依賴(lài)于根據(jù)步驟i)的匹配結(jié)果來(lái)標(biāo)記 圖像中的脊椎的一個(gè)或多個(gè)部分，其中，圖像中的脊椎的初始部分對(duì)應(yīng)于通過(guò)根據(jù)本發(fā)明 的方法識(shí)別的圖像中的脊椎的特定部分。因?yàn)橐愿呔_性和可靠性實(shí)現(xiàn)對(duì)脊椎的特定部分 (特別是，T12椎骨）的識(shí)別，所以對(duì)于在根據(jù)本發(fā)明確定的初始/特定椎骨處開(kāi)始的圖像中 的其余椎骨和/或椎間盤(pán)的后續(xù)標(biāo)記相應(yīng)地是可靠的。
[0021] 在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語(yǔ)"脊椎的一部分"優(yōu)選地與脊椎的椎骨或椎間盤(pán)相關(guān)。 術(shù)語(yǔ)"脊椎節(jié)段"和"脊椎的節(jié)段"優(yōu)選地與包括脊椎的一個(gè)或多個(gè)部分的脊椎的一部分相 關(guān)，特別是與一個(gè)或多個(gè)椎骨和/或椎間盤(pán)相關(guān)。因此，"脊椎的初始節(jié)段"或"脊椎的其他 節(jié)段"包括分別位于脊椎上或沿著脊椎的初始或其他位置的脊椎的一個(gè)或多個(gè)部分。此外， 術(shù)語(yǔ)"匹配"涉及脊椎節(jié)段的所述模型與圖像中的脊椎節(jié)段的比較和/或脊椎節(jié)段的模型 與圖像中的脊椎的節(jié)段是否對(duì)應(yīng)和/或相關(guān)的檢查。
[0022] 從以下對(duì)以下附圖的描述中，本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和示例將是顯而易見(jiàn)的： 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置和系統(tǒng)的示例； 圖2示出了輸入3D CT掃描的不同處理步驟的結(jié)果的示例； 圖3示出了平滑化的肋骨輪廓的示例（左）和特征空間的表示(右)，其中繪制了區(qū)分參 數(shù)，即在椎骨的質(zhì)心和肋骨/突起尖端之間的連接線的長(zhǎng)度和角度；以及 圖4示出了特征空間的示例，其中描繪從29個(gè)CT圖像學(xué)習(xí)的兩個(gè)線性SVM以及區(qū)分 參數(shù)。
[0023] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置10和系統(tǒng)的示例。通過(guò)醫(yī)學(xué)成像裝置12,特別是計(jì) 算機(jī)斷層掃描（CT)裝置來(lái)獲取包括人體或動(dòng)物體的多個(gè)圖像(特別是切片圖像）的醫(yī)學(xué)圖 像數(shù)據(jù)集合11。
[0024] 裝置10包括對(duì)其饋送圖像數(shù)據(jù)集合11的控制單元13,例如工作站或個(gè)人計(jì)算機(jī) (PC)。優(yōu)選地，可以經(jīng)由控制單元13至少臨時(shí)連接到的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)18來(lái)將圖像數(shù)據(jù)集合11 從醫(yī)學(xué)成像裝置12傳輸?shù)娇刂茊卧?3。例如，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)18可以是醫(yī)院環(huán)境中的局域網(wǎng) (LAN)或無(wú)線LAN (WLAN)或者互聯(lián)網(wǎng)。
[0025] 優(yōu)選地，控制單元13被配置為在顯示器14 (例如工作站或PC的TFT屏幕）上分 別生成圖像數(shù)據(jù)集合11的切片視圖15和/或體積重建(未示出）。
[0026] 根據(jù)本發(fā)明，控制單元13被設(shè)計(jì)為識(shí)別脊椎的特定部分，特別是特定椎骨，其可 以?xún)?yōu)選地用作用于標(biāo)記圖像數(shù)據(jù)集合11中的脊椎的一個(gè)或多個(gè)其他部分(特別是其他椎 骨和/或椎間盤(pán))的算法的起點(diǎn)。在圖1中給出的示例中，在脊椎的圖像數(shù)據(jù)集合的軸向切 片視圖15中識(shí)別并且相應(yīng)地標(biāo)記對(duì)應(yīng)于第12胸椎骨的椎骨T12。
[0027] 在下文中，將具體闡述根據(jù)本發(fā)明的用于識(shí)別圖像數(shù)據(jù)集合11中的特定椎骨(特 別是T12椎骨）的方法以及相應(yīng)的裝置和系統(tǒng)。
[0028] 該方法優(yōu)選地涉及基于機(jī)器學(xué)習(xí)的算法，該算法用于通過(guò)用于使腰椎骨與胸椎骨 分離的兩個(gè)區(qū)分特征來(lái)可靠地區(qū)分在CT掃描的腰胸部分中的第12個(gè)胸椎骨T12。優(yōu)選地， 兩個(gè)區(qū)分特征與所附連的橫突起或肋骨的長(zhǎng)度和角度相關(guān)，長(zhǎng)度和角度二者都在接近椎管 的骨頭的彎曲冠狀投影中被測(cè)量。
[0029] 優(yōu)選地，圖像數(shù)據(jù)集合11是三維（3D)數(shù)據(jù)集合，并且基于從原始3D數(shù)據(jù)集合11 得到的二維（2D)數(shù)據(jù)集合來(lái)確定該區(qū)分參數(shù)?；诩构芴崛。眉舻衾吖羌艿那安?，并且 以前部彎曲最大強(qiáng)度的方式來(lái)投影附連到脊椎的其余骨頭。
[0030] 對(duì)該投影的后處理產(chǎn)生2D的單個(gè)閉合輪廓，還稱(chēng)為"肋骨輪廓"或"輪廓圖象"。其 內(nèi)部被劃分成包含橫突起或肋骨的2D投影的椎骨節(jié)段。對(duì)于每個(gè)椎骨節(jié)段，通過(guò)預(yù)先計(jì)算 的支持向量機(jī)（SVM)來(lái)計(jì)算和分類(lèi)一對(duì)區(qū)分特征。以下具體說(shuō)明從3D體積數(shù)據(jù)集合11得 到2D肋骨輪廓。
[0031] 對(duì)椎管的檢測(cè)是處理脊椎的任何算法的第一邏輯步驟。優(yōu)選地，通過(guò)由A Schulze, D. Major, and K. Biihlerf Fast and memory efficient feature detection using multi-resolution probabilistic boosting trees， in Journal of WSCGf 19 r/入公開(kāi)的方法來(lái)檢測(cè)或提取椎管，由此該方法通過(guò)引用并入本專(zhuān)利申請(qǐng) 中。
[0032] -旦椎管被提取，就剪切肋骨架的前部，即，從圖像數(shù)據(jù)集合11消除與肋骨架的 前部相關(guān)的圖像數(shù)據(jù)。
[0033] 通過(guò)前部最大強(qiáng)度投影(MIP)來(lái)轉(zhuǎn)換和/或顯示其余3D數(shù)據(jù)集合，其中在可視化 平面中，選擇具有最大強(qiáng)度的體素，即3D圖像數(shù)據(jù)，該體素落在從視點(diǎn)到投影平面追蹤的 平行射線的路徑中。
[0034] 優(yōu)選地，為了計(jì)及自然脊椎彎曲、最終脊椎側(cè)彎、損傷變形等，根據(jù)由A Kanitsar, D. Fleischmann, R. Wegenkittl, P. Felkel, and Μ. E. GrolIer, CPR -Curved Planar Reformation, in IEEE Visualization 2002，pages 37 - 44，2002公貨 的方法，以曲面重建（CPR)方式來(lái)采用MIP，由此該方法通過(guò)引用并入本專(zhuān)利申請(qǐng)中。
[0035] 通過(guò)MIP，從原始3D數(shù)據(jù)集合得到2D數(shù)據(jù)集合。因此，從現(xiàn)在開(kāi)始，根據(jù)本發(fā)明的 算法的其余部分是指2D數(shù)據(jù)集合。
[0036] 另外，MIP投影被閾值化以獲得骨像素。通過(guò)導(dǎo)致若干閉合連接的輪廓的基本圖 像處理操作來(lái)處理得到的二值掩模（binary mask)。最長(zhǎng)的那個(gè)(即肋骨輪廓）包含所有的 腰椎骨和一些低胸椎骨并且經(jīng)歷進(jìn)一步分析。
[0037] 從3D體積數(shù)據(jù)集合11對(duì)肋骨輪廓的提取在算法1中進(jìn)行了概述，并且通過(guò)圖 2來(lái)圖示，圖2示出了不同的處理步驟的結(jié)果，即利用背景標(biāo)記疊加 （ground labeling overlay)的輸入CT掃描的最大強(qiáng)度投影(左部)、附連到脊椎的骨頭的曲面投影，其中前部 肋骨被剪切掉（中部)，以及從所述掩模提取的輪廓，其中最長(zhǎng)的一個(gè)被稱(chēng)為肋骨輪廓20 (右 部)。
[0038] 在下文中，將具體闡述椎骨節(jié)段的確定和相應(yīng)度量，特別是區(qū)分參數(shù)。
[0039] 為了實(shí)現(xiàn)肋骨輪廓的后續(xù)分析的數(shù)值穩(wěn)定性并且去除最終離群值，通過(guò)高斯核來(lái) 平滑化肋骨輪廓坐標(biāo)。這也產(chǎn)生了肋骨輪廓的可微參數(shù)化（x(t); y(t))，其中，x(t)和 y(t)表示輪廓相對(duì)于連續(xù)實(shí)數(shù)值參數(shù)t的的空間坐標(biāo)。
[0040] 為了從平滑化肋骨輪廓中提取椎骨節(jié)段，執(zhí)行對(duì)帶符號(hào)的(平面）曲率的局部極小 值和極大值的搜索
在公式（1)中，k表示肋骨輪廓的帶符號(hào)的曲率。
[0041] 假設(shè)曲線逆時(shí)針取向，則分別地，局部極大值對(duì)應(yīng)于肋骨尖端或突起尖端，并且局 部極小值對(duì)應(yīng)于近似盤(pán)位置。
[0042] 這在算法2中進(jìn)行了概述，并且在圖3中被圖示(左)，圖3示出了具有局部極小值 μ的平滑化肋骨輪廓21，其接近椎間盤(pán)位置并且產(chǎn)生脊椎的節(jié)段(虛線)。為了清楚起見(jiàn)， 總共22個(gè)極小值中僅6個(gè)極小值μ被注釋有參考字母" μ "。
[0043] 用參考字母" α "注釋的節(jié)段的質(zhì)心連接到兩個(gè)關(guān)聯(lián)的肋骨/突起尖端τ。為了 清楚起見(jiàn)，總共10個(gè)質(zhì)心中的僅三個(gè)質(zhì)心α (參見(jiàn)注釋有"L"、"x"和"Τ"的符號(hào)）以及總 共24個(gè)極大值中的6個(gè)局部極大值τ被利用相應(yīng)的參考字母表示。
[0044] 每個(gè)節(jié)段的中心α經(jīng)由直線δ與關(guān)聯(lián)的肋骨/突起的兩個(gè)尖端τ連接。針對(duì) 連接線S來(lái)計(jì)算在本發(fā)明的上下文中也被稱(chēng)為"區(qū)分參數(shù)"的兩個(gè)度量。優(yōu)選地，計(jì)算由 連接線S的左部和右部包圍的長(zhǎng)度和角度，以便于得到用于在Λ狀（+1)、破折號(hào)狀（〇)(即 直的）與最終V狀（-1)連接線δ之間進(jìn)行區(qū)分的度量。
[0045] 在下文中，將具體闡述基于兩個(gè)計(jì)算的度量的T12椎骨的識(shí)別和區(qū)分。
[0046] 發(fā)現(xiàn)腰部折線（即連接線δ (參見(jiàn)圖3的左部)）是短的，并且其角度趨向于接近 零的群集，而胸椎骨在具有正角度的情況下是長(zhǎng)的。然而，Τ12肋骨的形狀可以在腰部突起 和胸部肋骨的形狀之間變化。因