心肌聚類與取向的制作方法
【專利摘要】一種心臟成像方法，包括采集包括心肌的投影圖像表示（SI00）。分割所述心肌并生成掩模（SI02）。優(yōu)化所述掩模（SI04）。從經(jīng)優(yōu)化的掩模確定血池（SI06），并且基于心肌切片的聚類使所述掩模骨架化（S108）。從所述血池和經(jīng)骨架化的掩模來(lái)確定質(zhì)心（SI10）。從所述經(jīng)骨架化的掩模來(lái)確定心肌參數(shù)（SI12）。
【專利說(shuō)明】心肌聚類與取向
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。其尤其應(yīng)用于診斷核成像中對(duì)心肌組織的感興趣區(qū)域(ROI)的限定。
【背景技術(shù)】
[0002]在診斷核成像中，放射性核素分布因其穿過(guò)患者的血流而得到研究，用于對(duì)循環(huán)系統(tǒng)成像，或用于對(duì)積累注射的放射性藥物的特定器官成像。在單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)中，例如，通常被稱作伽馬照相機(jī)的一個(gè)或多個(gè)輻射探測(cè)器用于經(jīng)由通過(guò)放射性衰變事件造成的輻射發(fā)射來(lái)探測(cè)所述放射性藥物。典型地，每個(gè)伽馬照相機(jī)包括輻射探測(cè)器陣列和設(shè)置在所述輻射探測(cè)器陣列前方的準(zhǔn)直器。所述準(zhǔn)直器限定線性或小角度錐形瞄準(zhǔn)線，從而探測(cè)到的輻射包括投影數(shù)據(jù)。如果在角度視野的范圍上，例如在180°或360°的角度范圍上移動(dòng)所述伽馬照相機(jī)，則能夠使用濾波反投影、期望值最大化或另一圖像重建技術(shù)，將得到的投影數(shù)據(jù)重建成所述患者中所述放射性藥物分布的圖像。有利地，所述放射性藥物能夠被設(shè)計(jì)為在選定的組織中進(jìn)行積累，用于提供那些選定的組織的優(yōu)先成像，諸如，心臟組織，以達(dá)到心臟成像的目的。
[0003]在許多心臟SPECT研究中，最廣泛使用的診斷性應(yīng)用之一包括心肌灌注成像，其中，左心室是尤其感興趣的。左心室(LV)區(qū)在SPECT圖像中的低強(qiáng)度與典型地因冠狀動(dòng)脈疾病造成的灌注缺陷有關(guān)。LV區(qū)中的放射性藥物的活性能夠用于估計(jì)以下參數(shù)，諸如，血流率、血流儲(chǔ)備、射血分?jǐn)?shù)，或與診斷和處置有關(guān)的其他參數(shù)。為了估計(jì)這些以及其他參數(shù)，人們想要在至少所述左心室的感興趣區(qū)域處進(jìn)行定位，并且確定所述感興趣區(qū)域的幾何結(jié)構(gòu)和取向，以準(zhǔn)確地估計(jì)指示患者的心肌健康的參數(shù)。因?yàn)閷?duì)所述心肌參數(shù)的準(zhǔn)確量化評(píng)估部分地取決于準(zhǔn)確且可重復(fù)地確定所述心肌幾何結(jié)構(gòu)和定向，更具體為左心室姿態(tài)估計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種克服了上文提及的問(wèn)題以及其他問(wèn)題的新型改進(jìn)的方法和系統(tǒng)。
[0005]根據(jù)一個(gè)方面，提供一種用于心臟成像的方法。采集對(duì)象的功能圖像數(shù)據(jù)，所述功能圖像數(shù)據(jù)至少包括心肌。確定所述心肌的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)。基于所確定的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)，估計(jì)所述心肌的診斷參數(shù)。
[0006]根據(jù)另一方面，所述方法還包括分割所述左心室、生成左心室心肌掩模、計(jì)算所述左心室的質(zhì)心、使所述左心室心肌掩模骨架化以生成心肌骨架以及修剪所述心肌骨架。
[0007]根據(jù)另一方面，提供一種心臟成像裝置，其包括診斷掃描器，用于從所述診斷掃描器生成對(duì)象的功能成像數(shù)據(jù)(所述功能成像數(shù)據(jù)包括所述心肌)、確定所述心肌的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)以及基于所確定的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)來(lái)估計(jì)所述心肌的診斷參數(shù)。顯示設(shè)備至少顯示所述診斷參數(shù)。
[0008]根據(jù)另一方面，提供一種心臟成像裝置，其包括采集單元，所述采集單元采集對(duì)象的功能圖像數(shù)據(jù)，所述功能圖像數(shù)據(jù)至少包括心肌。所述確定單元確定所述心肌的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)。估計(jì)單元基于所確定的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)來(lái)估計(jì)所述心肌的診斷參數(shù)。
[0009]一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于改善心肌姿態(tài)計(jì)算的準(zhǔn)確性和魯棒性。
[0010]另一優(yōu)點(diǎn)在于基于所計(jì)算的姿態(tài)改善參數(shù)的準(zhǔn)確性。
[0011]本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解以下詳細(xì)描述時(shí)，將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明仍具有的其他優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的安排的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實(shí)施例的目的，并且不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。
[0013]圖1為具有處理單元的診斷成像系統(tǒng)的圖解圖示，所述處理單元被編程為執(zhí)行基于心肌聚類的骨架化與姿態(tài)估計(jì)；
[0014]圖2為表示用于確定心肌參數(shù)的方法的流程圖；
[0015]圖3為表示用于心肌遮蔽和掩模優(yōu)化的方法的流程圖；
[0016]圖4為表示用于心肌掩模優(yōu)化的方法的另一流程圖；
[0017]圖5為表示用于基于心肌聚類的骨架化與姿態(tài)計(jì)算的方法的流程圖；
[0018]圖6圖示了心肌組織的各種解剖結(jié)構(gòu)，更具體為左心室；
[0019]圖7A至圖7D圖示了各種類型的心肌形狀簇；
[0020]圖8A至圖8B、圖9A至圖9B、圖1OA至圖10B，以及圖1lB至圖1lD圖示了針對(duì)類型I心肌簇的骨架化方法，同時(shí)圖1lA為表示用于針對(duì)類型I心肌簇的骨架化方法的方法的流程圖；
[0021]圖12A和圖12B為表示用于針對(duì)類型2心肌簇的骨架化方法的方法的流程圖；
[0022]圖13A至圖13D、圖14A至圖14E，以及圖15A至圖15D圖示了針對(duì)類型2心肌簇的骨架化方法；
[0023]圖16為表示用于針對(duì)類型3心肌簇的骨架化方法的方法的流程圖；
[0024]圖17A至圖17D以及圖18A至圖18B圖示了針對(duì)類型3心肌簇的骨架化方法；
[0025]圖19A至圖19E圖示了針對(duì)類型4簇的骨架化方法；
[0026]圖20為表示用于心肌血池分割的方法的流程圖；
[0027]圖21A至圖21F圖示了血池分割方法；
[0028]圖22A為表示用于血池分割的另一種方法的流程圖，同時(shí)圖22B圖示了所述血池分割方法；
[0029]圖23A為表示用于血池分割的另一種方法的流程圖，同時(shí)圖23B圖示了所述血池分割方法；
[0030]圖24圖示了來(lái)自各種形狀簇類型的二元掩模及相應(yīng)的血池的屏幕快照；
[0031]圖25為表示骨架修剪方法的流程圖；以及
[0032]圖26圖示了用于骨架修剪方法的直方圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]參考圖1，診斷成像系統(tǒng)10采集檢查區(qū)域14內(nèi)的對(duì)象12的功能成像數(shù)據(jù)。盡管描述了 SPECT系統(tǒng)，應(yīng)認(rèn)識(shí)到還預(yù)期其他成像模態(tài)，諸如，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)等。診斷成像系統(tǒng)10包括患者支撐體16，其可進(jìn)行選擇性地平移，以便于將正被成像或檢查的對(duì)象12定位在期望位置處，例如，由此感興趣區(qū)域關(guān)于縱軸18居中。任選地，外機(jī)架20被可移動(dòng)地安裝在軌道22上，以實(shí)現(xiàn)對(duì)象12沿縱軸18相對(duì)于成像系統(tǒng)10的期望定位。
[0034]內(nèi)機(jī)架24被可旋轉(zhuǎn)地安裝在外機(jī)架20上，用于步進(jìn)或連續(xù)運(yùn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)的內(nèi)機(jī)架24限定對(duì)象接收檢查區(qū)域14。一個(gè)或多個(gè)探測(cè)頭26、28、30能夠單獨(dú)定位在可旋轉(zhuǎn)內(nèi)機(jī)架24上。隨著可旋轉(zhuǎn)內(nèi)機(jī)架24的旋轉(zhuǎn)，探測(cè)頭26、28、30作為整體關(guān)于檢查區(qū)域14和對(duì)象12旋轉(zhuǎn)。探測(cè)頭26、28、30為徑向、周向及橫向可調(diào)節(jié)的，以變化它們與對(duì)象12的距離以及在旋轉(zhuǎn)機(jī)架24上的間隔，用于以關(guān)于中心軸的多種角度取向中的任何一種來(lái)定位所述探測(cè)頭。
[0035]探測(cè)頭26、28、30的每個(gè)均包括輻射探測(cè)器陣列，諸如，響應(yīng)于來(lái)自放射性藥物的入射輻射事件而發(fā)射閃光或光子的多個(gè)閃爍體之一。通過(guò)光探測(cè)器陣列來(lái)觀察所述(一個(gè)或多個(gè))閃爍體，所述光探測(cè)器接收閃光并將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。任選地，也預(yù)期直接將輻射轉(zhuǎn)化為電脈沖的探測(cè)器陣列。提供適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)直以限定投影數(shù)據(jù)，例如，設(shè)置在所述探測(cè)器陣列前方的輻射吸收蜂窩準(zhǔn)直器。解析器電路解析每個(gè)接收的輻射事件的X、y坐標(biāo)，以及入射輻射的能量。以常規(guī)方式處理并校正光探測(cè)器的相對(duì)輸出，以生成輸出信號(hào)，所述輸出信號(hào)指示(i)在探測(cè)頭上接收每個(gè)輻射事件處的位置坐標(biāo)、(ii)每個(gè)事件的能量以及(iii)所述探測(cè)頭的角位置。所述能量用于在諸如多重發(fā)射輻射源、雜散及二次發(fā)射輻射、散射輻射、透射輻射的各種類型的輻射之間進(jìn)行區(qū)分，并且用于消除噪聲。
[0036]在SPECT成像中，由在所述探測(cè)頭上的每個(gè)坐標(biāo)處接收的所述輻射數(shù)據(jù)限定投影圖像表示。在SPECT成像中，準(zhǔn)直器限定沿其接收輻射的射線。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，盡管所圖示的實(shí)施例是關(guān)于SPECT成像進(jìn)行描述的，也預(yù)期其他核成像模態(tài)，諸如，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)成像系統(tǒng)。
[0037]在PET成像中，針對(duì)兩個(gè)頭上的符合輻射事件監(jiān)測(cè)探測(cè)頭輸出。從所述頭的位置和取向以及表面上接收所述符合輻射處的位置，計(jì)算所述符合事件探測(cè)點(diǎn)之間的射線。該射線限定所述輻射事件沿其發(fā)生的線。在PET和SPECT中，來(lái)自多重角取向的投影數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在投影數(shù)據(jù)緩沖器36中，并且然后由重建處理器38重建成所述感興趣區(qū)域的橫向體積圖像表示和投影圖像表示，它們被分別存儲(chǔ)在體積圖像存儲(chǔ)器40和投影圖像存儲(chǔ)器42中。所述投影圖像表示能夠是體積的二維(2D)軸向表示，在所述體積中，選擇沿通過(guò)所述體積數(shù)據(jù)集投影的線的最高衰減體素。與投影圖像表示相比，利用體積圖像表示，以計(jì)算時(shí)間和較小特征可視化為代價(jià)，保留了 3D空間關(guān)系。兩個(gè)圖像表示均可以包括沿縱軸18的圖像表示的多個(gè)橫向切片。功能成像系統(tǒng)10由控制器44操作，以執(zhí)行所述對(duì)象的選定的目標(biāo)區(qū)域的選定的成像序列?？刂婆_(tái)46包括顯示單元48，其顯示圖形用戶界面(⑶I)，臨床醫(yī)師能夠連同用戶輸入設(shè)備50 —起使用所述圖形用戶界面，用于控制掃描器控制器44，以選擇掃描序列或協(xié)議。
[0038]參考圖1和圖2，系統(tǒng)10包括處理單元60，其包括執(zhí)行用于心肌分割62、心肌掩模優(yōu)化64、心肌掩模骨架化及修剪66、血池確定68、質(zhì)心(COM)確定70以及參數(shù)化72的算法的若干個(gè)處理器。處理單元60被耦合到計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)單元74，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)單元74存儲(chǔ)接收到的圖像數(shù)據(jù)；經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)；用于確定、處理、生成、重建等的算法；用于確定心肌分割、心肌掩模校正、COM確定、心肌掩模骨架化、骨架修剪等的算法。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，投影數(shù)據(jù)緩沖器36、體積圖像存儲(chǔ)器40、投影圖像存儲(chǔ)器42以及存儲(chǔ)介質(zhì)74可以為單一計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器模塊的部分，或作為單獨(dú)的模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0039]具有各種處理器62、64、66、68、70、72的處理單元60執(zhí)行姿態(tài)估計(jì)算法78，其解釋心肌形狀、幾何結(jié)構(gòu)、心內(nèi)膜、心外膜以及對(duì)其他器官的鄰近度。骨架化算法基于橫向心肌切片的聚類，利用厚度切片，并且然后將每個(gè)2D骨架合并到3D骨架中。質(zhì)心計(jì)算使血池分割適合于確定針對(duì)每個(gè)切片的X、y_方向COM,并且使3D骨架適合于確定z-方向COM。
[0040]在利用系統(tǒng)10采集SlOO經(jīng)重建的投影體積之后，心肌分割處理器62接收存儲(chǔ)在體積圖像存儲(chǔ)器40中的經(jīng)重建的體積表示(和/或投影圖像表示)，并且分析所述體積的每個(gè)切片，以限定所述心肌的三維(3D)感興趣區(qū)域(ROI)的位置和邊界，而無(wú)需諸如在美國(guó)申請(qǐng)61/311,406中描述的解剖圖像或人類操作者的幫助。一旦已確定了所述R0I，生成相應(yīng)的ROI的3D 二元掩模S102。能夠在投影和/或體積圖像表示上重疊所述二元掩模，并且能夠?qū)⑵涮峁┑斤@示單元48，以便由臨床醫(yī)師進(jìn)行查看。
[0041]心肌掩模優(yōu)化處理器64從分割處理器62接收所確定的心肌掩模，并針對(duì)缺陷或偏差來(lái)校正所述掩模S104。由過(guò)度灌注或灌注不足造成的所述心肌掩模中的偏差，特別是在橫向體積中的偏差，能夠?qū)е掠蓞?shù)化處理器72確定的參數(shù)中的顯著誤差。
[0042]骨架化處理器66從優(yōu)化處理器64接收經(jīng)優(yōu)化的心肌掩模，并且以基于聚類的骨架化算法為基礎(chǔ)，確定針對(duì)每個(gè)經(jīng)優(yōu)化的掩模的心肌組織的骨架。所述基于聚類的骨架化算法將經(jīng)優(yōu)化的掩模歸類成各種形狀簇。然后執(zhí)行適于每種簇類型的2D骨架化方法。將所述2D骨架合成為3D堆疊，然后通過(guò)距離分箱和修剪算法來(lái)優(yōu)化所述3D堆疊，所述距離分箱和修剪算法使用從血池分割處理器68確定的COM。血池確定與分割處理器68從優(yōu)化處理器64接收經(jīng)優(yōu)化的心肌掩模，并將心肌空腔的心內(nèi)膜以內(nèi)的像素確定指定為血池像素。
[0043]COM處理器70從血池處理器68接收經(jīng)分割的血池掩模，并基于每個(gè)血池的形心(centroid)來(lái)確定所述COM的x和y坐標(biāo)?；谒鲂募⊙谀Ｔ趜方向上的范圍，計(jì)算所述COM的z坐標(biāo)。骨架化處理器66將所述血池的COM用于修剪算法，以修剪或去除能夠影響后續(xù)橢球擬合的附加骨架像素。COM處理器68將橢球擬合到經(jīng)優(yōu)化的骨架，從所述經(jīng)優(yōu)化的骨架能夠估計(jì)姿態(tài)，例如，方位角、傾斜角等。
[0044]幾何結(jié)構(gòu)與參數(shù)化處理器72從擬合的橢球確定心肌幾何結(jié)構(gòu)估計(jì)，諸如，心臟方位角、傾斜角等，并且基于所述R01、掩模、血池、骨架和/或橢球以及所確定的心肌幾何結(jié)構(gòu)估計(jì)來(lái)確定可量化參數(shù)。在心臟評(píng)估的背景下，可量化參數(shù)包括心肌血流量、區(qū)域性心肌血流量、血流儲(chǔ)備、射血分?jǐn)?shù)等。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，也預(yù)期調(diào)整適用于特定成像研究，諸如，心臟成像、肺部成像、腦成像等的參數(shù)。
[0045]在心臟成像與參數(shù)化中，左心室是尤其感興趣的。以下算法將參考左心室(L.V)成像進(jìn)行描述。例如，處理單元60的處理器62、64、66、68、70能夠分別執(zhí)行L.V.分割、L.V.掩模優(yōu)化、L.V.掩模骨架化、L.V.血池確定以及L.V質(zhì)心確定。此外，參數(shù)化處理器72確定若干個(gè)參數(shù)，例如，L.V.的血流量、血流儲(chǔ)備、射血分?jǐn)?shù)等。應(yīng)認(rèn)識(shí)到,處理單元60能夠?qū)π呐K區(qū)域的各種結(jié)構(gòu)執(zhí)行以下算法。
[0046]掩模優(yōu)化處理器64針對(duì)兩種極端情況優(yōu)化所述心肌掩模:過(guò)度分割，其中，心肌組織為嚴(yán)重過(guò)度灌注的；以及分割不足，其中，所述心肌組織為灌注嚴(yán)重不足的。L.V.橫向體積的頂端和底端對(duì)于橢球擬合和L.V.角度確定而言是重要的，這將在后文中進(jìn)行討論。L.V.角度的不準(zhǔn)確能夠顯著影響由參數(shù)化處理器60確定的參數(shù)。
[0047]參考圖3，提出用于校正受過(guò)度分割影響的二元掩模的算法80，以修剪所述L.V.橫向體積的頂部和底部的不必要厚度，并且然后恰當(dāng)?shù)匦纬身敳亢偷撞壳衅?。在所述L.V.體積被分割并且生成相應(yīng)的二元掩模S102之后，然后連同不具有空腔的第一切片和最末切片一起S202，定位具有封閉或半封閉的空腔的第一切片和最末切片S200，所述不具有空腔的第一切片和最末切片將毗鄰來(lái)自步驟S200的所述切片。一旦確定這四個(gè)切片的位置，確定在所述L.V.掩模的頂部和底部的深度S204。在任一端的深度是指除來(lái)自S202的切片以外，不具有空腔的切片的堆疊。然后通過(guò)去除在S200和S202中確定的四個(gè)切片以外的不必要的切片，優(yōu)化或凈化所述L.V.空腔的切片S206。根據(jù)預(yù)選的閾值，確定經(jīng)“凈化的”切片的數(shù)目。當(dāng)所述L.V.為過(guò)度灌注時(shí)(導(dǎo)致過(guò)度分割)，第一切片(不具有空腔)可以具有比下一切片(具有空腔)更多或附加的像素。最末切片和倒數(shù)第二切片會(huì)出現(xiàn)相同的情形。在這些情形中，優(yōu)化所述第一切片和最末切片的心肌掩模，以改變所述掩模的形狀，用于分別密切匹配所述第二切片和倒數(shù)第二切片的形狀。在選擇頂部?jī)蓚€(gè)切片和最末兩個(gè)切片S208之后，然后利用所述第二個(gè)(具有空腔的切片)遮蔽所述第一切片(不具有空腔)，并且類似地，利用倒數(shù)第二切片(具有空腔)遮蔽所述最末切片(不具有空腔)S210。在兩個(gè)集合上執(zhí)行2D連通分量分析S212，以在所述L.V.體積的頂部和底部定位間斷分量(brokencomponents)ο如果定位了間斷分量，則對(duì)第一掩模和最末掩模的優(yōu)化是不正確的。在所述第一切片和最末切片上執(zhí)行形態(tài)學(xué)操作S214，諸如，修剪，使得所述第一切片密切匹配所述第二切片的形狀，并且所述最末切片密切匹配倒數(shù)第二切片的形狀。
[0048]參考圖4，提出用于校正受分割不足影響的二元掩模的算法82，以填充因灌注不足而缺失所述L.V.的心肌的部分處的間隙。定位所述L.V.橫向體積的頂部切片和底部切片S300，并且在每個(gè)切片上向所定位的間隙執(zhí)行二元射線投射S302。如果間隙位于選定的切片中，則執(zhí)行切片填充算法S304，以填充所定位的心肌間隙。針對(duì)所述L.V.體積的接下來(lái)的兩個(gè)中間切片重復(fù)步驟302和S304，直到到達(dá)公共點(diǎn)。例如，如果在L.V.橫向體積中存在25個(gè)切片，則將步驟302和S304重復(fù)13次。
[0049]在完成過(guò)度分割算法80和分割不足算法82之后，結(jié)果是在頂部和底部的平衡的心肌掩模，同時(shí)解決了諸如針對(duì)灌注不足的情況填充心肌間隙的問(wèn)題。
[0050]參考圖5和圖6,骨架化處理器66利用基于簇的骨架化算法84,針對(duì)L.V.橫向體積的每個(gè)經(jīng)優(yōu)化的二元掩模，生成骨架?；趯?duì)所述骨架的橢球擬合，確定心臟角，諸如，方位角和傾斜角。骨架化處理及其準(zhǔn)確度對(duì)于角度生成是關(guān)鍵的。骨架化算法84基于2D中的所述心肌掩模切片的聚類。在生成所述骨架中，算法84利用了心肌86以及鄰接器官的幾何結(jié)構(gòu)、心外膜88和心內(nèi)膜90?；诿總€(gè)切片中的水平射線(HRj)的數(shù)目和垂直射線(VRi)的數(shù)目S400，為所述切片分配合適的簇類型S402，并且之后相應(yīng)地將每個(gè)簇類型進(jìn)行歸類，然后進(jìn)行骨架化S404、S406、S408、S410。堆疊所述2D骨架S412，以形成3D骨架，然后修剪所述3D骨架S414，以去除邊界處的任意附加像素。然后將橢球擬合S416到經(jīng)修剪的骨架，從其確定L.V.角度(方位和傾斜)以及在z方向上的COM S418。
[0051]基于在它們各自方向上的射線命中(ray hits)，限定所述VRi和HR」。根據(jù)方程1，如果像素(i，j )為前景像素(F)，并且其連接像素之一為背景像素(B)，則像素(i，j )為射線命中RHi, j。[0052]
[典，U κ^Λ)€β]
履⑴
I假，其他
[0053]方程2和方程3將VRi和HRj分別限定為在一行中與至少4個(gè)非零像素交叉的垂
直射線和在一列中與至少4個(gè)非零像素交叉的水平射線。
[0054]
窗 A <r, V* /?//
jrn一、，— / -> /.1/ \
VRi = i;-0.\Z )
[fi,其他
[0055]
?假，ΛΛ
[0056]參考圖7Α至圖7D，限定所述心肌形狀簇并且將其歸類為類型1(圖7Α)、類型2(圖7Β)、類型3 (圖7C)和類型4 (圖7D)，從而將所述骨架化過(guò)程調(diào)諧到心肌掩模形狀的每個(gè)引入的類型。以此方式，連同形狀信息一起的切片的聚類確保了準(zhǔn)確地處理具有或不具有形狀缺陷的情況。
[0057]參考圖8Α和圖8Β，類型I簇被限定為具有VRi和HRj兩者，即，VRiX)并且HRjXL為了確定針對(duì)類型I簇的骨架S404，執(zhí)行垂直骨架化和水平骨架化。對(duì)于垂直骨架化，投射垂直射線VRi,并且根據(jù)方程4記錄射線命中RHy:
[0058]
/, I V:
Ρν^ = {}^ΨΕ￥Η^(4)
[0059]其中，PVRi為射線VRi上的射線命中的集合。從所述射線命中PVRi,根據(jù)方程5確定骨架像素SVRi:
[0060]
'JPVRlllt^PVRnin, PVR1.,,+PVRljin I…
SVR = N——^——^-^^eF}(5)
* Hl 2 1 2I
[0061]并且SVRi表示所述骨架沿射線VRi的像素位置。每個(gè)骨架像素與垂直射線上的兩個(gè)相應(yīng)的命中之間是等距的。一旦獲得所述骨架像素，則根據(jù)方程6，將起始垂直射線SV1和終止垂直射線EV1限定為第一和最末VRi:
[0062]
mm {i|^},m?{/|^}}(6)
[0063]接下來(lái)，確定SV1和EV1與所述骨架像素SVRi的交叉，并將其限定為SV水平界限起始(Horizontal Limit Start)svHSnEV水平界限起始evHSpSV水平界限終止(HorizontalLimit End) SvHE1, EV水平界限終止evHE^ SvHS1與之間的骨架像素限定所述骨架的一個(gè)水平部分，并且SvHE1與^HE1之間的骨架像素限定所述骨架的第二水平部分。
[0064]參考圖9A和圖9B，利用水平骨架化來(lái)確定類型I簇的骨架的垂直部分。對(duì)于水平骨架化，投射水平射線HRp并根據(jù)方程7記錄射線命中RHiij:
【權(quán)利要求】
1.一種用于心臟成像的方法，包括: 采集對(duì)象的功能成像數(shù)據(jù)，所述功能成像數(shù)據(jù)至少包括心??； 確定所述心肌的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)； 基于所確定的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)，估計(jì)所述心肌的診斷參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述心肌的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)的所述步驟包括: 分割左心室； 生成左心室心肌掩模； 計(jì)算所述左心室的質(zhì)心； 使所述左心室心肌掩模骨架化，以生成心肌骨架； 修剪所述心肌骨架。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，修剪所述心肌骨架包括: 計(jì)算從每個(gè)非零骨架像素到所述左心室的所述質(zhì)心的距離； 將所計(jì)算的距離分箱到距離分箱中； 從每個(gè)所述距離分箱中的多個(gè) 像素來(lái)生成直方圖； 從所述直方圖確定下部分箱閾值、上部分箱閾值、下部分箱頻率閾值，以及上部分箱頻率閾值； 去除在所述下部分箱閾值與所述上部分箱閾值以及所述下部分箱頻率閾值與所述上部分箱頻率閾值之外的骨架像素。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 針對(duì)邊界增厚和心肌間隙，校正所述左心室掩模。
5.根據(jù)權(quán)利要求2至4中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 分割所述左心室掩模，以生成左心室掩模切片的堆疊； 定位所述堆疊的頂部和底部； 定位具有封閉或半封閉空腔的所述堆疊中的最上部掩模切片和所述堆疊中的最下部掩模切片； 利用所述堆疊中的第二最上部掩模切片來(lái)遮蔽所述堆疊中的所述最上部掩模切片； 利用所述堆疊中的第二最下部掩模切片來(lái)遮蔽所述堆疊中的所述最下部掩模切片；以及 在最上部切片與最下部切片之間進(jìn)行填充。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中的任一項(xiàng)所述的方法，針對(duì)嚴(yán)重灌注情況還包括: 將所述左心室掩模分割成掩模切片； 使用射線投射來(lái)定位具有心肌間隙的最上部掩模切片和最下部掩模切片，以定位空腔； 應(yīng)用切片填充算法，以在所述最上部掩模切片與所述最下部掩模切片之間進(jìn)行填充。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，骨架化包括: 將所述左心室掩模分割成掩模切片； 使用垂直射線投射和水平射線投射來(lái)對(duì)所述掩模切片進(jìn)行聚類，以形成針對(duì)每個(gè)切片的多個(gè)簇；從所述簇限定血池。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，聚類所述掩模切片包括以下的一個(gè)或多個(gè): 對(duì)于每個(gè)切片，投射垂直射線以限定所述心肌的射線命中和水平界限，并且投射水平射線以限定所述心肌空腔的射線命中和垂直界限，以及填充所述心肌中超出所述水平界限和垂直界限的部分； 遮蔽每個(gè)掩模切片，以去除在所述垂直界限之間的部分；基于緊鄰所述垂直界限的像素的強(qiáng)度，對(duì)上部垂直界限以上和下部垂直界限以下的像素的強(qiáng)度進(jìn)行分類；將經(jīng)分類的所述上部垂直界限以上和所述下部垂直界限以下的像素與在所述垂直界限之間的像素合并，以限定凈化的骨架； 遮蔽每個(gè)掩模切片，以去除在所述水平界限之間的部分；基于緊鄰所述水平界限的像素的強(qiáng)度，對(duì)左側(cè)水平界限以上和右側(cè)水平界限以下的像素的強(qiáng)度進(jìn)行分類；將經(jīng)分類的所述左側(cè)水平界限以上和所述右側(cè)水平界限以下的像素與在所述水平界限之間的像素合并，以限定凈化的骨架。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 識(shí)別所述心肌掩模中具有至少一個(gè)水平射線或垂直射線的切片； 識(shí)別接近主動(dòng)脈瓣的每個(gè)水平射線的邊緣和點(diǎn)； 識(shí)別接近二尖瓣的每個(gè)垂直射線的邊緣和點(diǎn)，所述水平射線和所述垂直射線的所述邊緣端點(diǎn)限定一條線； 將距所述線小于例如7mm的預(yù)選距離的像素標(biāo)記為血池像素。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至9中`的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 識(shí)別所述心肌掩模中具有至少一個(gè)水平射線或垂直射線的切片； 識(shí)別所述心肌掩模上與至少一個(gè)所述射線交叉的點(diǎn)； 填充所識(shí)別的點(diǎn)之間的像素作為血池像素。
11.被編程為執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的方法的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)處理器。
12.—種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其承載控制一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項(xiàng)所述的方法的軟件。
13.—種心臟成像系統(tǒng),包括: 診斷掃描器，其生成對(duì)象的功能成像數(shù)據(jù)； 一個(gè)或多個(gè)處理器，其執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求2至10中任一項(xiàng)所述的方法；以及 顯示器，在其上顯示所述心肌的所述診斷參數(shù)。
14.一種心臟成像裝置，包括: 功能成像數(shù)據(jù)采集單元，其采集對(duì)象的功能圖像數(shù)據(jù)，所述功能成像數(shù)據(jù)至少包括心??； 姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)確定單元，其確定所述心肌的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)；以及 診斷參數(shù)估計(jì)單元，其基于所確定的姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)，估計(jì)所述心肌的診斷參數(shù)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中，所述姿態(tài)和幾何結(jié)構(gòu)確定單元包括: 分割單元，其分割所述對(duì)象的左心室； 掩模生成單元，其生成左心室心肌掩模；質(zhì)心單元，其確定所述左心室的質(zhì)心； 骨架化單元，其使所述左心室心肌掩模骨架化，以生成心肌骨架；以及 修剪單元，其修剪所述心肌骨架。
16.根據(jù)權(quán)利要求1和2中的任一項(xiàng)所述的裝置，還包括以下中的一個(gè)或多個(gè):分割單元(62)、掩模優(yōu)化單元(64)、骨架化單元(66)、血池處理器(68)、質(zhì)心處理器(70)以及心肌運(yùn)動(dòng)圖幾何結(jié)構(gòu)與參數(shù)化處理器(72 )。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其中，所述修剪單元包括: 距離確定模塊，其確定從每個(gè)非零骨架像素到所述左心室的所述質(zhì)心的距離； 分箱單元，其將所計(jì)算的距離分箱到距離分箱中； 直方圖單元，其從每個(gè)所述距離分箱中的多個(gè)像素生成直方圖； 閾值確定單元，其從所述直方圖確定下部分箱閾值、上部分箱閾值、下部分箱頻率閾值以及上部分箱頻率閾值； 去除單元，其去除在所述下部分箱閾值與上部分箱閾值以及所述下部分箱頻率閾值與上部分箱頻率閾值之外的骨架像素。
18.根據(jù)權(quán)利要求15至17的中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括: 分割單元，其分割所述左心室掩模，以生成掩模切片堆疊； 定位單元，其定位所述切片堆疊的頂部和底部、具有封閉或半封閉空腔的所述堆疊中的最上部掩模切片和所述堆疊中的最下部掩模切片；` 遮蔽單元，其利用第二最上部掩模切片來(lái)遮蔽所述堆疊中的最上部切片，并且利用所述堆疊中的第二最下部掩模切片來(lái)遮蔽所述堆疊的最下部切片；以及填充單元，其在所述最上部切片與所述最下部切片之間進(jìn)行填充。
19.根據(jù)權(quán)利要求15至18中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述骨架化單元還包括: 分割單元，其將所述左心室掩模分割成掩模切片； 聚類單元，其使用垂直射線和水平射線來(lái)對(duì)所述掩模切片進(jìn)行聚類，以針對(duì)每個(gè)切片投射多個(gè)簇；以及 血池單元，其從所述簇限定血池。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的裝置，其中，所述聚類單元包括以下中的一個(gè)或多個(gè): 投射單元，其針對(duì)每個(gè)切片，投射垂直射線，以限定所述心肌空腔的射線命中和水平界限，并且投射水平射線，以限定所述心肌空腔的射線命中和垂直界限； 填充單元，其填充所述心肌超出所述水平界限和所述垂直界限的部分； 遮蔽單元，其遮蔽每個(gè)掩模切片，以去除所述垂直界限之間的部分；基于緊鄰所述垂直界限的像素的強(qiáng)度，對(duì)上部垂直界限以上和下部垂直界限以下的像素的強(qiáng)度進(jìn)行分類；以及將經(jīng)分類的所述上部垂直界限以上和所述下部垂直界限以下的像素與在所述垂直界限之間的像素合并，以限定凈化的骨架； 遮蔽單元，其遮蔽每個(gè)掩模切片，以去除在所述水平界限之間的部分；基于緊鄰所述水平界限的所述像素的強(qiáng)度，對(duì)左側(cè)垂直界限以左和右側(cè)垂直界限以右的像素的強(qiáng)度進(jìn)行分類，將經(jīng)分類的所述水平垂直界限以左和右的像素與在所述水平界限之間的像素合并，以限定凈化的骨架。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103518225SQ201280022233
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2012年5月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月10日
【發(fā)明者】S·德維韋迪 申請(qǐng)人:皇家飛利浦有限公司