專利名稱：交互式肝病診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于醫(yī)療診斷的方法和圖形用戶界面。具體地講，本 發(fā)明涉及用于計(jì)算機(jī)輔助醫(yī)療診斷的方法和圖形用戶界面以及結(jié)合本發(fā)明的系 統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于診斷影像系統(tǒng)的快速科技進(jìn)步，使得近來(lái)對(duì)于肝癌的早期發(fā)現(xiàn)成 為可能。肝癌的檢測(cè)和診斷通常涉及在常見(jiàn)的多種影像數(shù)據(jù)采集設(shè)備中的多個(gè)影 像采集。例如，電腦斷層造影(CT)是早期肝癌檢測(cè)和診斷的最常用數(shù)據(jù)采集設(shè) 備。當(dāng)使用CT成像時(shí)，為了診斷目的，可以采集多達(dá)四期的影像。這四期包括平 掃CT影像，動(dòng)脈期影像，門靜脈期影像，和延遲期影像。當(dāng)CT影像不足以幫助 達(dá)成診斷時(shí)，還可以使用其他影像采集設(shè)備的影像。其他數(shù)據(jù)采集設(shè)備的示例包 括來(lái)自核磁共振成像(MRI)或正電子發(fā)射斷層成像(PET)的影像。當(dāng)大量數(shù)據(jù) 可用時(shí)，需要有效利用這些數(shù)據(jù)并輔助醫(yī)師或其他醫(yī)療人員提高處理量的工具。


本文要求保護(hù)和/或描述的內(nèi)容進(jìn)一步以示例性實(shí)施例的方式進(jìn)行描 述。這些示例性實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地描述。這些實(shí)施例是非限定性的示例 性實(shí)施例，其中在附圖的所有視圖中，類似的附圖標(biāo)記代表類似的結(jié)構(gòu)，并且其 中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于計(jì)算機(jī)輔助肝病診斷系統(tǒng)
的示例性構(gòu)造；圖2 (a)示出了強(qiáng)制標(biāo)記方法的示例性流程圖；圖2(b)示出了強(qiáng)制標(biāo)記方法的可替換示例性流程圖；圖3 (a)示出了用于構(gòu)造指示圖的示例性流程圖；圖3 (b)示出了示例性的指示圖；圖3(c)示出了與指示圖中病灶相關(guān)的病灶信息表；圖4(a)示出了病灶分割、主動(dòng)脈分割和病灶信息顯示的示例性流程圖；圖4 (b)示出了呈現(xiàn)病灶分割結(jié)果和相關(guān)信息的示例性方式；圖4(c)以3D示出了病灶分割結(jié)果的示例性顯示；圖4(d)示出了一些示例性方式的病灶診斷信息顯示和信息提取的控制；圖5示出了示例性治療計(jì)劃/術(shù)前評(píng)估機(jī)制；
圖6示出了交互式肝臟分割的示例性流程圖；圖7(a)示出了根據(jù)用戶手工描邊的肝臟區(qū)域進(jìn)行局部交互式肝臟分割調(diào)整的示例性發(fā)明方法；圖7(b)示出了根據(jù)用戶手工描邊的肝臟邊界進(jìn)行局部交互式肝臟分割調(diào)整的示例性發(fā)明方法；圖8示出了用于交互式血管分析的示例性流程圖；圖9示出了血管分割的示例性流程圖；圖IO示出了用于分離門靜脈與肝靜脈的示例性流程圖；圖11示出了用于血管分離的示例性血管分支VOI;圖12示出了跟蹤路徑的示例性入口點(diǎn)和終點(diǎn)；圖13示出示例性路徑被分類為門靜脈分支和肝靜脈分支；圖14示出了除跟蹤路徑外其他連接的門靜脈和肝靜脈分支的示例性分離；圖15示出了分離平面分開(kāi)連接的門靜脈和肝靜脈的示例；圖16示出了分離調(diào)整的示例；圖17示出了交互式血管標(biāo)記的示例性流程圖；圖18示出了血管系統(tǒng)的示例圖；圖19示出了標(biāo)記的門靜脈系統(tǒng)的示例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及用于肝病診斷的方法和圖形用戶界面。本文披露了方法和 圖形用戶界面，便于協(xié)調(diào)取回與患者及肝病相關(guān)的影像和非影像數(shù)據(jù)，處理影像/ 非影像以提取診斷信息，生成影像和非影像診斷信息的分層次表示，交互式探査 診斷信息的分層次結(jié)構(gòu)，和交互式診斷過(guò)程。本發(fā)明還披露了在不同維數(shù)有效顯 示數(shù)據(jù)的方法和圖形用戶界面。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的示例性系統(tǒng)100。在該示例性構(gòu)造中， 系統(tǒng)100包括多個(gè)過(guò)濾器(過(guò)濾器l 108，過(guò)濾器2 112，和過(guò)濾器3 110)，可視 數(shù)據(jù)處理機(jī)制130，肝病診斷機(jī)制140，和診斷報(bào)告生成機(jī)制128。系統(tǒng)100還可 以包括搜索引擎104，它從患者數(shù)據(jù)庫(kù)106取回與患者ID 102相關(guān)的信息。搜索 引擎104可以根據(jù)接收到的患者ID 102訪問(wèn)存儲(chǔ)在患者數(shù)據(jù)庫(kù)的信息?；颊邤?shù)據(jù) 庫(kù)106可以是本地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?；颊邤?shù)據(jù)庫(kù)106可以是單個(gè)數(shù) 據(jù)庫(kù)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，它可以位于單個(gè)地址或通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分布在多個(gè)位置?？梢晹?shù)據(jù) 處理機(jī)制130可進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)可視/處理機(jī)制114,自動(dòng)肝臟病灶檢測(cè)機(jī)制116， 交互式肝臟病灶檢測(cè)機(jī)制118，和可視診斷信息提取機(jī)制120。肝病診斷機(jī)制140 可進(jìn)一步包括分層次表示構(gòu)造機(jī)制122，診斷依據(jù)探査和實(shí)時(shí)交互式診斷控制器 124,和治療計(jì)劃/術(shù)前評(píng)估機(jī)制126。由可視數(shù)據(jù)處理機(jī)制114支持的一個(gè)功能是，用戶可以標(biāo)記檢測(cè)到的 病灶的輪廓，用于進(jìn)一步分析。不過(guò)，當(dāng)多相體數(shù)據(jù)，例如CT或MRI被用于診斷 時(shí)，病灶可能被標(biāo)記多次。首先，病灶可以跨多個(gè)影像切片，用戶可能在不同切 片上雙重標(biāo)記。其次，病灶可以在多個(gè)相位上可見(jiàn)，用戶可能在不同相位上多次 標(biāo)記。為了避免多次標(biāo)記而引起的任何混淆，采用了強(qiáng)制標(biāo)記方法。圖2(a)示出 了強(qiáng)制標(biāo)記方法200-a的示例性流程圖。用戶在一個(gè)相位中標(biāo)記，如步驟202所 示，它到所有現(xiàn)有標(biāo)記的距離(新標(biāo)記輪廓的周邊邊緣與現(xiàn)有標(biāo)記的輪廓的周邊 邊緣之間的距離)，不論這些現(xiàn)有標(biāo)記是本來(lái)標(biāo)記在同一相位或者由其它相位對(duì)應(yīng) 到同一相位，在步驟204， 206進(jìn)行測(cè)量。在現(xiàn)有標(biāo)記與新標(biāo)記處于不同相位時(shí)， 兩個(gè)要進(jìn)行比較的標(biāo)記在計(jì)算距離之前可以對(duì)應(yīng)到一個(gè)相體積中。在步驟208中，新標(biāo)記輪廓與現(xiàn)有輪廓之間的計(jì)算得到的距離和預(yù)設(shè) 的閾值進(jìn)行比較。如果數(shù)據(jù)庫(kù)中有多于一個(gè)的現(xiàn)有輪廓，則系統(tǒng)將新標(biāo)記輪廓與 所有的現(xiàn)有輪廓進(jìn)行比較，如步驟210所示。如果新標(biāo)記輪廓與現(xiàn)有輪廓之間的最近距離大于預(yù)設(shè)閾值，則在步驟212，新標(biāo)記輪廓作為新標(biāo)記保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。 系統(tǒng)隨后在步驟214計(jì)算并記錄在其他相位的相應(yīng)標(biāo)記位置。如果距離在預(yù)設(shè)閾值之內(nèi)，則有可能要被標(biāo)記的該病灶已先前被標(biāo)記。 隨后在步驟216,可能會(huì)彈出提示用戶注意的警告信息。如果用戶選擇如此，在步 驟212、 214，病灶標(biāo)記可以被添加為新標(biāo)記。否則，在步驟220，它可能與相應(yīng) 的現(xiàn)有標(biāo)記合并。如果標(biāo)記病灶被視為新病灶，使用某些映射/配準(zhǔn)技術(shù)可以將它 在其他相位的相應(yīng)位置識(shí)別為相同的病灶，并且記錄。 一種用于映射不同影像相 位中病灶位置的示例性方法可以是披露于美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)11/105,961的空間 -時(shí)間配準(zhǔn)技術(shù)。 一組完整的病灶標(biāo)記，不管它們?cè)谀膫€(gè)相位被標(biāo)記，可用于每個(gè) 相位，并且在需要時(shí)可以顯示。圖2(b)示出了強(qiáng)制標(biāo)記方法的可替換示例性流程 圖。在該可替換實(shí)施例中，每個(gè)相位不需要一組完整的病灶標(biāo)記，要添加的標(biāo)記 和現(xiàn)有標(biāo)記可以在計(jì)算距離之前，映射/配準(zhǔn)到相同的相位(如圖2(b)的步驟222 和224所示)?？梢晹?shù)據(jù)處理機(jī)制114可用于標(biāo)記病灶的導(dǎo)航。圖3(a)示出了根據(jù)本 發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性顯示。在步驟304，病灶可以3D形式呈現(xiàn)。類似地，在 步驟306，血管結(jié)構(gòu)，包括但不限于肝靜脈和門靜脈，可以3D形式呈現(xiàn)。在步驟 308,肝實(shí)質(zhì)和肝葉部分也可以3D形式呈現(xiàn)。這些3D結(jié)構(gòu)可以不同顏色顯示以彼 此區(qū)分。由于可以在不同相位標(biāo)記病灶，在步驟310可以將所述標(biāo)記病灶映射到 一個(gè)相位。隨后通過(guò)將不同結(jié)構(gòu)疊加在一個(gè)顯示，可以生成病灶指示圖312。用戶， 314，可以根據(jù)指示圖操作和處理所述顯示。例如，在步驟316，可以旋轉(zhuǎn)、縮放 3D呈現(xiàn)視圖。鼠標(biāo)點(diǎn)擊病灶指示圖上呈現(xiàn)的病灶可以刷新顯示與點(diǎn)擊病灶相關(guān)的 信息。所述信息可以包括但不限于，病灶信息表中的病灶診斷信息和不同相位的 切片影像，例如，相應(yīng)的軸向，矢狀和冠狀切片影像。圖3(b)示出示例性病灶指 示圖301。圖3(c)示出與病灶相關(guān)的示例性病灶信息表。在標(biāo)記或選擇病灶后，通過(guò)可視診斷信息提取機(jī)制120可以進(jìn)行更詳 細(xì)的分析。圖4示出了診斷信息提取的示例性實(shí)施例。在步驟440，用戶可以用自 動(dòng)分割或手動(dòng)繪制方法來(lái)分割病灶的邊界。在步驟442，病灶邊界可以重疊在原影 像切片上。在步驟444，通過(guò)映射分割的邊界可自動(dòng)計(jì)算其他相位中的相應(yīng)病灶邊 界。在步驟446，映射的邊界可以重疊在相應(yīng)的相位影像上。病灶分割后，在步驟 448，可以自動(dòng)或手動(dòng)分割主動(dòng)脈。在步驟450，然后可以從分割的病灶和主動(dòng)脈提取診斷信息，并且可以根據(jù)它們相應(yīng)的分割結(jié)果，熔合所述來(lái)自多個(gè)相位的信 息。診斷信息可以包括但不限于，每個(gè)相位中病灶的絕對(duì)灰度值的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏 差，每個(gè)相位中病灶和肝實(shí)質(zhì)之間的灰度差，每個(gè)相位的絕對(duì)主動(dòng)脈灰度值，每 個(gè)相位中病灶與主動(dòng)脈之間的灰度差，以及跨不同相位的病灶的增強(qiáng)表現(xiàn)，等等。 在步驟452，所述信息可以不同方式顯示，包括但不限于，圖形、圖表、表格和文 字。在步驟454，可以調(diào)整病灶分割和主動(dòng)脈分割結(jié)果。在每次調(diào)整后，相關(guān)的病 灶信息可以在步驟452作相應(yīng)更新。在步驟456，可以在3D空間呈現(xiàn)分割的病灶， 以便顯示它相對(duì)于例如肝臟和血管結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系。用戶可以通過(guò)縮放或旋轉(zhuǎn)顯 示來(lái)與顯示交互。圖4(b)示出了病灶分割和主動(dòng)脈分割的示例。覆層401表示原分割病 灶邊界，而邊界402表示在其他相位的映射邊界。主動(dòng)脈邊界在兩個(gè)相位顯示， 如403所示。圖4(c)示出了病灶的3D顯示。顯示411是3D顯示的局部視圖，而 顯示412是同一視圖通過(guò)縮放局部視圖得到的全局視圖。圖4 (d)示出了在步驟452 執(zhí)行的示例性信息顯示。顯示421是表示跨相位的肝臟430、主動(dòng)脈426和病灶 428的增強(qiáng)變化圖。顯示422是對(duì)病灶大小的手動(dòng)調(diào)節(jié)的控制。滾動(dòng)條可能彈出(未 示出)，允許用戶調(diào)節(jié)分割的病灶大小。顯示423是對(duì)映射相位中病灶位置的調(diào)節(jié) 控制。用戶可以將影像中計(jì)算得到的病灶邊界拖曳并移動(dòng)到適當(dāng)?shù)奈恢?。由所?拖曳操作得到的位置可用于校正映射誤差?？刂?24用于調(diào)節(jié)主動(dòng)脈分割。如果 激活"調(diào)節(jié)主動(dòng)脈信息"功能424，則可以編輯所提取主動(dòng)脈區(qū)域的形狀和位置。 調(diào)節(jié)的結(jié)果，以及所提取的相應(yīng)診斷信息，可以在每次進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)作相應(yīng)更新。提供了治療計(jì)劃/術(shù)前評(píng)估機(jī)制126，以對(duì)每個(gè)檢測(cè)到的病灶進(jìn)行治療 計(jì)劃和術(shù)前評(píng)估。圖5示出了示例性實(shí)施例，其提供了交互式肝臟提取校正501， 交互式血管分析502，在理想信息的有效顯示503和支持虛擬手術(shù)的功能504方面， 用于精確評(píng)估?？梢愿鶕?jù)例如病灶類型，病灶相對(duì)于主血管的附連形式，和病灶 處的肝葉等信息，來(lái)作出治療計(jì)劃?？梢栽O(shè)計(jì)治療計(jì)劃，以確定如果部分肝臟被 切除后，剩余部分的肝臟是否能正常工作。交互式肝臟提取和修正方法501便于手動(dòng)修正和引導(dǎo)自動(dòng)肝臟分割。 肝臟分割用來(lái)從影像數(shù)據(jù)提取肝實(shí)質(zhì)。圖6示出了示例性實(shí)施例。在步驟602，通 過(guò)采用基于邊緣的相干分割方法可以分割肝實(shí)質(zhì)。所述相干分割方法比較增長(zhǎng)區(qū) 域的灰度統(tǒng)計(jì)與增長(zhǎng)區(qū)域前沿像素的灰度統(tǒng)計(jì)，并且通過(guò)接納具有類似像素灰度
統(tǒng)計(jì)的相鄰區(qū)域，來(lái)擴(kuò)展該區(qū)域。在步驟604，用戶可以改變?nèi)珠撝?，以調(diào)節(jié)分 割區(qū)域的大小。所述閾值可以對(duì)應(yīng)肝臟HU值(Hounsfieldunit，即HU，為CT值單 位)。每次調(diào)整后分割的肝實(shí)質(zhì)輪廓可以重疊在原圖上，為用戶提供可視的參考， 以便可能進(jìn)一步調(diào)整。在步驟606，用戶還可以通過(guò)手工定義可適用調(diào)節(jié)參數(shù)的局 部肝容積，來(lái)進(jìn)行分割的局部調(diào)整。可以根據(jù)不同的方法，包括但不限于，形狀 連貫性和本文的教導(dǎo)，進(jìn)行局部調(diào)整參數(shù)的自動(dòng)計(jì)算。可以通過(guò)計(jì)算局部分割和 全局分割之間在重疊容積內(nèi)的匹配程度，來(lái)測(cè)量形狀連貫性。重疊容積內(nèi)的最佳 匹配可被選作最佳參數(shù)。在本文教導(dǎo)中，用戶可以輸入部分分割。部分分割可以 是用戶定義的肝臟區(qū)域或用戶定義的肝臟邊緣。從所述用戶繪制的區(qū)域或肝臟邊 緣，隨后可以計(jì)算出最佳的分割參數(shù)。在步驟608，可以使用工具，例如剪切，填 充，和補(bǔ)丁，對(duì)分割的肝臟進(jìn)行交互式編輯。根據(jù)肝臟分割，在步驟610，可以計(jì) 算不同的容積測(cè)量，并且所述測(cè)量可以在有或沒(méi)有病灶，有或沒(méi)有血管，或其 任何組合的情況下作出。通過(guò)所述編輯得到的肝臟區(qū)域的容積可用于計(jì)算切除部 分或剩余部分。圖7(a)示出了交互式局部調(diào)整606的示例性實(shí)施例用于區(qū)域分割。在 步驟701，用戶首先畫(huà)出包含要被分割的肝臟部分的區(qū)域。在步驟702,計(jì)算所畫(huà) 區(qū)域的灰度統(tǒng)計(jì)。在步驟703，計(jì)算相干性分割的最佳參數(shù)。在步驟704，采用最 佳參數(shù)進(jìn)行基于相干性的分割。在步驟705，用戶可以調(diào)整相干性分割參數(shù)，并根 據(jù)需要重復(fù)以上分割過(guò)程。圖7(b)示出了交互式局部調(diào)整606的另一示例性實(shí)施例用于區(qū)域分 割。在步驟711，用戶首先畫(huà)出部分肝臟邊界。在步驟712，計(jì)算用戶所畫(huà)邊界的 兩側(cè)區(qū)域的灰度統(tǒng)計(jì)。在步驟713，通過(guò)將已知肝臟灰度與兩個(gè)區(qū)域(所畫(huà)邊界的 相應(yīng)兩側(cè))的灰度進(jìn)行比較，可以對(duì)于所畫(huà)邊界的哪一側(cè)包含肝臟作出判定。在 隨后步驟714,可以確定相干性肝臟分割的最佳參數(shù)。在步驟704，利用所述獲得 的最佳參數(shù)，可以分割局部肝實(shí)質(zhì)。在步驟705，用戶可以調(diào)整相干性分割參數(shù)， 并根據(jù)需要重復(fù)分割過(guò)程。圖8示出了血管分析502的示例性方案?？梢酝ㄟ^(guò)具有三個(gè)部分的機(jī) 制進(jìn)行血管分析，所述三個(gè)部分是交互式血管分割機(jī)制801，交互式血管分離機(jī) 制802，和交互式血管分支標(biāo)記機(jī)制803。在某些實(shí)施例中，如果使用CT影像，則交互式肝臟血管分割可以在門靜脈期獲得的影像上進(jìn)行。圖9示出了該程序的示例性流程圖。在步驟901，血管 分割可以由在主血管分支，例如主門靜脈上自動(dòng)或交互選擇的點(diǎn)開(kāi)始。在步驟902, 可以應(yīng)用基于灰度的自適應(yīng)區(qū)域生長(zhǎng)方式，隨后是步驟903的3D線過(guò)濾。在步驟 904，由步驟902和903得到的結(jié)果可以進(jìn)一步組合，以產(chǎn)生最終分割結(jié)果。血管 分割的過(guò)程將在下文更詳細(xì)描述。在步驟902的基于灰度的自適應(yīng)區(qū)域生長(zhǎng)分割機(jī)制以選定的血管種 子點(diǎn)(自動(dòng)或手動(dòng)確定)開(kāi)始，可以根據(jù)體素灰度水平進(jìn)行區(qū)域生長(zhǎng)。用于區(qū)域 生長(zhǎng)的灰度閾值可以適應(yīng)性降低，直到例如血管對(duì)肝容積的比例超過(guò)某個(gè)閾值。 達(dá)到該比例之前的分割可被識(shí)別為血管。步驟903的線過(guò)濾機(jī)制該算法可用來(lái)分割未連接到如利用區(qū)域生長(zhǎng) 得到的主血管分支的小血管。線過(guò)濾器是3D形狀的過(guò)濾器，用于增強(qiáng)3D管狀結(jié) 構(gòu)。在3D管狀物，例如血管存在的位置，可以在線過(guò)濾器的輸出端產(chǎn)生高響應(yīng)。 另一輪區(qū)域生長(zhǎng)可適用在體影像的3D線過(guò)濾的輸出，以便可以檢測(cè)小血管分支。步驟904的組合機(jī)制上述兩個(gè)算法可以順序適用，以便可以分割不 同大小的血管。自適應(yīng)區(qū)域生長(zhǎng)可以適用到分割主血管分支，而3D線過(guò)濾可用于 提取小血管分支(例如半徑小于預(yù)定閾值的血管)。在某些實(shí)施例中，整體分割算 法可獲得一些用戶輸入，例如，以很少的種子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)區(qū)域生長(zhǎng)。在其他實(shí) 施例中，線過(guò)濾分割中不需要用戶交互。實(shí)時(shí)交互式血管分離機(jī)制802用于將門靜脈從肝靜脈分離。由于局部 體積效應(yīng)，這兩個(gè)靜脈系統(tǒng)的分割結(jié)果可能相互連接。有必要分離這兩個(gè)系統(tǒng)以 作進(jìn)一步分析，例如血管分支識(shí)別和肝葉分割。交互式血管分離機(jī)制802的示例 性流程圖在圖IO示出。在步驟1002,從步驟901選擇的種子點(diǎn)開(kāi)始，自動(dòng)追蹤可發(fā)現(xiàn)門靜脈 和肝靜脈系統(tǒng)的根部為肝臟區(qū)域的中部和低部各自最大血管厚度的體素。體素的 血管厚度定義為其到血管邊界的最短距離。在步驟1004，識(shí)別的根部點(diǎn)可以重疊 在影像上，以便在步驟1008用戶可以交互地調(diào)整它們的位置。在步驟1006，第一 代門靜脈和肝靜脈可以通過(guò)從門靜脈和肝靜脈根部點(diǎn)生長(zhǎng)直到生長(zhǎng)碰到分支點(diǎn)來(lái) 自動(dòng)識(shí)別。血管系統(tǒng)的第一代分支被定義為從根部到血管自身分支點(diǎn)的分段。在 步驟IOIO，第一代分段可以重疊在影像上，以便在步驟1014用戶可以交互式調(diào)整 位置。在步驟1012，未連接到第一代肝靜脈分支的門靜脈分支可以通過(guò)向下沿每 個(gè)分支追蹤子樹(shù)來(lái)自動(dòng)標(biāo)記。對(duì)于由于部分體積效應(yīng)而使門靜脈分支接觸肝靜脈 的，在步驟1018，可以自動(dòng)識(shí)別連接路徑和斷裂點(diǎn)，為由沿路徑的曲率和相對(duì)灰 度的加權(quán)和獲得的最大值的體素。相對(duì)灰度可以定義為從根部到待研究體素的灰 度的變化。在步驟1022，用戶可以交互式調(diào)整斷裂點(diǎn)的位置。在步驟1020，可以 分析圍繞斷裂點(diǎn)的本地VOI，以根據(jù)分割角和分割位置的緊密值測(cè)量來(lái)自動(dòng)斷開(kāi)連 接。在步驟1026，用戶可以交互式調(diào)節(jié)斷裂結(jié)果?？梢灾貜?fù)這些步驟，直到不能 識(shí)別到其他的路徑。血管分離操作在步驟1028結(jié)束。步驟1020的斷裂操作的示例性實(shí)施例通過(guò)圖11到16示出。圖11示 出斷裂點(diǎn)周圍的示例性VOI。虛線1101是血管邊界，實(shí)線1102是血管的中心線。 從肝靜脈根部到門靜脈根部的追蹤可以在血管內(nèi)產(chǎn)生彎曲的虛線，如圖12所示。 始于門靜脈根部的入口點(diǎn)1201和通向肝靜脈根部的出口點(diǎn)1202可被識(shí)別為路徑 與VOI的相交點(diǎn)。如圖13所示，追蹤路徑1301可與中心線進(jìn)行比較。可以使用 中心線分段1302和1303對(duì)路徑1301的緊密值測(cè)量，判定分段1302屬于門靜脈 而分段1303屬于肝靜脈。如圖14所示，為了確定分段1403的分配，可以計(jì)算1403 與1401以及1403與1402之間的角度和端點(diǎn)距離。可以根據(jù)角度和距離的加權(quán)和 獲得緊密值測(cè)量。緊密值測(cè)量的最小值可被選擇來(lái)決定分段1403是屬于1401還 是屬于1402。在圖14中，分段1403給出最小緊密測(cè)量值，并且它被分配給門靜 脈。類似的，可以確定分段1404為源于肝靜脈。下一步是找到切面，將VOI中的 所有體素分為門靜脈體素和肝靜脈體素。如圖15所示，可以通過(guò)擬合使兩分段1501 和1502到平面的總距離最大的平面來(lái)獲得這樣的平面1503。在步驟1206作出的分離結(jié)果的用戶修正，可以通過(guò)圖16示出。在優(yōu) 選的實(shí)施例中，用戶可以經(jīng)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)點(diǎn)擊分離錯(cuò)誤的分段，在圖16，假設(shè)用戶 點(diǎn)擊分段1601。點(diǎn)擊后，根據(jù)點(diǎn)擊段的新標(biāo)記計(jì)算新的擬合平面，新的切面1602 可用于對(duì)VOI中的體素進(jìn)行新分離。當(dāng)連接血管被分離后，門靜脈和肝靜脈系統(tǒng)可由交互式血管標(biāo)記機(jī)制 803標(biāo)記。示例性流程圖在圖17示出。在步驟1702，可以提取分離的門靜脈或肝 靜脈系統(tǒng)的中心線。根據(jù)提取的中心線，在步驟1704可以構(gòu)造門靜脈或肝靜脈系 統(tǒng)圖。所述圖可以包括邊和頂點(diǎn)。每個(gè)血管分段可由邊表示。分支點(diǎn)是頂點(diǎn)。圖 18示出所述的示例圖。血管的不同分段可用不同顏色標(biāo)記。在步驟1706，用戶可 以交互式標(biāo)記血管分支。在示例性實(shí)施例中，用戶可以點(diǎn)擊鄰近分支根部的點(diǎn)，以啟動(dòng)或激活自動(dòng)標(biāo)記。也可以提供其他交互式操作，例如，可以通過(guò)定義鼠標(biāo) 點(diǎn)擊相應(yīng)的標(biāo)記分段，移去現(xiàn)有標(biāo)記。血管分支標(biāo)記算法可適用于門靜脈和肝靜 脈系統(tǒng)。為了進(jìn)行血管分離后的血管的交互式標(biāo)記，用戶可以點(diǎn)擊分支的根部。 自動(dòng)追蹤可跟隨從點(diǎn)擊點(diǎn)到樹(shù)圖的所有枝葉的路徑。被追蹤的體素可被分配相同 的標(biāo)記。圖19示出已標(biāo)記門靜脈系統(tǒng)的示例。用戶可以點(diǎn)擊根部分段1901，以標(biāo) 記該分支。始于點(diǎn)擊點(diǎn)的后續(xù)血管分段可通過(guò)在血管圖中追蹤來(lái)自動(dòng)識(shí)別。盡管本發(fā)明參照某些示出的實(shí)施例加以描述，本文所用的文字僅是說(shuō) 明性的文字，而不是限定性的文字?？梢栽谒綑?quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，不背離本 發(fā)明的范圍和精神的情況下進(jìn)行修改。盡管本發(fā)明在本文中參照特定的結(jié)構(gòu)，運(yùn) 作和材料加以描述，本發(fā)明不限于所述的具體公開(kāi)，而是在所附權(quán)利要求書(shū)的范 圍內(nèi)，包含廣泛的各種形式，某些形式可能與所披露的實(shí)施例很不同，并且擴(kuò)展 到所有等同的結(jié)構(gòu)，運(yùn)作和材料。
權(quán)利要求
1、一種標(biāo)記血管分支的方法，包括以下步驟獲得具有多個(gè)血管分支的血管系統(tǒng)；提取每個(gè)血管分支的中心線；根據(jù)被提取的中心線構(gòu)造血管系統(tǒng)的圖形表示；根據(jù)圖形表示在血管系統(tǒng)中標(biāo)記血管分支。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中血管系統(tǒng)是門靜脈血管系統(tǒng)和肝靜脈血 管系統(tǒng)之一。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中圖形表示包括至少一個(gè)邊和至少一個(gè)頂 點(diǎn)，其中圖形表示中的邊表示血管分段，而每個(gè)頂點(diǎn)表示兩個(gè)血管分段順次連接 處。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中血管分段是血管分支的部分。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中標(biāo)記步驟包括 在顯示器上顯現(xiàn)血管系統(tǒng)； 選擇待標(biāo)記的血管分支的第一血管分段；根據(jù)血管系統(tǒng)的圖形表示，識(shí)別除第一血管分段之外屬于該血管分支的任何 血管分段；采用標(biāo)記來(lái)標(biāo)記第一血管分段和任一血管分段。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中選擇步驟通過(guò)鼠標(biāo)執(zhí)行。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中第一血管分段通過(guò)在顯現(xiàn)第一血管分段 的顯示上的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)行選擇。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中第一血管分段對(duì)應(yīng)沿該血管分支的多個(gè) 血管分段之一，并且第一血管分段的尺寸不小于該血管分支的任何其他血管分段 的尺寸。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中采用標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)注的步驟包括在根據(jù)標(biāo) 記確定的顯示方案中再現(xiàn)該血管分支。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中獲得血管系統(tǒng)的步驟包括 在與血管相關(guān)的影像數(shù)據(jù)中分割血管；和 分離所述分割的血管以辨識(shí)血管系統(tǒng)。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中分割步驟包括以下步驟 在影像數(shù)據(jù)中選擇初始起始點(diǎn)；根據(jù)初始起始點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域生長(zhǎng)，以得到第一組備選血管； 在影像數(shù)據(jù)上進(jìn)行線過(guò)濾，以得到第二組備選血管；和 將第一組備選血管和第二組備選血管合并以產(chǎn)生分割的血管。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中分離步驟包括根據(jù)圖形表示，確定第一根部點(diǎn)和第二根部點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)第一血管分段和第 二血管分段；沿第一血管分段和第二血管分段從第一根部點(diǎn)追蹤到第二根部點(diǎn)，以獲得追 蹤路徑；確定追蹤路徑上的斷裂點(diǎn)，它具有滿足第一條件的曲率測(cè)量值，和/或滿足第 二條件的灰度測(cè)量值，其中所述斷裂點(diǎn)將追蹤路徑分成第一部分和第二部分；識(shí)別圖形表示中的第一根部邊和第二根部邊，分別對(duì)應(yīng)追蹤路徑的第一部分 和第二部分；選定第一和第二根部邊之一作為連接邊，并且將未選定的根部邊作為非連接邊；根據(jù)連接標(biāo)準(zhǔn)，將連接邊與圖形表示中的邊順次連接，以生成更新的連接邊;和根據(jù)更新的連接邊重復(fù)上述連接步驟，以形成血管系統(tǒng)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中第一條件是在斷裂點(diǎn)的曲率測(cè)量值超 過(guò)閾值和/或不小于沿追蹤路徑的另一點(diǎn)的曲率測(cè)量值。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中第二條件是在斷裂點(diǎn)的灰度測(cè)量值變 化超過(guò)閾值。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括對(duì)分離結(jié)果進(jìn)行交互式調(diào)整。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中第一根部邊是在圖形表示中最接近第一部分的邊，并且到第一部分的距離小 于第一閾值；和第二根部邊是在圖形表示中最接近第二部分的邊，并且到第二部分的距離小 于第二閾值。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中連接標(biāo)準(zhǔn)是未連接邊和連接邊之間的 最近距離小于未連接邊和非連接邊之間的最近距離。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中繼續(xù)重復(fù)步驟，直到連接標(biāo)準(zhǔn)不能被 滿足。
19、 一種獲得血管系統(tǒng)的方法，包括以下步驟 在與血管相關(guān)的影像數(shù)據(jù)中分割血管；和將分割的血管分成多個(gè)組，每個(gè)組對(duì)應(yīng)具有多個(gè)血管分支的血管系統(tǒng)。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中分割步驟包括以下步驟 在影像數(shù)據(jù)中選擇最初起始點(diǎn)；根據(jù)最初起始點(diǎn)進(jìn)行區(qū)域生長(zhǎng)，以識(shí)別第一組備選血管； 在影像數(shù)據(jù)中進(jìn)行線過(guò)濾，以識(shí)別第二組備選血管；和 將第一組備選血管與第二組備選血管合并，以產(chǎn)生分段的血管。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中分離步驟包括根據(jù)圖形表示，確定第一根部點(diǎn)和第二根部點(diǎn)，分別對(duì)應(yīng)第一血管分段和第 二血管分段；沿第一血管分段和第二血管分段從第一根部點(diǎn)追蹤到第二根部點(diǎn)，以獲得追 蹤路徑；確定追蹤路徑上的斷裂點(diǎn)，它具有滿足第一條件的曲率測(cè)量值，和/或滿足第 二條件的灰度測(cè)量值，其中所述斷裂點(diǎn)將追蹤路徑分為第一部分和第二部分；識(shí)別圖形表示中的第一根部邊和第二根部邊，分別對(duì)應(yīng)追蹤路徑的第一部分 和第二部分；選定第一和第二根部邊之一作為連接邊，并將未選定的根部邊作為非連接邊； 根據(jù)連接標(biāo)準(zhǔn)，將連接邊與圖形表示中的邊順次連接，以生成更新的連接邊；和 根據(jù)更新的連接邊重復(fù)上述連接步驟，以形成血管系統(tǒng)。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中第一條件是在斷裂點(diǎn)的曲率測(cè)量值超 過(guò)閾值和/或不小于沿追蹤路徑的另一點(diǎn)的曲率測(cè)量值。
23、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中第二條件是在斷裂點(diǎn)的灰度測(cè)量值變 化超過(guò)閾值。
24、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括對(duì)分離結(jié)果進(jìn)行交互式調(diào)整的步驟。
25、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中第一根部邊是圖形表示中最接近第一部分的邊，并且到第一部分的距離小于 第一閾值；和第二根部邊是圖形表示中最接近第二部分的邊，并且到第二部分的距離小于 第二閾值。
26、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中連接標(biāo)準(zhǔn)是未連接邊與連接邊之間的 最近距離小于未連接邊與非連接邊之間的最近距離。
27、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中繼續(xù)重復(fù)步驟，直到不能滿足連接標(biāo)準(zhǔn)。
28、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括根據(jù)為血管系統(tǒng)構(gòu)造的圖形表示， 在血管系統(tǒng)中標(biāo)記血管分支的步驟。
29、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中圖形表示通過(guò)包括下述步驟的流程構(gòu)造提取血管系統(tǒng)中每個(gè)血管分支的中心線； 根據(jù)提取的中心線構(gòu)造圖形表示。
30、 根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中標(biāo)記步驟包括 在顯示器上顯現(xiàn)血管系統(tǒng)； 選定待標(biāo)記的血管分支的第一血管分段；根據(jù)血管系統(tǒng)的圖形表示，識(shí)別除第一血管分段之外屬于此血管分支的任一 血管分段；利用標(biāo)記來(lái)標(biāo)記第一血管分段和任一血管分段。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中選定的步驟通過(guò)鼠標(biāo)執(zhí)行。
32、 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中第一血管分段通過(guò)在顯現(xiàn)第一血管分 段的顯示上的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)進(jìn)行選擇。
33、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中第一血管分段對(duì)應(yīng)沿該血管分支的多 個(gè)血管分段之一，并且第一血管分段的尺寸不小于該血管分支的任何其他血管分 段的尺寸。
34、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中利用標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)注的步驟包括根據(jù)與 標(biāo)記相關(guān)的顯示方案顯現(xiàn)血管分支。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于交互式肝臟數(shù)據(jù)處理的方法和系統(tǒng)。得到具有多個(gè)血管分支的血管系統(tǒng)。血管分支的中心線被提取，并用于構(gòu)造血管系統(tǒng)的圖形表示。血管系統(tǒng)中的每個(gè)血管分支可以根據(jù)所述圖形表示進(jìn)行標(biāo)記。
文檔編號(hào)G06T17/40GK101203890SQ200680022698
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者曾小蘭, 梁正中, 黎 范, 錢建中, 峰 馬, 魏國(guó)慶 申請(qǐng)人:美國(guó)醫(yī)軟科技公司