專利名稱：用于在醫(yī)學(xué)影像中交互式標(biāo)記管狀結(jié)構(gòu)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明要求申請(qǐng)日為2008年9月23日的臨時(shí)申請(qǐng)No. 61/099，417的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)的內(nèi)容以其全文形式在此被結(jié)合入本文作為引用。本發(fā)明總體涉及醫(yī)學(xué)影像的方法和系統(tǒng)以及包括所述方法和系統(tǒng)的體系。更具體地講，本發(fā)明涉及在醫(yī)學(xué)影像中用于2D/3D數(shù)據(jù)處理的方法和系統(tǒng)以及包括所述方法和系統(tǒng)的體系。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)影像中，患者數(shù)據(jù)能夠以不同的數(shù)據(jù)采集設(shè)備進(jìn)行采集，例如電腦斷層造影(CT)、x-射線、或核磁共振成像(MRI)。在當(dāng)今的社會(huì)中，有相當(dāng)大比例的人口患有血管疾病或其它相關(guān)疾病。在診斷這些疾病中，精確識(shí)別和注釋/標(biāo)記正確的管狀解剖結(jié)構(gòu)(例如，血管結(jié)構(gòu)或氣道)在作醫(yī)學(xué)診斷結(jié)論時(shí)起著非常重要的作用。血管結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)分析和量化經(jīng)常涉及將血管結(jié)構(gòu)從其它周圍的影像內(nèi)容分割出來(lái)，標(biāo)記所述識(shí)別的結(jié)構(gòu)，并準(zhǔn)確測(cè)量不同的已標(biāo)記結(jié)構(gòu)。由于醫(yī)學(xué)成像中經(jīng)常存在噪音，偽像，例如CT影像中的部分容積效應(yīng)，或用于識(shí)別血管結(jié)構(gòu)的分割方法的缺陷，從醫(yī)學(xué)影像分割出的血管結(jié)構(gòu)通常含有錯(cuò)誤。例如，在醫(yī)學(xué)影像中，血管結(jié)構(gòu)經(jīng)常表現(xiàn)出斷開或似乎含有環(huán)路。這使得難以正確地標(biāo)記不同的血管結(jié)構(gòu)。此外，在影像中不同的血管系統(tǒng)可能表現(xiàn)出彼此相交。噪音影像的所述結(jié)果使得計(jì)算裝置難以使高效標(biāo)記血管結(jié)構(gòu)的過程全自動(dòng)化。此外，盡管通?？捎貌煌芟到y(tǒng)的模式， 例如人體血管系統(tǒng)的解剖圖譜，但由于相同的原因，根據(jù)所述預(yù)定的模式正確標(biāo)記不同的分段血管結(jié)構(gòu)是困難的。在嘗試改進(jìn)中，業(yè)已開發(fā)了半自動(dòng)方法。例如，存在解決方案，其中一個(gè)或多個(gè)種子點(diǎn)可被手動(dòng)設(shè)置在血管分支上，所述血管分支隨后被用于自動(dòng)標(biāo)記從所述種子開始的血管。不過，這種類型的方法通常不可靠，這是因?yàn)橛捎谠胍舻拇嬖诙沟梅指畹难芊种Э赡懿徽_，導(dǎo)致血管分支可能不正確地連接至其它的血管分支或連接至另一血管系統(tǒng)。因此，需要一種在固有噪音的醫(yī)學(xué)影像中能夠可靠并高效地標(biāo)記血管結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的方法。


本文所要求保護(hù)和/或描述的發(fā)明以示例實(shí)施例的形式進(jìn)一步進(jìn)行描述。這些示例實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。這些實(shí)施例是非限制性的示例實(shí)施例，其中相同的附圖標(biāo)記在附圖的若干視圖中表示類似的結(jié)構(gòu)，并且其中圖1 (a)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管狀結(jié)構(gòu)標(biāo)記系統(tǒng)的示例性示圖2(c)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所作的繪制線重疊在管狀分段上；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于計(jì)算所繪制路徑和管狀結(jié)構(gòu)的骨架表示之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的示例性程序的流程圖；圖4(a)是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，用于延伸基本骨架的示例性程序的流程圖；圖4(b)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的骨架的圖形表示；和圖4(c)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的骨架連同所繪制線的圖形表示；圖4(d)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于所繪制線的基本骨架分段；和圖4(e)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括整個(gè)骨架分段的基本骨架的延伸部；和圖4(f)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的根據(jù)所繪制線得到的延伸的管狀分段；圖4(g)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的包括非環(huán)形子段的基本分段的延伸部；圖4(h)示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的根據(jù)所繪制線得到的另一延伸的管狀分段；圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例沿著所繪制線連接不同的管狀結(jié)構(gòu)的示例性程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明披露了標(biāo)記從醫(yī)學(xué)影像分割出來(lái)的管狀結(jié)構(gòu)的交互式方法。圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管狀結(jié)構(gòu)標(biāo)記系統(tǒng)100的示例性示圖。示例性系統(tǒng)100包括顯示屏 IM和顯示單元115，所述顯示單元115被設(shè)置成在顯示屏IM上顯示影像數(shù)據(jù)或任何相關(guān)的信息。系統(tǒng)100還包括管狀結(jié)構(gòu)表示生成單元108，所述管狀結(jié)構(gòu)表示生成單元108用具有管狀結(jié)構(gòu)102的影像或影像體作為輸入并生成其對(duì)應(yīng)的表示儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器111中。在一些實(shí)施例中，可以分割管狀結(jié)構(gòu)102。在這種情形，所述表示根據(jù)分割結(jié)果而獲得。在一些實(shí)施例中，管狀結(jié)構(gòu)102對(duì)應(yīng)于沒有分割的原始影像或影像體。在這種情形，管狀結(jié)構(gòu)表示生成單元108可以首先進(jìn)行分割并隨后根據(jù)分割結(jié)果得到表示。在一些情況，管狀結(jié)構(gòu)表示生成單元108可以直接根據(jù)原始的影像數(shù)據(jù)計(jì)算管狀結(jié)構(gòu)的表示。此外，系統(tǒng)100包括交互式繪圖單元110，所述交互式繪圖單元110被部署成使得用戶能夠根據(jù)顯示屏上的顯示繪制曲線?？梢岳秒娮庸P繪制曲線，所述電子筆由用戶從一組不同筆尖尺寸的電子筆104中選擇，并且具有對(duì)應(yīng)的標(biāo)記，也是由用戶從一組標(biāo)記106 中選擇。例如，用戶可以沿著來(lái)自顯示屏上所顯示的102的輸入管狀結(jié)構(gòu)繪制路徑112。在操作中，系統(tǒng)100便于與用戶進(jìn)行交互，以便從102取回一些管狀結(jié)構(gòu)并將其顯示在顯示屏上。輸入管狀結(jié)構(gòu)可以是分段的或不是分段的。用戶可以與交互式繪圖單元 110進(jìn)行交互以便根據(jù)顯示屏上所見繪制曲線。通過所述繪圖操作，不僅繪制了曲線而且還根據(jù)用戶對(duì)筆尖尺寸的選擇確定了曲線的粗細(xì)度。此外，每支選定的筆與標(biāo)記對(duì)應(yīng)，從而所繪制的曲線按照與筆對(duì)應(yīng)的標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記。所述生成的所繪制曲線可以儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器112 中。系統(tǒng)100還包括對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算單元114，所述對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算單元114被設(shè)計(jì)用于計(jì)算來(lái)自存儲(chǔ)器111的管狀結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)表示和來(lái)自存儲(chǔ)器112的用戶繪制路徑或曲線之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。關(guān)于對(duì)應(yīng)關(guān)系及其計(jì)算的細(xì)節(jié)在本文結(jié)合圖3-4(h)進(jìn)行討論。根據(jù)所計(jì)算的對(duì)
7應(yīng)關(guān)系，系統(tǒng)100中管狀分段提取單元116在當(dāng)前的管狀結(jié)構(gòu)中提取對(duì)應(yīng)的管狀分段。標(biāo)記分配單元118隨后將用戶所繪制路徑的標(biāo)記分配給所述被提取管狀分段中的所有像素/ 體素點(diǎn)。通過這種方式，能夠以高效和具有改進(jìn)的準(zhǔn)確性的交互作用方式實(shí)現(xiàn)在管狀結(jié)構(gòu)中標(biāo)記不同的管狀分段。如本文所討論，管狀結(jié)構(gòu)的分割有時(shí)不能獲得高質(zhì)量結(jié)果。例如，連續(xù)的管狀分支可能被分割成不同的管狀分段。不過，如果用戶繪制的路徑/曲線穿過不同的管狀分段，這可以通過合并所有對(duì)應(yīng)于相同的當(dāng)前用戶繪制路徑的不同管狀分段用于改進(jìn)分割結(jié)果。為達(dá)到該目的，系統(tǒng)100還包括合并單元120，所述合并單元120被部署成根據(jù)用戶繪制的路徑合并管狀結(jié)構(gòu)的斷開分段。合并的管狀分段或結(jié)構(gòu)被賦予相同的標(biāo)記。所述已賦予標(biāo)記的改進(jìn)的管狀分割結(jié)果隨后可被儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器122中，還可被顯示單元115取回以便在顯示屏1 上進(jìn)行顯示，以顯示改進(jìn)并標(biāo)記的管狀結(jié)構(gòu)。圖1 (b)提供了顯示在二維顯示屏(例如124)上的三維分段管狀結(jié)構(gòu)的示例。可以看到，所述管狀結(jié)構(gòu)可具有帶不同分支的主干，所述分支中的一些可具有額外的子分支。 如本文所討論的，所示管狀結(jié)構(gòu)的不同分支可對(duì)應(yīng)于不同的可識(shí)別解剖結(jié)構(gòu)部位并且應(yīng)當(dāng)加以區(qū)別地進(jìn)行標(biāo)記。還可以看到，標(biāo)記所述三維管狀結(jié)構(gòu)可能相當(dāng)有挑戰(zhàn)性。本發(fā)明的剩余部分討論了如何按照本文的描述執(zhí)行不同的步驟以便實(shí)現(xiàn)所述管狀結(jié)構(gòu)的不同部分的更為可靠和精確的標(biāo)記。圖2(a)是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的管狀結(jié)構(gòu)標(biāo)記系統(tǒng)100的示例性程序流程圖。 在步驟200首先取回分段的管狀結(jié)構(gòu)，所述分段的管狀結(jié)構(gòu)在步驟212顯示在顯示屏IM 上。系統(tǒng)的輸入是通過利用任何現(xiàn)有技術(shù)的分割方法可獲得的分段的管狀結(jié)構(gòu)210。根據(jù)影像數(shù)據(jù)采集設(shè)備，管狀結(jié)構(gòu)可以是二維OD)或三維(3D)的。在2D中，管狀結(jié)構(gòu)可由像素表示，而在3D中管狀結(jié)構(gòu)可以由可在2D顯示屏上顯示的體素表示。圖1(b)示出了一個(gè)所述分段的管狀結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，隨后可在步驟214計(jì)算所顯示的管狀結(jié)構(gòu)的表示。在一些實(shí)施例中，可能先前已經(jīng)計(jì)算過所述表示，例如，在步驟214可以從管狀結(jié)構(gòu)表示存儲(chǔ)器111中取回現(xiàn)有的表示。所述表示可對(duì)應(yīng)于骨架表示，如圖2(b)所示，或本領(lǐng)域已知的任何其它形式的管狀結(jié)構(gòu)的表示。在隨后的步驟中使用所述骨架表示以便于進(jìn)行本文所述的改進(jìn)的管狀分段標(biāo)記操作。為了開始本文所述的交互式標(biāo)記程序，在步驟216激活交互式繪圖會(huì)話。在該交互式繪圖會(huì)話過程中，在步驟218用戶首先選擇具有所需要筆尖尺寸的電子筆?？梢酝ㄟ^界面例如鼠標(biāo)中鍵輪的滾動(dòng)增大或減小筆尖的尺寸。在步驟220還選擇了用于標(biāo)記所需要管狀分段的標(biāo)記，其中所述標(biāo)記與所選定的筆相關(guān)。所述標(biāo)記可以選自根據(jù)血管系統(tǒng)的一些生理模型定義并且系統(tǒng)100可用的一組標(biāo)記。例如，標(biāo)記可對(duì)應(yīng)于人體解剖結(jié)構(gòu)的醫(yī)學(xué)定義，例如，第二代人體肝臟的肝中靜脈。根據(jù)一些預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)，例如人體血管系統(tǒng)圖譜，該組標(biāo)記被分配給管狀結(jié)構(gòu)的分支。在步驟222，用戶使用選定的電子繪圖筆沿著要標(biāo)記的管狀分段繪制路徑。對(duì)于 3D管狀結(jié)構(gòu)，可以使用任何3D顯示方法以例如任何用戶選定的角度最佳地顯示某一 3D管狀結(jié)構(gòu)。所繪制路徑的寬度可以與電子繪圖筆尖的尺寸相同。在一些實(shí)施例中，一旦用戶選擇了筆尖的粗細(xì)度，所繪制的曲線可具有與筆尖尺寸一致的寬度。在一些實(shí)施例中，在繪
8制路徑時(shí)，可允許用戶利用例如鼠標(biāo)中鍵輪同時(shí)調(diào)節(jié)電子繪圖筆的筆尖尺寸。在一些實(shí)施例中，可以對(duì)沿其繪制曲線的管狀分段進(jìn)行自動(dòng)形狀分析。所述形狀分析結(jié)果，例如管狀分段的任何位置處的寬度，可被用于自動(dòng)并動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)電子繪圖筆尖的尺寸以便與筆尖位置處的管狀分段的寬度相匹配。所述管狀分段的寬度可被測(cè)量為垂直于其最長(zhǎng)主軸的管狀分段的每個(gè)截面的直徑。在步驟224，可以自動(dòng)地將與所選定筆相關(guān)的標(biāo)記分配給所繪制路徑的像素點(diǎn)。用具有選定或計(jì)算得到的筆尖尺寸的選定的筆所繪制的標(biāo)記路徑可以顯示在或重疊在所顯示的原始管狀分段之上。這在圖2(c)中示出，其中在230處標(biāo)記的小曲線對(duì)應(yīng)于用戶繪制的路徑。所繪制路徑的顏色代表分配給該路徑的標(biāo)記。被標(biāo)記的繪制路徑重疊在管狀結(jié)構(gòu)上并且在視覺上對(duì)應(yīng)于當(dāng)前的管狀分段對(duì)0。根據(jù)所繪制的路徑230和管狀結(jié)構(gòu)的表示，例如圖2(b)所示的骨架表示，可以識(shí)別對(duì)應(yīng)于所繪制路徑的當(dāng)前管狀分段M0。為了實(shí)現(xiàn)該目的，在步驟226首先計(jì)算所繪制線230和管狀結(jié)構(gòu)的表示(例如骨架)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。隨后，根據(jù)所述對(duì)應(yīng)關(guān)系，在步驟 226還識(shí)別出對(duì)應(yīng)于用戶所繪制曲線的管狀分段。關(guān)于計(jì)算以識(shí)別所述對(duì)應(yīng)關(guān)系的細(xì)節(jié)將結(jié)合圖3-4(h)進(jìn)行討論。在步驟2 分配給所繪制曲線的標(biāo)記隨后被自動(dòng)分配給所述已識(shí)別的管狀分段。在一些情況，在對(duì)用戶所繪制曲線延伸后，所繪制的曲線可能對(duì)應(yīng)于若干個(gè)管狀分段。在一些情況，所述已識(shí)別的管狀分段可能對(duì)應(yīng)于子管狀結(jié)構(gòu)。在一些情況，所識(shí)別的不同管狀分段可能對(duì)應(yīng)于斷開的管狀分段。在這種情況，在步驟230將對(duì)應(yīng)于相同的所繪制曲線的那些管狀分段合并成完整的管狀分段，以便整個(gè)合并的管狀分段被分配給與繪圖筆相關(guān)的相同標(biāo)記。可以重復(fù)上述步驟直到標(biāo)記了管狀結(jié)構(gòu)的所有需要的分支。所述操作的結(jié)果對(duì)應(yīng)于具有所需要的分支被標(biāo)記并且斷開的分段被連接的分段管狀結(jié)構(gòu)122。此外，圖2(a)所示的特定步驟的順序可以改變。在一些實(shí)施例中，用戶首先可以沿著管狀分段劃線，系統(tǒng)隨后提取對(duì)應(yīng)的像素/體素，并且用戶隨后可以選擇標(biāo)記并將所述標(biāo)記分配給所提取的像素
/體素。如上所述，本文所述用于標(biāo)記管狀結(jié)構(gòu)的標(biāo)記操作可用于校正或優(yōu)化管狀結(jié)構(gòu)分割結(jié)果。在一些實(shí)施例中，可以在先前已標(biāo)記過的分支上執(zhí)行上述步驟。在所述情況，系統(tǒng)的輸入可以是標(biāo)記的管狀結(jié)構(gòu)。用戶可以如本文所述如同他/她在進(jìn)行標(biāo)記一樣沿著優(yōu)選的管狀分段繪制路徑并隨后向?qū)?yīng)于所繪制曲線的每個(gè)管狀分段分配需要的標(biāo)記。在另一示例性實(shí)施例中，用戶可以將具有先前已分配標(biāo)記的所有分段改成不同的標(biāo)記。例如，用戶可以選擇要改變的特定標(biāo)記并指定要使用的新標(biāo)記來(lái)替換所述特定標(biāo)記。 相應(yīng)地，可以選擇具有該特定標(biāo)記的所有分段并用新標(biāo)記進(jìn)行替換。在一些實(shí)施例中，可選自106(圖1(a))的標(biāo)記可包括除了由例如解剖結(jié)構(gòu)圖譜定義的標(biāo)記之外的特殊標(biāo)記。所述額外標(biāo)記的示例包括無(wú)效標(biāo)記。所述標(biāo)記可被賦予特殊的含義以便用于表示當(dāng)前管狀分段的特殊狀態(tài)。例如，如果無(wú)效標(biāo)記被選定并分配給管狀分段，它可表示當(dāng)前管狀分段將被刪除。這在由于不正確的分割操作而產(chǎn)生假管狀分段的背景下尤其有用。在一些實(shí)施例中，前述的標(biāo)記程序可以在不必要分割出管狀結(jié)構(gòu)的情況下進(jìn)行。例如，可以使用體顯示技術(shù)僅根據(jù)原始影像在顯示屏上顯示非分段的管狀結(jié)構(gòu)。此外，還可以從原始影像直接計(jì)算骨架表示。圖3討論了關(guān)于如何識(shí)別對(duì)應(yīng)的管狀分段(圖2(a)中的步驟226)的細(xì)節(jié)，圖3 是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性程序的流程圖，其中計(jì)算了管狀結(jié)構(gòu)的骨架表示和沿著管狀分段所繪制路徑之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。為了識(shí)別對(duì)應(yīng)于用戶所繪制曲線的管狀分段，可以使用管狀結(jié)構(gòu)的表示，例如骨架表示。在一些實(shí)施例中，管狀結(jié)構(gòu)的骨架表示包括管狀結(jié)構(gòu)中被分割的管狀分段的中心線。管狀結(jié)構(gòu)的所述骨架的一個(gè)示例在圖2(b)中示出。在步驟304首先可以識(shí)別用戶所繪制路徑穿過的分段管狀結(jié)構(gòu)上的像素或體素。 例如，如果當(dāng)前的管狀結(jié)構(gòu)是3D結(jié)構(gòu)，所繪制路徑上的像素可以映射到沿著觀察方向穿過像素的3D空間中的體素射線上。射線與管狀結(jié)構(gòu)的交集隨后可被識(shí)別為用戶所繪制路徑穿過的體素。在另一個(gè)示例中，用戶可使用3D鼠標(biāo)和類似裝置在顯示管狀結(jié)構(gòu)的3D空間中直接標(biāo)注。在這種情況，在3D空間中所標(biāo)注的所有點(diǎn)被看作用戶所繪制路徑穿過的點(diǎn)。在步驟306，對(duì)于用戶所繪制路徑穿過的每個(gè)像素/體素，識(shí)別出在管狀分段的骨架表示上最接近的像素/體素。在一些情況，由于例如用戶所繪制路徑的差異，管狀分段的骨架表示中所述確定的最接近像素/體素可能不是連接的。此外，還可以使用其它識(shí)別方法，而不是識(shí)別所述最接近的點(diǎn)。例如，在骨架表示中，可能存在多個(gè)骨架分段。一些骨架分段可被視為接近于用戶所繪制的曲線，如果根據(jù)某種距離例如歐幾里得距離(Euclidian distance)測(cè)量到它們與用戶所繪制曲線或其一些點(diǎn)的接近程度在某個(gè)預(yù)定閾值內(nèi)。在步驟308，可以根據(jù)在步驟306選定的最接近像素/體素形成基本骨架。盡管最接近的像素/體素可能在2D或3D空間中不是連續(xù)地連接，可以根據(jù)某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或外推法連接所述最接近的像素/體素。可以手動(dòng)、半自動(dòng)或自動(dòng)地進(jìn)行所述連接。所得到的連接的骨架形成基本骨架分段。在實(shí)際操作中，用戶有時(shí)所繪制的曲線可能不擴(kuò)展到管狀分段的整個(gè)長(zhǎng)度，如圖2(c)所示，其中用戶所繪制的曲線230比當(dāng)前管狀分段240的長(zhǎng)度更短。 在這種情況，根據(jù)步驟306所識(shí)別的最接近的像素/體素所形成的基本骨架分段可能不能很好地與當(dāng)前的管狀分段240對(duì)應(yīng)。因此，在步驟310，所形成的基本骨架被延伸從而它可以更真實(shí)地表示當(dāng)前的管狀分段對(duì)0。在延伸基本骨架以便更準(zhǔn)確地識(shí)別當(dāng)前管狀分段Q40)的方面可能存在不同的操作模式。在一些實(shí)施例中，不同的操作模式可以作為選項(xiàng)提供給用戶以便用戶可以激活適于當(dāng)前應(yīng)用的操作模式。在一種模式中，可以延伸基本骨架以便覆蓋當(dāng)前管狀分段的長(zhǎng)度。在這種情況，具有如步驟306所識(shí)別的最接近的像素/體素的骨架分段可被用作延伸的骨架分段。步驟310的細(xì)節(jié)可以根據(jù)圖4(a)所示的流程圖進(jìn)行實(shí)施。在該實(shí)施中，骨架表示可以根據(jù)圖形進(jìn)行，其中每個(gè)骨架對(duì)應(yīng)于兩個(gè)節(jié)點(diǎn)和其間的連接。所述圖形可以由管狀結(jié)構(gòu)的骨架表示構(gòu)成并且它包括節(jié)點(diǎn)和連接不同節(jié)點(diǎn)的邊。在表示骨架表示的圖形中，圖形中的節(jié)點(diǎn)表示兩個(gè)或更多個(gè)骨架分段的相交。圖形中的邊表示連接圖形中兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的骨架分段。樹被定義為源自一個(gè)邊的一組邊，而在所述邊沒有環(huán)路。每個(gè)骨架的邊包括多個(gè)邊點(diǎn)。這在圖4(b)中示出，其中在骨架表示中有多個(gè)骨架分段。例如，如圖所示有骨架分段410，412，414，415，416，417，418和419。對(duì)于每個(gè)骨架分段有兩個(gè)節(jié)點(diǎn)和一個(gè)邊，并且一些節(jié)點(diǎn)可能連接至候選作為分支的不同邊。根據(jù)管狀結(jié)構(gòu)
10的骨架表示的該實(shí)施例，可以執(zhí)行如圖4(a)所述的操作以便延伸基本骨架以生成延伸的骨架。在操作中，為了延伸基本骨架，首先在步驟404延伸基本骨架，以復(fù)原直接對(duì)應(yīng)于用戶所繪制曲線的管狀分段的正確長(zhǎng)度。這在圖4(b)-4(d)中示出。在圖4(b)中，示出了一部分管狀結(jié)構(gòu)的骨架表示，其中不同的骨架410，412，414，415，416，417，418和419表示管狀結(jié)構(gòu)的不同分段。在該示例中，骨架414，415和417形成環(huán)路，它在大多數(shù)情況可能表示錯(cuò)誤，因?yàn)樵谏韺W(xué)上血管系統(tǒng)通常不具有環(huán)形血管。在圖4(c)中，示出了用戶所繪制的曲線420連同圖4(b)所示的管狀結(jié)構(gòu)的骨架表示。用戶所繪制的曲線420接近于骨架419。在執(zhí)行步驟306后，最接近于用戶所繪制曲線的骨架上的像素很可能都來(lái)自于骨架419并且它們按照步驟308形成基本骨架。這在圖 4(d)中示出，其中那些最接近的骨架點(diǎn)形成基本骨架422?？梢钥吹?，該基本骨架盡管對(duì)應(yīng)于現(xiàn)有骨架419但不具有與419相同的長(zhǎng)度。在圖4(a)的步驟404延伸基本骨架以覆蓋整個(gè)長(zhǎng)度的過程中，沿著當(dāng)前的現(xiàn)有骨架(例如，419)的邊點(diǎn)被還原成延伸的骨架424，如圖4(e)所示。在本發(fā)明的一些操作模式中，基本骨架被用于僅延伸至當(dāng)前的管狀分段而不延伸至其分支。操作模式在步驟405 確定。如果不延伸至分支，圖4(e)所示的延伸的骨架被直接用于識(shí)別對(duì)應(yīng)于用戶所繪制曲線的管狀分段。在該示例中，根據(jù)延伸的骨架4M識(shí)別的對(duì)應(yīng)的管狀分段4 在圖4(f)中示出，所述管狀分段4 對(duì)應(yīng)于圖2 (c)中所示的用戶所繪制的曲線230。在不同的操作模式中，根據(jù)基本骨架獲得的最初延伸的骨架可以進(jìn)一步擴(kuò)展至管狀分段4M的一些分支。在這種情況，執(zhí)行步驟406的操作，除了包含環(huán)路的分支外將管狀分段4M的所有分支添加至延伸的骨架。在實(shí)施中，這對(duì)應(yīng)于葉邊，即具有不連接至其它邊的一個(gè)節(jié)點(diǎn)的邊，所述葉邊直接或間接連接至管狀分段424。結(jié)果在圖4(d)，4(e)，4(g)和 4(h)中示出，其中基本骨架422在圖4(e)中可能首先延伸至骨架分段424。隨后，延伸的骨架分段4M可被進(jìn)一步延伸至其分支，如圖4(g)所示，其中延伸的骨架分段4M具有分支4 和430，所述分支4 和430均對(duì)應(yīng)于具有一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接至其它邊的葉邊。在一些實(shí)施例中，只連接至葉邊的所有邊可能包括在延伸操作中。例如，如果分段410連接兩個(gè)子段，分段410和子段均被包括在內(nèi)。可以根據(jù)某些標(biāo)準(zhǔn)控制所述延伸。例如，延伸可能被限制于只有在生理學(xué)上可接受的分支，例如，骨架表示中的環(huán)路結(jié)構(gòu)可能不被包括在所述延伸中。在圖4(g)中，盡管骨架414也是424的分支，但它沒有被接受為延伸部分，因?yàn)閺?14有一環(huán)路回到骨架424。 因此，根據(jù)第二操作模式(步驟404，406和407)進(jìn)行的延伸產(chǎn)生如圖4(h)所示的延伸的骨架，所示延伸的骨架包括骨架分段424,4 和430。利用具有用戶所繪制曲線230的圖 2(c)所示的示例管狀結(jié)構(gòu)，使用圖4(a)所示程序識(shí)別的對(duì)應(yīng)的管狀分段產(chǎn)生圖4(h)所示的所得到管狀結(jié)構(gòu)432，對(duì)應(yīng)于用戶所繪制的曲線230。圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的示例性程序的流程圖，其中沿著用戶所繪制路徑的斷開的管狀分段被合并。在步驟502，沿著用戶所繪制路徑的多個(gè)骨架分段可能沿著用戶所繪制路徑的給定方向按順序排列。在實(shí)施中，這可以是按順序由每個(gè)骨架分段設(shè)置一系列起點(diǎn)和終點(diǎn)。在步驟504，新的骨架分段可被引入在任何兩個(gè)相鄰的斷開的骨架分段之間。根據(jù)有序的多個(gè)骨架分段通過將骨架分段的終點(diǎn)和與其相鄰的骨架分段的起點(diǎn)相連接
11可以生成新的骨架分段。以這種方式，新生成的骨架分段連接兩個(gè)斷開的骨架分段。由于兩個(gè)斷開的骨架分段可能表示不同直徑的兩個(gè)管狀分段，由新生成的骨架分段表示的新的管狀分段需要按照其相鄰的管狀分段的寬度產(chǎn)生。在步驟506，計(jì)算前一個(gè)管狀分段的終點(diǎn)處的管狀分段的截面的直徑。在步驟508，計(jì)算下一個(gè)管狀分段的起點(diǎn)處的截面的直徑。所述計(jì)算出的相鄰管狀分段的直徑隨后被用于構(gòu)建新插入的管狀分段。在步驟510，執(zhí)行插值以生成對(duì)應(yīng)于前一個(gè)管狀分段的終點(diǎn)的截面和對(duì)應(yīng)于下一個(gè)管狀分段的起點(diǎn)的截面之間的截面。根據(jù)前一個(gè)和下一個(gè)管狀分段的形狀，可以采用不同的插值方案。例如，如果插入直的管狀分段，可以使用線性插值以生成直的管狀分段，所述直管狀分段的直徑可以根據(jù)相鄰管狀分段的直徑從一端到另一端成錐形。如果新生成的管狀分段需要是彎曲的，可以使用具有彎曲形狀的管狀分段，其中所述管狀分段的截面直徑從一端到另一端逐漸變化以便平滑地連接至兩個(gè)相鄰的管狀分段。在另一示例性實(shí)施例中，可以使用接近于終點(diǎn)或起點(diǎn)的平均尺寸以便更為穩(wěn)固。在一些實(shí)施例中，可以根據(jù)一些最佳參數(shù)確定新生成的管狀結(jié)構(gòu)的精確形狀，其中所述最佳參數(shù)根據(jù)新的管狀結(jié)構(gòu)的邊界附近的像素/體素的灰度值確定。盡管本發(fā)明結(jié)合某些示出的實(shí)施例進(jìn)行描述，本文所用的文字是描述性的文字， 而非限制性的文字。在各方面不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以變化。盡管本文所描述的本發(fā)明結(jié)合了具體的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作和材料，但本發(fā)明并不限于所披露的細(xì)節(jié)，而是能夠以各種形式體現(xiàn)，其中某些形式可能與所披露的實(shí)施例完全不同，并且本發(fā)明擴(kuò)展至所有等同的結(jié)構(gòu)、動(dòng)作和材料，例如在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在裝置的顯示屏上標(biāo)記管狀結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括如下步驟 在顯示屏上顯示管狀結(jié)構(gòu)；獲得所述管狀結(jié)構(gòu)的表示；根據(jù)從用戶處收到的信息在所述顯示屏上顯示曲線，其中所述用戶利用電子筆在顯示屏上繪制所述曲線；根據(jù)分段的管狀結(jié)構(gòu)的表示識(shí)別對(duì)應(yīng)于所繪制曲線的管狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)分段； 選擇標(biāo)記；將所選擇的標(biāo)記分配給管狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)分段。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述管狀結(jié)構(gòu)是二維和三維中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述顯示屏使得所述管狀結(jié)構(gòu)能夠在二維空間中顯示。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述管狀結(jié)構(gòu)的表示是骨架表示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述標(biāo)記表示為下述中的一種 顏色；文本解剖結(jié)構(gòu)描述；注釋；識(shí)別；用特殊指令對(duì)動(dòng)作進(jìn)行編碼的特殊標(biāo)記。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述特殊標(biāo)記包括具有用于刪除操作的指令的無(wú)效標(biāo)記。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述電子筆具有某個(gè)尺寸的筆尖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述電子筆與所選擇的標(biāo)記相關(guān)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述筆尖尺寸是可選擇的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述筆尖尺寸可以根據(jù)筆尖位置處管狀分段的寬度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述電子筆或筆尖尺寸可以由用戶通過交互式界面進(jìn)行操縱。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述識(shí)別的步驟包括 定位所繪制曲線穿過的管狀結(jié)構(gòu)的像素/體素；對(duì)所繪制曲線穿過的每個(gè)像素/體素，定位最接近于每個(gè)像素/體素的分段管狀結(jié)構(gòu)的表示的一個(gè)或多個(gè)元素；根據(jù)最接近的表示的元素生成基本骨架分段；和延伸所述基本骨架分段以識(shí)別管狀結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)管狀分段。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中延伸所述基本骨架分段的步驟包括獲得所述管狀結(jié)構(gòu)的骨架的圖形表示，其中所述管狀結(jié)構(gòu)的每個(gè)管狀分段根據(jù)具有表示管狀分段長(zhǎng)度的邊緣和表示管狀分段兩端的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的骨架分段來(lái)表示；識(shí)別骨架分段作為延伸的骨架分段，其中所述骨架分段重疊基本骨架分段；和從由延伸的骨架分段表示的分段的管狀結(jié)構(gòu)提取管狀分段作為對(duì)應(yīng)于所繪制曲線的管狀分段。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述延伸基本骨架分段的步驟包括獲得所述管狀結(jié)構(gòu)的骨架的圖形表示，其中所述管狀結(jié)構(gòu)的每個(gè)管狀分段根據(jù)具有表示管狀分段長(zhǎng)度的邊和表示管狀分段兩端的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的骨架分段來(lái)表示；識(shí)別骨架分段作為延伸的骨架分段，其中所述骨架分段重疊基本骨架分段； 如果有的話，標(biāo)出非環(huán)形的延伸的骨架分段的一個(gè)或多個(gè)分支；和提取由延伸的骨架分段和它的非環(huán)形分支表示的一個(gè)或多個(gè)管狀分段作為對(duì)應(yīng)于所繪制曲線的管狀分段。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 合并至少一些不相連接的管狀分段； 生成合并的管狀分段；和將選定的標(biāo)記分配給合并的管狀分段。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述生成的步驟包括 將沿著所繪制曲線識(shí)別的骨架分段的起點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行排序； 將骨架分段的終點(diǎn)與下一個(gè)骨架分段的起點(diǎn)進(jìn)行連接；在對(duì)應(yīng)于所述骨架分段的第一管狀分段的終點(diǎn)處獲得第一直徑信息；在對(duì)應(yīng)于下一個(gè)骨架分段的第二管狀分段的起點(diǎn)處獲得第二直徑信息；和根據(jù)所述第一直徑信息和第二直徑信息在第一和第二管狀分段之間插入新的管狀分段。
17.一種用于在裝置的顯示屏上標(biāo)記管狀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 顯示裝置，所述顯示裝置具有顯示屏；顯示單元，所述顯示單元被設(shè)置成在顯示屏上顯示管狀結(jié)構(gòu)； 管狀結(jié)構(gòu)表示生成單元，所述管狀結(jié)構(gòu)表示生成單元被設(shè)置成獲得所述管狀結(jié)構(gòu)的表示；交互式繪圖單元，所述交互式繪圖單元被設(shè)置成使得用戶能夠利用電子筆在顯示屏上繪制曲線并允許用戶選擇標(biāo)記；管狀分段提取單元，所述管狀分段提取單元被設(shè)置成根據(jù)分段的管狀結(jié)構(gòu)的表示識(shí)別對(duì)應(yīng)于所繪制曲線的管狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)分段；標(biāo)記分配單元，所述標(biāo)記分配單元被設(shè)置成將選擇的標(biāo)記分配給所述管狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)分段。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述管狀結(jié)構(gòu)是二維和三維中的一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述顯示屏使得所述管狀結(jié)構(gòu)能夠在二維空間中顯示。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述管狀結(jié)構(gòu)的表示是骨架表示。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述電子筆具有某個(gè)尺寸的筆尖。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述標(biāo)記表示為下述中的一種 顏色；文本解剖結(jié)構(gòu)描述；注釋；識(shí)別；和用特殊指令對(duì)動(dòng)作進(jìn)行編碼的特殊標(biāo)記。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述特殊標(biāo)記包括具有用于刪除操作指令的無(wú)效標(biāo)記。
24.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中所述電子筆與選擇的標(biāo)記相關(guān)。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述筆尖尺寸是可選擇的。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述筆尖尺寸可以根據(jù)筆尖位置處管狀分段的寬度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其中所述電子筆或筆尖尺寸可以由用戶通過交互式界面進(jìn)行操縱。
28.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算單元，所述對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算單元被設(shè)置成在所繪制曲線和一個(gè)或多個(gè)管狀分段之間識(shí)別對(duì)應(yīng)關(guān)系，其中所述對(duì)應(yīng)關(guān)系計(jì)算單元能夠定位所繪制曲線穿過的管狀結(jié)構(gòu)的像素/體素；對(duì)于所繪制曲線穿過的每個(gè)像素/體素，定位最接近于每個(gè)像素/體素的分段管狀結(jié)構(gòu)的表示的一個(gè)或多個(gè)元素；根據(jù)最接近的表示的元素生成基本骨架分段；和延伸所述基本骨架分段以識(shí)別管狀結(jié)構(gòu)中的一個(gè)或多個(gè)管狀分段。
29.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中所述延伸基本骨架分段包括獲得所述管狀結(jié)構(gòu)的骨架的圖形表示，其中所述管狀結(jié)構(gòu)的每個(gè)管狀分段根據(jù)具有表示管狀分段長(zhǎng)度的邊和表示管狀分段兩端的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的骨架分段來(lái)表示；識(shí)別骨架分段作為所述延伸的骨架分段，其中所述骨架分段重疊所述基本骨架分段;和從由所述延伸的骨架分段表示的分段管狀結(jié)構(gòu)提取管狀分段作為對(duì)應(yīng)于所繪制曲線的管狀分段。
30.根據(jù)權(quán)利要求觀所述的系統(tǒng)，其中所述延伸基本骨架分段包括獲得所述管狀結(jié)構(gòu)的骨架的圖形表示，其中所述管狀結(jié)構(gòu)的每個(gè)管狀分段根據(jù)具有表示管狀分段長(zhǎng)度的邊和表示管狀分段兩端的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)的骨架分段來(lái)表示；識(shí)別骨架分段作為所述延伸的骨架分段，其中所述骨架分段重疊所述基本骨架分段； 如果有的話，標(biāo)出非環(huán)形的所述延伸的骨架分段的一個(gè)或多個(gè)分支；和提取由所述延伸的骨架分段和它的非環(huán)形分支表示的一個(gè)或多個(gè)管狀分段作為對(duì)應(yīng)于所繪制曲線的管狀分段。
31.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其中還包括合并單元，所述合并單元能夠 合并至少一些不相連接的管狀分段；生成合并的管狀分段；和將選擇的標(biāo)記分配給合并的管狀分段。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述生成的步驟包括 將沿著所繪制曲線識(shí)別的骨架分段的起點(diǎn)和終點(diǎn)進(jìn)行排序； 將骨架分段的終點(diǎn)與下一個(gè)骨架分段的起點(diǎn)進(jìn)行連接；在第一管狀分段的終點(diǎn)處獲得對(duì)應(yīng)于所述骨架分段的第一直徑信息；在第二管狀分段的起點(diǎn)處獲得對(duì)應(yīng)于下一個(gè)骨架分段的第二直徑信息；和根據(jù)所述第一直徑信息和第二直徑信息在第一和第二管狀分段之間插入新的管狀分段。
全文摘要
本發(fā)明披露了用于標(biāo)記管狀結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)和方法。首先在顯示屏上顯示管狀結(jié)構(gòu)?？梢垣@得所述管狀結(jié)構(gòu)的表示。用戶使用電子筆在顯示屏上繪制曲線。根據(jù)用戶所繪制的曲線，可以根據(jù)分段的管狀結(jié)構(gòu)的表示識(shí)別出對(duì)應(yīng)于所繪制曲線的管狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)分段。隨后由用戶選擇標(biāo)記，將所選擇的標(biāo)記分配給所述識(shí)別出的管狀結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)分段。
文檔編號(hào)G06K9/00GK102165465SQ200980137383
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者曾小蘭, 梁正中, 范黎, 錢建中, 馬峰, 魏國(guó)慶 申請(qǐng)人:美國(guó)醫(yī)軟科技公司