用于脊椎位置探測(cè)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及數(shù)字圖像處理，并且更具體地涉及用于脊椎位置探測(cè)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 最近幾年中數(shù)字成像技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷了顯著增長(zhǎng)。這樣的增長(zhǎng)的范例包括使用用于 在放射攝影中輔助脊椎的分析的計(jì)算機(jī)的發(fā)展。在臨床檢查中，橫向圖像通常被用于探測(cè) 椎間盤異常。椎間盤的位置和取向?qū)τ谠\斷是重要的解剖結(jié)構(gòu)。
[0003] 當(dāng)前，在臨床檢查中的測(cè)量需要人類交互，一個(gè)范例如具有不能夠旋轉(zhuǎn)的機(jī)架的 CT掃描器。通常，椎間盤的位置和取向被手動(dòng)放置在這樣的CT掃描器的脊椎上。手動(dòng)測(cè)量不 僅是耗時(shí)的，而且取決于人的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)和其他人類因素易于出錯(cuò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 因此，需要要求更少人類交互的用于脊椎位置探測(cè)的方法和系統(tǒng)。
[0005] 根據(jù)本公開的實(shí)施例，一種用于脊椎位置探測(cè)的方法包括:獲得從由初始點(diǎn)的水 平分量定義的矢狀面上的圖像中可見的多個(gè)椎體選擇的當(dāng)前椎體的2D幾何配置，幾何模板 被應(yīng)用到所述當(dāng)前椎體，并且所述當(dāng)前椎體的所述2D幾何配置通過預(yù)定相關(guān)性評(píng)估來調(diào) 節(jié);基于所述當(dāng)前椎體的經(jīng)調(diào)節(jié)的2D幾何配置通過識(shí)別沿著基本垂直于所述當(dāng)前椎體的邊 緣的方向的梯度值搜索與所述當(dāng)前椎體的許多邊緣點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的下一個(gè)椎體的相鄰邊緣點(diǎn)； 基于在所述當(dāng)前椎體的所述邊緣點(diǎn)和所述下一個(gè)椎體的對(duì)應(yīng)的相鄰邊緣點(diǎn)之間的距離的 平均值來計(jì)算位于所述當(dāng)前椎體與所述下一個(gè)椎體之間的椎間盤的高度;基于所述椎間盤 的高度和所述當(dāng)前椎體的經(jīng)調(diào)節(jié)的2D幾何配置來確定所述下一個(gè)椎體的2D幾何配置。
[0006] 在一個(gè)方面中，所述幾何模板是在矢狀面上的具有2D參數(shù)值的矩形模板。
[0007] 在另一方面中，所述預(yù)定相關(guān)性評(píng)估包括粒子濾波。
[0008] 根據(jù)本公開的另一實(shí)施例，一種用于脊椎位置探測(cè)的系統(tǒng)包括:能由機(jī)器讀取的 程序存儲(chǔ)設(shè)備，其有形地實(shí)現(xiàn)能由機(jī)器運(yùn)行以執(zhí)行上述方法的指令的程序。
[0009] 試驗(yàn)的結(jié)果示出，根據(jù)本文描述的技術(shù)，由于大大減少了在脊椎位置探測(cè)期間的 人類交互，所以改善了測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度和速度。
[0010] 下面更詳細(xì)地描述本公開的各個(gè)方面和特征。并且參考結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，本 發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見并且將容易理解。
【附圖說明】
[0011] 下文將結(jié)合解決方案并且參考附圖更詳細(xì)地描述和解釋本公開內(nèi)容，其中：
[0012] 圖1是針對(duì)人類解剖結(jié)構(gòu)定義的標(biāo)準(zhǔn)解剖位置的示意圖；
[0013] 圖2是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的可見椎體的矢狀圖；
[0014] 圖3A是矢狀面上的椎體的圖示；
[0015] 圖3B是在笛卡兒坐標(biāo)系中的最后一個(gè)椎體的中心的圖示；
[0016] 圖4是由矩形模板近似的最后一個(gè)椎體的矢狀圖；
[0017] 圖5A是可見椎體的幾何參數(shù)的圖示；
[0018] 圖5B是位于最后一個(gè)椎體Vo與下一個(gè)椎體化之間的椎間盤的高度的圖示；
[0019] 圖5C是椎間盤的平均高度的圖示；
[0020] 圖6是示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的探測(cè)方法的方框圖/流程圖；
[0021] 圖7是示出根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的用于探測(cè)椎間盤的方法的方框圖/流程圖；
[0022] 圖8是示出根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的探測(cè)方法的方框圖/流程圖；
[0023]圖9A是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的當(dāng)前椎體的矢狀圖；
[0024]圖9B是當(dāng)前椎體的橫向圖；
[0025]圖9C是當(dāng)前椎體的冠狀圖；
[0026 ]圖9D是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記點(diǎn)的圖示；
[0027 ]圖9E是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的標(biāo)記點(diǎn)的圖示；
[0028] 圖10是最后一個(gè)椎體和骶骨的圖示；
[0029] 圖11是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的CT成像系統(tǒng)的圖示。
[0030] 附圖中的相同參考標(biāo)記指示相似的或?qū)?yīng)的特征和/或功能。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 將參考具體解決方案并且參考特定附圖描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，而是 僅受權(quán)利要求的限制。描述的附圖僅僅是示意性的而非限制性的。在附圖中，為了說明性目 的，元件中的一些的尺寸可能被夸大并且不一定是按比例繪制的。
[0032]圖1示出了針對(duì)人類解剖結(jié)構(gòu)定義的標(biāo)準(zhǔn)解剖位置。在測(cè)量中，在如圖2所示的脊 椎的許多可見椎體(也被稱為脊柱)之中，最后一個(gè)椎體由用戶（例如，臨床醫(yī)生)選擇作為 初始椎體。另外，在最后一個(gè)椎體的中心上指示的點(diǎn)P被選擇作為具有在三維(3D)笛卡爾坐 標(biāo)系中的三個(gè)坐標(biāo)分量(水平分量Ρχ、垂直分量Py、軸向分量Pz )的初始點(diǎn)。
[0033] 在一個(gè)實(shí)施例中，被放置在橫向面上的圖像中的沿著水平方向的線上的中點(diǎn)的坐 標(biāo)值被指定為水平分量px。在由p x定義的矢狀面上的圖像中（如圖2所示），如圖3A所示，最后 一個(gè)椎體的中心的坐標(biāo)值被指定為垂直分量Py和軸向分量P z。在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，通常使用矢狀 面。因此，垂直分量Py和軸向分量Pz能夠分別被轉(zhuǎn)換為χ ζ和yz以定義在二維（2D)坐標(biāo)系（例 如如在圖3B中示出的笛卡爾坐標(biāo)系）中的點(diǎn)Q〇(x z，yz)。本文中矢狀面上的垂直方向和垂直 方向能夠被稱為經(jīng)轉(zhuǎn)換的水平方向和經(jīng)轉(zhuǎn)換的垂直方向。
[0034] 在本公開中，幾何模板被應(yīng)用到脊椎。由于椎體或椎間盤的形狀類似于矩形帶，所 以在一個(gè)實(shí)施例中，具有2D參數(shù)值的矩形模板被提供作為幾何模板的一個(gè)范例。參考圖4， 椎體的2D幾何配置（即，矩形模板的2D幾何參數(shù))包括:矩形模板的中心(x，y)、寬度w、高度h 和取向Θ，其中，Θ是在矩形模板的上邊緣或下邊緣與水平方向之間的角度。Q〇 (χζ，yz)被指定 為中心(x，y)。寬度w和高度h被指定為正常人類的預(yù)定值w z和hz。取向Θ被指定為θζ。由于最 后一個(gè)椎體被初始化為當(dāng)前椎體，取向θ ζ被設(shè)置為零。如圖4所示，椎體的2D幾何配置還可 以包括內(nèi)部寬度wb和內(nèi)部高度hb。正常地，對(duì)于人而言w b和hb是恒定值。而對(duì)于椎間盤，2D幾 何信息（即矩形模板的2D幾何參數(shù))主要包括矩形模板的中心、高度和取向。能夠根據(jù)當(dāng)前 椎體的2D幾何配置和下一個(gè)相鄰椎體的2D幾何配置來導(dǎo)出椎間盤的2D幾何信息。稍后將更 詳細(xì)地描述所述導(dǎo)出。
[0035]在獲得當(dāng)前椎體的2D幾何配置(〇〇(^，^)，1，1!2，02)之后。通過預(yù)定相關(guān)性評(píng)估進(jìn) 一步優(yōu)化2D幾何配置。根據(jù)相關(guān)性評(píng)估，2D幾何配置應(yīng)當(dāng)被調(diào)節(jié)，使得具有經(jīng)調(diào)節(jié)的2D幾何 參數(shù)的矩形模板將與當(dāng)前椎體的圖像很好地匹配。
[0036]如圖4所示，其顯現(xiàn)，椎體的內(nèi)部區(qū)域具有同質(zhì)強(qiáng)度分布;而由wb和hb定義的邊界區(qū) 域的強(qiáng)度分布被清楚地定界;并且強(qiáng)梯度值僅僅出現(xiàn)在針對(duì)椎體的矩形模板的邊界上。在 矩形模板與當(dāng)前椎體的圖像之間的相關(guān)性能夠通過強(qiáng)度相關(guān)性和/或梯度相關(guān)性來評(píng)估。 [0037]其中，矩形模板的內(nèi)部區(qū)域服從高斯分布（即高斯模型N( yi，〇1)，yi是均值，并且〇1 是標(biāo)準(zhǔn)差），對(duì)于落入矩形模板的