿尔法函数在[0，C1]的范围内被设置成完全透明的，在[C2，255]的范围内是完全不透明的，在两个范围之间有简单的斜面。

初始的CT数据部分被用来形成图111所示的图像。第一个可见切片由于其不透明性挡住后面的所有细节。仅仅通过应用该阿尔法函数，由于该腔不是透明的，同样的数据就可显出更多意义。

在一些示例性实施例中，为了进一步增强可视化结果，在颜色查找表中加入另外的颜色信息。例如，可以将粉红色和白色用于不同的体素密度范围(其可以在靠近颜色查找表所重叠的直方图底部示出)。该绘制结果示于图112和113(只有彩图示出该粉红色)，其给用户该内腔和周围软组织的深入了解的视图。

根据该直方图分析结果，可以构造另一个颜色查找表，以突出人体解剖的其他部分。例如通过对同一体应用不同的颜色查找表(在每个图的底部所示的)，图114和图115分别示出同一CT数据集的骨骼和结肠壁。

虚拟漫游(FlyThrough)模块

在本发明的示范性实施例中，在虚拟漫游模块中的标记与腔观察模块、轴向、冠状和矢状显示是同步的。为了加速绘制，正交切片的绘制可以使用硬件加速的多纹理(multi-texture)法来实现。这种技术克服了大访问李存储器用量的问题。

多纹理是图形处理单元(GPU)中使用的技术。在示范性实施例中，系统的基础图形处理单元支持多纹理，并且作为纹理来绘制做插值的两个相邻切片的每个。然后可以命令该GPU硬件执行必要的计算以在帧缓存器中产生被插值的切片。通常，该多纹理法比基于混合的插值运行的更快。

在一个实施例中，对CT数据集做纹理化，并且然后按原始切片形式传递到(并储存在)图形存储器中。但是，如果该体比较大，这种处理对于图形处理系统可能是相当繁重的。而且，与沿轴向的切片不同的那些切片(即冠状和矢状切片)，在初始体数据集中的切片必须在一次一起处理。注意，每个插值冠状或矢状切片涉及从整个体中的每个轴向切片取一个体素的扫描行。因此这种方法可能要承担大量计算操作，因此可能变慢。

在本发明的另一个实施例中，不是一次将所有的切片传递到纹理存储器，通过从初始体中的每个轴向切片取两个相邻的扫描行可以动态地构造两个相邻的切片(冠状或矢状)。这两个临时切片可以利用多纹理插值图形系统来处理。这大大减小纹理存储器的负担以及数据处理中的辅助操作。

虚拟结肠镜检查应用

图116和117示出用于在单一界面中具有虚拟漫游和腔观察模块显示窗口的虚拟结肠镜检查应用的示例性界面。在这些图中所示的界面还可以包括用于观察整个结肠结构的轴向、冠状和矢状切片以及“胶状体图”视图的窗口。在一些实施例中，能够相互独立地使用各模块，或使虚拟漫游和腔观察同步(如图116所示)。该显示屏的每个窗口具有像单视场的、立体镜的或红蓝立体图像的独立显示模块。

为了克服显示屏大小的限制(即，每个窗口占有多少屏幕空间——该内窥镜图对该轴向切片图)，该界面可以是用户可配置的。这使得用户能够为所关注的特定视图分配更多屏幕空间。如图117所示，胶状体图窗口(示出全部肠结构)被拖进原来被内窥镜图所占据的屏幕空间内，因此给出较大的较清楚的视图。

用于亮度和对比度的界面

在本发明的一些实施例中，用于插值切片的实时亮度和对比度控制的用户界面可以在示例性的硬件中实现。该动态的亮度和对比度调节能够关于利用上述多纹理技术由GUP计算的插值切片来执行，或可替换地，通过使用通用技术命令图形处理硬件来执行所需要的附加计算。

已经结合示范性实施例和仅仅作为例子的装置描述了本发明。因此，结合结肠所描述的任何功能性也能够应用于任何其他内腔器官，例如，大型血管，反过来也一样。本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明的范围和精神实质的情况下，能够对本分明的任何示范性实施例或装置进行修改。

Claims (75)

1.一种生成管状解剖结构虚拟图的方法，包括：

获得包含管状结构的所关注身体部位的扫描数据；

用该扫描数据构造至少一个体数据集；

用该至少一个体数据集生成虚拟的管状结构；以及

显示该虚拟的管状结构，其中在用户的视点置于该管状结构的外面的情况下显示该管状结构，并且其中当该管状结构在所述用户的前面移动时观看该管状结构。

2.如权利要求1所述的方法，其中该管状结构透明地显示。

3.如权利要求1所述的方法，其中，当该显示的管状结构在所述用户的前面移动时，该管状结构被旋转。

4.如权利要求1所述的方法，其中该管状结构利用用户定义的显示参数来显示，该显示参数包括颜色查找表、剪辑框、透明度、阴影、缩放比或三平面图中的至少一个。

5.如权利要求4所述的方法，其中，该管状结构显示成两个纵向切割成的半体，后面的半体不透明地显示，而前面的半体则透明地或半透明地显示。

6.如权利要求4所述的方法，其中，该管状结构用两个不同的颜色查找表来显示，该两个不同的颜色查找表是用于该管状结构的前景区的第一查找表和用于该管状结构的背景区的第二查找表。

7.如权利要求6所述的方法，其中，该前景区用于绘制来自俯卧扫描的该管状结构的一部分，该背景区用于绘制来自仰卧扫描的同一所述部分。

8.如权利要求6所述的方法，其中，该背景区用于绘制来自俯卧扫描的该管状结构的一部分，该前景区用于绘制来自仰卧扫描的同一部分。

9.如权利要求1所述的方法，其中，该管状结构立体地显示。

10.如权利要求9所述的方法，其中，该管状结构用一个或多个红蓝立体图、红绿立体图来显示，并且交错地显示。

11.如权利要求1所述的方法，其中，该管状结构沿着其与用户的观察方向成90度至0度之间角度的中心线移动。

12.如权利要求1所述的方法，其中，该用户能够将该管状结构的显示从置于该管状结构外面的视点切换到内窥镜的虚拟漫游视图。

13.如权利要求1所述的方法，其中，该管状结构的内窥镜的虚拟漫游视图与其中用户视点置于该管状结构的外面的内腔视图同时显示。

14.如权利要求1所述的方法，其中，所述显示还包括虚拟漫游视图、整个管状结构的视图、轴向视图，矢状视图或冠状视图中的至少一个。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述的虚拟漫游视图、内腔视图、整个管状结构视图、轴向视图、或冠状视图中至少一个的每个的显示可以由用户安排在显示屏上。

16.如权利要求14所述的方法，其中，所述虚拟漫游视图、内腔视图、整个管状结构视图、轴向视图、或冠状视图中至少一个的每个的显示可以由用户调节尺寸。

17.如权利要求1所述的方法，其中，该用户能够线性测量在所显示的管状结构中的所关注对象。

18.如权利要求1所述的方法，还包括用所述扫描数据生成体素密度的直方图。

19.如权利要求18所述的方法，还包括根据生成的直方图调节颜色查找表，使得在显示器上突出所关注的部位。

20.一种用于在管状结构中生成中心线的方法，包括：

(a)从用户接受多个种子点；

(b)对所述各种子点的次序做排序；

(c)用内腔段中的所述种子点构造各中心线段；

(d)对于对应于第一内腔段的第一中心线段的两个端点，指定更靠近第一个种子点的第一端点，作为多段中心线的起点；

(e)利用该第一中心线段的第二端点，确定最靠近这个端点的第二中心线段中的另外端点；

(f)将新的中心线段添加到所述多段中心线中；以及

(g)确定是否所有的中心线段已经被添加到所述多段中心线中。

21.如权利要求20所述的方法，其中，该管状结构是人的结肠。

22.如权利要求21所述的方法，其中，所述的种子点次序的排序确定所述第一点最靠近该结肠的直肠区。

23.如权利要求21所述的方法，其中，从该用户接收的所述第一种子点被假定是最靠近该结肠的直肠区。

24.如权利要求20所述的方法，还包括估算该管状结构的半径以调节所显示的管状结构的尺寸。

25.如权利要求24所述的方法，其中，所述的半径估算包括：

估算该管状结构在各个位置的半径，作为沿所述中心线距起始点的路程的函数；

构造估算该内腔在所述中心线每个点处的半径的函数；以及

估算所需要的缩放比例，以用该腔段填充该显示屏的视图区。

26.一种体绘制方法，包括：

获得所关注部位的扫描数据；

由所述扫描数据构造至少一个体数据集；

用所述至少一个体数据集动态地构造两个相邻的切片，其中所述构造包括从该初始体中的每个轴向切片取两个相邻的扫描线；以及

利用用于多纹理插值的图像处理系统处理所述两个相邻的切片。

27.一种用于生成用在虚拟结肠镜检查中的结肠腔虚拟图的方法，包括：

获得包含结肠的所关注身体部位的扫描数据；

用该扫描数据构造至少一个体数据集；

用该至少一个体数据集生成虚拟的结肠腔；以及

显示该虚拟的结肠腔，其中在该用户的视点置于该虚拟结肠腔的外面的情况下显示该虚拟的结肠腔，并且其中当该结肠腔在该用户前面移动时该结肠腔被观看。

28.如权利要求27所述的方法，其中，该虚拟的结肠腔透明地显示。

29.如权利要求27所述的方法，其中，当该显示的虚拟结肠腔在用户前面移动时，旋转该显示的虚拟结肠腔。

30.如权利要求27所述的方法，其中，该结肠腔用用户定义的显示参数来显示，该显示参数包括颜色插值表、剪辑框、透明度、阴影、缩放比或三平面视图中的至少一个。

31.如权利要求30所述的方法，其中，该结肠腔以纵向切割的两个半体的形式显示，后面的半体不透明地显示，前面的半体透明地或半透明地显示。

32.如权利要求30所述的方法，其中，该虚拟结肠腔用两个不同的颜色查找表来显示，该两个不同的颜色查找表是用于该结肠内腔前景区的第一查找表和用于该结肠内腔背景区的第二查找表。

33.如权利要求32所述的方法，其中，该前景区用于绘制来自俯卧扫描的结肠腔的部分，该背景区用于绘制来自仰卧扫描的同一所述部分。

34.如权利要求32所述的方法，其中，该背景区用于绘制来自俯卧扫描的结肠腔的部分，该前景区用于绘制来自仰卧扫描的同一所述部分。

35.如权利要求27所述的方法，其中，该虚拟结肠腔立体地显示。

36.如权利要求35所述的方法，其中，该虚拟结肠腔用一个和多个红蓝立体图、红绿立体图显示，并且交错地显示。

37.如权利要求27所述的方法，其中，该显示的虚拟结肠腔沿着其与用户的观察方向成90度至0度之间角度的中心线移动。

38.如权利要求27所述的方法，其中，该用户可以将该结肠腔的显示从置于该管状结构外面的用户的视点转换到内窥镜的虚拟漫游视图。

39.如权利要求27所述的方法，其中，该结肠腔的内窥镜虚拟漫游视图与其中用户的视点置于该虚拟结肠腔外面的该内腔视图同时显示。

40.如权利要求27所述的方法，其中，所述的显示还包括虚拟漫游视图、用户的视点置于该虚拟结肠腔外面的该内腔视图、整个结肠腔的视图、轴向视图，矢状视图、或冠状视图中的至少一个。

41.如权利要求40所述的方法，其中，所述的虚拟漫游视图、内腔视图、整个结肠内腔的视图、轴向视图、或冠状视图中至少一个的每个的显示可以由用户安排在显示屏上。

42.如权利要求40所述的方法，其中，所述的虚拟漫游视图、内腔视图、整个结肠内腔的视图、轴向视图、或冠状视图中至少一个的每个的显示可以由用户调节尺寸。

43.如权利要求27所述的方法，其中，该用户能够线性地测量在该显示的虚拟结肠腔中的所关注对象。

44.如权利要求27所述的方法，其中，还包括用该扫描数据生成体素密度的直方图。

45.如权利要求44所述的方法，还包括根据生成的直方图调节颜色查找表，使得突出该显示器中的所关注部位。

46.在管状结构中选择所关注点的方法，包括：

获得包含管状结构的所关注身体部位的扫描数据；

用该扫描数据构造至少一个体数据集；

用该至少一个体数据集生成虚拟的管状结构；

显示该虚拟的管状结构；

第一次通过该管状结构时，指定至少一个所关注区域；

设置用于该至少一个指定的所关注区的显示参数；以及

第二次通过该管状结构时，根据所述设置的显示参数观察所述至少一个所关注区。

47.如权利要求46所述的方法，其中，所述设置显示参数包括设置对该至少一个所关注区的缩放比。

48.如权利要求46所述的方法，其中，所述设置显示参数包括选择要显示的所述所关注区的位置。

49.如权利要求46所述的方法，其中，所述设置显示参数包括选择要显示的所述所关注区的边界。

50.如权利要求46所述的方法，其中，所述设置显示参数包括设置用于该所关注区的观察参数，该观察参数包括视点、观察方向或视域。

51.如权利要求46所述的方法，其中，所述设置显示参数包括使用户能够调节用于该所关注区的绘制参数，该绘制参数包括用于显示该至少一个所关注区的颜色查找表、阴影模式、或光线位置。

52.如权利要求46所述的方法，其中，所述设置显示参数包括设置诊断信息，该诊断信息包括标识符、分类、线性测量、到直肠的距离、或评注。

53.如权利要求46所述的方法，其中，所述设置显示参数包括用户要求的单视场或立体快照。

54.如权利要求46所述的方法，还包括接收来自用户的选择，以观察该指定的所关注区的列表。

55.一种用于缩放管状结构中的所关注区域的方法，包括：

获得包含管状结构的所关注身体部位的扫描数据；

用该扫描数据构造至少一个体数据集；

用该至少一个体数据集生成虚拟的管状结构；

通过利用半径估算生成所生成的管状结构中的中心线；

显示该虚拟的管状结构，其中将该管状结构的中心居中在该显示窗口，并且调节所述缩放使得该管状结构具有合适的尺寸，以便它适合于在该显示窗口内。

56.一种生成管状解剖结构虚拟图的系统，包括：

用于获得包含管状结构的所关注身体部位的扫描数据的装置；

用于利用该扫描数据构造至少一个体数据集的装置；

用于利用该至少一个体数据集生成虚拟的管状结构的装置；以及

用于显示该虚拟的管状结构的装置，其中在该用户的视点置于该管状结构的外面的情况下显示该虚拟的管状结构，并且其中当其在该用户前面移动时观看该管状结构。

57.如权利要求56所述的系统，其中该管状结构透明地显示。

58.如权利要求56所述的系统，其中当该显示的管状结构在用户前面移动时，旋转该显示的管状结构。

59.如权利要求56所述的系统，其中该管状结构用用户定义的显示参数来显示，该显示参数包括颜色查找表、剪辑框、透明度、阴影、缩放比或三平面图中的至少一个。

60.如权利要求59所述的系统，其中，该管状结构显示成两个纵向切割的半体，后面的半体不透明地显示，而前面的半体透明地或半透明地显示。

61.如权利要求59所述的系统，其中，该管状结构用两个不同的颜色查找表来显示，该两个不同的颜色查找表是用于该管状结构的前景区的第一查找表和用于该管状结构的背景区的第二查找表。

62.如权利要求61所述的系统，其中，该前景区用于绘制来自俯卧扫描的该管状结构的一部分，该背景区用于绘制来自仰卧扫描的同一所述部分。

63.如权利要求61所述的系统，其中，该背景区用于绘制来自俯卧扫描的该管状结构的一部分，该前景区用于绘制来自仰卧扫描的同一所述部分。

64.如权利要求56所述的系统，其中，该管状结构立体地显示。

65.如权利要求64所述的系统，其中，该管状结构用一个或多个红蓝立体图、红绿立体图显示，并且交错地显示。

66.如权利要求56所述的系统，其中，该管状结构沿着其与用户的观察方向成90度至0度之间角度的中心线移动。

67.如权利要求56所述的系统，其中，该用户能够将该管状结构的显示从置于该管状结构外面的视点切换到内窥镜的虚拟漫游视图。

68.如权利要求56所述的系统，其中，该管状结构的内窥镜的虚拟漫游视图与其中用户的视点置于该管状结构的外面的内腔视图同时地显示。

69.如权利要求56所述的系统，其中，所述显示还包括虚拟漫游视图、整个管状结构的视图、轴向视图，矢状视图或冠状视图中的至少一个。

70.如权利要求69所述的系统，其中，所述虚拟漫游视图、内腔视图、整个管状结构视图、轴向视图、或冠状视图中至少一个的每个的显示可以由用户安排在显示屏上。

71.如权利要求69所述的系统，其中，所述虚拟漫游视图、内腔视图、整个管状结构视图、轴向视图、或冠状视图中至少一个的每个的显示可以由用户调节尺寸。

72.如权利要求56所述的系统，其中，该用户能够线性地测量所显示的管状结构中的所关注对象。

73.如权利要求56所述的系统，还包括用该扫描数据生成的体素密度的直方图。

74.如权利要求73所述的系统，还包括根据该生成的直方图调节颜色查找表，使得在显示屏上突出所关注部位。

75.一种计算机程序产品，包括：

计算机可使用的介质，具有设置在其中的计算机可读程序代码装置，在所述计算机程序产品中的该计算机可读程序代码装置包括用于使计算机执行下述功能的装置：

获得包含管状结构的所关注身体部位的扫描数据；

用该扫描数据构造至少一个体数据集；

用该至少一个体数据集生成虚拟的管状结构；以及

显示该虚拟的管状结构，其中在该用户的视点置于该管状结构的外面的情况下显示该管状结构，并且其中当该管状结构在该用户前面移动时观看该管状结构。

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