專利名稱：由血管結(jié)構(gòu)的三維圖像數(shù)據(jù)組可視化斑塊沉積物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于由血管結(jié)構(gòu)、尤其是冠狀血管樹的三維圖像數(shù)據(jù)組可視化斑塊沉積物的方法，其中，將三維圖像數(shù)據(jù)組中具有斑塊沉積物的血管結(jié)構(gòu)的至少一段分割出來，以得到分割的圖像數(shù)據(jù)。
背景技術(shù)：
血管結(jié)構(gòu)首先是利用計算機斷層造影(CT)技術(shù)在注入造影劑之后可以很好地可視化。現(xiàn)代多層CT設(shè)備使得利用較高的空間分辨率來拍攝和顯示血管結(jié)構(gòu)成為可能，這首先對冠狀血管結(jié)構(gòu)的可視化十分重要?；谒涗浀?D圖像數(shù)據(jù)組，使用者可以在適當(dāng)?shù)目梢暬麓_定血管腔(Gefaesslumen)和血管上的斑塊沉積物之間的關(guān)系，以便從中估計患者血管阻塞的風(fēng)險。然后根據(jù)這種分析的結(jié)果確定為患者治療的后續(xù)步驟。
在此，對其中出現(xiàn)血管結(jié)構(gòu)的檢查體的3D圖像數(shù)據(jù)組的分析通常是通過標(biāo)準(zhǔn)可視化技術(shù)(如MPR，多平面整形)或借助沿血管中心軸的軸向截面圖像進(jìn)行的。在這些方法中，在顯示器上以期望的投影或截面、必要時在分割出血管結(jié)構(gòu)之后為觀察者顯示出所記錄的3D圖像數(shù)據(jù)。在此，斑塊沉積物和血管腔之間空間關(guān)系的確定，以及狹窄程度的確定通常借助于對整個檢查體的圖像顯示進(jìn)行。
在US 4945478 A中描述了一種用于由MRT數(shù)據(jù)組來識別并3D顯示動脈粥樣硬化沉積物的圖像處理系統(tǒng)。在此，借助分割由圖像數(shù)據(jù)組中提取血管并識別出圖像數(shù)據(jù)中的斑塊沉積物。在該公開物的該方法中，將斑塊沉積物進(jìn)行了分類，以便在隨后的顯示中能夠可視化不同的分類。3D可視化基于“四叉樹”顯示，其中，將整個感興趣體積劃分為六面體，其中每個六面體對應(yīng)于表示相應(yīng)的斑塊類別的特定的亮度或顏色。在此，在每個六面體中結(jié)合了一個或多個原始圖像點，從而也總體上減少了要處理的數(shù)據(jù)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠改進(jìn)分析的由血管結(jié)構(gòu)的3D圖像數(shù)據(jù)組可視化斑塊沉積物的方法。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題是通過一種由血管結(jié)構(gòu)、尤其是冠狀血管樹的三維圖像數(shù)據(jù)組可視化斑塊沉積物的方法來解決的。首先，在3D圖像數(shù)據(jù)組中將具有斑塊沉積物的血管結(jié)構(gòu)的至少一段分割出來，以得到分割的圖像數(shù)據(jù)。與公知的可視化技術(shù)不同，該分割的3D圖像數(shù)據(jù)不顯示在預(yù)先給定的投影或截面平面內(nèi)，而是由該分割的圖像數(shù)據(jù)首先產(chǎn)生選出的血管結(jié)構(gòu)段和斑塊沉積物的人工3D模型圖像，該模型圖像僅包含血管結(jié)構(gòu)的邊界面(即血管壁)和斑塊沉積物的邊界面。然后，由此為使用者可視化該人工3D模型圖像或從中選出的部分體積。
使用者現(xiàn)在可以對該顯示的模型圖像交互地進(jìn)行分析，例如通過選擇透視或所顯示的截面平面，或通過旋轉(zhuǎn)、平移或放大顯示。此外，觀察者還可以虛擬地通過在該顯示中移動(飛過)，以便以這種方式來采集各血管內(nèi)的關(guān)系。由于3D模型僅包含血管和斑塊沉積物的相應(yīng)邊界面，使得能夠隨時以簡單的方式相對于血管腔來確定斑塊部分。此外，提供人工產(chǎn)生的重要邊界面的3D模型使得可以在于顯示中交互運動時進(jìn)行非?？斓膱D像處理。該方法在需要時也可以按需產(chǎn)生并可視化3D圖像數(shù)據(jù)組中包含的整個血管結(jié)構(gòu)的3D模型圖像。
血管結(jié)構(gòu)和斑塊沉積物的分割可以利用公知的分割技術(shù)實現(xiàn)，如區(qū)域增長技術(shù)(Region-Growing-Technik)。在一優(yōu)選實施方式中，分割的實現(xiàn)為首先確定選出的血管結(jié)構(gòu)的血管的中心軸的延伸，并從3D圖像數(shù)據(jù)組中計算出沿該中心軸的軸向截面。然后，由各軸向截面的圖像數(shù)據(jù)來確定血管結(jié)構(gòu)和斑塊沉積物的邊界線。這種確定可以由使用者在所示出的軸向截面中對該邊界線進(jìn)行標(biāo)記來實現(xiàn)，或通過例如基于關(guān)于各像素的HU值或灰度值的閾值方法的自動圖像處理算法來確定。還可以將圖像處理算法與通過使用者的交互加以組合。交互首先提供了對觀察者迄今能夠較之利用自動圖像處理算法更可靠識別的斑塊沉積物邊界線的確定。當(dāng)然，血管中心軸的延伸既可以交互地，也可以利用對應(yīng)的圖像處理算法從3D圖像數(shù)據(jù)中確定。
從分割的圖像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生人工3D模型圖像可以通過在分割圖像數(shù)據(jù)中的血管結(jié)構(gòu)圖像點和斑塊沉積物圖像點之間的插值實現(xiàn)。在此，僅考慮血管結(jié)構(gòu)和斑塊沉積物的邊界線及邊界面的圖像點。進(jìn)行插值一方面是為了獲得用于產(chǎn)生3D模型圖像的圖像點的均勻柵格，另一方面是為了能夠用比3D圖像數(shù)據(jù)更高的分辨率來顯示該模型。在此，除了簡單的線性內(nèi)插，當(dāng)然也可以采用較復(fù)雜的插值技術(shù)。在此，優(yōu)選地將人工3D圖像模型作為多邊形網(wǎng)格產(chǎn)生并隨后以這種形式進(jìn)行可視化。
即使當(dāng)前的描述首先是針對CT血管造影進(jìn)行的，但本發(fā)明的方法當(dāng)然還可以用于利用其它成像技術(shù)記錄的血管結(jié)構(gòu)的3D圖像數(shù)據(jù)組。對此的例子有磁共振斷層造影(MR)、PET(正電子發(fā)射斷層造影)、SPECT(單光子發(fā)射計算機斷層造影)或超聲波技術(shù)。采用本發(fā)明方法的前提僅僅是，可以由3D圖像數(shù)據(jù)組分割出所記錄的血管結(jié)構(gòu)及斑塊沉積物。


以下借助實施例結(jié)合附圖對本發(fā)明的方法在不作為對其加以限制的情況下進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。其中以示意圖示出圖1舉例示出冠狀血管結(jié)構(gòu)的計算機斷層造影圖像的顯示；圖2舉例示出圖1所示圖像中一段的放大；圖3舉例示出穿過血管延伸中線的軸向截面的設(shè)置；圖4舉例示出血管的軸向截面圖像；以及圖5示出顯示人工3D模型的兩個例子。
具體實施例方式
下面，以如可以通過利用CT血管造影技術(shù)的現(xiàn)代多層CT設(shè)備拍攝的患者冠狀血管結(jié)構(gòu)的血管段的可視化為例來說明本發(fā)明的方法。為此，圖1示出用于圖像地顯示借助CT血管造影獲得的3D圖像數(shù)據(jù)組的例子，其中示出冠狀血管結(jié)構(gòu)4。使用者在該圖中選擇包含要檢查的血管段的附近的血管段2。這種選擇是交互進(jìn)行的，其中，使用者通?？梢越换サ亍⒂绕涫峭ㄟ^三維地改變圖像的取向來選擇CT圖像1的適當(dāng)?shù)耐敢暫惋@示方式，以便能夠識別附著了斑塊的血管段。
在選擇了要分析的血管段之后，使用者在圖2中舉例示出的放大血管段2中交互地標(biāo)記出血管段5的中心軸。在此可見圖2中所示的標(biāo)記6。
還可以利用公知的圖像處理算法來自動地確定中心血管軸。這尤其是在CT圖像拍攝注有造影劑的血管的情況下，由于與此相關(guān)的對比度的提高，必要時在采用相減血管造影時在減去掩模圖像之后，是可能容易進(jìn)行的。
然后，基于由此確定的血管段5的中心軸10的延伸，計算穿過該血管段5的軸向截面3，如圖3所示。
下一步，為使用者相繼顯示作為截面圖像的軸向截面3。圖4舉例示出了這種軸向截面圖像。使用者在該圖像中交互地標(biāo)記出斑塊沉積物7的邊界線9(在圖4中用正方形示出)。使用者可以相同的方式交互地或借助自動分割算法來標(biāo)記血管段5的邊界線8(圖4中用圓形表示)。
在對血管段5的所有軸向截面3實施了該步驟之后，在該血管段中就有了血管段5的邊界點和斑塊沉積物7的邊界點。借助于這些根據(jù)原始CT拍攝的空間分辨率以及所設(shè)置的標(biāo)記點而以不同大小的空間距離出現(xiàn)的邊界點，可以實現(xiàn)插值以產(chǎn)生具有高分辨率的血管段和斑塊沉積物邊界面的人工三維模型。該人工三維模型由構(gòu)成各邊界面的多邊形網(wǎng)格、例如三角形網(wǎng)格表示。
以這種方式產(chǎn)生的三維模型然后被以適當(dāng)?shù)暮?或預(yù)定的方式可視化，如在圖5中以兩個顯示12、13所示意性示出的那樣。在這些顯示中，可以看到多邊形網(wǎng)格11以及由此構(gòu)成的血管段的邊界面14和斑塊沉積物的邊界面15。
該技術(shù)可以按照較高的空間分辨率為使用者提供血管段及在其中的斑塊沉積物的可視化。在此，使用者可以實時地從不同的透視來分析斑塊沉積物與血管壁或血管腔之間的空間關(guān)系，尤其是還可以實時地在3D模型的顯示中移動。其在此可以獲得關(guān)于狹窄的幾何特性以及由于狹窄而引起的對血流的影響的真實印象。
權(quán)利要求
1.一種由血管結(jié)構(gòu)(4)、尤其是冠狀血管樹的三維圖像數(shù)據(jù)組可視化斑塊沉積物(7)的方法，其中，在該三維圖像數(shù)據(jù)組中將具有斑塊沉積物(7)的血管結(jié)構(gòu)的至少一段(5)分割出來，以得到分割的圖像數(shù)據(jù)，其特征在于，由該分割的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生該血管結(jié)構(gòu)的至少一段(5)和斑塊沉積物(7)的人工三維模型圖像(12，13)，該模型圖像僅包含血管結(jié)構(gòu)和斑塊沉積物的邊界面，其中，所述人工三維模型圖像(12，13)的產(chǎn)生通過在屬于血管結(jié)構(gòu)的邊界面的圖像點之間和在屬于斑塊沉積物(7)邊界面的圖像點之間的空間插值實現(xiàn)，以獲得三維模型圖像圖像點的均勻柵格，并使該人工三維模型圖像(12，13)或其部分體積可視化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述分割通過如下實現(xiàn)-確定血管結(jié)構(gòu)的至少一段(5)的中心軸(10)的延伸，-計算沿該中心軸(10)的軸向截面(3)，以及-由該軸向截面(3)的圖像數(shù)據(jù)確定該血管結(jié)構(gòu)的至少一段(5)以及斑塊沉積物(7)的邊界線(8，9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所送的方法，其特征在于，將所述人工三維模型圖像(12，13)產(chǎn)生為多邊形網(wǎng)格(11)并進(jìn)行可視化。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，可使觀察者可實時交互控制地改變在所述血管結(jié)構(gòu)的至少一段(5)中的觀察透視和/或虛擬運動。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由血管結(jié)構(gòu)(4)、尤其是冠狀血管樹的3D圖像數(shù)據(jù)組可視化斑塊沉積物(7)的方法。在3D圖像數(shù)據(jù)組中將具有斑塊沉積物(7)的血管結(jié)構(gòu)的至少可預(yù)定的一段(5)分割出來，以得到分割的圖像數(shù)據(jù)。由分段的圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生該血管結(jié)構(gòu)的至少一段(5)的和斑塊沉積物(7)的人工3D模型圖像(12，13)，其僅包含血管結(jié)構(gòu)和斑塊沉積物的邊界面。人工3D模型圖像的產(chǎn)生通過在屬于血管結(jié)構(gòu)的邊界面的圖像點之間和在屬于斑塊沉積物(7)的邊界面的圖像點之間的空間插值實現(xiàn)，以獲得3D模型圖像圖像點的均勻柵格。使人工三維模型圖像(12，13)或其部分體積可視化。該方法為分析提供了更好的對具有斑塊沉積物的血管段的可視化。
文檔編號G06T7/00GK1765321SQ200510099158
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月9日
發(fā)明者丹尼爾·林克, 邁克爾·肖伊爾林 申請人:西門子公司