專利名稱：：用于血管狹窄可視化和導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及診斷成像，并且更特別地涉及提供自動(dòng)識(shí)別和診斷血管病理的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
：典型地，在計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)中，X射線源朝受檢者發(fā)射扇形束。該束在通過受檢者衰減后碰撞輻射檢測(cè)器陣列。在檢測(cè)器陣列處接收的衰減束輻射的強(qiáng)度典型地取決于通過受檢者的X射線束衰減。檢測(cè)器陣列的每個(gè)檢測(cè)器元件產(chǎn)生獨(dú)立的電信號(hào)，其指示由每個(gè)檢測(cè)器元件接收的衰減束。這些電信號(hào)被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于分析，這最終產(chǎn)生圖像。在一個(gè)特定應(yīng)用中，CT成像可以用于使例如冠狀動(dòng)脈、腦動(dòng)脈、或其他脈管或動(dòng)脈等脈管的局部窄化(也稱為狹窄)可視化。狹窄(stenosis)的診斷、以及是否臨床干預(yù)或如何臨床干預(yù)的相關(guān)決定通?；讵M窄的評(píng)估程度，例如與脈管相鄰部位相比橫截面面積減小的百分比。然而，當(dāng)采用當(dāng)前的CT成像法時(shí)，這樣的狹窄診斷在醫(yī)務(wù)人員方面可能需要大量的時(shí)間。即，用于CT圖像數(shù)據(jù)分析的現(xiàn)有方法是半自動(dòng)的并且需要放射科醫(yī)生逐步進(jìn)行一系列程序。例如，放射科醫(yī)生通過視覺檢查血管的腔并且尋找病理來逐個(gè)分析它們。這是單調(diào)的、易于出錯(cuò)且耗時(shí)的過程，對(duì)每個(gè)患者花費(fèi)20至35分鐘來形成診斷，這并不罕見。當(dāng)大多數(shù)醫(yī)生主要從事檢傷分類(triage)時(shí)，他們主要試圖消除風(fēng)險(xiǎn)并且拒絕健康的患者，并且從而這樣的漫長(zhǎng)的診斷時(shí)間是非常不可取的，因?yàn)樗鼈冐?fù)面地影響患者容許量。從而，所需要的是用于以高效的方式自動(dòng)識(shí)別并且顯示血管病理以便最小化診斷時(shí)間的方法和系統(tǒng)。另外需要的是用于自動(dòng)量化血管中的狹窄水平的方法和系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容`本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)提供準(zhǔn)確的血管狹窄可視化和導(dǎo)航的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，CT系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)掃描架，其具有用以容納待掃描的患者的開口射線源，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且配置成朝患者的感興趣區(qū)(其包括多個(gè)血管)投射X射線；X射線檢測(cè)器，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且安置成接收由X射線源發(fā)射并且通過感興趣區(qū)衰減的X射線；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，其可操作地連接到X射線檢測(cè)器。CT系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)，對(duì)該計(jì)算機(jī)編程來獲得感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，從CT圖像數(shù)據(jù)重建多個(gè)血管的3D圖像，自動(dòng)檢測(cè)多個(gè)血管中的病理，以及在3D圖像上識(shí)別多個(gè)血管中的病理，其中病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括指令，這些指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)引起計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)中的X射線源在掃描程序期間朝患者發(fā)射X射線并且從掃描獲得患者的感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，其中該感興趣區(qū)包括心區(qū)，該心區(qū)包括患者的主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈。指令還使計(jì)算機(jī)生成并且顯示冠狀動(dòng)脈樹(其包括來自CT圖像數(shù)據(jù)的患者的主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈)的3D圖像、檢測(cè)主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中的每個(gè)的腔表面、以及使主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中的每個(gè)的腔表面變形來模擬理想的腔表面。指令進(jìn)一步使計(jì)算機(jī)基于相應(yīng)的檢測(cè)的腔表面與理想的腔表面的比較而確定主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中的每個(gè)的狹窄狀況并且在冠狀動(dòng)脈樹的3D圖像上指示主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中的每個(gè)的狹窄狀況。根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像的方法包括采集患者感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，該感興趣區(qū)中包括血管結(jié)構(gòu)；分析該CT圖像數(shù)據(jù)來識(shí)別對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)中的血管結(jié)構(gòu)的體素；以及從識(shí)別的體素生成患者的3D動(dòng)脈樹圖像。該方法還包括檢測(cè)動(dòng)脈樹中的每個(gè)血管的腔表面并且使每個(gè)血管的腔表面變形來模擬理想的腔表面。該方法進(jìn)一步包括基于相應(yīng)的檢測(cè)的腔表面與理想的腔表面的比較而識(shí)別血管中的變窄區(qū)并且在3D動(dòng)脈樹圖像上指示識(shí)別的變窄區(qū)中的每個(gè)的狹窄嚴(yán)重程度。各種其他特征和優(yōu)勢(shì)將從下列詳細(xì)描述和圖中變得清晰可見。附圖示出目前預(yù)想用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在圖中圖1是與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用的CT成像系統(tǒng)的描繪圖2是在圖1中示出的系統(tǒng)的方框示意圖3是由圖1和圖2的CT成像系統(tǒng)生成的3D冠狀動(dòng)脈樹的圖形表示；圖4是圖3的3D冠狀動(dòng)脈樹的用戶選擇部分的圖形表示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例、用于狹窄識(shí)別和診斷的CT成像的技術(shù)的流程圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例、示出腔表面和跟蹤中心線的血管的橫截面視圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的操作環(huán)境關(guān)于六十四層計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)而描述。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到，本發(fā)明同樣也適用于與單層或其他多層配置一起使用。此外，本發(fā)明將關(guān)于X射線的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換而描述。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將進(jìn)一步意識(shí)到，本發(fā)明同樣適用于其他高頻電磁能的檢測(cè)和轉(zhuǎn)換。利用“第三代”CT掃描儀和/或其他CT系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是能采用的。參照?qǐng)D1，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10示出為包括代表“第三代”CT掃描儀的掃描架12。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供作為來自GE健康護(hù)理(GEHealthcare)的寶石光譜成像(GSI)雙能CT系統(tǒng)的CT系統(tǒng)10。掃描架12具有X射線源14，其將x射線束16朝檢測(cè)器組件或準(zhǔn)直儀18投射在掃描架12的相反側(cè)上?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，檢測(cè)器組件18由多個(gè)檢測(cè)器20和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32形成。這些多個(gè)檢測(cè)器20感測(cè)穿過內(nèi)科患者22的投射的X射線，其中每個(gè)檢測(cè)器20產(chǎn)生模擬電信號(hào)，其表示碰撞X射線束以及由此當(dāng)其通過患者22時(shí)的衰減束的強(qiáng)度。DAS32隨后將模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)(在這里稱作CT圖像數(shù)據(jù))用于后續(xù)處理。在采集X射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，掃描架12和安裝在其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。掃描架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26管理。控制機(jī)構(gòu)26包括X射線發(fā)生器28，其提供電力和定時(shí)信號(hào)給X射線源14和掃描架馬達(dá)控制器30，該掃描架馬達(dá)控制器30控制掃描架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置。圖像重建器34從DAS32接收抽樣的且數(shù)字化的X射線數(shù)據(jù)并且進(jìn)行高速重建。重建的圖像應(yīng)用為對(duì)計(jì)算機(jī)36的輸入，該計(jì)算機(jī)36將圖像存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)裝置38中。計(jì)算機(jī)36還經(jīng)由控制臺(tái)40從操作者接收命令和掃描參數(shù)，該控制臺(tái)40具有例如鍵盤、鼠標(biāo)、語音激活的控制器或任何其他合適的輸入設(shè)備等一些形式的操作者接口。關(guān)聯(lián)的顯示器42允許該操作者觀察來自計(jì)算機(jī)36的重建的圖像和其他數(shù)據(jù)。操作者供應(yīng)的命令和參數(shù)被計(jì)算機(jī)36使用來向DAS32,X射線控制器28和掃描架馬達(dá)控制器30提供控制信號(hào)和信息。另外，計(jì)算機(jī)36操作臺(tái)架馬達(dá)控制器44，其控制機(jī)動(dòng)的臺(tái)架(table)46來安置患者24和掃描架12。特別地，臺(tái)架46使患者22全部或部分移動(dòng)通過圖1的掃描架開口48。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步對(duì)計(jì)算機(jī)36編程來對(duì)采集的CT圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行附加的處理和分析。更具體地，對(duì)計(jì)算機(jī)36編程來自動(dòng)進(jìn)行與血管結(jié)構(gòu)分析關(guān)聯(lián)的操作并且識(shí)別/檢測(cè)這些血管結(jié)構(gòu)中的病理，例如由于斑塊沉積物的冠狀動(dòng)脈或靜脈的部分狹窄。計(jì)算機(jī)36進(jìn)一步確定血管狹窄的嚴(yán)重程度并且輸出關(guān)于該嚴(yán)重程度的自動(dòng)化診斷，使得可導(dǎo)致心肌梗死的風(fēng)險(xiǎn)增加的、冠狀動(dòng)脈中的狹窄病變可以被識(shí)別。進(jìn)一步對(duì)計(jì)算機(jī)36編程來進(jìn)行與向用戶呈現(xiàn)血管分析和識(shí)別結(jié)果關(guān)聯(lián)的操作。即，計(jì)算機(jī)36(連同圖像重建器34)生成冠狀動(dòng)脈樹的3D圖像并且使該圖像顯示在例如顯示器42上。參照?qǐng)D3,提供冠狀動(dòng)脈樹50的示范性3D圖像。在顯示冠狀動(dòng)脈樹50的3D圖像中，進(jìn)一步對(duì)計(jì)算機(jī)36編程以在圖像上單獨(dú)標(biāo)記主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈。從而，例如，左前降支(LAD)、左回旋支(LCx)、后降支(PDA)、后側(cè)支(PLB)和主動(dòng)脈連同其他冠狀動(dòng)脈或靜脈一起可以在冠狀動(dòng)脈樹上標(biāo)記。如在圖3中進(jìn)一步示出的，冠狀動(dòng)脈樹的3D圖像包括在其上的加亮區(qū)52，其表示在血管結(jié)構(gòu)中已經(jīng)被識(shí)別/檢測(cè)并且被認(rèn)為是明顯的任何狹窄病變。加亮區(qū)52還包括關(guān)于被識(shí)別/檢測(cè)的狹窄病變的嚴(yán)重程度的信息。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，表示血管結(jié)構(gòu)中已經(jīng)被識(shí)別/檢測(cè)的狹窄病變的加亮區(qū)52以根據(jù)預(yù)定的顏色編碼方案的許多顏色中的一個(gè)顯示于顯示器上。例如，可實(shí)現(xiàn)綠色-黃色-紅色方案用于加亮檢測(cè)的狹窄病變，其中以綠色顯示的狹窄病變具有“低的”嚴(yán)重程度，以黃色顯示的狹窄病變具有“中間的”嚴(yán)重程度，并且以紅色顯示的狹窄病變具有“高的”嚴(yán)重程度?？稍O(shè)置閾值以將狹窄病變嚴(yán)重程度歸類為低、中或高，其中由于斑塊沉積物的冠狀動(dòng)脈或靜脈的阻塞的百分比用作閾值設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)在顯示器42上顯示冠狀動(dòng)脈樹50的3D圖像時(shí)，在圖2中示出的操作者控制臺(tái)40提供感興趣區(qū)域52(其在3D圖像上示出)的用戶選擇。SP，用戶可經(jīng)由操作者控制臺(tái)40在冠狀動(dòng)脈樹50的3D圖像上加亮的血管結(jié)構(gòu)中的檢測(cè)的狹窄病變52上點(diǎn)擊或選擇。具體的加亮區(qū)52的選擇提供關(guān)于選擇的狹窄區(qū)的更詳細(xì)信息。如在圖4中示出的，例如，具體的狹窄病變的用戶選擇導(dǎo)致顯示關(guān)于狹窄的嚴(yán)重程度的詳細(xì)數(shù)據(jù)(例如狹窄的具體測(cè)量數(shù)據(jù)54)，以及變窄區(qū)的放大可視化(一個(gè)或多個(gè))56。縮放的視圖(一個(gè)或多個(gè))56可以由用戶旋轉(zhuǎn)/平移來優(yōu)化變窄區(qū)的視圖。盡管操作者控制臺(tái)40在上文描述為提供在冠狀動(dòng)脈樹的3D圖像上示出的感興趣區(qū)域的用戶交互和選擇，但認(rèn)識(shí)到還可提供其他的選擇手段。例如，顯示器42可采用圖形用戶界面(GUI)或觸敏屏的形式，用戶可以經(jīng)由其在冠狀動(dòng)脈樹的3D圖像上選擇加亮區(qū)?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出用于自動(dòng)診斷狹窄狀況的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)60，例如將由圖1和圖2的CT系統(tǒng)10的計(jì)算機(jī)36實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，根據(jù)技術(shù)60操作CT系統(tǒng)10來獲得患者的感興趣區(qū)的CT圖像，以便允許對(duì)血管做出準(zhǔn)確的血管狹窄可視化和診斷，該患者的感興趣區(qū)中包括血管結(jié)構(gòu)，例如冠狀動(dòng)脈或靜脈，其由于斑塊沉積物而部分變窄(即，堵塞)。在步驟62，例如心區(qū)等感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)由CT系統(tǒng)采集?？梢越?jīng)由許多CT心臟圖像采集技術(shù)中的一種來采集圖像數(shù)據(jù)。例如，可由CT系統(tǒng)10針對(duì)至少180度加上X射線束的扇形角的角度范圍收集來自兩個(gè)或更多個(gè)心臟周期的投影數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)收集的定時(shí)選擇成接近心動(dòng)周期的期望的相位。當(dāng)采集CT圖像數(shù)據(jù)時(shí)，在步驟64應(yīng)用若干已知的圖像重建方法中的一個(gè)來形成感興趣區(qū)的三維(3D)圖像。根據(jù)示范性實(shí)施例，采用進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)和校正的圖像重建技術(shù)，以便最小化心區(qū)的圖像中由運(yùn)動(dòng)引起的模糊和其他運(yùn)動(dòng)偽像。認(rèn)識(shí)到重建的3D圖像不僅示出血管樹，而且示出例如骨等其他結(jié)構(gòu)。因此，在步驟66進(jìn)行進(jìn)一步的圖像處理以根據(jù)若干已知技術(shù)中的一種從CT圖像數(shù)據(jù)生成冠狀動(dòng)脈樹/血管樹的隔離的3D圖像。例如，可以使用許多脈管分割技術(shù)和算法中的一種從CT圖像數(shù)據(jù)提取主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈。可以實(shí)現(xiàn)的脈管分割算法和技術(shù)的示例包括模式識(shí)別技術(shù)、基于模型的方法、基于跟蹤的方法、基于人工智能的方法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。從而，用于提取冠狀動(dòng)脈樹的技術(shù)可包括例如閾值處理，之后的連接的部件分析，或明確的脈管模擬來提取脈管輪廓(例如用于提取關(guān)于血管表面的凸凹形狀的3D表面表示)等步驟。除生成冠狀動(dòng)脈樹圖像外，在步驟68在圖像上標(biāo)記主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)分割先前采集的圖像(一個(gè)或多個(gè))來生成冠狀動(dòng)脈樹時(shí)，生成的冠狀動(dòng)脈樹與一個(gè)或多個(gè)冠狀動(dòng)脈樹模型比較來實(shí)現(xiàn)冠狀動(dòng)脈樹分支的標(biāo)記?；趯?duì)應(yīng)于模擬的冠狀動(dòng)脈樹的標(biāo)記來標(biāo)記采集的冠狀動(dòng)脈樹，該模擬的冠狀動(dòng)脈樹具有與采集的冠狀動(dòng)脈樹最接近的相似性。被標(biāo)記的冠狀動(dòng)脈樹然后可以在圖2中示出的CT系統(tǒng)10的顯示器42上顯/Jnο技術(shù)60通過在步驟70確定每個(gè)主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈的腔表面而持續(xù)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過采用血液密度和形狀約束的方法確定腔表面。即，例如，腔具有可以基于動(dòng)脈中流動(dòng)的血液密度來測(cè)量的已知密度，并且腔表面的密度不同于可能在血管結(jié)構(gòu)中存在的鈣化和軟斑塊的密度。如應(yīng)該意識(shí)到的，構(gòu)成3D圖像的體素的強(qiáng)度值(即，CT數(shù)或豪斯菲爾德(Hounsfield)數(shù))是相對(duì)于組織密度的。腔、脈管壁、鈣化和斑塊從而可以基于它們相應(yīng)的強(qiáng)度值而互相區(qū)分開。從而，腔表面、鈣化和軟斑塊的分開通過使用限定每個(gè)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度閾值而實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，腔表面的確定包括基于截然不同的強(qiáng)度來選擇所謂的種子像素，其中該種子像素是肯定已知包括在脈管腔中的體積圖像數(shù)據(jù)的像素。該種子像素用于通過上文闡述的閾值處理程序進(jìn)行體積圖像數(shù)據(jù)的粗略分割。即，通過使用基于初始圖像像素分布而選擇的CT數(shù)閾值從剩余的組織分割脈管，來粗略地指定脈管內(nèi)部。一般，分割操作的期望的結(jié)果是區(qū)分開高強(qiáng)度像素區(qū)與相對(duì)較低強(qiáng)度像素區(qū)，或反之亦然。分割操作的結(jié)果是粗略分割的腔段。作為該過程的部分，連通性標(biāo)準(zhǔn)適用于滿足閾值標(biāo)準(zhǔn)的像素。如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到的，該連通性標(biāo)準(zhǔn)確保未靠近粗略分割腔段的像素不包括在分割過程的輸出中。希望閾值數(shù)由用戶選擇，使得可以從鄰近材料(例如，器官組織)分割脈管同時(shí)維持沿脈管的成像部分的長(zhǎng)度的連續(xù)通路。更特別地，選擇脈管內(nèi)的點(diǎn)并且選擇閾值極限以如上文描述的那樣從剩余組織(其包括例如由動(dòng)脈供應(yīng)的器官中的結(jié)構(gòu))適當(dāng)?shù)胤指蠲}管(例如動(dòng)脈)。當(dāng)閾值選為腔中的最大像素亮度的較大一部分時(shí)，腔外部的區(qū)通過粗略分割操作而排除。另一方面，還優(yōu)選地選擇閾值來確保粗略腔段沿成像部分長(zhǎng)度連續(xù)。粗略分割提供脈管腔的初始確定，但希望設(shè)計(jì)成排除邊界像素。然后通過檢測(cè)腔表面上(在與局部腔中心線正交的方向中)的輪廓體素而從粗略分割結(jié)果進(jìn)行像素的更精確的歸類。即，如果體素與不屬于腔表面的至少一個(gè)體素相鄰，則它們可視為在腔表面的輪廓體素上。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，使用形態(tài)操作檢測(cè)輪廓體素，該形態(tài)操作實(shí)現(xiàn)連通性標(biāo)準(zhǔn)和脈管腔的所謂的掩膜(mask)來檢測(cè)輪廓體素?？赏ㄟ^進(jìn)行進(jìn)一步的處理而實(shí)現(xiàn)腔表面的還要更準(zhǔn)確的確定。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可利用腔表面的子體素分辨率，連同應(yīng)用輪廓和徑向平滑，來實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的腔表面檢測(cè)。作為腔表面檢測(cè)的部分，還根據(jù)任何適合的中心線估計(jì)法確定跟蹤腔中心線。盡管對(duì)于冠狀動(dòng)脈樹中的每個(gè)血管的腔中心線的粗略估計(jì)可以從其3D圖像確定，但希望在估計(jì)腔表面時(shí)重定位腔中心線。脈管腔表面的準(zhǔn)確識(shí)別提供限定腔的真實(shí)的中心線、取消將抑制跟蹤中心線的血管中的任何鈣化和斑塊的影響。示出腔表面的血管的橫截面視圖在圖6中提供。根據(jù)進(jìn)行的步驟70(圖5)，檢測(cè)腔表面82，連同跟蹤中心線84。再次參照?qǐng)D5，技術(shù)60在步驟72繼續(xù)，其中使檢測(cè)的腔表面變形以便生成理想的或“健康”的腔表面。例如經(jīng)由施加以使腔表面收緊的力，對(duì)檢測(cè)的腔表面進(jìn)行輪廓描繪或形狀修改，來生成理想的腔表面，其模擬將描述為健康的或無狹窄的腔的腔。獲取并且存儲(chǔ)對(duì)理想或健康的腔表面的測(cè)量供在隨后與檢測(cè)的腔表面的比較中使用。從而，當(dāng)對(duì)冠狀動(dòng)脈樹中的每個(gè)血管生成理想的腔表面時(shí)，技術(shù)60在步驟74繼續(xù)對(duì)每個(gè)脈管的檢測(cè)的腔表面與理想的腔表面的比較。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，該比較提供脈管中存在的狹窄程度的確定。即，可以基于對(duì)每個(gè)脈管的檢測(cè)的腔表面與理想的腔表面的比較而確定狹窄程度的測(cè)量，其包括檢測(cè)的和理想的脈管腔表面的半徑/直徑測(cè)量，以及由狹窄引起的脈管的堵塞百分比的確定?；趯?duì)每個(gè)脈管的檢測(cè)的腔表面與理想的腔表面的比較，可關(guān)注的變窄區(qū)被自動(dòng)識(shí)別并且每個(gè)識(shí)別的狹窄區(qū)的狹窄程度在步驟76確定。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過將狹窄測(cè)量/計(jì)算(即，脈管的腔半徑/直徑測(cè)量和/或百分比堵塞)與一個(gè)或多個(gè)預(yù)定的閾值比較而做出識(shí)別和嚴(yán)重程度的確定。盡管認(rèn)識(shí)到還可采用其他更復(fù)雜的嚴(yán)重程度歸類，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，識(shí)別為可能的關(guān)注區(qū)的脈管段的狹窄的嚴(yán)重程度可簡(jiǎn)單地歸類為“低”、“中”或“高”。重要地，注意由計(jì)算機(jī)36自動(dòng)進(jìn)行步驟62-76中的每個(gè)，而不用由用戶輸入或計(jì)算。在技術(shù)60的下一個(gè)步驟中，在步驟78，識(shí)別的變窄區(qū)在冠狀動(dòng)脈樹的顯示的3D圖像上加亮。如上文指示的，血管結(jié)構(gòu)中已經(jīng)被識(shí)別/檢測(cè)并且被認(rèn)為是明顯的任何狹窄區(qū)被加亮，以采用易于評(píng)估的方式提供這樣的數(shù)據(jù)給用戶/操作者。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，表示變窄區(qū)的加亮區(qū)可基于檢測(cè)的狹窄區(qū)的嚴(yán)重程度以綠色、黃色、或紅色顯示。以綠色顯示的狹窄區(qū)具有“低的”的嚴(yán)重程度，以黃色顯示的狹窄區(qū)具有“中間的”嚴(yán)重程度，并且以紅色顯示的狹窄區(qū)具有“高的”嚴(yán)重程度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，技術(shù)60在步驟80繼續(xù)，其中提供關(guān)于用戶規(guī)定的變窄區(qū)的詳細(xì)信息。即，例如經(jīng)由操作者控制臺(tái)40(圖2)點(diǎn)擊或選擇這樣的區(qū)，實(shí)現(xiàn)在顯示的3D冠狀動(dòng)脈樹上識(shí)別的一個(gè)或多個(gè)加亮的變窄區(qū)的用戶選擇。選擇具體的加亮區(qū)提供關(guān)于選擇的狹窄區(qū)的更詳細(xì)的信息，例如狹窄的測(cè)量和變窄區(qū)的放大可視化的顯示。公開的方法和設(shè)備的技術(shù)貢獻(xiàn)是提供用于以高效的方式自動(dòng)識(shí)別和顯示血管病理的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法和設(shè)備，以便最小化診斷時(shí)間。公開的方法和設(shè)備提供用于自動(dòng)量化和診斷血管中的狹窄水平的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法和設(shè)備。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到本發(fā)明的實(shí)施例可由在其上存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)聯(lián)接和控制。該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括例如電子部件、硬件部件和/或計(jì)算機(jī)軟件部件中的一個(gè)或多個(gè)等的多個(gè)部件。這些部件可包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其一般存儲(chǔ)用于進(jìn)行序列的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤├囊粋€(gè)或多個(gè)部分的、例如軟件、固件和/或匯編語言等指令。這些計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)一般是非暫時(shí)的和/或有形的。這樣的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的示例可包括計(jì)算機(jī)和/或存儲(chǔ)裝置的可記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)。這些計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可采用例如磁、電、光、生物和/或原子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)中的一個(gè)或多個(gè)。此外，這樣的介質(zhì)可采取例如軟盤、磁帶、⑶_R0M、DVD-R0M、硬盤驅(qū)動(dòng)器和/或電子存儲(chǔ)器的形式。沒有列出的非暫時(shí)的和/或有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的其他形式可與本發(fā)明的實(shí)施例一起采用。許多這樣的部件可以在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中結(jié)合或分開。此外，這樣的部件可包括采用許多編程語言中的任何語言編寫或用其實(shí)現(xiàn)的一組和/或一系列計(jì)算機(jī)指令，如將由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員意識(shí)到的那樣。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，CT系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)掃描架，其具有用以容納待掃描的患者的開口射線源，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且配置成朝患者的感興趣區(qū)(其包括多個(gè)血管)投射X射線；x射線檢測(cè)器，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且安置成接收由X射線源發(fā)射并且通過感興趣區(qū)衰減的X射線；和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，其可操作地連接到X射線檢測(cè)器。CT系統(tǒng)還包括計(jì)算機(jī)，對(duì)該計(jì)算機(jī)編程來獲得感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，從CT圖像數(shù)據(jù)重建多個(gè)血管的3D圖像，自動(dòng)檢測(cè)多個(gè)血管中的病理，以及在3D圖像上識(shí)別多個(gè)血管中的病理，其中病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供非暫時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有存儲(chǔ)在其上的計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序包括指令，這些指令當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)使計(jì)算機(jī)引起計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)中的X射線源在掃描程序期間朝患者發(fā)射X射線并且從掃描獲得患者的感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，其中該感興趣區(qū)包括心區(qū)，其包括患者的主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈。指令還使計(jì)算機(jī)生成并且顯示冠狀動(dòng)脈樹(其包括來自CT圖像數(shù)據(jù)的患者的主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈)的3D圖像，并且使主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中的每個(gè)的腔表面變形來模擬理想的腔表面。指令進(jìn)一步使計(jì)算機(jī)基于相應(yīng)的檢測(cè)的腔表面與理想的腔表面的比較而確定主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中的每個(gè)的狹窄狀況并且在冠狀動(dòng)脈樹的3D圖像上指示主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈中的每個(gè)的狹窄狀況。根據(jù)本發(fā)明的再另一個(gè)實(shí)施例，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)成像的方法包括采集患者感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，該感興趣區(qū)中包括血管結(jié)構(gòu)；分析該CT圖像數(shù)據(jù)來識(shí)別對(duì)應(yīng)于該感興趣區(qū)中的血管結(jié)構(gòu)的體素；以及從識(shí)別的體素生成患者的3D動(dòng)脈樹圖像。該方法還包括檢測(cè)動(dòng)脈樹中的每個(gè)血管的腔表面并且使每個(gè)血管的腔表面變形來模擬理想的腔表面。該方法進(jìn)一步包括基于相應(yīng)的檢測(cè)的腔表面和理想的腔表面的比較識(shí)別血管中的狹窄區(qū)并且在3D動(dòng)脈樹圖像上指示識(shí)別的狹窄區(qū)中的每個(gè)的狹窄嚴(yán)重程度。該書面描述使用示例以公開本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想起的其他示例。如果這樣的其他示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則意于在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種CT系統(tǒng)(10),包括可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)，其具有用以容納待掃描的患者的開口；X射線源(14)，其安置在所述可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上并且配置成朝所述患者的感興趣區(qū)投射X射線，所述感興趣區(qū)包括多個(gè)血管；X射線檢測(cè)器(18)，其安置在所述可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上并且安置成接收由所述X射線源(14)發(fā)射并且通過所述感興趣區(qū)衰減的X射線(16)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)(32)，其可操作地連接到所述X射線檢測(cè)器(18);以及計(jì)算機(jī)(36)，對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程來獲得所述感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)；從所述CT圖像數(shù)據(jù)重建所述多個(gè)血管的3D圖像；自動(dòng)檢測(cè)所述多個(gè)血管中的病理；以及在所述3D圖像上識(shí)別所述多個(gè)血管中的所述病理，其中所述病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。2.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程來檢測(cè)所述多個(gè)血管中的每個(gè)的腔表面；使所述多個(gè)血管中的每個(gè)的所述腔表面變形來模擬理想的腔表面；將所述多個(gè)血管中的每個(gè)的檢測(cè)的腔表面與所述理想的腔表面比較來識(shí)別所述多個(gè)血管中的斑塊材料；以及基于所述識(shí)別的斑塊材料在所述3D圖像上自動(dòng)加亮所述多個(gè)血管中的狹窄病變。3.如權(quán)利要求2所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程來基于所述識(shí)別的斑塊材料確定所述多個(gè)血管中的每個(gè)的狹窄病變的嚴(yán)重程度；以及基于確定的所述狹窄病變的嚴(yán)重程度以多個(gè)預(yù)定的顏色中的一個(gè)加亮所述多個(gè)血管中的所述狹窄病變。4.如權(quán)利要求3所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程來基于所確定的所述狹窄病變的嚴(yán)重程度以綠色、黃色和紅色中的一個(gè)加亮所述狹窄病變。5.如權(quán)利要求4所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程來從所述CT圖像數(shù)據(jù)重建冠狀動(dòng)脈樹的3D圖像；以及在所述冠狀動(dòng)脈樹的所述3D圖像中自動(dòng)識(shí)別并且標(biāo)記主動(dòng)脈和冠狀動(dòng)脈。6.如權(quán)利要求2所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程以使用血液密度分析和形狀約束中的至少一個(gè)使所述多個(gè)血管中的每個(gè)的所述腔表面隔離。7.如權(quán)利要求6所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程來確定所述多個(gè)血管中的每個(gè)的所述腔表面的中心線；在與所述中心線正交的方向中檢測(cè)所述多個(gè)血管中的每個(gè)的所述腔表面上的輪廓體素；以及對(duì)所述多個(gè)血管中的每個(gè)的所述腔表面的所述輪廓體素應(yīng)用輪廓和縱向平滑。8.如權(quán)利要求2所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對(duì)所述計(jì)算機(jī)(36)編程以施加力到所述多個(gè)血管中的每個(gè)來對(duì)所述腔表面進(jìn)行輪廓描繪和修改形狀，以便生成所述理想的腔表面。9.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，進(jìn)一步包括圖像顯示器，其配置成顯示所述多個(gè)血管的所述重建的3D圖像。10.如權(quán)利要求9所述的CT系統(tǒng)(10)，進(jìn)一步包括用戶輸入裝置，其配置成在所述顯示的3D圖像上提供所述識(shí)別的病理的用戶選擇，其中識(shí)別的病理的用戶選擇使與病理有關(guān)的測(cè)量數(shù)據(jù)和涉及所述用戶選擇的病理的縮放可視化在所述圖像顯示器上顯示。全文摘要公開用于血管狹窄可視化和導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法。CT系統(tǒng)(10)包括可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)，其具有用以容納待掃描的患者的開口；x射線源(14)，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上用以朝患者的感興趣(ROI)區(qū)投射x射線，該感興趣區(qū)包括多個(gè)血管；x射線檢測(cè)器(18)，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上來接收由x射線源(14)發(fā)射并且通過ROI衰減的x射線；和DAS(32)，其可操作地連接到x射線檢測(cè)器(18)。該CT系統(tǒng)(10)還包括計(jì)算機(jī)(36)，對(duì)其編程來獲得ROI的CT圖像數(shù)據(jù)，從CT圖像數(shù)據(jù)重建多個(gè)血管的3D圖像，自動(dòng)檢測(cè)多個(gè)血管中的病理，以及在3D圖像上識(shí)別多個(gè)血管中的病理，其中病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。文檔編號(hào)A61B6/03GK103054598SQ201210337409公開日2013年4月24日申請(qǐng)日期2012年9月13日優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日發(fā)明者C.普魯沃特,D.M.哈斯,A.L.多比希,G.魯伊斯申請(qǐng)人:通用電氣公司