專利名稱：解剖結(jié)構(gòu)的輪廓混合繪制的制作方法
解剖結(jié)構(gòu)的輪廓混合繪制
本公開文本涉及用于繪制解剖結(jié)構(gòu)，例如血管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)圖像/視圖的
系統(tǒng)和方法。更具體地，本公開文本涉及用于將傳統(tǒng)3DX射線旋轉(zhuǎn)血管造 影(3DRA)與相關(guān)解剖區(qū)域的診斷掃描，例如CT或MR掃描相組合，以產(chǎn) 生其組合圖像/視圖的系統(tǒng)和方法。根據(jù)本公開文本的示范性實(shí)施例，該圖 像/視圖包括對(duì)CT/MRI厚片/切片下的結(jié)構(gòu)/血管解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行的輪廓繪制。 所公開的系統(tǒng)和方法允許臨床醫(yī)生和其它醫(yī)療/外科工作人員更好地理解血 管形態(tài)和血管病理與周圍分支/解剖結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
介入性X射線血管造影過程通常基于對(duì)貫穿脈管系統(tǒng)的管內(nèi)材料的實(shí) 時(shí)、二維(2D)微創(chuàng)圖像引導(dǎo)。典型地，對(duì)這種管內(nèi)材料，例如引導(dǎo)線和/ 或?qū)Ч艿慕换ナ礁?，已?jīng)由X射線血管造影儀器實(shí)現(xiàn)了。最近引入的3D 旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)技術(shù)通過增加第三成像維數(shù)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的兩維血管成像技 術(shù)進(jìn)行了顯著地改善。3DRA成像允許更好地理解和評(píng)估血管形態(tài)，以及血 管病理與周圍分支的相互關(guān)系。
在許多臨床過程中，已經(jīng)通過使用例如CT和/或MR技術(shù)獲得了對(duì)相 關(guān)解剖區(qū)域的診斷掃描。因此，對(duì)于要進(jìn)行微創(chuàng)介入治療的患者而言，可 頻繁地獲得診斷掃描信息。己經(jīng)研究了 CT或MR數(shù)據(jù)集與3DRA數(shù)據(jù)集 組合的可能性，即圖像融合。然而，為了最大化對(duì)臨床醫(yī)生和其他人員的 潛在好處，圖像融合系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)為以如下方式顯示兩個(gè)獨(dú)立的3D數(shù)據(jù)集 (即CT/MR和3DRA數(shù)據(jù)集)，即使得組合圖像易于了解和操作，同時(shí)提 供最大化的臨床相關(guān)信息。
先前的圖像融合方法已經(jīng)包括了對(duì)兩個(gè)數(shù)據(jù)集的2D橫截面進(jìn)行組合 的顯示。該顯示模式不是理想的，因?yàn)閷?duì)臨床醫(yī)生來說不可能根據(jù)2D橫截 面來了解血管的3D形態(tài)。此外，對(duì)于使在組合圖像中潛在感興趣解剖結(jié)構(gòu) 變得模糊的可能性不能事先處理。
因此，盡管到此為止進(jìn)行了很多的努力，依然需要將診斷數(shù)據(jù)集和3DRA數(shù)據(jù)集以允許理解和/或了解解剖問題(包括血管/脈管系統(tǒng)形態(tài))的 方式組合的系統(tǒng)和方法。另外，需要將診斷和3DRA數(shù)據(jù)集以允許理解和/ 或了解解剖結(jié)構(gòu)的模糊部分的方式組合的系統(tǒng)和方法。還需要將診斷和 3DRA數(shù)據(jù)集以允許理解和/或了解血管/脈管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的診斷厚片繪制和 3DRA圖像之間的交叉(intersection)的方式組合的系統(tǒng)和方法。通過此處 公開的系統(tǒng)和方法來滿足這些和其它需要。
此處公開的系統(tǒng)和方法用于將傳統(tǒng)3D X射線旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)與 相關(guān)解剖區(qū)域的診斷掃描，例如CT或MR掃描相組合，以產(chǎn)生其組合圖像 /視圖。更具體地，本公開文本涉及用于將傳統(tǒng)3D X射線旋轉(zhuǎn)血管造影 (3DRA)與相關(guān)解剖區(qū)域的診斷掃描相組合，以便與周圍解剖結(jié)構(gòu)/特征相結(jié) 合地繪制解剖結(jié)構(gòu)(例如血管結(jié)構(gòu))的有利圖像/視圖的系統(tǒng)和方法。根據(jù) 本公開文本的示范性實(shí)施例，該圖像/視圖包括在CT/MR厚片下的結(jié)構(gòu)，例 如血管系統(tǒng)的輪廓繪制。所公開的系統(tǒng)和方法允許臨床醫(yī)生和其它醫(yī)療/外 科工作人員更好地理解血管形態(tài)和血管病理與周圍分支/解剖結(jié)構(gòu)之間的關(guān) 系。
根據(jù)所公開的系統(tǒng)和方法的示范性實(shí)例，獲得用于感興趣解剖區(qū)域的 診斷數(shù)據(jù)集(例如CT,MR)并將其存儲(chǔ)在與處理單元通信的數(shù)據(jù)庫中。此 后，獲得解剖結(jié)構(gòu)，例如脈管系統(tǒng)等的三維旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)數(shù)據(jù)集， 該數(shù)據(jù)集存儲(chǔ)在與上述處理單元通信的數(shù)據(jù)庫中。通過處理單元將CT和/ 或MR數(shù)據(jù)集與3DRA數(shù)據(jù)集配準(zhǔn)，由此允許進(jìn)行兩個(gè)數(shù)據(jù)集的組合繪制。
在基于組合數(shù)據(jù)集生成圖像/視圖的過程中，所公開的系統(tǒng)和方法顯示 了脈管系統(tǒng)(基于3DRA數(shù)據(jù)集)和根據(jù)診斷數(shù)據(jù)集(基于CT或MR成像) 的厚片，以及脈管系統(tǒng)與厚片的交叉。此外，所公開的系統(tǒng)和方法有利地 生成了圖像/視圖，其在輪廓中包括脈管系統(tǒng)中由于厚片而模糊的部分。因 此本發(fā)明提供了用于優(yōu)化顯示大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，該大量數(shù)據(jù)為將 3DRA成像與CT或MR診斷數(shù)據(jù)相組合的結(jié)果。這種數(shù)據(jù)，尤其是具有模 糊脈管系統(tǒng)的輪廓視圖的數(shù)據(jù)的組合繪制在向臨床醫(yī)生或其它系統(tǒng)用戶提 供臨床有用數(shù)據(jù)方面顯示出顯著的優(yōu)點(diǎn)。
在生成下面數(shù)據(jù)集的過程中，通常利用幾種現(xiàn)有技術(shù)來在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)所公開的系統(tǒng)和方法。更具體地，通?？梢允褂脗鹘y(tǒng)CT和/或MR裝備和 成像技術(shù)來生成需要的診斷數(shù)據(jù)集。如此處所描述的，診斷數(shù)據(jù)集可以被 傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中并存儲(chǔ)在其中，例如帶有用于數(shù)據(jù)操作的適 當(dāng)數(shù)據(jù)庫體系的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。類似地，通常使用傳統(tǒng)3DRA裝備和成像 技術(shù)來生成需要的3DRA數(shù)據(jù)集。如此處所描述的，3DRA數(shù)據(jù)集也可以 被傳輸?shù)竭m當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中并存儲(chǔ)在其中，例如帶有用于數(shù)據(jù)操作的 適當(dāng)數(shù)據(jù)庫體系的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器。如此處所描述的，診斷數(shù)據(jù)集和3DRA 數(shù)據(jù)集可存儲(chǔ)在相同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中或不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中，只要這
種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置對(duì)于負(fù)責(zé)對(duì)其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)集進(jìn)行配準(zhǔn)和處理的處理單元 來說是可訪問的。
根據(jù)本公開文本的示范性實(shí)施例，處理數(shù)據(jù)集以生成如此處所描述的 有利圖像/繪制包括下列處理步驟或技術(shù)
將3DRA數(shù)據(jù)集與例如由CT或MR成像生成的診斷數(shù)據(jù)集配準(zhǔn)。 數(shù)據(jù)集配準(zhǔn)算法和/或方法對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，而且可 以根據(jù)本公開文本使用這種公知的算法和/或方法。例如，F(xiàn).Maes,A. Collignon， D. Vandermeulen, G. Marchal禾口 R Suetens描述了——禾中用于 配準(zhǔn)多模態(tài)數(shù)據(jù)集的方法("Multimodality Image Registration by Maximization of Mutual Information," IEEE Transactions on Medical Imaging,第16巻，第2號(hào)，第187-198頁，1997年4月)。Maes等 人的前述公布的內(nèi)容在此引入作為參考。
將血管/脈管系統(tǒng)數(shù)據(jù)從3DRA體積中分割出來。血管/脈管系統(tǒng)中注 射的造影劑保證了在3DRA體積中的血管體素的亮度比其它體素的 亮度高很多，這一事實(shí)使得便于進(jìn)行分割。
從分割后數(shù)據(jù)中獲得三角網(wǎng)格或其它多邊形顯示。用于根據(jù)分割后 數(shù)據(jù)生成三角網(wǎng)格的算法和/或方法對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知 的，而且可以根據(jù)本公開文本使用這種公知的算法和/或方法。例如， W.E. Lorensen和H.E. Cline描述了一種用于根據(jù)數(shù)據(jù)的3D陣列生 成恒定密度表面的多邊形顯示的方法("Marching Cubes: A High Resolution 3D Surface Construction Algorithm," Computer Graphics, 第21巻，第4號(hào)，第163- 169頁，1987年7月)。Lorensen等人的前述公布的內(nèi)容在此引入作為參考。
使得(0與3DRA成像相關(guān)的三角網(wǎng)格，以及(ii)與例如由CT或 MR成像生成的診斷數(shù)據(jù)集相關(guān)的體積繪制數(shù)據(jù)相混合，混雜或組 合。用于使表面和體積繪制相混合，混雜或組合的算法和/或方法對(duì) 本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，而且可以根據(jù)本公開文本使用這種 公知的算法禾卩/或方法。例如，A. Kaufman, R. Yagel和D. Cohen公 開了四種用于將幾何模型與采樣的3D醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)相混雜的方法 ("Intermixing Surface and Volume Rendering," 3D Imaging in Medicine, Springer- Verlag Berlin Heidelberg,第217-227頁，1990年)。通過進(jìn) 一步的實(shí)例，M.Friihauf描述了一種備選方法，其中使用獨(dú)立的算法 來進(jìn)行體積繪制和表面顯示，接著并入獨(dú)立的繪制("Combining Volume Rendering with Line and Surface Rendering," Eurographics '91， Elsevier Science Publishers B.V.，第21-32頁，523)。
Kaufman等人和 Frtihauf的前述公布的內(nèi)容在此引入作為參考。
對(duì)血管脈管系統(tǒng)模糊部分進(jìn)行的輪廓繪制。用于生成輪廓繪制的算 法和/或方法對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是公知的，而且可以根據(jù)本公開 文本使用這種公知的算法禾B/或方法。例如，R. Raskar和M. Cohen 公幵了一種用于顯示輪廓的技術(shù)，其尤其包括使用深度緩存器并運(yùn) 行繪制過程，該繪制過程以交互速率(interactive rate)計(jì)算在圖像 空間中鄰近的前面和后面表面的交叉，("Image Precision Silhouette Edges," Proceedings of the 1999 Symposium on Interactive 3D Graphics: Atlanta, GA,第135-140頁，1999年4月26-29 ACM Press)。 Raskar 等人的前述公布的內(nèi)容在此弓I入作為參考。 因此，本公開文本的系統(tǒng)和方法為從事介入或診斷過程的臨床醫(yī)生提 供了顯著的好處。例如，所公開的系統(tǒng)和方法有利地提供了要評(píng)估的3DRA 數(shù)據(jù)中的血管樹的整個(gè)形態(tài)，即使是由于CT或MR數(shù)據(jù)集而模糊的部分。 此外，兩個(gè)數(shù)據(jù)集的交叉是清晰可見的，其使得能夠了解兩個(gè)數(shù)據(jù)集之間 的空間關(guān)系。這些有利的結(jié)果可以在沒有以外來和/或混淆數(shù)據(jù)使屏幕混亂 的情況下實(shí)現(xiàn)，這樣允許容易和直觀地了解。
所公開的系統(tǒng)和方法的附加特征，功能和好處在結(jié)合附圖閱讀時(shí)從下面的詳細(xì)說明書中變得顯而易見。
為了幫助本領(lǐng)域普通技術(shù)人員制造和使用所公開的用于繪制解剖結(jié)構(gòu) 的系統(tǒng)和方法，現(xiàn)參考所附附圖，其中


圖1是根據(jù)本公開文本的用于繪制解剖結(jié)構(gòu)的示范性方法的流程圖2是根據(jù)本公開文本的示范性數(shù)據(jù)收集技術(shù)的示意性流程圖3是從3DRA數(shù)據(jù)集生成的分割后血管的圖像；
圖4是由組合了來自MR數(shù)據(jù)集的厚片的3DRA數(shù)據(jù)集生成的分割后 血管的圖像；
圖5是圖4分割后血管和MR厚片的圖像，圖5另外包括分割后血管 的模糊部分的輪廓混合繪制。
本公開文本提供了一種特別在介入和診斷應(yīng)用中使用的生成圖像的有 利系統(tǒng)和方法，例如在血管病理學(xué)治療中。所公開的系統(tǒng)和方法將通過診 斷掃描，例如CT, MR, XperCT成像生成的數(shù)據(jù)集和從3D旋轉(zhuǎn)血管造影 (3DRA)獲得的與分割后血管有關(guān)的數(shù)據(jù)集相組合。更具體地，所公開的系 統(tǒng)和方法通過提供/生成顯示/圖像來便于介入和診斷過程，該顯示/圖像包括 (i)來自診斷掃描的厚片，(ii)分割后血管，其包括血管中由于該厚片而模糊 的部分的輪廓圖像，以及(iii)厚片和分割后血管的交叉。所公開的系統(tǒng)和方 法給用戶/臨床醫(yī)生提供了最大量的信息，而不損失使用和了解的便利性。
這樣，在本公開文本的示范性實(shí)施例中，提供了用于將傳統(tǒng)3DX射線 旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)與相關(guān)解剖區(qū)域的診斷掃描，例如CT或MR掃描相 組合以產(chǎn)生其組合圖像/視圖并且與周圍解剖結(jié)構(gòu)/特征結(jié)合地繪制解剖結(jié) 構(gòu)，例如血管結(jié)構(gòu)的圖像/視圖的系統(tǒng)和方法。由此，臨床醫(yī)生和其它醫(yī)療/ 外科工作人員能夠更好地理解血管形態(tài)和血管病理學(xué)與周圍分支/解剖結(jié)構(gòu) 之間的關(guān)系。
參照?qǐng)D1和2，所公開的系統(tǒng)和方法的示范性實(shí)現(xiàn)方式適于獲得用于感 興趣解剖區(qū)域的診斷數(shù)據(jù)集(例如,CT， MR)，并且在適當(dāng)?shù)伢w系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫 中存儲(chǔ)這樣的數(shù)據(jù)集。該診斷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作對(duì)所公開的系統(tǒng)和方法的 設(shè)計(jì)和/或操作不是關(guān)鍵的。相反地，本公開文本可應(yīng)用于適于對(duì)感興趣區(qū)域成像的任何診斷系統(tǒng)，例如，傳統(tǒng)的CT和MR系統(tǒng)。診斷數(shù)據(jù)集向適當(dāng) 數(shù)據(jù)庫的傳輸在傳統(tǒng)CT和MR系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作中是常規(guī)的，而本公開文 本的系統(tǒng)/方法通常設(shè)計(jì)為從傳統(tǒng)存儲(chǔ)介質(zhì)(例如與諸如CPU、服務(wù)器等的 處理單元相關(guān)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器)中存取診斷數(shù)據(jù)集。雖然帶有中心定位和/
或遠(yuǎn)程定位的處理單元和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的基于網(wǎng)絡(luò)的通信根據(jù)本公開文 本是可預(yù)期的，例如基于網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)，如內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、 廣域網(wǎng)、包括基于因特網(wǎng)的通信等的分布式網(wǎng)絡(luò)，但是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器/處理 單元通常整體或部分地與CT/MR系統(tǒng)一起定位。
除了診斷數(shù)據(jù)集之外，本公開文本的系統(tǒng)和方法獲得解剖結(jié)構(gòu)(例如 脈管系統(tǒng)等)的3D旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)數(shù)據(jù)集。3DRA數(shù)據(jù)集也存儲(chǔ)在與 上述處理單元通信的適當(dāng)?shù)伢w系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫中。與上述診斷系統(tǒng)一樣， 3DRA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和操作對(duì)所公開的系統(tǒng)和方法的設(shè)計(jì)和/或操作不是關(guān)鍵 的。相反地，本公開文本可應(yīng)用于任何適于生成在生成感興趣解剖結(jié)構(gòu)(例 如血管和/或脈管系統(tǒng))的圖像中使用的數(shù)據(jù)集的3DRA系統(tǒng)，例如，傳統(tǒng) 的3DRA系統(tǒng)。3DRA數(shù)據(jù)集向適當(dāng)數(shù)據(jù)庫的傳輸在傳統(tǒng)3DRA系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)和操作中是常規(guī)的，而本公開文本的系統(tǒng)/方法通常設(shè)計(jì)為從傳統(tǒng)存儲(chǔ)介 質(zhì)(例如與諸如CPU、服務(wù)器等的處理單元相關(guān)的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器)中存取 3DRA數(shù)據(jù)集。與上述診斷系統(tǒng)一樣，雖然帶有中心定位和/或遠(yuǎn)程定位的 處理單元和/或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元的基于網(wǎng)絡(luò)的通信根據(jù)本公開文本是可預(yù)期 的，例如基于網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)，如內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、外聯(lián)網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、包 括基于因特網(wǎng)的通信等的分布式網(wǎng)絡(luò)，但是計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器/處理單元通常整 體或部分地與3DRA系統(tǒng)一起定位。
進(jìn)一步參照?qǐng)D1和2，通常對(duì)3DRA數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理以將解剖結(jié)構(gòu)，例 如血管/脈管系統(tǒng)從3DRA體積中分割出來。因?yàn)檠?脈管系統(tǒng)通常包括與 血管/脈管系統(tǒng)相比產(chǎn)生顯著不同體素亮度的注射的造影劑，所以對(duì)血管/ 脈管系統(tǒng)的分割是容易的。事實(shí)上，與血管/脈管系統(tǒng)相關(guān)的體素通常與鄰 近造影劑相比具有顯著較大的亮度。通常通過分割程序/算法實(shí)現(xiàn)對(duì)3DRA 數(shù)據(jù)集的分割，該程序/算法在處理單元上運(yùn)行并利用在相關(guān)數(shù)據(jù)庫/計(jì)算機(jī) 存儲(chǔ)器中的3DRA數(shù)據(jù)集。
使用分割后的3DRA數(shù)據(jù)生成用于成像后血管/脈管系統(tǒng)的三角網(wǎng)格。如前所述，用于生成用于分割后數(shù)據(jù)集的三角網(wǎng)格/多邊形的算法是本領(lǐng)域
公知的(參見以前在此引入作為參考的Lorensen等人公布的)。根據(jù)所公開 的系統(tǒng)/方法的示范性實(shí)施例，將三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)引入支持所公開的圖像處理/ 繪制功能的幀緩存器。同時(shí)，與其相關(guān)的深度信息寫入與這種處理/繪制功 能相關(guān)的深度緩存器中。用于處理這種數(shù)據(jù)的技術(shù)包括與其相關(guān)的幀緩存 器/深度緩存器的利用，該技術(shù)是本領(lǐng)域公知的。參考由D. Shreiner, M. Woo, J. Neider禾口 T. Davis撰寫的，Addison- Wesley出版公司出版的2003年第4 版，題為"OpenGL Programming Guide: The Official Guide to Learning OpenGL"(紅書)的內(nèi)容，其內(nèi)容在此引入作為參考。
參照?qǐng)D3，提供了基于典型3DRA數(shù)據(jù)集的分割后血管樹的示范性圖 像。圖3的圖像是專門基于與傳統(tǒng)3DRA成像過程相關(guān)的數(shù)據(jù)集生成的， 即，圖3的圖像不利用從CTMR成像過程導(dǎo)出的任何診斷信息/數(shù)據(jù)。
CT和/或MR數(shù)據(jù)集與從3DRA數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的三角網(wǎng)格數(shù)據(jù)的配準(zhǔn)是 由與所公開的系統(tǒng)/方法相關(guān)的處理單元完成的，由此允許這兩個(gè)數(shù)據(jù)集的 組合繪制。因此，所公開的系統(tǒng)和方法適于使用傳統(tǒng)體積繪制技術(shù)來混合 診斷數(shù)據(jù)的厚片，即由CT或MR單元生成的成像數(shù)據(jù)。通過使用在深度緩 存器中的3DRA信息和從后到前地橫過體積繪制積分將體積繪制的診斷數(shù) 據(jù)有利地與三角網(wǎng)格混合。如前所述，用于混合表面和體積繪制的算法和 技術(shù)是本領(lǐng)域公知的(參見以前在此引入作為參考的Kaufman等人和 FrUhauf所公布的)。
通常由系統(tǒng)用戶，例如臨床醫(yī)生或其它支持人員實(shí)現(xiàn)控制和/或選擇要 由所公開的系統(tǒng)/方法顯示的圖像。因此，例如通過鍵盤和/或鼠標(biāo)與處理系 統(tǒng)交互作用，臨床醫(yī)生或其它系統(tǒng)用戶通常能夠選擇厚片被取得/切下的解 剖位置。在觀察了第一厚片/脈管系統(tǒng)組合后，系統(tǒng)用戶能夠選擇第二位置 并重復(fù)該過程，由此在各種潛在感興趣的解剖位置存取有價(jià)值的信息。
參照?qǐng)D4，提供了與MR厚片一起的圖3的分割后血管的示范性圖像。 如圖4所示，所公開的系統(tǒng)和方法在生成基于組合診斷/3DRA數(shù)據(jù)集的圖 像/視圖的過程中是有效的，該圖像/視圖顯示了脈管系統(tǒng)(基于3DRA數(shù)據(jù) 集)和來自診斷數(shù)據(jù)集的厚片(基于CT或MR成像)，以及脈管系統(tǒng)與厚片 的交叉。對(duì)于本公開文本的目的特別有意義的是，在此公開的系統(tǒng)和方法有利 地設(shè)計(jì)為/適于生成圖像或視圖，其包括脈管系統(tǒng)中由于厚片而模糊的一部 分或多個(gè)部分。血管/脈管系統(tǒng)的輪廓部分有利地開始于與血管/脈管系統(tǒng)的
分割后3DRA圖像交叉的厚片的平面處。如上所述，輪廓繪制的算法和技 術(shù)是本領(lǐng)域公知的(參見例如以前在此引入作為參考的Raskar等人公布 的)。
參照?qǐng)D5，與模糊血管輪廓圖像一起提供了分割后3DRA血管和MR 厚片的示范性圖像。通過比較圖3—5的圖像，特別參照?qǐng)D5顯而易見的是， 本公開文本的系統(tǒng)和方法在與診斷厚片(從CT/MR或其它診斷成像中導(dǎo)出) 一起提供血管/脈管系統(tǒng)(從3DRA成像中導(dǎo)出)的完整視圖中是有用的， 由此能夠使臨床醫(yī)生更好地理解/明白他/她的感興趣區(qū)域的視圖的整個(gè)解 剖環(huán)境。通過在診斷厚片和血管/脈管系統(tǒng)之間的交叉平面的清楚視圖，臨 床醫(yī)生或其它系統(tǒng)用戶能夠更好地使診斷數(shù)據(jù)與患者解剖結(jié)構(gòu)整體相關(guān)。
因此，本發(fā)明提供了用于優(yōu)化顯示大量數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和方法，該大量數(shù) 據(jù)是3DRA成像與CT或MR診斷數(shù)據(jù)組合的結(jié)果。這種數(shù)據(jù)的組合繪制， 特別是與模糊脈管系統(tǒng)的輪廓視圖的組合繪制，在向臨床醫(yī)生或其它系統(tǒng) 用戶提供臨床有用數(shù)據(jù)方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)點(diǎn)。
如上所述，所公開的系統(tǒng)和方法可使用傳統(tǒng)CT和/或MR裝備和成像 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)生需要的診斷數(shù)據(jù)集，以及可使用傳統(tǒng)3DRA裝備和成像 技術(shù)以產(chǎn)生需要的3DRA數(shù)據(jù)集。如在此所述的，診斷數(shù)據(jù)集和3DRA數(shù) 據(jù)集可存儲(chǔ)在相同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中或者不同的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置中，只要這 種數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置對(duì)于負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行配準(zhǔn)和處理的處理單元來說是 可訪問的。雖然已經(jīng)參照示范性實(shí)現(xiàn)方式描述了本發(fā)明，該實(shí)現(xiàn)方式利用 從3DRA和CT/MR成像系統(tǒng)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)集，但是，應(yīng)該理解，本發(fā)明不限 于此；相反地，可使用所公開的系統(tǒng)和方法基于從任何3D體積成像系統(tǒng)和 任何技術(shù)導(dǎo)出的數(shù)據(jù)集生成有利圖像/視圖，該技術(shù)可生成與此處描述的 3DRA數(shù)據(jù)集個(gè)像類似的數(shù)據(jù)集個(gè)像。
總之，本公開文本的系統(tǒng)和方法為從事介入或診斷過程的臨床醫(yī)生提 供了顯著的好處。例如，所公開的系統(tǒng)和方法有利地提供了要評(píng)估的3DRA 數(shù)據(jù)中的血管樹的整個(gè)形態(tài)，即使是由于CT或MR數(shù)據(jù)集而模糊的部分。此外，兩個(gè)數(shù)據(jù)集的交叉是清晰可見的，其使得能夠了解兩個(gè)數(shù)據(jù)集之間 的空間關(guān)系。這些有利的結(jié)果可以在沒有以外來和/或混淆數(shù)據(jù)使屏幕混亂 的情況下實(shí)現(xiàn)，這樣允許容易和直觀地了解。例如，在對(duì)脈管系統(tǒng)病理進(jìn) 行的微創(chuàng)介入治療和對(duì)腫瘤組織進(jìn)行的管內(nèi)治療期間，所公開的系統(tǒng)和方 法也是有用的，這對(duì)獲得血管內(nèi)部和周圍組織的形態(tài)評(píng)定是具有很大臨床
價(jià)值的。本公開文本提供了一種通過組合多模態(tài)3D體積(例如CT, MR, XperCT等)與3DRA體積來使該信息可視化的有利技術(shù)。臨床優(yōu)點(diǎn)包括可 以在各種狀況(例如缺血性發(fā)作，(器官)狹窄，動(dòng)脈瘤和位于腦部的動(dòng)靜 脈畸形)的臨床治療期間更好地定向和理解局部解剖結(jié)構(gòu)，在微創(chuàng)手術(shù)期 間引起的出血位置，腫瘤的定位放射治療等。所公開的系統(tǒng)和方法還被有 利地用于介入性X射線血管造影過程中。
雖然己經(jīng)參照示范性實(shí)施例和實(shí)例對(duì)本公開文本進(jìn)行了描述，但所公 開的系統(tǒng)和方法不限于這種示范性實(shí)施例/實(shí)現(xiàn)方式。相反地，在不脫離本 公開文本的精神或范圍的情況下，所公開的系統(tǒng)和方法可以允許許多修改， 改變和/或改進(jìn)。因此，本公開文本清楚地將這些修改，改變和/或改進(jìn)包含 在其范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于生成圖像的方法，包括a)獲得用于解剖結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)3D旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)數(shù)據(jù)集；b)獲得用于解剖區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集；c)將所述一個(gè)或多個(gè)3DRA數(shù)據(jù)集與所述一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集組合；以及d)生成圖像，所述圖像包括從所述一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的厚片和從所述一個(gè)或多個(gè)3DRA數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的所述解剖結(jié)構(gòu)；其中，所述解剖結(jié)構(gòu)的圖像包括所述解剖結(jié)構(gòu)中由于所述厚片而模糊的部分的輪廓視圖。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括分割與所述解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的所 述一個(gè)或多個(gè)3DRA數(shù)據(jù)集。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，還包括根據(jù)分割后的一個(gè)或多個(gè)3DRA 數(shù)據(jù)集生成三角網(wǎng)格。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)是血管，血管樹或 脈管系統(tǒng)。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述診斷數(shù)據(jù)集是從選自CT成 像系統(tǒng)，MR成像系統(tǒng)，XperCT成像系統(tǒng)等組成的組的診斷成像系統(tǒng)獲得 的。
6、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，基于手動(dòng)輸入選擇來生成所述圖像。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，其中，通過系統(tǒng)用戶與鍵盤，鼠標(biāo)等交 互來做出所述選擇。
8、 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，通過網(wǎng)絡(luò)將所述一個(gè)或多個(gè)3DRA 數(shù)據(jù)集和所述一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集傳輸?shù)綌?shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。
9、 如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與至少一個(gè)處理 單元通信，并且其中，將所述處理單元編程為將所述一個(gè)或多個(gè)3DRA數(shù) 據(jù)集和所述一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集組合以生成所述圖像。
10、 一種用于生成圖像的系統(tǒng)，包括a) 至少一個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元，其包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)庫；以及b) 與所述至少一個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元通信的至少一個(gè)處理單元，其被編 程為i.將與解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)3D旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)數(shù)據(jù)集和與 解剖區(qū)域相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集組合；以及i i.生成圖像，所述圖像包括從所述一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的厚片 和從所述一個(gè)或多個(gè)3DRA數(shù)據(jù)集導(dǎo)出的所述解剖結(jié)構(gòu)，其中，所述解剖 結(jié)構(gòu)的圖像包括所述解剖結(jié)構(gòu)中由于所述厚片而模糊的部分的輪廓視圖。
11、 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)處理單元還被編程為 分割與所述解剖結(jié)構(gòu)相關(guān)的所述3DRA數(shù)據(jù)集。
12、 如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，至少一個(gè)處理單元還被編程為 根據(jù)分割后的一個(gè)或多個(gè)3DRA數(shù)據(jù)集生成三角網(wǎng)格。
13、 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述解剖結(jié)構(gòu)是血管，血管樹 或脈管系統(tǒng)。
14、 如權(quán)利要求IO所述的系統(tǒng)，其中，所述診斷數(shù)據(jù)集是從選自CT 成像系統(tǒng)，MR成像系統(tǒng),XperCT成像系統(tǒng)等組成的組的診斷成像系統(tǒng)獲得 的。
15、 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，基于傳送到所述至少一個(gè)處理 單元的手動(dòng)輸入選擇來生成所述圖像。
16、 如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，其中，通過系統(tǒng)用戶與鍵盤，鼠標(biāo)等 交互來做出所述選擇。
17、 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，通過網(wǎng)絡(luò)將所述一個(gè)或多個(gè) 3DRA數(shù)據(jù)集和所述一個(gè)或多個(gè)診斷數(shù)據(jù)集傳輸?shù)街辽僖粋€(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單 元中。
全文摘要
提供了用于繪制解剖結(jié)構(gòu)，例如血管結(jié)構(gòu)，以及周圍解剖特征/結(jié)構(gòu)的有利圖像/視圖的系統(tǒng)和方法。所公開的系統(tǒng)和方法將傳統(tǒng)的3D X射線旋轉(zhuǎn)血管造影(3DRA)與相關(guān)解剖區(qū)域的診斷掃描，例如CT或MR掃描組合，以產(chǎn)生其組合的圖像/視圖。該圖像包括在CT/MRI厚片下的結(jié)構(gòu)和/或血管解剖結(jié)構(gòu)，即模糊的血管結(jié)構(gòu)的輪廓繪制，由此允許臨床醫(yī)生和其它醫(yī)療/外科工作人員更好地理解血管形態(tài)和血管病理學(xué)與周圍分支/解剖結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
文檔編號(hào)G06T3/40GK101310307SQ200680042344
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2006年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者D·S·A·魯伊特斯, P·M·米勒坎普 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司