專利名稱：Ct醫(yī)學(xué)影像成像方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)影像成像方法，特別是一種可以對影像進(jìn)行個性化分析的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法。
背景技術(shù)：
目前的醫(yī)學(xué)影像成像方法一般是通過螺旋三維CT的掃描和成像系統(tǒng)來進(jìn)行，首先通過螺旋三維CT的掃描來采集數(shù)據(jù)，然后將這些數(shù)據(jù)通過大型的工作站建立醫(yī)學(xué)三維電子影像，并且可以將有關(guān)的三維數(shù)據(jù)刻入普通的光盤進(jìn)行保存。這種方法形成醫(yī)學(xué)影像、三維CT成像和分析工作目前必須借助大型的工作站。這種依賴價格昂貴的工作站的分析，不僅成本高，且不便于外科醫(yī)師靈活、獨立的對具體的每一個病例進(jìn)行個性化的測量、設(shè)計和手術(shù)模擬。
另外一種方法是X光二維測量取得二維的圖像膠片，然后通過像素疊加成像技術(shù)，可以將二維的圖像膠片通過掃描后建立三維圖像。但是，二維測量遠(yuǎn)不如三維測量精確，同時無法進(jìn)行真正意義上的手術(shù)模擬。通過膠片掃描將二維圖像轉(zhuǎn)化為三維圖像，不是電子圖像，其信息的完整性和測量分析的精確性都無法同CT工作站的結(jié)果相比較，而且針對膠片掃描所進(jìn)行的后期修補工作噪聲濾波、圖像定位及匹配等工作也具有相當(dāng)?shù)睦щy。這種非人機交互模式不利于醫(yī)師和患者在手術(shù)前能針對手術(shù)后的效果進(jìn)行感性的領(lǐng)悟和交流，達(dá)成共識。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，使得三維CT的影像數(shù)據(jù)能在PC機上完成顯像、重組、測量、分析和手術(shù)設(shè)計、結(jié)果預(yù)演和分析，從而使計算機手術(shù)設(shè)計更具靈活性、便捷性和可操作性。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，它包括a利用個人計算機讀取CT掃描的數(shù)據(jù)文件信息；b讀取體數(shù)據(jù)；c從體數(shù)據(jù)中分別提取骨組織像素和皮膚像素；d分別計算骨和皮膚等值面法向量；e分別設(shè)置骨和皮膚的顏色、透明度；f分別加入視窗形成完整圖像。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種形成水平、冠狀、矢狀面切片集的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法。根據(jù)這一目的的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法包括如下步驟a利用個人計算機讀取CT掃描的數(shù)據(jù)文件信息；b讀取體數(shù)據(jù)；c設(shè)置插值模式；d設(shè)置重切片參數(shù)；e根據(jù)插值模式和切片參數(shù)分別計算生成水平、冠狀、矢狀面切片集。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種顯示并測量二維CT的影像數(shù)據(jù)的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法。根據(jù)這一目的的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法包括如下步驟a利用個人計算機讀取CT掃描的數(shù)據(jù)文件信息；b讀取切片像素數(shù)據(jù)；c在個人電腦顯示器上顯示二維圖像；d利用個人電腦圖像處理功能對二維圖像進(jìn)行調(diào)整 e測量二維圖像像素間的各種數(shù)據(jù)。
PC機三維CT成像和分析系統(tǒng)的建立，擺脫了CT工作站的依賴，降低了工作成本，使整形外科醫(yī)師靈活、獨立的對具體的每一個病例進(jìn)行個性化的測量、設(shè)計和手術(shù)模擬。人機交互模式的應(yīng)用有利于醫(yī)師和患者在手術(shù)前能針對手術(shù)后的效果進(jìn)行感性的領(lǐng)悟和交流，達(dá)成共識。三維測量的實現(xiàn)，為建立真正意義上的手術(shù)模擬確立了基礎(chǔ)圖像的建立是通過三維CT數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化而得到的，是真正意義上的電子圖像，無信息的丟失和測量分析的精確性同CT工作站的結(jié)果是一致的。
以下結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為本發(fā)明形成三維影像的流程圖。
圖2為本發(fā)明形成水平、冠狀、矢狀面切片集的流程圖。
圖3為本發(fā)明顯示并測量二維影像的流程圖。
具體實施例方式
有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說明及技術(shù)內(nèi)容，現(xiàn)就結(jié)合

如下首先參閱圖1，這是本發(fā)明形成三維影像的流程圖。個人計算機在輸入文件名稱后便開始讀取數(shù)據(jù)文件信息11，這類信息是關(guān)于數(shù)據(jù)文件格式方面的信息，包括有文件名模式、文件數(shù)量、影像設(shè)備類型、數(shù)據(jù)存儲格式、切片像素間距、切片片層間距，這里的文件名模式是指保存系列醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)文件名的定義規(guī)律；切片像素間距是指每張切片均由大量等間距像素構(gòu)成，任意相鄰兩個像素間的距離；切片片層間距是指醫(yī)學(xué)影像由多層等間距的切片構(gòu)成，任意相鄰兩個切片間的距離。在讀取完這些相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件格式信息后，個人計算機便根據(jù)這些數(shù)據(jù)文件格式所確立的方式來讀取體數(shù)據(jù)12。讀入了體數(shù)據(jù)后，因為皮膚和骨骼具有不同的特性，例如，二者像素的灰度值不同。因此本發(fā)明將皮膚和骨組織像素分別從讀取的體數(shù)據(jù)中提取出來，即提取骨組織像素13和提取皮膚像素13。將皮膚和骨組織像素分別提取出來后，計算機就可以根據(jù)相對應(yīng)的算法，例如表面繪制重建算法等，來分別來計算骨等值面法向量14和皮膚等值面法向量14了，這里的等值面法向量是指由相等灰度值構(gòu)成等值面，在該曲面上的法線向量稱為等值面法向量。結(jié)合讀入的體數(shù)據(jù)和計算出來的骨和皮膚法向量數(shù)值就可以夠建成骨和皮膚的影像了，根據(jù)這些數(shù)值分別設(shè)置骨的顏色、透明度以及皮膚的顏色、透明度15，再將這些設(shè)定分別加入視窗就在顯示器上顯示了完整的三維圖像16。在一個實施例中，讀取數(shù)據(jù)文件信息11這一步驟中采用的三維空間數(shù)據(jù)文件是從CT等醫(yī)學(xué)影像設(shè)備上輸出的電子文檔，該文檔為DICOM 3.0國際標(biāo)準(zhǔn)格式。在本實施例中，三維空間數(shù)據(jù)場的可視化算法采用經(jīng)典的表面繪制算法。在上述三維重建模塊中，將經(jīng)典的Marching Cubes算法和PC計算機中的OpenGL程序、Windows操作系統(tǒng)的GUI結(jié)合在一起，可以充分利用現(xiàn)有顯卡可編程的特點，從而達(dá)到加速圖像生成和顯示的目的。同時，采用了多層表面繪制技術(shù)，可以同時顯示骨組織和軟組織，如皮膚等，并可分別設(shè)置顏色和透明度，形成具有透視感的偽彩色圖像。
請參閱圖2，這是本發(fā)明形成水平、冠狀、矢狀面切片集的流程圖。個人計算機在輸入文件名稱后便開始讀取數(shù)據(jù)文件信息21，這類信息是關(guān)于數(shù)據(jù)文件格式方面的信息，包括有文件名模式、文件數(shù)量、影像設(shè)備類型、數(shù)據(jù)存儲格式、切片像素間距、切片片層間距。在讀取完這些相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件格式信息后，個人計算機便根據(jù)這些數(shù)據(jù)文件格式所確立的方式來讀取體數(shù)據(jù)22。讀入了體數(shù)據(jù)后，根據(jù)生成的面切片的要求不同，進(jìn)行插值模式設(shè)置23，這些插值模式分別有最近點插值，即由離最近點的值作為新的插值數(shù)值；線性插值，即由待插值點兩端的值進(jìn)行線性插值得到的數(shù)值和三次插值，由待插值點周圍8個點分別進(jìn)行線性插值得到的數(shù)值。接下來設(shè)置重切片參數(shù)24，所謂的重切片參數(shù)是指為了進(jìn)行重新切片而需要設(shè)置的參數(shù)，如插值平面方向、插值數(shù)量、片層間距等參數(shù)。根據(jù)讀入的體數(shù)據(jù)和設(shè)置好的插值模式和重切片參數(shù)計算機就可以分別生成水平面切片、冠狀面切片和矢狀面切片25了。
在上述模塊中，利用一系列CT片層數(shù)據(jù)，生成其他兩組平面的系列數(shù)據(jù)，也就是以水平面片層數(shù)據(jù)生成冠狀面和矢狀面的系列數(shù)據(jù)。該生成算法是在未進(jìn)行三維重建立體圖像的條件下生成的，因此其生成速度快。同時，在具體實施過程中，提供了三種插值運算模式，供用戶選擇。
請參閱圖3，這是本發(fā)明顯示并測量二維影像的流程圖。個人計算機在輸入文件名稱后便開始讀取數(shù)據(jù)文件信息31，這類信息是關(guān)于數(shù)據(jù)文件格式方面的信息，包括有文件名模式、文件數(shù)量、影像設(shè)備類型、數(shù)據(jù)存儲格式、切片像素間距、切片片層間距。在讀取完這些相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件格式信息后，個人計算機便根據(jù)這些數(shù)據(jù)文件格式所確立的方式來讀取切片像素數(shù)據(jù)32。根據(jù)這些數(shù)值計算機就可以顯示二維切片圖像33，接下來計算機就可以利用其圖形處理功能對顯示的二維切片圖像進(jìn)行調(diào)整34。這些調(diào)整包括圖像旋轉(zhuǎn)、剪切變形、圖像反色、灰度調(diào)整、亮度調(diào)整、對比度調(diào)整、窗口調(diào)整、窗位調(diào)整以及圖像的縮小和放大。由于這里的圖像都是來源于數(shù)據(jù)文件而非對膠片的掃描，因此計算機很容易就可以對圖像上的各種位置和距離進(jìn)行測量35，這類測量主要是對直線距離的測量以及夾角角度的測量。在一些實施例中還包括對這些圖像文件進(jìn)行保存以及轉(zhuǎn)化為其他類型計算機可讀的圖像文件格式，如tif、gif等。
本發(fā)明的以上實施例為醫(yī)師提供了一系列二維及三維圖像處理功能。二維圖像處理的主要功能有CT圖像的縮放、旋轉(zhuǎn)、剪切變形、反色、灰度調(diào)整、亮度調(diào)整、窗口及窗位調(diào)整、長度和角度的測量及將DICOM圖像轉(zhuǎn)換為TIFF圖像等功能。三維圖像預(yù)處理功能主要是將原始的CT系列圖像進(jìn)行重新剖分，重建水平面、矢狀面和冠狀面的二維圖像，剖分的尺寸和像素間距均可靈活調(diào)整。三維圖像處理的主要功能主要有高精度三維表面重建，三維體的縮放、旋轉(zhuǎn)、剖分、色彩調(diào)整、長度、面積及體積測量。
這些實施例的應(yīng)用例子之一是建立顱頜面外科個性化的三維分析，測量和手術(shù)模擬系統(tǒng)。PC機三維CT成像和分析系統(tǒng)的建立，擺脫了CT工作站的依賴，降低了工作成本，使整形外科醫(yī)師靈活、獨立的對具體的每一個病例進(jìn)行個性化的測量、設(shè)計和手術(shù)模擬。人機交互模式的應(yīng)用有利于醫(yī)師和患者在手術(shù)前能針對手術(shù)后的效果進(jìn)行感性的領(lǐng)悟和交流，達(dá)成共識。三維測量的實現(xiàn)，為建立真正意義上的手術(shù)模擬確立了基礎(chǔ)。圖像的建立是通過三維CT數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化而得到的，是真正意義上的電子圖像，無信息的丟失和測量分析的精確性同CT工作站的結(jié)果是一致的。
以上所介紹的，僅僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，不能以此來限定本發(fā)明實施的范圍，即本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明所作的等同的變化，例如將以上實施例中的三個功能組進(jìn)行組合變化。以及本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員熟知的改進(jìn)、變化，都應(yīng)仍屬于本發(fā)明專利涵蓋的范圍。
權(quán)利要求
1.一種CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，其特征在于它包括以下步驟a利用個人計算機讀取CT掃描的數(shù)據(jù)文件信息；b讀取體數(shù)據(jù)；c從體數(shù)據(jù)中分別提取骨組織像素和皮膚像素；d分別計算骨和皮膚等值面法向量；e分別設(shè)置骨和皮膚的顏色、透明度；f分別加入視窗形成完整圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，其特征在于該方法還包括對完成的圖像進(jìn)行長度、面積、體積和角度的測量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，其特征在于該方法還包括對完成的圖像進(jìn)行調(diào)整。
4.一種CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，其特征在于它包括以下步驟a利用個人計算機讀取CT掃描的數(shù)據(jù)文件信息；b讀取體數(shù)據(jù)；c設(shè)置插值模式；d設(shè)置重切片參數(shù)；e根據(jù)插值模式和切片參數(shù)分別計算生成水平、冠狀、矢狀面切片集。
5.一種CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，其特征在于它包括以下步驟a利用個人計算機讀取CT掃描的數(shù)據(jù)文件信息；b讀取切片像素數(shù)據(jù)；c在個人電腦顯示器上顯示二維圖像；d利用個人電腦圖像處理功能對二維圖像進(jìn)行調(diào)整；e測量二維圖像像素間的各種數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，其特征在于所述的CT掃描的數(shù)據(jù)文件是DICOM國際標(biāo)準(zhǔn)格式文檔。
全文摘要
本發(fā)明是一種CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，利用個人計算機讀取CT掃描的數(shù)據(jù)文件信息和體數(shù)據(jù)，從體數(shù)據(jù)中分別提取骨組織像素和皮膚像素，分別計算骨和皮膚等值面法向量，并且分別設(shè)置骨和皮膚的顏色、透明度，再分別加入視窗形成完整圖像。本發(fā)明通過上述CT醫(yī)學(xué)影像成像方法，能將三維CT的影像數(shù)據(jù)在PC機上完成顯像、重組、測量、分析和手術(shù)設(shè)計、結(jié)果預(yù)演和分析，從而使計算機手術(shù)設(shè)計更具靈活性、便捷性和可操作性。
文檔編號G06T15/00GK1556504SQ20041001573
公開日2004年12月22日 申請日期2004年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月9日
發(fā)明者張如鴻, 孫曉光, 穆雄錚, 王麗萍, 韋敏 申請人:上海第二醫(yī)科大學(xué)附屬第九人民醫(yī)院