用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割的方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備記錄的包括器官的檢查區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)組的方法，具有如下步驟：提供3D圖像數(shù)據(jù)組；提供關(guān)于檢查區(qū)域中成像的器官的類型的信息；借助基于模型的分割算法自動(dòng)地分割3D圖像數(shù)據(jù)組，其中使用器官的類型作為模型的基礎(chǔ)；借助基于灰度值的分割算法自動(dòng)地或半自動(dòng)地分割3D圖像數(shù)據(jù)組；和顯示至少一個(gè)分割結(jié)果。
【專利說明】 用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割的方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備記錄的30圖像數(shù)據(jù)組的方法以及一種用于執(zhí)行這樣的方法的裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]對來自于醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的圖像數(shù)據(jù)組進(jìn)行分割對于進(jìn)一步的圖像處理以及對于更好的識(shí)別和診斷是必不可少的。從三維的01、II？或旋轉(zhuǎn)血管造影圖像數(shù)據(jù)中分割例如人的心臟的左心房對于規(guī)劃和實(shí)施醫(yī)學(xué)干預(yù)和消融過程是重要的，因?yàn)樽笮姆烤哂写蟮膫€(gè)體差異。目前使用基于模型的或基于灰度值的分割算法，其中兩種類型都具有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。由此，基于模型的分割算法可以通過按下按鈕而快速自動(dòng)地實(shí)施，并且也可以在具有降低的圖像質(zhì)量和/或降低的對比度的圖像數(shù)據(jù)的情況下運(yùn)行，但通常也是極其不精確的。相反基于灰度值的分割算法是在良好的圖像質(zhì)量的情況下極其精確的，但在圖像數(shù)據(jù)組的降低的圖像質(zhì)量和/或降低的對比度的情況下也是緩慢且易于出錯(cuò)的，并且其通常需要多個(gè)使用者輸入。
[0003]一般地，基于模型的以及基于灰度值的算法是現(xiàn)有技術(shù)。例如飛利浦衛(wèi)生保健公司([1:0]?在其X射線設(shè)備中對于圖像處理使用基于模型的分割算法來分割左心房(產(chǎn)品“2？ 西門子衛(wèi)生保健公司在其血管造影X射線設(shè)備中對于圖像處理使用半自動(dòng)的基于灰度值的所謂的“1次點(diǎn)擊分割(1-(3114
” (產(chǎn)品即”)。在該產(chǎn)品的情況下使用者在理想情況下僅須在左心房中心標(biāo)記一個(gè)圖像點(diǎn)，然后自動(dòng)地執(zhí)行分割。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于分割借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備記錄的30圖像數(shù)據(jù)組的方法，其避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)并且提供了全自動(dòng)分割的可能性；此外本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種適用于執(zhí)行該方法的裝置。
[0005]上述技術(shù)問題通過按照本發(fā)明的用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備記錄的30圖像數(shù)據(jù)組的方法和按照本發(fā)明的裝置來解決。
[0006]按照本發(fā)明的用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備記錄的包括器官的檢查區(qū)域的30圖像數(shù)據(jù)組的方法具有如下步驟:
[0007]籲提供30圖像數(shù)據(jù)組，
[0008]籲提供關(guān)于檢查區(qū)域中成像的器官的類型的信息，
[0009]籲借助基于模型的分割算法自動(dòng)地分割30圖像數(shù)據(jù)組，其中使用器官的類型作為模型的基礎(chǔ)，
[0010]籲借助基于灰度值的分割算法自動(dòng)地或半自動(dòng)地分割30圖像數(shù)據(jù)組，和
[0011]籲顯示至少一個(gè)分割結(jié)果。
[0012]為了執(zhí)行按照本發(fā)明的方法，在此可以設(shè)置按照本發(fā)明的裝置具有:用于控制該方法的控制單元；具有計(jì)算機(jī)實(shí)施的軟件的用于執(zhí)行分割的計(jì)算單元；用于存儲(chǔ)30圖像數(shù)據(jù)和分割結(jié)果的存儲(chǔ)單元；用于接受使用者輸入的輸入單元和用于顯示分割的30圖像數(shù)據(jù)的顯示單元。
[0013]30圖像數(shù)據(jù)組在此可以在其提供之前借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備直接被記錄或事先已經(jīng)被記錄并存儲(chǔ)。在后一種情況下對于方法然后從存儲(chǔ)單元中調(diào)用并提供30圖像數(shù)據(jù)組。關(guān)于檢查區(qū)域中成像的器官的類型的信息同樣可以以不同的方式被提供。由此同樣可以從存儲(chǔ)單元中或也從用于記錄30數(shù)據(jù)組的器官程序中調(diào)用信息。例如也可以借助軟件執(zhí)行自動(dòng)的器官識(shí)別。
[0014]根據(jù)關(guān)于器官的信息自動(dòng)地執(zhí)行基于模型的分割算法。例如根據(jù)器官由左心房構(gòu)成的信息引入一個(gè)或多個(gè)左心房的模型作為分割算法的基礎(chǔ)?；谀Ｐ偷姆指钣涩F(xiàn)有技術(shù)公知，例如在專利申請…2012/0230570八1中描述了一種這樣的方法。
[0015]基于灰度值的分割算法同樣由現(xiàn)有技術(shù)公知。在此分割基于30圖像數(shù)據(jù)組的每個(gè)單個(gè)體素的單獨(dú)考察。這樣的分割需要至少一個(gè)使用者輸入，例如通過使用者標(biāo)記30圖像數(shù)據(jù)組的圖像點(diǎn)或區(qū)域作為屬于器官或器官的子器官或?qū)儆诒尘?。在西門子公司的半自動(dòng)的所謂的“1次點(diǎn)擊”分割人的左心房的范圍內(nèi)使用者例如一次性地在截面圖像…?!?)上標(biāo)記左心房的中心，緊接著自動(dòng)地執(zhí)行分割方法?；诨叶戎档姆指钏惴ɡ缈梢曰谶吘壸R(shí)別和/或閾值識(shí)別。已知的基于灰度值的分割算法例如由文章
61*8^)11011^50^)^111181 801111(1&!'786^111611^8^1011 0？ 013^*60^5 111
11118^65, ^1^0066(1111^5 ,0011^6^61106 011 &七61 ^151011
，。編如，111112001，^01.1，105頁及以后公知。
[0016]顯示至少一個(gè)分割結(jié)果或兩個(gè)分割結(jié)果。例如基于模型的分割算法的分割結(jié)果的顯示可以在該分割結(jié)束之后并且在借助基于灰度值的分割算法的分割結(jié)束之前、甚至可能在后者開始之前已經(jīng)被顯示。
[0017]按照本發(fā)明的方法通過基于關(guān)于成像器官的信息自動(dòng)地執(zhí)行基于模型的分割算法能夠快速地提供分割結(jié)果，其中通過附加地執(zhí)行基于灰度值的分割算法能夠隨后提供較高質(zhì)量的更精確的分割結(jié)果并且能夠被考慮用于檢驗(yàn)。本發(fā)明通過既快速又精確并且高質(zhì)量地提供分割結(jié)果，組合了兩個(gè)分割方式的優(yōu)點(diǎn)并且消除了缺點(diǎn)。在實(shí)施本發(fā)明之后將借助基于模型的分割算法獲得的分割結(jié)果與借助基于灰度值的分割算法獲得的分割結(jié)果相比較，這能夠?qū)崿F(xiàn)分別最優(yōu)的分割結(jié)果的選擇。
[0018]在靈活地執(zhí)行該方法的有利的方式中，可以通過接受使用者輸入來改變分割的順序。由此例如使用者可以在該方法開始之前決定，首先執(zhí)行哪種分割。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施，對于借助基于灰度值的分割算法的半自動(dòng)的分割，接受并使用關(guān)于圖像點(diǎn)、特別是關(guān)于與器官或器官的子器官的對應(yīng)的使用者輸入。由此使用者例如可以標(biāo)記成像的器官或器官的子器官的中心點(diǎn)和/或附加地標(biāo)記背景的圖像點(diǎn)，以便改善分割算法的結(jié)果的精確性。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施，首先借助基于模型的分割算法進(jìn)行分割并且將該分割的至少一個(gè)分割結(jié)果用作用于執(zhí)行基于灰度值的分割算法的基礎(chǔ)。通過這種方式可以無需附加的使用者干預(yù)就能全自動(dòng)地實(shí)施該方法。由此例如可以規(guī)定，使用來自于基于模型的分割算法的分割結(jié)果的信息，其替代了否則必須由使用者手動(dòng)進(jìn)行的標(biāo)記。
[0021]特別地，由借助基于模型的分割算法的分割作為與器官或器官的子器官的對應(yīng)而確定的至少一個(gè)圖像點(diǎn)，例如可以作為器官或器官的子器官的對應(yīng)被用于借助基于灰度值的分割算法的分割。由此例如可以在人的左心房的情況下從基于模型的分割算法的分割結(jié)果中得到左心房的中心并且基于此執(zhí)行基于灰度值的分割算法。
[0022]在對于改善分割結(jié)果的有利的方式中，在分割之后接受關(guān)于圖像點(diǎn)與器官或器官的子器官的對應(yīng)的至少一個(gè)使用者輸入并且用于校正分割結(jié)果。在需要時(shí)在30圖像數(shù)據(jù)組的單獨(dú)的截面圖像(19?中修改分割結(jié)果，例如通過操縱輪廓或通過在截面圖像中畫線。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施，30圖像數(shù)據(jù)組由磁共振斷層造影數(shù)據(jù)組、計(jì)算機(jī)斷層造影數(shù)據(jù)組或血管造影數(shù)據(jù)組構(gòu)成。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]下面對照附圖中示意性示出的實(shí)施例對本發(fā)明以及按照本發(fā)明的特征的進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施做進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明不由此而限定于實(shí)施例。附圖中:
[0025]圖1示出了按照本發(fā)明的方法的流程，和
[0026]圖2示出了按照本發(fā)明的用于執(zhí)行該方法的裝置的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0027]圖1示出了按照本發(fā)明的自動(dòng)方法的流程，該方法具有兩個(gè)先后執(zhí)行的基于不同的分割算法的分割?？梢越柚趫D2中示出的裝置執(zhí)行該方法，其中控制單元15接管該方法的控制。在第一步驟10中首先提供檢查區(qū)域的30圖像數(shù)據(jù)組，其中30圖像數(shù)據(jù)組具有器官的顯示。器官在此被理解為人身體的連續(xù)的部分區(qū)域，例如手、腳、腦部、心臟、左心房、主動(dòng)脈根等。借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備(例如磁共振斷層造影設(shè)備、計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備或X射線設(shè)備)記錄了該30圖像數(shù)據(jù)組。在此，可以在提供之前就直接執(zhí)行記錄和30圖像數(shù)據(jù)組的可能的重建，或者在很長時(shí)間以前就已經(jīng)記錄了 30圖像數(shù)據(jù)組并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元18中。
[0028]除了 30圖像數(shù)據(jù)組之外附加地還在能夠與第一步驟10同時(shí)或之后進(jìn)行的第二步驟11中提供關(guān)于在30圖像數(shù)據(jù)組上成像的器官的類型的至少一個(gè)信息。該信息例如可以從存儲(chǔ)單元中調(diào)用，在那里該信息可以與30圖像數(shù)據(jù)組一起或與之分開地存儲(chǔ)。由此例如可以根據(jù)借助其記錄了 30圖像數(shù)據(jù)組的器官程序來確定器官的類型。但是也可以在呈現(xiàn)30圖像數(shù)據(jù)組之后才確定信息，例如通過對30圖像數(shù)據(jù)組應(yīng)用自動(dòng)的軟件控制的器官識(shí)另I」。這樣的自動(dòng)的器官識(shí)別程序是現(xiàn)有技術(shù)。
[0029]在呈現(xiàn)關(guān)于器官的類型(也就是30圖像數(shù)據(jù)組是哪種器官)的信息之后，在第三步驟12中自動(dòng)地執(zhí)行基于模型的分割算法。在此，在關(guān)于器官的類型的信息的基礎(chǔ)上引入模型。例如如果自動(dòng)地識(shí)別出待分割的器官是左心房，則執(zhí)行基于模型的分割算法來提取包括心耳和引入的肺靜脈的對照的左心房。例如如果自動(dòng)地識(shí)別待分割的器官是主動(dòng)脈根，則執(zhí)行基于模型的分割算法來提取主動(dòng)脈根、冠狀動(dòng)脈口和一部分上升的主動(dòng)脈并且例如標(biāo)記主動(dòng)脈瓣的口和瓣葉。
[0030]在第四步驟13中半自動(dòng)地或全自動(dòng)地對30圖像數(shù)據(jù)組應(yīng)用基于灰度值的分割算法。已知的基于灰度值的分割算法例如從文章1=1:61'狀1:1X60111:8
0^)1:111181 001111(181-7 已打己 1^6^1011 86^1116111:81:1011 0？ 013^601:8 111 8—0 11118^68, ^^0066(1111^8
0？ ^1111:61~1181:101181 0011？61~61106 011 001111)111:61-年 7
月，^01.1，105頁及之后公知?；诨叶戎档姆指羁梢耘c基于模型的分割同時(shí)或在其之前開始，或者在基于模型的分割結(jié)束之后開始。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施在基于模型的分割之后執(zhí)行基于灰度值的分割，并且使用基于模型的分割算法的至少一個(gè)結(jié)果作為對于基于灰度值的分割算法的基礎(chǔ)。
[0031]一般地，為了執(zhí)行基于灰度值的分割需要關(guān)于標(biāo)記或選擇屬于待分割的器官或子器官的圖像點(diǎn)或體素的至少一個(gè)使用者輸入。在已知的“1次點(diǎn)擊”分割(基于灰度值)的情況下使用者在截面圖像(11?3)中標(biāo)記一個(gè)圖像點(diǎn)，該圖像點(diǎn)構(gòu)成器官(例如左心房)的中心；利用該輸入的信息于是執(zhí)行分割。在該方法的范圍內(nèi)，現(xiàn)在可以自動(dòng)地從基于模型的分割算法的分割結(jié)果中得出關(guān)于器官的中心或器官的至少一個(gè)或多個(gè)圖像點(diǎn)的信息，并且作為初始化用于基于灰度值的分割。通過這種方式無需任何使用者輸入的全自動(dòng)方法是可能的。
[0032]替換地也可以在接受一個(gè)或多個(gè)使用者輸入之后執(zhí)行基于灰度值的分割算法；在需要時(shí)也可以在基于模型的分割之前進(jìn)行基于灰度值的分割。
[0033]在第五步驟14中顯示分割的至少一個(gè)分割結(jié)果，優(yōu)選地顯示兩個(gè)分割結(jié)果。例如在顯示單元20(顯示器等)上進(jìn)行顯示?？梢砸?guī)定，基于模型的分割算法的分割結(jié)果(并且當(dāng)其首先執(zhí)行時(shí))在其結(jié)束之后立即并且仍在基于灰度值的分割開始之前被顯示。在顯示時(shí)可以以顏色、標(biāo)簽、點(diǎn)等標(biāo)記分割結(jié)果的部分。
[0034]在呈現(xiàn)兩個(gè)分割結(jié)果的情況下也可以將其彼此比較。在此例如可以自動(dòng)地標(biāo)記地顯示結(jié)果的一致和不同。通過這種方式，使用者(也就是例如關(guān)于隨后的醫(yī)學(xué)干預(yù)或進(jìn)一步處理做決定的醫(yī)生)可以選擇對于進(jìn)一步應(yīng)用更良好合適的分割結(jié)果(例如對于在左心房的情況下消融過程的隨后步驟)。
[0035]在呈現(xiàn)分割結(jié)果之后可以通過使用者對于分割結(jié)果的校正或改變進(jìn)行手動(dòng)輸入。由此例如可以根據(jù)在30數(shù)據(jù)組的各個(gè)截面圖像…?!?)中的圖像點(diǎn)的標(biāo)記或選擇來修改分割結(jié)果。這例如可以通過操縱輪廓(其在截面圖像中標(biāo)記了分割結(jié)果)或通過在截面圖像中畫線(其顯示，哪個(gè)部分應(yīng)當(dāng)被添加到分割結(jié)果或從中刪除)來實(shí)現(xiàn)。接受中的操作并且然后自動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使得操作直接對分割結(jié)果的三維顯示產(chǎn)生影響。替換地也可以，直接在30圖像數(shù)據(jù)顯示中例如通過“切掉0^88仏!126=) ”圖像部分(該圖像部分錯(cuò)誤地包含在分割結(jié)果中)來編輯分割結(jié)果。
[0036]圖2中示出的用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的裝置具有用于控制該方法的控制單元15以及具有軟件17的計(jì)算單元16。計(jì)算單元受控制單元15控制地運(yùn)行并且例如借助軟件17執(zhí)行所有計(jì)算和處理，例如分割。在存儲(chǔ)單元18上存儲(chǔ)結(jié)果或中間結(jié)果，或者從存儲(chǔ)單元18調(diào)用已經(jīng)存儲(chǔ)了的數(shù)據(jù)。為了顯示30圖像數(shù)據(jù)和分割結(jié)果設(shè)置顯示單元20，并且為了輸入使用者輸入，設(shè)置輸入單元19 (例如鍵盤或觸摸屏)。輸入單元具有用戶界面功能。其可以以任意的順序提供兩個(gè)分割算法(基于模型、基于灰度值)的激活，其中在選擇與基于模型的分割不同的半自動(dòng)的基于灰度值的分割之后會(huì)需要另外的使用者交互。
[0037]在醫(yī)學(xué)成像設(shè)備中磁共振斷層造影設(shè)備、計(jì)算機(jī)斷層造影設(shè)備或X射線設(shè)備(血管造影X射線設(shè)備X形臂X射線設(shè)備等)例如可以設(shè)置記錄哪些檢查區(qū)域的30圖像數(shù)據(jù)組并且在需要時(shí)能夠?qū)ζ溥M(jìn)行重建。按照本發(fā)明的方法可以直接在記錄之后進(jìn)行或者可以首先存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)并且將其隨后用于本方法。
[0038]通過本發(fā)明關(guān)于分割不同醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的30圖像數(shù)據(jù)組的工作流程被自動(dòng)化和加速。此外，對于使用者組合了基于灰度值的和基于模型的分割算法的優(yōu)點(diǎn)并且消除了各自的缺點(diǎn)。
[0039]本發(fā)明以如下方式簡單概括:
[0040]為了改善分割，設(shè)置用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備記錄的包括器官的檢查區(qū)域的30圖像數(shù)據(jù)組的方法，具有如下步驟:
[0041]籲提供30圖像數(shù)據(jù)組，
[0042]籲提供關(guān)于檢查區(qū)域中成像的器官的類型的信息，
[0043]籲借助基于模型的分割算法自動(dòng)地分割30圖像數(shù)據(jù)組，其中使用器官的類型作為模型的基礎(chǔ)，
[0044]籲借助基于灰度值的分割算法自動(dòng)地或半自動(dòng)地分割30圖像數(shù)據(jù)組，和
[0045]籲顯示至少一個(gè)分割結(jié)果。
【權(quán)利要求】
1.一種用于自動(dòng)或半自動(dòng)地分割借助醫(yī)學(xué)成像設(shè)備(21)記錄的包括器官的檢查區(qū)域的3D圖像數(shù)據(jù)組的方法，具有如下步驟: ?提供3D圖像數(shù)據(jù)組(10)， 籲提供關(guān)于檢查區(qū)域中成像的器官的類型的信息(11)， ?借助基于模型的分割算法自動(dòng)地分割3D圖像數(shù)據(jù)組(12)，其中使用器官的類型作為模型的基礎(chǔ)， ?借助基于灰度值的分割算法自動(dòng)地或半自動(dòng)地分割3D圖像數(shù)據(jù)組(13)，和 ?顯示至少一個(gè)分割結(jié)果(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，將借助基于模型的分割算法獲得的分割結(jié)果與借助基于灰度值的分割算法獲得的分割結(jié)果相比較。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，能夠通過接受使用者輸入來改變分割的順序。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對于借助基于灰度值的分割算法的半自動(dòng)的分割，接受并使用關(guān)于圖像點(diǎn)、特別是關(guān)于與器官或器官的子器官的對應(yīng)的使用者輸入。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，首先借助基于模型的分割算法進(jìn)行分割，并且將該分割的至少一個(gè)分割結(jié)果用作用于執(zhí)行基于灰度值的分割算法的基礎(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，全自動(dòng)地實(shí)施所述方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，由借助基于模型的分割算法的分割作為與器官或器官的子器官的對應(yīng)而確定的至少一個(gè)圖像點(diǎn)，作為所述器官或所述器官的子器官的對應(yīng)被用于借助基于灰度值的分割算法的分割。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在分割之后接受關(guān)于圖像點(diǎn)與器官或器官的子器官的對應(yīng)的至少一個(gè)使用者輸入，并且將其用于校正分割結(jié)果。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述3D圖像數(shù)據(jù)組由MR數(shù)據(jù)組、CT數(shù)據(jù)組或血管造影數(shù)據(jù)組形成。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述器官由左心房形成。
11.一種用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法的裝置，其具有:用于控制所述方法的控制單元(15);具有計(jì)算機(jī)實(shí)施的軟件(17)的用于執(zhí)行分割的計(jì)算單元(16);用于存儲(chǔ)3D圖像數(shù)據(jù)和分割結(jié)果的存儲(chǔ)單元(18);用于接受使用者輸入的輸入單元(19);和用于顯示分割的3D圖像數(shù)據(jù)的顯示單元(20)。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK104463837SQ201410457787
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】M.約翰, N.拉恩 申請人:西門子公司