超聲圖像分割的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的用于分割超聲圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備包括配置成生成患者的成像數(shù)據(jù)的超聲成像系統(tǒng)。超聲成像系統(tǒng)包括換能器、處理單元和顯示器。處理單元在操作上耦合到換能器以接收所生成的成像數(shù)據(jù)。處理單元配置成分析所接收成像數(shù)據(jù)，并且識別解剖元素。處理單元包括利用從不同成像系統(tǒng)所得到的相同解剖元素的分割數(shù)據(jù)作為初始種子來分割解剖元素的指令。
【專利說明】超聲圖像分割
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一般來說，本發(fā)明涉及醫(yī)療圖像的分割的領(lǐng)域，以及更具體來說，涉及超聲醫(yī)療圖像的分割。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲或超聲檢查術(shù)是利用具有聞于可聽范圍的聞頻率的聲波的醫(yī)療成像技術(shù)。超聲系統(tǒng)包括具有換能器陣列、發(fā)射器和接收器的超聲探頭。換能器元件將后向散射和/或反射波轉(zhuǎn)換成電信號，電信號由處理單元來處理以生成可顯示的對應(yīng)圖像。超聲圖像被實(shí)時(shí)地顯示，并且可存儲供進(jìn)一步分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]一個(gè)實(shí)施例包括配置成生成患者的成像數(shù)據(jù)的超聲成像系統(tǒng)。超聲成像系統(tǒng)具有換能器探頭、處理單元和顯示器。處理單元包括處理器，處理器在操作上耦合到換能器以接收所生成的成像數(shù)據(jù)。處理器配置成分析所接收的成像數(shù)據(jù)，并且從成像數(shù)據(jù)識別解剖元素。處理單元包括利用從不同成像系統(tǒng)所得到的相同解剖元素的分割數(shù)據(jù)掃描作為初始種子來分割解剖元素的指令。
[0004]在另一個(gè)實(shí)施例中，非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包含計(jì)算機(jī)可讀代碼，該代碼指導(dǎo)處理器從超聲換能器接收 所生成的成像數(shù)據(jù)，在顯示器上顯示成像數(shù)據(jù)，以及利用全部或部分來自得到從不同成像系統(tǒng)所得到的相同解剖元素的掃描的分割數(shù)據(jù)作為初始種子來分割成像數(shù)據(jù)的解剖元素。
[0005]在另一個(gè)實(shí)施例中，一種分割超聲圖像數(shù)據(jù)的方法包括在處理單元接收超聲成像數(shù)據(jù)，識別超聲成像數(shù)據(jù)的解剖元素，以及采用算法利用來自不同成像系統(tǒng)的相同解剖元素的先前所分割成像數(shù)據(jù)作為初始種子來分割解剖元素。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是用于超聲圖像分割的系統(tǒng)的示意圖。
[0007]圖2是圖1的超聲系統(tǒng)的示意圖。
[0008]圖3是圖2的超聲系統(tǒng)組件的示意圖。
[0009]圖4是示范超聲分割過程的流程圖。
[0010]圖5是得到圖4的感興趣部位的超聲圖像的流程圖。
[0011]圖6是圖4的超聲分割過程的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]參照圖1，按照一示范實(shí)施例示出圖像處理系統(tǒng)100的框圖。圖像處理系統(tǒng)100提供人體104內(nèi)的解剖元素102的超聲圖像的分割，并且包括第一成像系統(tǒng)110、第二超聲成像和分割系統(tǒng)112。通信裝置114將某些數(shù)據(jù)從第一成像系統(tǒng)110傳遞給超聲成像和分割系統(tǒng)112。第一成像系統(tǒng)110能夠從本領(lǐng)域已知的用于生成人體的多個(gè)圖像的多個(gè)醫(yī)療成像裝置中選取。成像裝置Iio可以是計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)系統(tǒng)、磁共振成像(MRI)系統(tǒng)、位置發(fā)射斷層掃描(PET)系統(tǒng)、超聲(US)系統(tǒng)或者本領(lǐng)域已知的其它醫(yī)療成像系統(tǒng)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一成像裝置110是CT系統(tǒng)，但是，第一成像裝置110有可能是上述其它醫(yī)療成像系統(tǒng)之一。
[0013]第一成像系統(tǒng)110包括具有X射線源118和X射線探測器120的CT掃描儀116。在CT成像過程期間，患者通常躺在水平位置，并且暴露于來自X射線源118的采用一系列X射線探測器120所測量的多個(gè)X射線。X射線束經(jīng)過患者的特別薄的截面或“層面”。X射線探測器120測量所發(fā)射輻射量。將從X射線探測器120所得到的電子信號提供給CT處理單元122。這個(gè)信息用于計(jì)算體內(nèi)的樣本點(diǎn)的X射線衰減系數(shù)?；叶燃増D像則基于所計(jì)算X射線衰減系數(shù)來構(gòu)成。圖像中的灰度陰影與層面內(nèi)每一點(diǎn)的X射線吸收量形成對照。能夠重構(gòu)在CT掃描期間所得到的層面，以便提供暴露于X射線的患者身體104之內(nèi)的感興趣部位(ROI)中的解剖元素102的解剖上正確的表示。與圖像數(shù)據(jù)獲取方法無關(guān)，在CT掃描期間所得到的層面由CT處理單元122形成為數(shù)據(jù)陣列，數(shù)據(jù)陣列通常由分布在ROI周圍的規(guī)則位置的三維坐標(biāo)的多個(gè)集合組成。三維坐標(biāo)可按照DICOM格式來提供。從CT掃描所得到的圖像則可在顯示器124上顯示。
[0014]一旦已經(jīng)得到初始CT圖像，可分割三維數(shù)據(jù)以識別特定的感興趣解剖元素。分割過程將圖像的像素或體素分為相對某種特性(例如強(qiáng)度、紋理等)是同質(zhì)的一定數(shù)量的類。這樣，有可能分離和識別人體內(nèi)諸如腫瘤或病變之類的感興趣解剖元素102的邊界。一旦形成分割圖像，外科醫(yī)生能夠使用分割圖像來計(jì)劃外科技術(shù)。
[0015]存在生成人 體內(nèi)的感興趣區(qū)域的三維模型或結(jié)構(gòu)可用的各種技術(shù)。在一種方法中，種子體素(體積元素)放在CT掃描的感興趣解剖結(jié)構(gòu)中，以及相鄰體素被連續(xù)分析，并且如果它們與先前識別的體素相鄰并且滿足諸如強(qiáng)度或放射密度之類的所指定屬性，則一般被識別為屬于相同結(jié)構(gòu)。按照已知技術(shù)的任一種，得到3D圖像供在顯示器124上可視化。創(chuàng)建分割CT圖像涉及可要求相當(dāng)?shù)奶幚砹康娜舾刹僮鳌?br> [0016]CT系統(tǒng)可包括一個(gè)或多個(gè)處理單元122，以便接收和處理從X射線探測器120所接收的信號。對本申請來說，術(shù)語“處理單元”將表示運(yùn)行存儲器中包含的指令序列的當(dāng)前開發(fā)或?qū)黹_發(fā)的處理單元。在一個(gè)示例中，本文所使用的術(shù)語“存儲器”包括包含用于指導(dǎo)控制器的計(jì)算機(jī)代碼的非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。指令序列的執(zhí)行使包括控制器的處理單元執(zhí)行諸如生成X射線并且處理和存儲從X射線探測器所接收的信號之類的步驟。指令可從只讀存儲器(ROM)、大容量存儲裝置或者其它某種永久存儲裝置加載到隨機(jī)存取存儲器(RAM)中供處理單元執(zhí)行。在其它實(shí)施例中，硬連線電路可用來代替軟件指令或者與其結(jié)合以實(shí)現(xiàn)所述功能。例如，CT處理單元122可體現(xiàn)為一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)的一部分。除非另加具體說明，否則處理單元并不局限于硬件電路和軟件的任何特定組合，也并不局限于待運(yùn)行指令的任何特定源。
[0017]按照一個(gè)實(shí)施例，處理單元122按照存儲器126中包含的指令從CT x射線探測器120來接收信號，并且分析這類信號，其中這種分析的結(jié)果在顯示器124上呈現(xiàn)，并且被存儲以供后續(xù)處理，以便創(chuàng)建被掃描區(qū)域的二維和/或三維陣列并且隨后允許那個(gè)陣列的分割。[0018]分割CT數(shù)據(jù)中的解剖元素的多種方法是本領(lǐng)域已知的。如上所述，種子體素或體積元素的使用可用作識別所分割解剖元素的邊界的起始點(diǎn)。CT數(shù)據(jù)陣列可在顯示器上顯示。諸如鼠標(biāo)、鍵盤、觸摸屏或其它接口之類的輸入裝置128可用于從對解剖元素的顯示來識別開始分割過程的起始點(diǎn)。迭代算法可用于完全識別所分割部位的二維和/或三維邊界。解剖元素的邊界可稱作輪廓圖或者在使用CT數(shù)據(jù)的情況下稱作CT輪廓圖。輪廓圖可采取位于解剖元素的外周邊或邊界的數(shù)據(jù)點(diǎn)的形式，或者可采取其結(jié)果是CT圖像數(shù)據(jù)中的解剖元素的邊界的具有給定參數(shù)的等式的形式。
[0019]了解所分割部位的二維和三維邊界允許計(jì)算分割解剖元素的面積和體積。所分割解剖元素的CT輪廓圖以及面積(Cm2)和體積(Cm3)值可存儲在存儲器126中供將來使用和參考。
[0020]在一個(gè)實(shí)施例中，CT輪廓圖及關(guān)聯(lián)面積和體積參數(shù)經(jīng)由通信裝置114傳遞給超聲分割系統(tǒng)112。通信裝置114可以是CT處理單元122與超聲成像和分割系統(tǒng)112之間的有線或無線連接。備選地，通信裝置114可以是諸如閃存驅(qū)動器(flash driver)或者本領(lǐng)域已知的其它裝置之類的便攜存儲器裝置，它能夠存儲CT掃描DICOM數(shù)據(jù)、輪廓圖及關(guān)聯(lián)面積和體積數(shù)據(jù)，然后在操作上連接到和/或存儲在超聲系統(tǒng)112中。備選地，CT DICOM數(shù)據(jù)、輪廓圖及關(guān)聯(lián)量度可放在網(wǎng)絡(luò)上，以便隨后由超聲系統(tǒng)112來訪問。
[0021]在一個(gè)示例中，被分割并且存儲在存儲器中的CT數(shù)據(jù)的解剖元素可以是將要治療的腫瘤或病變。在從CT數(shù)據(jù)所識別和分割的解剖元素的治療之后，可期望確定治療的有效性。確定腫瘤的治療的有效性的一種方式是識別治療之后的腫瘤的大小的變化。也許有可能得到第二 CT掃描，并且分割解剖元素，然后將解剖元素的第一 CT分割體積的體積與解剖元素的第二 CT分割體積進(jìn)行比較。但是，由于CT掃描涉及使用X射線，所以后續(xù)CT掃描可能不會得到保證或者不合乎需要。
[0022]超聲掃描提供不要求使用X射線并且可用于諸如腫瘤或病變之類的解剖元素的后續(xù)診斷的過程。在一個(gè)示例中，在患者已經(jīng)接受對腫瘤的治療并且自得到CT掃描的時(shí)間經(jīng)過了一段時(shí)間之后，可得到作為原始CT掃描的后續(xù)的超聲掃描。這個(gè)第二掃描允許治療之后的腫瘤與治療之前存在的腫瘤的比較，由此提供治療的有效性的指示。
[0023]如上所述，通過分割過程，感興趣的腫瘤或解剖元素的邊界可從CT掃描數(shù)據(jù)來建模。超聲掃描用于確定解剖元素的體積提供某些難題。與CT掃描不同，超聲掃描在超聲掃描期間的單個(gè)時(shí)間點(diǎn)可以不在顯示器上提供腫瘤或解剖元素的整個(gè)圖像。在任一時(shí)間可在顯示器上顯示的超聲掃描的區(qū)域可以不覆蓋諸如腫瘤之類的整個(gè)解剖元素。另外，超聲系統(tǒng)可以不提供具有與使得采用超聲掃描裝置來識別和分割諸如腫瘤之類的解剖元素更為棘手的CT掃描相同的對比分辨率的掃描數(shù)據(jù)。
[0024]先前CT分割解剖元素的使用可用于增強(qiáng)新獲取的超聲掃描數(shù)據(jù)的分割的速度和精度。因?yàn)榻馄试夭豢稍趩蝹€(gè)時(shí)間完整地可視化，并且圖像的對比分辨率或一致性存在困難。CT分割解剖元素的輪廓圖用作用于分割超聲數(shù)據(jù)的起始種子。CT分割解剖元素用作分割的種子提供解剖元素的直接比較，并且允許識別從第一 CT掃描到后續(xù)超聲掃描的解剖元素或腫瘤的諸如增長或衰退之類的變化。
[0025]參照圖2和圖3，超聲系統(tǒng)112包括換能器130、超聲處理單元132、顯示器134和輸入裝置136。換能器130包括發(fā)射器138和接收器140。按照一個(gè)實(shí)施例，超聲處理單元132按照存儲器144中包含的指令從超聲換能器130接收超聲回波信號，并且分析這類信號，其中這種分析的結(jié)果在顯示器134上呈現(xiàn)。在一些實(shí)施例中，處理單元132可生成調(diào)整或改變顯示器134上的信號和/或結(jié)果的顯示的控制信號。在一些實(shí)施例中，處理單元132還可生成調(diào)整探頭130的操作的控制信號。
[0026]在一個(gè)實(shí)施例中，體積導(dǎo)航傳感器(volume navigation sensor) 142在操作上固定到換能器130。體積導(dǎo)航傳感器允許處理單元132在換能器相對于患者移動時(shí)確定換能器130的位置和取向。這樣，體積導(dǎo)航允許超聲換能器130的位置的三維跟蹤以及提供與換能器130所掃描和成像的患者的特定區(qū)域有關(guān)的信息。使用體積導(dǎo)航系統(tǒng)，有可能將超聲視圖與CT圖像中表示的對應(yīng)物理位置配準(zhǔn)和融合(register and fuse),其中融合是恒定配準(zhǔn)(constant registeration)。
[0027]在較早時(shí)間、通常在解剖元素的預(yù)先治療時(shí)從患者先前所得的CT數(shù)據(jù)集和CT輪廓圖存儲在能夠由超聲處理單元132來訪問的諸如RAM或CD或硬盤驅(qū)動器裝置或者任何其它這種裝置或網(wǎng)絡(luò)之類的存儲器裝置144中。在一個(gè)實(shí)施例中，超聲圖像與先前存儲的CT數(shù)據(jù)集配準(zhǔn)?；颊叩某晵呙璋凑赵试S超聲處理單元132將超聲數(shù)據(jù)與所存儲CT數(shù)據(jù)集配準(zhǔn)的給定取向進(jìn)行。一旦配準(zhǔn)通過數(shù)據(jù)點(diǎn)的適當(dāng)比較進(jìn)行，超聲處理單元通過使用體積導(dǎo)航傳感器來識別超聲探頭130的任何進(jìn)一步移動。這樣，超聲圖像與CT圖像數(shù)據(jù)集的對應(yīng)數(shù)據(jù)直接融合。
[0028]來自CT數(shù)據(jù)集的超聲圖像和對應(yīng)圖像可在顯示器上按照并排格式來顯示。當(dāng)操作人員移動換能器探頭130時(shí)，從超聲波所生成的圖像在顯示器上顯示，并且超聲處理單元132保持配準(zhǔn)，并且發(fā)送來自CT數(shù)據(jù)集的對應(yīng)圖像以便也在顯示器上顯示。相應(yīng)地，在移動換能器130時(shí)，顯示所產(chǎn)生超聲圖像以及來自CT數(shù)據(jù)集的對應(yīng)圖像。
[0029]參照圖3,在一個(gè)實(shí)施例中，顯不器134在顯不器134的一部分146上顯不超聲圖像，并且對應(yīng)的先前存儲CT圖像在另一部分148上顯示。在一個(gè)實(shí)施例中，在部分148上顯示的CT圖像可顯示患 者身體內(nèi)比顯示器134的部分146上顯示的超聲圖像要大許多的部分或區(qū)域。因此，尋找特定解剖元素的操作人員可識別CT圖像上的解剖元素，然后對換能器130的位置和取向進(jìn)行調(diào)整，以便采用超聲掃描來查找患者體內(nèi)的對應(yīng)解剖元素。在一個(gè)備選實(shí)施例中，兩個(gè)獨(dú)立顯示器用于分別顯示超聲圖像和CT圖像。在又一個(gè)實(shí)施例中，超聲掃描數(shù)據(jù)和CT掃描數(shù)據(jù)可相互重疊。
[0030]可在得到、分割和存儲CT數(shù)據(jù)集的過程期間或者在超聲成像過程期間在CT數(shù)據(jù)集上識別解剖元素?？赏ㄟ^使用CT系統(tǒng)中的輸入裝置128或者超聲系統(tǒng)的輸入裝置136進(jìn)行識別。識別可采用諸如位于原點(diǎn)的星號或加號之類的符號進(jìn)行，或者可采用增加或降低的光強(qiáng)度、采用圍繞解剖元素的增大或減小的圓圈或球形或者提醒操作人員關(guān)于解剖元素的位置的任何其它類型的可視指示符來識別。
[0031]先前捕獲和存儲的CT掃描的顯示允許操作人員更易于導(dǎo)航超聲探頭，以便將超聲波定向到患者上的適當(dāng)位置，以便得到感興趣超聲圖像。通過顯示與所得到的超聲圖像的位置相互關(guān)聯(lián)的CT掃描的相關(guān)圖像，操作人員能夠更易于操縱超聲探頭以捕獲感興趣解剖元素。在一個(gè)實(shí)施例中，CT掃描的顯示可顯示比采用在CT掃描上顯示超聲波所捕獲的圖像的對應(yīng)位置的指示符或標(biāo)記的超聲顯示更大的部位。在另一個(gè)實(shí)施例中，可通過使用顯示器上提供移動超聲探頭的方向的箭頭或其它指示來為操作人員給予指示，以便識別解剖元素，在這個(gè)示例中為腫瘤。
[0032]在一個(gè)實(shí)施例中，超聲處理單元可提供相對于患者來操縱換能器130的方向的可視指示，以便采用超聲系統(tǒng)來定位CT掃描上的所識別解剖元素?？梢曋甘究梢砸赃m當(dāng)角度以及患者上相對于換能器130的實(shí)際位置的位置來提供換能器的圖像。例如，如果探頭需要相對于患者從90度角轉(zhuǎn)移到60度或120度角，則圖標(biāo)可以以90度來顯示換能器，其中箭頭指向分別處于60度或120度的探頭的圖像。類似地，如果換能器需要從操作人員移開或者朝操作人員移動，則圖像可采用相對于換能器的實(shí)際位置的患者的表示所定位的換能器來顯示患者的表示，其中箭頭顯示應(yīng)當(dāng)移動換能器以得到必要解剖元素的位置。此外，處理單元132可無需操作人員進(jìn)行的動作而自動調(diào)整獲取和顯示，使得得到患者體內(nèi)的適當(dāng)深度。備選地，系統(tǒng)可采用圖標(biāo)向操作人員提供關(guān)于獲取和/或顯示需要調(diào)整以得到適當(dāng)圖像的指示。
[0033]當(dāng)操作人員已經(jīng)得到顯示器134上的解剖元素的超聲圖像時(shí)，處理單元開始超聲圖像的解剖元素的分割。處理單元132利用解剖元素的所存儲CT輪廓圖作為初始種子來分割超聲數(shù)據(jù)的對應(yīng)解剖元素。由于CT輪廓圖具有在不同時(shí)間所獲得的相同解剖元素，所以分割過程可在超聲成像過程期間發(fā)生。
[0034]為CT數(shù)據(jù)集開發(fā)了若干分割算法，因?yàn)樗鼈兎浅Ｒ恢虏⑶腋采w大區(qū)域。解剖元素的超聲數(shù)據(jù)能夠使用CT數(shù)據(jù)分割的輸出或輪廓圖作為超聲分割算法的種子。
[0035]用于從CT數(shù)據(jù)分割解剖元素的算法連同CT數(shù)據(jù)集一起傳遞給超聲系統(tǒng)。超聲系統(tǒng)112的處理單元132將CT所分割數(shù)據(jù)集存儲在超聲處理單元132的存儲器144中。處理單元132實(shí)時(shí)地將CT 數(shù)據(jù)集與超聲圖像配準(zhǔn)，超聲圖像也將分割信息與超聲數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。還考慮覆蓋解剖元素的超聲數(shù)據(jù)可被捕獲并且存儲在存儲器144中，以便允許后續(xù)處理識別解剖元素的體積。這將允許操作人員在超聲掃描已經(jīng)完成之后審查超聲數(shù)據(jù)，并且進(jìn)行解剖元素的分割或者也許在超聲掃描之前或期間可能不是明顯或者被考慮的其它感興趣部位。
[0036]分割可以是二維過程和/或三維過程。二維過程將分割單個(gè)平面的超聲圖像。當(dāng)超聲換能器130被移動并且得到通過ROI的另外層面或平面時(shí)，各層面可基于對應(yīng)CT輪廓圖來分割，其中對應(yīng)輪廓圖或者CT數(shù)據(jù)集的先前分割的層面或平面用作起始種子。這樣，三維分割能夠使用超聲數(shù)據(jù)的多個(gè)單獨(dú)所分割平面來確定。
[0037]用于超聲數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)的分割算法獲得分割CT數(shù)據(jù)集或輪廓圖作為輸入，并且將其用作初始種子或者作為一種算法中的成本方程或生長方程的一部分。也可使用采用起始種子的其它已知算法。這樣，超聲數(shù)據(jù)的分割可更迅速和/或更準(zhǔn)確地完成，并且可提供與原始解剖元素的比較。在一個(gè)實(shí)施例中，操作人員或用戶能夠使用諸如鍵盤或鼠標(biāo)之類的輸入裝置136來識別超聲圖像中的腫瘤，以便識別超聲顯示所示的解剖元素中的點(diǎn)。一旦解剖元素由操作人員肯定地識別，那個(gè)解剖元素的分割可使用CT所分割數(shù)據(jù)或輪廓圖作為算法的種子而開始。
[0038]超聲處理單元132計(jì)算所分割超聲圖像的解剖元素的面積，并且在顯示器134上提供結(jié)果的顯示。類似地，超聲處理單元132計(jì)算所分割超聲圖像的解剖元素的體積，并且在顯示器134上提供結(jié)果的顯示。除了面積之外，還顯示來自CT所分割解剖元素面積的值的變化。這是來自超聲掃描的解剖元素的面積和/或體積的變化，并且來自CT掃描的先前得到的解剖元素提供對解剖元素的任何治療的有效性的指示。面積和/或體積的變化可作為實(shí)際值或者作為百分比變化來顯示。
[0039]除了提供解剖元素的大小和體積的變化之外，可視圖像還可與跨整個(gè)解剖元素的增加和/或減小的面積重疊地顯示。有可能的是，僅減小了解剖元素的一部分，而另一部分可增加了。有可能的是，治療解剖元素的一部分，而沒有治療另一部分。顯示器顯示解剖元素的兩個(gè)部分的面積和/或體積的變化。在超聲掃描中因諸如阻擋解剖元素的一部分的骨頭之類的另一個(gè)解剖特征而可能沒有得到整個(gè)解剖元素的情況下，處理單元136可通過能夠在阻擋特征的任一側(cè)上掃描的解剖元素的面積的外插來近似計(jì)算解剖元素的阻擋部分。解剖元素的外插部分則能夠與CT掃描數(shù)據(jù)中的對應(yīng)部分進(jìn)行比較。
[0040]參照圖4，分割先前從CT數(shù)據(jù)集分割的解剖元素的超聲圖像的過程包括訪問超聲系統(tǒng)中的先前CT所分割解剖元素的輪廓圖的步驟150。在步驟152利用超聲成像系統(tǒng)來掃描患者的解剖元素。在步驟154利用CT輪廓圖作為分割過程的初始種子來分割超聲解剖元素。[0041]參照圖5和圖6，分割超聲圖像的過程包括得到患者的解剖元素的CT掃描的步驟156。在步驟158利用輸入裝置并且采用顯示器上顯示的CT數(shù)據(jù)集的解剖元素識別位置，來識別解剖元素。在步驟160，CT處理單元使用已知技術(shù)、采用CT系統(tǒng)的存儲器中存儲的指令來分割解剖元素。從CT數(shù)據(jù)集所分割的解剖元素的輪廓圖在步驟162存儲在存儲器中。
[0042]在已經(jīng)治療患者并且操作人員希望確定治療的有效性之后，能夠得到第二超聲掃描。CT掃描數(shù)據(jù)集和輪廓圖在步驟164傳遞給超聲系統(tǒng)。
[0043]在166得到患者的超聲圖像，并且在168在顯示器的第一部分顯示。來自先前獲得的同一患者的解剖元素的CT數(shù)據(jù)集的圖像在170在顯示器的第二部分顯示。具有感興趣解剖元素的患者的超聲圖像在步驟172利用超聲處理單元來得到并且與CT掃描數(shù)據(jù)集配準(zhǔn)。一旦超聲掃描與CT掃描數(shù)據(jù)配準(zhǔn),體積導(dǎo)航在174用于將先前存儲的CT掃描數(shù)據(jù)與所生成的超聲成像數(shù)據(jù)進(jìn)行融合。超聲圖像上的解剖元素在176由操作人員通過使用輸入裝置和超聲顯示器來識別。在另一個(gè)實(shí)施例中，一旦超聲圖像上的解剖元素與先前存儲的CT掃描數(shù)據(jù)的解剖元素配準(zhǔn)，超聲圖像上的解剖元素在沒有操作人員輸入的情況下由超聲處理單元自動識別。在超聲圖像上的解剖元素的自動識別中，處理單元將所顯示的超聲圖像與CT掃描數(shù)據(jù)上的先前識別的解剖元素進(jìn)行比較。當(dāng)所捕獲和顯示的超聲圖像與CT掃描數(shù)據(jù)中的解剖元素的位置一致時(shí)，處理單元自動識別、存儲和處理超聲圖像供進(jìn)一步處理。
[0044]一旦采用來自操作人員的輸入識別了或者由處理單元自動識別了超聲掃描的解剖元素，超聲處理單元分割超聲掃描數(shù)據(jù)的解剖元素。在178的超聲圖像的解剖元素的分割包括利用CT掃描數(shù)據(jù)的先前存儲和分割的解剖元素的輪廓圖來應(yīng)用存儲器中存儲的算法。來自CT掃描數(shù)據(jù)的解剖元素的輪廓圖用作用于分割超聲解剖元素的初始種子。
[0045]在154分割超聲數(shù)據(jù)的解剖元素包括從給定患者的先前分割的CT數(shù)據(jù)集來訪問解剖元素的CT所分割輪廓圖。如上所述，在172，將超聲圖像數(shù)據(jù)與CT掃描數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。一旦CT掃描數(shù)據(jù)與所得到的超聲圖像數(shù)據(jù)融合，則在174利用超聲換能器132來定位解剖元素。然后在178執(zhí)行從超聲掃描分割解剖元素。在178從超聲掃描分割解剖元素包括由超聲處理單元來識別超聲圖像的解剖元素，如上所述可在沒有操作人員的輔助的情況下進(jìn)行。在一個(gè)實(shí)施例中，處理單元將所得到的超聲圖像與CT數(shù)據(jù)集的先前識別的解剖元素進(jìn)行比較。在CT數(shù)據(jù)集的先前識別的解剖元素對應(yīng)于顯示器上的超聲圖像之后，處理單元將所存儲CT掃描的對應(yīng)輪廓圖作為用于分割特定層面或CT掃描平面的初始種子來應(yīng)用。從超聲掃描所分割的解剖元素在180在超聲顯示器上顯示。在超聲掃描中得到解剖元素的不同面積時(shí)，分割解剖元素可在182重復(fù)執(zhí)行。可對于在貫穿解剖元素的不同平面所得到的另外超聲圖像重復(fù)進(jìn)行識別和分割的步驟。步驟178、180和182重復(fù)進(jìn)行充分次數(shù)，以便從超聲數(shù)據(jù)創(chuàng)建解剖元素的體積的近似。
[0046]參照圖6，在184和186，分割超聲解剖元素包括計(jì)算解剖元素的面積和/或體積，并且顯示來自CT掃描數(shù)據(jù)和超聲掃描的解剖元素的大小和/或體積的變化。顯示解剖元素的大小和體積的變化的步驟包括顯示解剖元素的不同部分的大小和/或體積的變化。
[0047]輸出可包括顯示已經(jīng)改變形狀和/或體積的腫瘤的特定部位的渲染，使得變化的部位可識別為來自如從先前分割CT腫瘤所識別的預(yù)先治療腫瘤的百分比變化。
[0048]按照一實(shí)施例，提供一種用于分割超聲圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括:
超聲成像系統(tǒng)，配置成 生成患者的成像數(shù)據(jù)，所述超聲成像系統(tǒng)具有換能器探頭、處理單元和顯示器；
所述處理單元在操作上耦合到所述換能器探頭，以便接收所述所生成的成像數(shù)據(jù)，所述處理單元配置成:
分析所述所接收的成像數(shù)據(jù)；
從所述成像數(shù)據(jù)識別解剖元素；
所述處理單元包括利用從不同成像系統(tǒng)所得到的相同解剖元素的分割數(shù)據(jù)掃描作為初始種子來分割所述解剖元素的指令。
[0049]按照上述一實(shí)施例，其中，所述不同成像系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)。
[0050]按照上述實(shí)施例，其中，所述初始種子是部分或全部與所述解剖元素的先前獲取的數(shù)據(jù)掃描配準(zhǔn)的所述所分割解剖元素的輪廓圖。
[0051]按照上述實(shí)施例，還包括配置成識別所述顯示器上的所述感興趣解剖元素的輸入
>J-U ρ?α裝直。
[0052]按照上述實(shí)施例，還包括操作上連接到跟蹤所述換能器的移動和位置的換能器探頭的傳感器。
[0053]按照上述實(shí)施例，其中，所述處理單元配置成在所述顯示器上顯示來自所述超聲換能器的所述解剖元素的所述所生成的成像數(shù)據(jù)以及來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)的所述患者的對應(yīng)解剖元素的圖像。
[0054]按照上述實(shí)施例，其中，所述處理單元配置成計(jì)算所述超聲成像數(shù)據(jù)上的所述所分割解剖元素的面積或體積，并且與來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)的所述對應(yīng)解剖元素的面積或體積進(jìn)行比較。
[0055]按照上述實(shí)施例，其中，所述處理單元配置成傳遞全部或部分來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)的所分割解剖元素的位置，并且在所述超聲顯示器上顯示示出移動所述換能器探頭的方向和距離的標(biāo)記，以便可視化與所述超聲成像系統(tǒng)上的所述所分割解剖元素對應(yīng)的所述位置。
[0056]按照另一實(shí)施例，提供一種用于分割超聲圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括:非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包含指導(dǎo)處理器執(zhí)行下列步驟的計(jì)算機(jī)可讀代碼:
從超聲換能器接收所生成的成像數(shù)據(jù)；
在顯示器上顯示所述成像數(shù)據(jù)；
利用部分或全部來自包含從不同成像系統(tǒng)所得到的相同解剖元素的掃描的分割數(shù)據(jù)作為初始種子來分割所述成像數(shù)據(jù)的解剖元素。
[0057]按照另一實(shí)施例，其中，所述處理器還配置成比較來自所述不同成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集并且比較來自所述超聲換能器的成像數(shù)據(jù)，以及在來自所述超聲換能器的所述成像數(shù)據(jù)對應(yīng)于來自所述不同成像系統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)上的預(yù)定解剖元素時(shí)提供信號。
[0058]按照上述另一實(shí)施例，其中，所述處理器還配置成在來自所述超聲系統(tǒng)的所述成像數(shù)據(jù)對應(yīng)于來自所述不同成像系統(tǒng)的所述所分割解剖元素的位置時(shí)自動分割來自所述超聲系統(tǒng)的所述成像數(shù)據(jù)。
[0059]按照上述實(shí)施例，其中，所述處理器還配置成計(jì)算來自所述超聲換能器的所述成像數(shù)據(jù)的所述所分割解剖元素的第二體積，并且將所述第二體積與所述不同成像系統(tǒng)的對應(yīng)所分割解剖元素的所計(jì)算第一體積進(jìn)行比較。
[0060]按照上述實(shí)施例，其中，所述處理器還配置成計(jì)算應(yīng)當(dāng)移動所述超聲換能器的方向和距離，使得所述超聲成像數(shù)據(jù)將對應(yīng)于來自所述不同成像系統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)集上的預(yù)定解剖元素。 [0061]按照又一實(shí)施例，提供一種用于分割超聲圖像數(shù)據(jù)的方法，包括:
在處理單元接收超聲成像數(shù)據(jù)；
識別所述成像數(shù)據(jù)的解剖元素；
采用算法利用來自不同成像系統(tǒng)的相同解剖元素的先前所分割成像數(shù)據(jù)作為初始種子來分割所述感興趣部位中的解剖元素。
[0062]按照上述又一實(shí)施例，，還包括將所述超聲圖像數(shù)據(jù)與來自所述不同成像系統(tǒng)的所述圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。
[0063]按照上述實(shí)施例，還包括計(jì)算所分割切成二維層面的多個(gè)層面的任一個(gè)上的面積。
[0064]按照上述實(shí)施例，還包括計(jì)算所述所分割解剖元素的體積。
[0065]按照上述實(shí)施例，還包括在所述同一顯示器上顯示所述超聲圖像數(shù)據(jù)以及來自不同成像系統(tǒng)的所述圖像數(shù)據(jù)。
[0066]按照上述實(shí)施例，還包括提供所述圖像數(shù)據(jù)并且向操作人員提供與移動所述超聲換能器探頭以定位所述解剖元素的所述方向有關(guān)的信息的跟蹤超聲換能器探頭的移動。
[0067]按照上述實(shí)施例，包括顯示所述超聲成像數(shù)據(jù)的所述所分割解剖元素的體積與來自所述不同成像系統(tǒng)的所述圖像數(shù)據(jù)的所述所分割解剖元素的對應(yīng)體積的比較，其中所述不同成像系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)，來自所述超聲系統(tǒng)的所述解剖元素以及來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的所述解剖元素是來自單個(gè)患者
雖然參照示例實(shí)施例描述了本公開，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會知道，可在形式和細(xì)節(jié)方面進(jìn)行變更，而沒有背離要求保護(hù)的主題的精神和范圍。例如，雖然不同示例實(shí)施例可描述為包括提供一個(gè)或多個(gè)有益效果的一個(gè)或多個(gè)特征，但是預(yù)期所述特征可相互交換或者備選地相互結(jié)合在所述示例實(shí)施例或其它備選實(shí)施例中。由于本公開的技術(shù)比較復(fù)雜，所以并非技術(shù)的所有變化都是可預(yù)知的。參照示例實(shí)施例所述并且在所附權(quán)利要求中提出的本公開顯然意在是盡可能廣義的。例如，除非另加明確說明，否則引述單個(gè)特定要素的權(quán)利要求也包含多個(gè)這類特 定要素。
【權(quán)利要求】
1.一種用于分割超聲圖像數(shù)據(jù)的設(shè)備，包括: 超聲成像系統(tǒng)，配置成生成患者的成像數(shù)據(jù)，所述超聲成像系統(tǒng)具有換能器探頭、處理單元和顯示器； 所述處理單元在操作上耦合到所述換能器探頭，以便接收所述所生成的成像數(shù)據(jù)，所述處理單元配置成: 分析所述所接收的成像數(shù)據(jù)； 從所述成像數(shù)據(jù)識別解剖元素； 所述處理單元包括利用從不同成像系統(tǒng)所得到的相同解剖元素的分割數(shù)據(jù)掃描作為初始種子來分割所述解剖元素的指令。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述不同成像系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述初始種子是部分或全部與所述解剖元素的先前獲取的數(shù)據(jù)掃描配準(zhǔn)的所述所分割解剖元素的輪廓圖。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，還包括配置成識別所述顯示器上的所述感興趣解剖元素的輸入裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括操作上連接到跟蹤所述換能器的移動和位置的換能器探頭的傳感器。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述處理單元配置成在所述顯示器上顯示來自所述超聲換能器的所述解剖元素的所述所生成的成像數(shù)據(jù)以及來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)的所述患者的對應(yīng)解剖元素的圖像。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述處理單元配置成計(jì)算所述超聲成像數(shù)據(jù)上的所述所分割解剖元素的面積或體積，并且與來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)的所述對應(yīng)解剖元素的面積或體積進(jìn)行比較。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述處理單元配置成傳遞全部或部分來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)數(shù)據(jù)的所分割解剖元素的位置，并且在所述超聲顯示器上顯示示出移動所述換能器探頭的方向和距離的標(biāo)記，以便可視化與所述超聲成像系統(tǒng)上的所述所分割解剖元素對應(yīng)的所述位置。
9.一種用于分割超聲圖像數(shù)據(jù)的系統(tǒng)，包括: 非暫時(shí)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，包含指導(dǎo)處理器執(zhí)行下列步驟的計(jì)算機(jī)可讀代碼: 從超聲換能器接收所生成的成像數(shù)據(jù)； 在顯示器上顯示所述成像數(shù)據(jù)； 利用部分或全部來自包含從不同成像系統(tǒng)所得到的相同解剖元素的掃描的分割數(shù)據(jù)作為初始種子來分割所述成像數(shù)據(jù)的解剖元素。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還配置成比較來自所述不同成像系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集并且比較來自所述超聲換能器的成像數(shù)據(jù)，以及在來自所述超聲換能器的所述成像數(shù)據(jù)對應(yīng)于來自所述不同成像系統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)上的預(yù)定解剖元素時(shí)提供信號。
11.如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還配置成在來自所述超聲系統(tǒng)的所述成像數(shù)據(jù)對應(yīng)于來自所述不同成像系統(tǒng)的所述所分割解剖元素的位置時(shí)自動分割來自所述超聲系統(tǒng)的所述成像數(shù)據(jù)。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還配置成計(jì)算來自所述超聲換能器的所述成像數(shù)據(jù)的所述所分割解剖元素的第二體積，并且將所述第二體積與所述不同成像系統(tǒng)的對應(yīng)所分割解剖元素的所計(jì)算第一體積進(jìn)行比較。
13.如權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中，所述處理器還配置成計(jì)算應(yīng)當(dāng)移動所述超聲換能器的方向和距離，使得所述超聲成像數(shù)據(jù)將對應(yīng)于來自所述不同成像系統(tǒng)的所述數(shù)據(jù)集上的預(yù)定解剖元素。
14.一種用于分割超聲圖像數(shù)據(jù)的方法，包括: 在處理單元接收超聲成像數(shù)據(jù)； 識別所述成像數(shù)據(jù)的解剖元素； 采用算法利用來自不同成像系統(tǒng)的相同解剖元素的先前所分割成像數(shù)據(jù)作為初始種子來分割所述感興趣部位中的解剖元素。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，還包括將所述超聲圖像數(shù)據(jù)與來自所述不同成像系統(tǒng)的所述圖像數(shù)據(jù)配準(zhǔn)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括計(jì)算所分割切成二維層面的多個(gè)層面的任一個(gè)上的面積。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括計(jì)算所述所分割解剖元素的體積。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述同一顯示器上顯示所述超聲圖像數(shù)據(jù)以及來自不同成像系統(tǒng)的所述圖像數(shù)據(jù)。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括提供所述圖像數(shù)據(jù)并且向操作人員提供與移動所述超聲換能器探頭以定位所述解剖元素的所述方向有關(guān)的信息的跟蹤超聲換能器探頭的移動。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，包括顯示所述超聲成像數(shù)據(jù)的所述所分割解剖元素的體積與來自所述不同成像系統(tǒng)的所述圖像數(shù)據(jù)的所述所分割解剖元素的對應(yīng)體積的比較，其中所述不同成像系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)，來自所述超聲系統(tǒng)的所述解剖元素以及來自所述計(jì)算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)的所述解剖元素是來自單個(gè)患者。
【文檔編號】G06T7/00GK103919571SQ201310009832
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月11日
【發(fā)明者】B.A.勞澤 申請人:通用電氣公司