醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理裝置和醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理方法
【專利說明】醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理裝置和醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理方法
[0001]關(guān)聯(lián)申請的交叉引用
[0002]本申請基于并要求2013年10月31日提交的美國專利申請?zhí)?4/068，383的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該美國專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理裝置、醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理方法及醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理程序。
【背景技術(shù)】
[0004]臨床醫(yī)師對從體數(shù)據(jù)中得到的醫(yī)用圖像進(jìn)行觀察時，有時同時查看與同一患者或其他被檢測者相關(guān)的圖像。雖然各醫(yī)用圖像中顯示的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的組織是相同的情形較多，但是解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的病理學(xué)或其它性質(zhì)有時不同。
[0005]從對同一患者或其他被檢測者進(jìn)行的多次掃描中，獲取各種醫(yī)用圖像。在此，病變或癥狀隨著時間的經(jīng)過而發(fā)展，因此，在圖像之間，對病變或癥狀的描繪有時會產(chǎn)生差異。另外，由于患者的呼吸的影響，肺、心臟或血管系的部分的圖像等單一測定順序中得到的相同的掃描中的多個階段中，在圖像之間，對病變或癥狀的描繪有時會產(chǎn)生差異。具體而言，根據(jù)獲取圖像的階段或時間，有時解剖學(xué)結(jié)構(gòu)可能被變形地描繪。例如，在呼吸、心跳或血管周期的各種階段中獲取的圖像中，可能有各種解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的膨脹及收縮。
[0006]優(yōu)選的是，臨床醫(yī)師或其他操作者能夠使同時顯示的多個醫(yī)用圖像同步地進(jìn)行導(dǎo)航。例如，同時顯示的兩個醫(yī)用圖像分別顯示在各顯示窗中的狀態(tài)時，優(yōu)選的是下述情形，即，操作者移動一方的醫(yī)用圖像的顯示區(qū)域時，同時顯示的另一方的醫(yī)用圖像的顯示區(qū)域在其顯示窗內(nèi)相同或同樣地自動地移動。因此，能夠例如將相同或?qū)?yīng)的解剖學(xué)特征顯示于雙方的顯不窗內(nèi)的對應(yīng)的位置。
[0007]另外，指針、十字線或光標(biāo)等顯示指示器分別顯示在兩個醫(yī)用圖像上時，還優(yōu)選為相對于各醫(yī)用圖像中顯示的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)，使顯示指示器的移動在各醫(yī)用圖像上同步。因此，臨床醫(yī)師或其他操作者能夠不考慮醫(yī)用圖像、十字線或光標(biāo)的移動，而對MPR(Mult1-Planar Reformat:多平面重建)十字線下的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行位置對齊。另外，臨床醫(yī)師或其他操作者能夠?qū)PR視圖的擴(kuò)大/縮小及旋轉(zhuǎn)、光標(biāo)下的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行位置對齊。
[0008]當(dāng)多個圖像數(shù)據(jù)集的差充分大時，需要進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)，以使實(shí)質(zhì)上相同的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)能夠在各圖像上并在實(shí)質(zhì)上相同位置上顯示。圖像數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)明確同時顯示的圖像之間的空間的或解剖學(xué)的關(guān)系。這樣的配準(zhǔn)對例如圖像的取得時段有很大差異的情形、或在圖像之間存在解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的大幅變化的情形是需要的。圖像數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)可以通過人工或自動(圖像解析)進(jìn)行。由于圖像解析花費(fèi)時間，因此，優(yōu)選的是，在臨床醫(yī)師或其他操作者查看圖像的同時不需要人工進(jìn)行配準(zhǔn)，或者自動進(jìn)行配準(zhǔn)之后，臨床醫(yī)師或其他操作者不需要人工進(jìn)行調(diào)整。
[0009]圖像的同步導(dǎo)航中使用自動配準(zhǔn)時，需要確實(shí)地保證下述內(nèi)容，S卩，顯示指示器的位置在同時顯示的多個圖像之間對應(yīng)、及在多個圖像之間顯示指示器的移動是一樣的。因此，需要對光標(biāo)、十字線或指針等顯示指示器適用根據(jù)線性配準(zhǔn)(剛性配準(zhǔn)或仿射配準(zhǔn))得到的變換。
[0010]剛性配準(zhǔn)是為了與另一方的圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行配準(zhǔn)，而使一方的圖像數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、平行移動和/或擴(kuò)大/縮小的配準(zhǔn)。仿射配準(zhǔn)是為了與另一方的圖像數(shù)據(jù)集進(jìn)行配準(zhǔn)，而使一方的圖像數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)、平行移動、擴(kuò)大/縮小和/或剪斷變形的配準(zhǔn)。因此，可以將剛性配準(zhǔn)視為仿射配準(zhǔn)的一個例子。
[0011]為了將圖像旋轉(zhuǎn)、擴(kuò)大/縮小、平行移動后進(jìn)行觀察，對同時顯示的圖像的同步的移動適用剛性配準(zhǔn)。一般地，因?yàn)榻馄蕦W(xué)結(jié)構(gòu)的相對比率不受影響，所以剛性配準(zhǔn)的適用不會對圖像的診斷品質(zhì)帶來影響。
[0012]剛性配準(zhǔn)使用作為對象的圖像數(shù)據(jù)集的全容積的平均、或者與特定的基準(zhǔn)點(diǎn)或小的解剖學(xué)區(qū)域有關(guān)的數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均來執(zhí)行。但是，這樣的配準(zhǔn)在一個或多個基準(zhǔn)點(diǎn)、或從特定的解剖學(xué)區(qū)域分離的位置有可能是不準(zhǔn)確的。另外，通常，臨床醫(yī)師或其他操作者需要根據(jù)解剖學(xué)的關(guān)心區(qū)域，在查看圖像的同時對配準(zhǔn)進(jìn)行一些人工調(diào)整。配準(zhǔn)的人工調(diào)整花費(fèi)時間，并且，增加查看圖像所需要的時間。另外，當(dāng)例如追蹤肺結(jié)節(jié)等以時間序列對圖像進(jìn)行解析時，成為大的問題。
[0013]作為由于剛性配準(zhǔn)而可能產(chǎn)生的問題的一個例子，概略性地說明對圖1A及圖1B的從體數(shù)據(jù)集中獲取的圖像進(jìn)行導(dǎo)航的情形。
[0014]圖1A是概略性地表示通過當(dāng)前的掃描獲取的肺容積4a及一系列的切片2a、通過過去的掃描獲取的肺容積4b及一系列的切片2b、以及為了顯示而選擇的兩個切片6a及6b的圖。掃描在患者屏氣時進(jìn)行，在圖1A中，相比過去，當(dāng)前的肺的膨脹更少。使用剛性配準(zhǔn)，進(jìn)行圖1A的兩個容積之間的配準(zhǔn)。如圖1A所示，通過剛性配準(zhǔn)，來自表示肺的相同區(qū)域的當(dāng)前的掃描及之前的掃描的兩個切片6a及6b被選擇用于顯示。
[0015]圖1B是概略性地表示通過當(dāng)前的掃描獲取的肺容積4a及一系列的切片2a、通過過去的掃描獲取的肺容積4b及一系列的切片2b、以及為了顯示而選擇的兩個切片8a及Sb的圖。臨床醫(yī)師或其他操作者使用圖像處理及導(dǎo)航技術(shù)通過容積進(jìn)行導(dǎo)航，通過剛性配準(zhǔn)，來自表示肺的相同區(qū)域的當(dāng)前的掃描及過去的掃描的兩個切片8a及Sb被選擇用于顯示。這時，得知通過當(dāng)前的掃描數(shù)據(jù)選擇的切片8a位于肺的外側(cè)的位置。通過剛性配準(zhǔn)的界限，圖像導(dǎo)航變得與解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的同步偏離。這時，臨床醫(yī)師或其他操作者需要進(jìn)行花費(fèi)時間的配準(zhǔn)的人工調(diào)整。
[0016]作為其它自動配準(zhǔn)技術(shù)，為了使顯示指示器的移動或通過圖像的導(dǎo)航確實(shí)地同步，已知對圖像的導(dǎo)航、或?qū)鈽?biāo)、十字線或指針等顯示指示器適用非線性配準(zhǔn)(非剛性配準(zhǔn))。這樣的非剛性配準(zhǔn)通常提供不依賴于基準(zhǔn)點(diǎn)或解剖學(xué)區(qū)域的局部的變形場。但是，一般而言，由于非線性映射有可能產(chǎn)生可能妨礙診斷的圖像的形變，因此以診斷目的使用圖像時，將這樣的非剛性配準(zhǔn)適用于圖像有可能產(chǎn)生問題。另外，對光標(biāo)、十字線或指針等顯示指示器使用非剛性配準(zhǔn)時，有可能在多個檢查之間產(chǎn)生不一樣的導(dǎo)航，并且有可能使臨床醫(yī)師或其他操作者混亂而引導(dǎo)到錯誤的解釋。
[0017]非剛性配準(zhǔn)包含自由形式的配準(zhǔn)，一個數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)為了進(jìn)行該數(shù)據(jù)集與其它數(shù)據(jù)集的配準(zhǔn)，成為靈活的自由形式的變形的對象。自由形式的變換能夠使用密集向量場(dense vector fields)進(jìn)行定義,并定義與三維數(shù)據(jù)集中的各體素(voxel)對應(yīng)的各個置換。另外，自由形式的變換也能夠使用例如B樣條函數(shù)(B spline funct1ns)或薄板樣條函數(shù)(thin plate spline funct1ns)等其它場或函數(shù)進(jìn)行定義。
[0018]在圖2A及圖2B中概略性地說明對通過從體數(shù)據(jù)集導(dǎo)入的圖像進(jìn)行導(dǎo)航時，由于使用非剛性配準(zhǔn)而有可能產(chǎn)生的問題的例子。
[0019]圖2A概略性地表示通過當(dāng)前的掃描得到的肺容積14a及一系列的切片12a、通過過去的掃描得到的肺容積14b及一系列的切片12b、以及為了顯示而選擇的兩個切片16a及16b。掃描在患者屏氣時進(jìn)行，另外，與圖1A相同地，相比過去，當(dāng)前的肺的膨脹更少。使用非剛性配準(zhǔn)，進(jìn)行圖2A的兩個容積之間的配準(zhǔn)。如圖2A所示，通過非剛性配準(zhǔn)，來自表示肺的相同區(qū)域的當(dāng)前的掃描及之前的掃描的兩個切片16a、16b被選擇用于顯示。
[0020]圖2B概略性地表示通過當(dāng)前的掃描得到的肺容積14a及一系列的切片12a、通過過去的掃描得到的肺容積14b及一系列的切片12b、以及為了顯示而選擇的兩個切片18a及18b。臨床醫(yī)師或其他操作者使用圖像處理及導(dǎo)航技術(shù)通過容積對每個切片逐漸進(jìn)行導(dǎo)航，直至通過非剛性配準(zhǔn)從表示肺的相同區(qū)域的當(dāng)前的掃描及過去的掃描顯示兩個切片18a、18b。這時，如果使用非剛性配準(zhǔn)，那么產(chǎn)生非線性的移動，臨床醫(yī)師或其他操作者通過圖像進(jìn)行了導(dǎo)航時，遺漏了過去的圖像數(shù)據(jù)集的圖像切片中的幾個，有可能使臨床醫(yī)師或其他操作者混亂，或者引導(dǎo)到錯誤的解釋。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高診斷效率的醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理裝置、醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理方法及醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理程序。
[0022]本實(shí)施方式所涉及的醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理裝置具備:非線性配準(zhǔn)處理部，求出第I醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集與第2醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集之間的非線性配準(zhǔn)；剛性區(qū)域檢測部，基于所述非線性配準(zhǔn)，檢測能夠通過線性變換近似的剛性區(qū)域；以及線性配準(zhǔn)處理部，求出所述第I醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集與所述第2醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)集之間的、將檢測到的所述剛性區(qū)域作為對象的線性配準(zhǔn)。
[0023]本發(fā)明提供了一種能夠提高診斷效率的醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理裝置、醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理方法及醫(yī)用圖像數(shù)據(jù)處理程序。
【附圖說明】
[0024]圖1A是概略性地表示以往例子所涉及的通過當(dāng)前的掃描獲取的肺容積及一系列的切片、通過過去的掃描獲取的肺容積及一系列的