譜圖像數(shù)據(jù)處理的制作方法
【專利摘要】一種方法包括獲得對比度增強譜圖像數(shù)據(jù)，所述對比度增強譜圖像數(shù)據(jù)包括表示管狀結(jié)構(gòu)的體素。所述方法還包括基于獲得的對比度增強譜圖像數(shù)據(jù)生成至少對比度圖。所述方法還包括基于譜模型生成經(jīng)更新的對比度圖。所述方法還包括基于經(jīng)更新的對比度圖對所述管狀結(jié)構(gòu)進行分割。計算系統(tǒng)(120)包括譜分析器(202)，其接收對比度增強譜圖像數(shù)據(jù)并且基于此生成譜分析數(shù)據(jù)，其中，所述譜分析數(shù)據(jù)包括對比度圖。所述計算系統(tǒng)還包括譜分析數(shù)據(jù)處理器(204)，其細(xì)化所述譜分析數(shù)據(jù)，生成經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)。
【專利說明】
譜圖像數(shù)據(jù)處理
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]下文總體上涉及譜圖像數(shù)據(jù)處理，并且具體應(yīng)用于計算機斷層攝影(CT)進行描述。然而，下文也適于其他成像模式。
【背景技術(shù)】
[0002]計算機斷層攝影(CT)是無創(chuàng)成像過程。CT掃描器通常包括被安裝在跨檢查區(qū)域與探測器陣列相對的可旋轉(zhuǎn)機架上的X-射線管?？尚D(zhuǎn)機架并且因此X-射線管圍繞檢查區(qū)域旋轉(zhuǎn)。X-射線管被配置為發(fā)射貫穿檢查區(qū)域并且由探測器陣列探測的輻射。作為響應(yīng)，探測器陣列生成并且輸出指示探測到的輻射的投影數(shù)據(jù)。所述投影數(shù)據(jù)被重建以生成體積圖像數(shù)據(jù)。體積圖像數(shù)據(jù)包括被表示為對應(yīng)于相對輻射密度的灰度強度值的體素。
[0003]灰度值通常反映被掃描對象的衰減特征，并且示出被掃描對象內(nèi)的結(jié)構(gòu)，諸如解剖結(jié)構(gòu)。由于由材料對光子的吸收取決于貫穿材料的光子的能量，探測到的輻射也包括譜信息，其提供指示對象和/或物體的被掃描材料的元素或材料成分(例如，原子數(shù))的額外信息。遺憾的是，利用無譜CT掃描器，由探測器陣列輸出的投影數(shù)據(jù)與在能量譜上積分的能量注量成正比，并且由此不反映譜特征。
[0004]被配置用于譜(多能量)成像的CT掃描器捕獲上述譜特征。通常，如此配置的CT掃描器生成分別對應(yīng)于至少兩個不同光子能量范圍的至少兩個衰減值。這樣的掃描器可以包括被配置為發(fā)射具有不同平均譜的輻射的兩個或更多個X-射線管、被配置為在掃描期間在至少兩個不同發(fā)射電壓(例如，SOkVp與140kVp)之間可控地進行切換的單個X-射線管、和/或單個廣譜X-射線管和具有能量分辨探測器(例如，具有光子計數(shù)探測器、具有不同譜敏感度或響應(yīng)的至少兩組閃爍體等)的能量分辨探測器陣列和辨別電子設(shè)備。
[0005 ]冠狀動脈疾病(CAD)能夠?qū)е略谛呐K的動脈的內(nèi)壁上的斑塊建立做出響應(yīng)。來自CAD的并發(fā)癥可以包括冠狀動脈的腔變窄(狹窄)或閉塞，其減少通往心臟的血流，易損斑塊的斷裂等。通過描繪可誘導(dǎo)心肌缺血的客觀證據(jù)最好地通知執(zhí)行冠狀動脈重建術(shù)的決策。對于遭受胸痛的CAD患者的血管重建的當(dāng)前主要決定因素是冠狀血管的腔變窄的百分比。不幸的是，狹窄百分比測量不可以足以充分地提供用于確定是否執(zhí)行冠狀動脈重建術(shù)的清晰信息。
[0006]血流儲備分?jǐn)?shù)(FFR)是通過疾病動脈的最大充血心肌血流與在正常動脈的假設(shè)情況下的血流的比率。通過在心導(dǎo)管實驗過程中在狹窄之后的壓力和狹窄之前的壓力之間的比率來測量FFR。文獻陳述了在患有多血管CAD的1，005名患者的FAME(血流儲備分?jǐn)?shù)對多血管評估的血管造影術(shù))研究中，F(xiàn)FR引導(dǎo)的血管重建(具體地對于FFR〈0.8的缺血性損傷的儲備血管重建)和與經(jīng)歷血管造影引導(dǎo)策略的患者相比較的不良事件的明顯更低比率和更少冠狀動脈支架的放置相關(guān)聯(lián)。
[0007]最近，提出了一種使用來自多切片CT圖像數(shù)據(jù)的計算流體動力學(xué)來估計FFR的方法?；贑T研究的FFR的估計能夠無創(chuàng)地推導(dǎo)對于醫(yī)師的有價值的功能診斷信息。用于根據(jù)心臟CT數(shù)據(jù)估計FFR的必要條件是尤其在狹窄區(qū)域中的腔幾何結(jié)構(gòu)的精確分割。不幸的是，在心臟CT圖像的有限分辨率和造影劑與其他生物材料的部分體積效應(yīng)(諸如鈣化和其他斑塊成分)降低了腔分割質(zhì)量。
[0008]急性冠脈綜合征(ACS)是指屬于冠狀動脈的障礙的一組癥狀。心臟病專家的臨床挑戰(zhàn)是ACS(諸如急性心肌梗塞)的檢測和預(yù)防。組織病理學(xué)研究已經(jīng)顯示，來自急性冠狀動脈綜合癥的猝死的原因是破裂斑塊的存在。因此，已經(jīng)進行了努力用于識別易于破裂的粥樣硬化病變的輪廓?；谑w解剖研究，大多數(shù)出問題的病變通常是非狹窄的，包含具有薄覆蓋纖維帽的大壞死核，并且誘導(dǎo)血管分割的擴張重新建模。
[0009]多切片計算機斷層攝影(MSCT)能夠檢測動脈粥樣硬化斑塊并且評估其成分和機械性質(zhì)。由此，心臟CT可以提供檢測和預(yù)防ACS的有效手段。然而，使用MSCT的斑塊的精確特征仍然是挑戰(zhàn)。一個限制是由超濃度對象(諸如鈣化斑塊)導(dǎo)致的暈狀偽影。鈣暈狀主要由CT系統(tǒng)的有限空間分辨率和來源于射束硬化效應(yīng)導(dǎo)致。該模糊效應(yīng)導(dǎo)致鈣化區(qū)域的過度表示，以及對應(yīng)地，其他斑塊成分的估計不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本文描述的方面解決了以上提到的問題和其他問題。
[0011]下文描述使用對比度增強的譜CT圖像數(shù)據(jù)來改善管狀結(jié)構(gòu)(例如，冠狀動脈腔)分割的途徑。該途徑利用在結(jié)構(gòu)定位和分割以及由譜分析的定量造影劑映射之間的相互關(guān)系。這些中的每個能夠通過使用其他先前信息的結(jié)果來提供改進的結(jié)果，并且所述途徑交替通過一個或多個迭代，其能夠優(yōu)化分割。得到的分割能夠被用于改善至少CT血流儲備分?jǐn)?shù)分析(CT-FFR)和急性冠脈綜合征風(fēng)險評估。
[0012]在一個方面，一種方法包括獲得對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)，所述對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)包括表示管狀結(jié)構(gòu)的體素。所述方法還包括基于所獲得的對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)來生成至少對比度圖。所述方法還包括基于譜模型來生成經(jīng)更新的對比度圖。所述方法還包括基于經(jīng)更新的對比度圖對所述管狀結(jié)構(gòu)進行分割。
[0013]在另一方面，一種計算系統(tǒng)包括:譜分析器，其接收對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)并且基于此生成譜分析數(shù)據(jù)，其中，所述譜分析數(shù)據(jù)包括對比度圖。所述計算系統(tǒng)還包括譜分析數(shù)據(jù)處理器，其細(xì)化所述譜分析數(shù)據(jù)，生成經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)。
[0014]在另一方面，一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其被編碼具有計算機可讀指令。當(dāng)由處理器執(zhí)行所述計算機可讀指令時，所述計算機可讀指令令處理器:基于利用在定位腔與分割腔以及由譜分析的定量造影劑映射之間的相互關(guān)系的迭代更新，細(xì)化碘圖，從而生成經(jīng)細(xì)化的碘圖，并且根據(jù)所述經(jīng)細(xì)化的碘圖對感興趣結(jié)構(gòu)進行分割。
[0015]本發(fā)明可以采用各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟布置的形式。附圖僅出于圖示優(yōu)選實施例的目的，并不應(yīng)被解讀為對本發(fā)明的限制。
【附圖說明】
[0016]圖1示意性地圖示了與圖像數(shù)據(jù)處理器連接的范例性成像系統(tǒng)。
[0017]圖2示意性地圖示了圖像數(shù)據(jù)處理器的范例，其包括譜分析數(shù)據(jù)處理器。
[0018]圖3示意性地圖示了譜分析數(shù)據(jù)處理器的范例，其包括譜分析數(shù)據(jù)更新器。
[0019]圖4示意性地圖示了譜分析數(shù)據(jù)更新器的范例。
[0020]圖5示出了具有狹窄的血管的子部分，其中，區(qū)域被識別以確定參考譜點來確定血液譜響應(yīng)曲線中的參考造影劑。
[0021]圖6示出了圖5的血管的子部分，其中，參考譜點被識別用于確定血液譜響應(yīng)曲線中的參考造影劑。
[0022]圖7示出了其中識別測量譜點的圖5的血管的子部分。
[0023]圖8示出了具有譜響應(yīng)曲線的范例集合的范例性譜響應(yīng)圖形。
[0024]圖9示出了包括圖7的參考和測量譜響應(yīng)點和譜響應(yīng)曲線的集合的范例性譜響應(yīng)圖形。
[0025]圖10示出了具有從譜響應(yīng)點通過測量譜響應(yīng)點到譜響應(yīng)曲線投影的線的圖9的范例。
[0026]圖11圖示了根據(jù)本文描述的實施例的范例性方法。
【具體實施方式】
[0027]首先參考圖1，圖示了成像系統(tǒng)100，諸如計算機斷層攝影(CT)掃描器。圖示的成像系統(tǒng)100被配置用于譜成像。如本文利用的，譜成像涉及生成分別對應(yīng)于至少兩個不同預(yù)定能量范圍的至少兩個衰減值的成像系統(tǒng)100。成像系統(tǒng)100包括一般的固定機架102和旋轉(zhuǎn)機架104，所述旋轉(zhuǎn)機架104由固定機架102可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且圍繞檢查區(qū)域106關(guān)于z軸旋轉(zhuǎn)。
[0028]輻射源108(諸如X-射線管)由旋轉(zhuǎn)機架104可旋轉(zhuǎn)地支撐，并且隨旋轉(zhuǎn)機架104旋轉(zhuǎn)，并且發(fā)射貫穿檢查區(qū)域106的多能量輻射。在一個實例中，輻射源108包括單個廣譜管。在變型中，福射源108被配置為在掃描期間在至少兩個不同發(fā)射電壓(例如，80kVp、140kVp等)之間可控地進行切換。切換可以在積分周期內(nèi)，在積分周期之間，在掃描(例如，其中不同的kV被用于每個連續(xù)掃描的雙旋轉(zhuǎn)掃描)之間交替等。在又一變型中，輻射源108包括被配置為發(fā)射具有不同平均能量譜的輻射的至少兩個管。另一變型包括以上的組合。
[0029]輻射敏感探測器陣列110跨檢查區(qū)域106以角度弧與輻射源108相對。輻射敏感探測器陣列110包括一行或多行探測器，其被布置為沿著Z-軸彼此平行。輻射敏感探測器陣列110探測貫穿檢查區(qū)域106的輻射，并且生成指示所述輻射的譜投影數(shù)據(jù)。同樣地，這樣的投影數(shù)據(jù)包括分別對應(yīng)于至少兩個不同預(yù)定能量范圍和/或權(quán)重的至少兩個衰減值。在一個實例中，輻射敏感探測器陣列110包括能量分辨探測器陣列，諸如，包括具有不同X-射線能量敏感度的至少兩個閃爍體和具有對應(yīng)光學(xué)敏感度的至少兩個對應(yīng)光傳感器的多能量積分探測器，具有直接轉(zhuǎn)換材料(例如，CdTe、CdZnTe等)的光子計數(shù)探測器，和/或其他能量分辨探測器。在變型中，輻射敏感探測器陣列110包括對應(yīng)于任選兩個不同X-射線管108的兩個不同探測陣列。
[0030]重建器112重建由輻射敏感探測器陣列110輸出的譜投影數(shù)據(jù)。例如，這包括重建能量相關(guān)分量并且生成一幅或多幅譜圖像，每幅對應(yīng)于不同能量值或范圍。重建器112也可以組合能量相關(guān)分量并且生成非譜圖像數(shù)據(jù)。對象支撐物114(例如臥榻)支撐檢查區(qū)域106中的對象或物體。操作者控制臺116包括人類可讀輸出設(shè)備(諸如監(jiān)視器)和輸入設(shè)備(諸如鍵盤、鼠標(biāo)等)。駐留在控制臺118上的軟件允許操作者經(jīng)由圖形用戶界面(GUI)或以其他方式與成像系統(tǒng)100交互和/或操作成像系統(tǒng)100，用于譜成像。
[0031]計算系統(tǒng)120包括至少一個微處理器122和計算機可讀存儲介質(zhì)(“存儲器”)124。存儲器124排除暫態(tài)介質(zhì)，并且包括物理存儲器和/或其他非暫態(tài)存儲介質(zhì)。微處理器122至少執(zhí)行在存儲器124中存儲的圖像數(shù)據(jù)處理器126指令。微處理器122也可以執(zhí)行由載波、信號或其他暫態(tài)介質(zhì)運載的計算機可讀指令。如圖1圖示的，計算系統(tǒng)120能夠是控制臺118的部分，和/或與其分尚。
[0032]圖像數(shù)據(jù)處理器126指令包括用于處理至少對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)的指令。如在下面更詳細(xì)描述的，在一個實例中，圖像數(shù)據(jù)處理指令包括與對在對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)中表示的感興趣組織進行分割結(jié)合來處理對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)的指令。關(guān)于管狀結(jié)構(gòu)分割(例如，血管的腔，諸如冠狀動脈和/或其他血管，諸如腦部、頸動脈、肝部、肺部的血管和/或其他血管)，圖像數(shù)據(jù)處理器126提供幾何結(jié)構(gòu)的精確分割，包括在收縮(例如，狹窄)區(qū)域中的幾何結(jié)構(gòu)的精確分割。如下面進一步描述的，指令也可以包括利用所述分割用于其他處理的指令。
[0033]能夠由和/或從成像系統(tǒng)100和/或其他成像系統(tǒng)生成對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)。譜圖像數(shù)據(jù)可以備選地來自數(shù)據(jù)庫128，諸如圖片存取與傳輸系統(tǒng)(PACS)、電子病歷(EMR)、放射信息系統(tǒng)(RIS)、醫(yī)院信息系統(tǒng)(HIS)和/或其他數(shù)據(jù)庫。分割和/或其他處理的結(jié)果能夠被存儲在控制臺116、數(shù)據(jù)庫128和/或其他存儲設(shè)備中，被傳送到另一裝置130等。
[0034]圖2示意性地圖示了圖像數(shù)據(jù)處理器126的范例。
[0035]圖像數(shù)據(jù)處理器126接收對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)作為輸入。在該范例中，接收到的對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)包括心臟譜對比度增強CT圖像數(shù)據(jù)。
[0036]圖像數(shù)據(jù)處理器126指令包括針對譜分析器202的指令。譜分析器202處理接收到的譜對比度增強CT掃描圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生初始譜分析數(shù)據(jù)中的一個或多個集合。在整個掃描體積或其子體積上能夠執(zhí)行這樣的譜分析。譜分析器202能夠使用已知和/或其他譜分析技術(shù)來處理接收到的譜對比度增強CT掃描圖像數(shù)據(jù)。
[0037]這樣的技術(shù)包括生成對應(yīng)于定量造影劑(例如，碘、釓等)圖的體積圖像數(shù)據(jù)集，生成對應(yīng)于虛擬非對比度(VNC)數(shù)據(jù)、虛擬非增強數(shù)據(jù)、碘/鈣分離和/或其他材料分析和/或識別的體積圖像數(shù)據(jù)集。在Thomas等人的 “Automatic lumen segmentat1n in calcifiedplaques:dual-energy CT versus standard reconstruct1ns in comparison withdigital subtract1n ang1graphy”AJR(2010)—文中討論了范例技術(shù)。
[0038]在變型中，省略了譜分析器126，并且圖像數(shù)據(jù)處理器126接收譜分析數(shù)據(jù)，其由不同裝置來生成。如本文討論的，譜分析數(shù)據(jù)可以易于由以下導(dǎo)致的圖像質(zhì)量降低，包括管狀結(jié)構(gòu)的收縮區(qū)域中:例如，心臟CT圖像中的有限分辨率，造影劑與其他生物材料(諸如鈣化和其他斑塊)的部分體積效應(yīng)，由超密度物體(諸如鈣化斑塊)導(dǎo)致的暈狀偽影等。
[0039]圖像數(shù)據(jù)處理器126指令包括針對譜分析數(shù)據(jù)處理器204的指令。如下面更詳細(xì)描述的，通過迭代處理，譜分析數(shù)據(jù)處理器204更新和細(xì)化譜分析數(shù)據(jù)。在一個實例中，針對每個迭代，這包括至少基于造影劑譜響應(yīng)曲線和對于譜分析數(shù)據(jù)的每個像素或體素的最可能的組織類型來更新譜分析數(shù)據(jù)，并且計算每個像素內(nèi)的相對造影劑，其提供針對每個像素的更新值。最后迭代的經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)提供經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)。
[0040]圖像數(shù)據(jù)處理器126指令包括針對其他圖像處理處理器204的指令。其他圖像數(shù)據(jù)處理處理器與其他圖像數(shù)據(jù)處理結(jié)合來利用經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)。例如，在經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)包括冠狀動脈腔的分割的情況下，其他圖像數(shù)據(jù)處理算法的范例可以包括CT血流儲備分?jǐn)?shù)分析(CT-FFR)算法、急性冠脈綜合征(ACS)風(fēng)險評估算法和/或其他算法。
[0041]經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)能夠改進CT血流儲備分?jǐn)?shù)分析(CT-FFR)和/或急性冠脈綜合征(ACS)風(fēng)險評估。例如，經(jīng)細(xì)化的分割能夠改善腔的分割的精確度，其能夠改善CT-FFR的精確度。在另一范例中，經(jīng)細(xì)化的分割能夠減輕與傳統(tǒng)成像相關(guān)聯(lián)的模糊效應(yīng)，允許針對ACS風(fēng)險估計的斑塊成分的更精確的量化和特征化。
[0042]圖3示意性地圖示了譜分析數(shù)據(jù)處理器204的范例。
[0043]為了解釋的目的，在下文結(jié)合冠狀動脈分割進行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解該范例不是限制性的，并且本文也預(yù)期其他結(jié)構(gòu)。例如，下文能夠利用任何管狀結(jié)構(gòu)，解剖(例如，諸如血管)和/或非解剖的。
[0044]譜分析數(shù)據(jù)處理器204接收對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)和由譜分析器202生成的初始譜分析數(shù)據(jù)，作為輸入。在該范例中，初始譜分析數(shù)據(jù)包括至少造影劑圖，諸如造影劑是碘的碘圖。在變型中，造影劑圖能夠基于包括高衰減材料，諸如釓、鉍、金和其他。
[0045]譜分析數(shù)據(jù)處理器204包括定位器302。定位器302接收初始譜分析數(shù)據(jù)(對于第一迭代)和經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)(來自每個后續(xù)迭代)，作為輸入。定位器302在(初始或經(jīng)更新的)譜分析數(shù)據(jù)中定位冠狀動脈和/或其他結(jié)構(gòu)。能夠使用已知和/或其他自動(無用戶交互)和/或手動(具有用戶交互)途徑。
[0046]譜分析數(shù)據(jù)處理器204還包括提取器304。提取器304接收具有所定位的冠狀動脈的譜分析數(shù)據(jù)，作為輸入。提取器304在譜分析數(shù)據(jù)中提取針對每個冠狀動脈和/或其他結(jié)構(gòu)的中心線。能夠使用已知和/或其他自動(無用戶交互)和/或手動(具有用戶交互)途徑。
[0047]譜分析數(shù)據(jù)處理器204還包括譜分析數(shù)據(jù)更新器306。譜分析數(shù)據(jù)更新器306接收譜分析數(shù)據(jù)、所定位的冠狀動脈和所提取的中心線，作為輸入。譜分析數(shù)據(jù)更新器306更新譜分析數(shù)據(jù)。如上面簡單討論并且如下面更詳細(xì)討論的，這包括基于沿著中心線的造影劑譜響應(yīng)和針對每個體素的最可能的組織類型來更新譜分析數(shù)據(jù)，其被用于計算每個體素內(nèi)的相對造影劑。
[0048]譜分析數(shù)據(jù)處理器204還包括分割器308。分割器308接收經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)，作為輸入。分割器308從經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)中分割感興趣結(jié)構(gòu)。能夠使用已知和/或其他分割途徑。利用一個途徑，在譜分析數(shù)據(jù)上應(yīng)用一組輪廓，其被初始化成圍繞所估計的中心線的表面。輪廓能夠基于Chan-Vese最小方差和測地線表面模型。
[0049]在Holtzman-Gazit等人的 “Segmentat1n of thin structures in volumetricmedical images，，(Image Processing，IEEE Transact1ns，15.2(2006): 354-363)—文中更詳細(xì)地討論了上面討論的途徑。在Lesage等人的“A review of 3D vessel lumensegmentat1n techniques:Models,features and extract1n schemes，，(Medical imageanalysis 13.6(2009):819-845)—文中描述了另一途徑。本文也預(yù)期其他途徑。根據(jù)這些途徑，能夠?qū)崿F(xiàn)對冠狀動脈腔的精確分割。
[0050]對于冠狀動脈分割，分割器308能夠利用以上和/或其他途徑來對冠狀動脈腔進行分割。例如，分割器308也能夠識別和分割動脈壁的斑塊和/或其他組織形狀。這能夠使用虛擬非對比度(VNC)圖像數(shù)據(jù)來實現(xiàn)，其中從對比度增強的圖像數(shù)據(jù)中移除造影劑增強。
[0051]在一個實施例中，分割器308也能夠改善腔邊界估計。例如，譜分析圖像數(shù)據(jù)和分割提供在動脈中的每個體素中的造影劑的相對量的映射。由于部分體積效應(yīng)和有限的空間分辨率，在動脈壁附近相對量能夠是不同于100%或0%。若干模型能夠被用于估計較銳利的壁和甚至進一步改善的腔分割。
[0052]一個途徑使用已知管的涂陰形狀的先前知識(通常通過校準(zhǔn))。該途徑已經(jīng)被用于肺氣道腔和壁測量。在Saba等人的 “Maximizing quantitative accuracy of lung airwaylumen and wall measure obtained from X-ray CT imaging”(J.Appl.Phys1l.(2003))一文中討論了該途徑的范例。另一技術(shù)使用對應(yīng)于成像協(xié)議和參數(shù)的已知3D點擴展函數(shù)來應(yīng)用3D反卷積。
[0053]譜分析數(shù)據(jù)處理器204還包括決策邏輯310。決策邏輯310基于停止標(biāo)準(zhǔn)確定是否將要執(zhí)行另一迭代。例如，決策邏輯310響應(yīng)于經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)不滿足停止標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)用另一迭代。否則，不執(zhí)行更多的迭代，并且經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)被輸出作為經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)。
[0054]通過選擇經(jīng)驗數(shù)量的迭代、核對在連續(xù)迭代之間的改變直到其足夠小、比較全局品質(zhì)因數(shù)對預(yù)定義閾值和/或其他途徑能夠確定停止標(biāo)準(zhǔn)。對于其他臨床應(yīng)用，所述途徑能夠被延伸以改善在其他器官(諸如腦部、頸動脈、肝部、肺部和其他)中的狹窄血管分割。
[0055]圖4示意性地圖示了譜分析數(shù)據(jù)更新器306的范例。
[0056]為了解釋的目的，下文結(jié)合圖3中討論的冠狀動脈分割進行描述。類似地，應(yīng)當(dāng)理解，該范例不是限制性的，并且本文也預(yù)期其他組織。
[0057]譜分析數(shù)據(jù)更新器306接收譜分析數(shù)據(jù)、所定位的冠狀動脈和所提取的中心線，作為輸入。在該范例中，類似于圖2，譜分析數(shù)據(jù)包括造影劑圖，諸如碘圖。
[0058]譜分析數(shù)據(jù)更新器306包括區(qū)域選擇器402。區(qū)域選擇器402使用自動和/或手動途徑在譜分析數(shù)據(jù)中選擇沿著冠狀動脈的兩個或更多個區(qū)域。通常，所選擇的區(qū)域?qū)?yīng)于管狀結(jié)構(gòu)具有相對寬橫截面的區(qū)域。這能夠基于預(yù)定最小直徑閾值和/或以其他方式來確定。
[0059]在該范例中，區(qū)域提供其中腔中心沒有或很少與壁重疊的部分體積或空間分辨率的動脈截面。在這些區(qū)域中，使用輸入的譜分析圖像數(shù)據(jù)能夠精確地確定造影劑定量。圖5示出了兩個區(qū)域502和504的選擇。兩個區(qū)域502和504分別對應(yīng)于在狹窄506之前的區(qū)域和狹窄506之后的區(qū)域。在另一實施例中，選擇多于兩個區(qū)域。而且，所述區(qū)域能夠包括和/或不同于區(qū)域502和504。
[0060]返回到圖4，譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括譜點識別器404。術(shù)語“譜點”是指對應(yīng)于在被成像體積中的單個像素或體素的不同譜圖像的值的集合。例如，譜點能夠被表示為在圖8-10中的圖中的點，在下面對其進行討論。針對所選擇的區(qū)域502和504，譜點識別器404識別針對所選擇的區(qū)域502和504中的每個的譜點。圖6圖示了分別針對圖5的兩個區(qū)域502和504的兩個點(Al)602和(Au)604。
[0061]返回到圖4，譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括參考譜點確定器406。參考譜點確定器404根據(jù)在圖5的譜分析數(shù)據(jù)中識別的譜點602和604來確定參考譜點。在一個實例中，參考譜點確定器404生成沿著中心線的插值譜響應(yīng)線(例如，(Au+Al)/2)。這包括可以具有部分體積并且與壁重疊的狹窄區(qū)域，其中，不可以僅僅根據(jù)局部數(shù)據(jù)來精確地確定對比度定量。
[0062]譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括測量譜點識別器408。測量譜點識別器408識別譜圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的感興趣的測量譜點。圖7示出了多個范例性感興趣的測量譜點(80702482)704和(B3)706。在圖7中，感興趣的測量譜點(BJ702鄰近具有高衰減值(在圖7中用亨氏單位表示)的材料。感興趣的測量譜點(B 2) 7 O 4鄰近具有中衰減值的材料。感興趣的測量譜點(B 3)706鄰近具有低衰減值的材料。例如，高衰減值能夠由鈣或由不同于血管腔中的造影劑的以斑塊為目標(biāo)的造影劑引起，中衰減值能夠由軟組織引起，以及低衰減值能夠由脂類引起。
[0063]譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括譜點繪制器410。譜點繪制器410在能量譜圖上繪制參考譜點和測量譜點。在圖8中示出了雙能量(低能量-高能量)圖形的范例。在圖8中，圖形800包括第一軸802，其表示在譜圖像數(shù)據(jù)的第一較高能量圖像中的像素的衰減，以及第二軸804，其表示在譜圖像數(shù)據(jù)的第二較低能量圖像中的相同像素的衰減。在該范例中，低能量軸和高能量軸用亨氏單位(HU)表示。在另一范例中，低能量軸和高能量軸可以用其他單位表示，并且能夠表示值，諸如光電康普頓散射分解、虛擬單色圖像或材料基礎(chǔ)表示。
[0064]在圖8中，第一譜曲線806表示血液-水曲線，第二譜曲線808表示鈣-水曲線，第三譜曲線810表示鈣/纖維-水曲線，第四譜曲線812表示纖維組織-水曲線，第五曲線814表示脂肪、脂類-水譜曲線，以及第六曲線816表示鈣/脂類-水曲線。這樣的圖形的具體曲線能夠是不同的，并且表示感興趣組織。盡管圖形800是針對兩個能量，應(yīng)當(dāng)理解，能夠考慮多于兩個能量。例如，能夠考慮N個能量(其中，N是正整數(shù))。在這樣的范例中，圖形800能夠包括N-維(N-D)圖形。
[0065]圖9示出了結(jié)合圖7的譜點的雙(低和高)能量圖形900。在圖9中，第一軸902表示在較高能量圖像中的像素的衰減，以及第二軸904表示在較低能量圖像中的相同像素的衰減。在圖9中，第一譜曲線906表示碘-水曲線，第二譜曲線908表示鈣-水曲線，第三譜曲線910表示血液-水曲線，第四譜曲線912表示軟組織-水曲線，以及第五曲線914表示脂肪-水譜曲線。碘-血液譜點(A)916表示參考譜點。譜點B^B2和B3對應(yīng)于圖7的感興趣的測量譜點(B1)702、(B2)704和(B3)706。
[0066]返回到圖4，譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括譜線選擇器412。譜線選擇器412針對每個像素選擇對應(yīng)于針對所述像素的最可能的組織類型的譜線。在一個實例中，這能夠基于虛擬非對比度圖像和模型來進行。虛擬非對比度圖像提供其中更容易自動確定鈣是否被包含或不在某一區(qū)域中的數(shù)據(jù)。
[0067]譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括譜點投影器414。針對每個像素，譜點投影器414對譜點進行投影。在一個實例中，為此，譜點投影器414對從參考譜點(A)916通過測量點(B1)702、(B2)704和(B3)706中的每個到對應(yīng)選擇的譜曲線的線進行投影。這在圖10中被示出，其示出從參考譜點(A)916通過測量點(80702482)704和(B3)706到所選擇的曲線908、912和914 投影的線 1002、1004、1006。
[0068]返回到圖4，譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括譜點分配器416。譜點分配器416針對每個像素在與所投影的線相交的所選擇的曲線上分配點。這也在圖10中被示出，其中，譜線分配器416基于從參考譜點(A)916通過測量點(80702 482)704和(B3)706到所選擇的曲線908、912和914的投影 1002、1004、1006來分配點(C1) 1008、(C2) 1010和(C3) 1012。在該范例中，譜點(Bi)702被投影到鈣(骨骼)-水線908。在另一范例中，譜點(Bi)702能夠被投影到血液-水線910、軟組織-水線912和/或其他譜響應(yīng)線。
[0069]返回到圖4，譜分析數(shù)據(jù)更新器306還包括相對比率確定器418。相對比率確定器418計算在體素內(nèi)的造影劑的相對比率R(例如，相對于假設(shè)的血液中造影劑值)。在一個實例中，通過如下確定比率:R= |B-C|/|A-C|，其是絕對距離的比率，其中，A、B和C是矢量;每一個包括N個元素，其中，N是分析數(shù)據(jù)中的不同譜圖像的數(shù)量。譜圖像數(shù)據(jù)更新器306輸出相對的血液中造影劑值作為經(jīng)更新的譜分析圖像數(shù)據(jù)。
[0070]如結(jié)合圖3討論的，決策邏輯310確定是否執(zhí)行另一迭代或是否輸出經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)作為經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)。如結(jié)合圖2討論的，能夠結(jié)合其他處理來利用經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)，諸如CT-FFR、ACS風(fēng)險評估等。
[0071]圖11圖示了根據(jù)本文描述的實施例的范例性方法。
[0072]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本文中描述的方法的動作順序并非是限制性的。正因如此，本文預(yù)期其他順序。另外，可以省略一個或多個動作和/或可以包括一個或多個額外的動作。
[0073]在1102處，獲得對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)，其包括具有表示管狀的體素的圖像數(shù)據(jù)。
[0074]在1104處，根據(jù)對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)生成至少對比度圖。這可以使用模型來實現(xiàn)。也可以生成其他信息，諸如碘/鈣分離、VNC圖像等。
[0075]在1106處，定位管狀結(jié)構(gòu)，并且提取所定位的管狀結(jié)構(gòu)的中心線。對于第一迭代，這基于初始碘圖。在后續(xù)迭代中，這基于最近更新的碘圖。
[0076]在1108處，基于所定位的管狀結(jié)構(gòu)、所提取的中心線和多能量圖形模型來更新對比度圖。經(jīng)更新的對比度圖能夠被用于識別在部分體積區(qū)域中的部分碘，提供對材料建立和管狀結(jié)構(gòu)壁的分析，并且細(xì)化VNC圖像。
[0077]在1110處，基于經(jīng)更新的對比度圖和管狀結(jié)構(gòu)分割模型對管狀結(jié)構(gòu)進行分割。這可以包括使用在經(jīng)細(xì)化的對比度圖上應(yīng)用的活動輪廓功能的腔分割，基于經(jīng)細(xì)化的對比度圖和材料分析、對于部分體積和有限分辨率效應(yīng)的校正模型、用于分割的斑塊區(qū)域定位等的改善的腔邊界估計。
[0078I 在1112處，確定是否已經(jīng)滿足停止標(biāo)準(zhǔn)。停止標(biāo)準(zhǔn)的范例包括迭代的經(jīng)驗數(shù)量、連續(xù)迭代的結(jié)果之間的差、與全局品質(zhì)因數(shù)的比較和/或其他途徑。
[0079]如果還未滿足停止標(biāo)準(zhǔn)，則重復(fù)動作1106至1110。然而，如果已經(jīng)滿足停止標(biāo)準(zhǔn)，則在1114處，輸出經(jīng)細(xì)化的對比度圖。如本文討論的，能夠結(jié)合圖像的其他處理來使用經(jīng)細(xì)化的對比度圖。
[0080]以上可以以計算機可讀指令的方式實施，所述計算機可讀指令被編碼或嵌入在計算機可讀存儲介質(zhì)上，當(dāng)由(一個或多個)計算機處理器執(zhí)行所述計算機可讀指令時，所述計算機可讀指令令(一個或多個)處理器執(zhí)行所描述的動作。額外地或備選地，計算機可讀指令中的至少一個由信號、載波或其他瞬態(tài)介質(zhì)運載。
[0081]已經(jīng)參考優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明。他人在閱讀和理解上述詳細(xì)描述之后可以進行修改和變型。其意圖是將本發(fā)明解釋為包括所有這樣的修改和變型，只要它們落入所附權(quán)利要求及其等價方案的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種方法，包括: 獲得對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)，所述對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)包括表示管狀結(jié)構(gòu)的體素； 基于所獲得的對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)來生成至少對比度圖； 基于譜模型來生成經(jīng)更新的對比度圖；并且 基于經(jīng)更新的對比度圖對所述管狀結(jié)構(gòu)進行分割。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)是血管，并且還包括: 在所述對比度圖中定位所述管狀結(jié)構(gòu)； 提取所定位的管狀結(jié)構(gòu)的中心線;并且 基于所述對比度圖、所定位的管狀結(jié)構(gòu)、所提取的中心線和所述譜模型來生成所述經(jīng)更新的對比度圖。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述譜模型是具有針對多個預(yù)定不同類型的材料的譜曲線的多能量圖形。4.根據(jù)權(quán)利要求2至3中的任一項所述的方法，其中，所述經(jīng)更新的對比度圖包括部分體積區(qū)域中的部分造影劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項所述的方法，還包括: 基于所獲得的對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)來生成碘/鈣分離信息;并且基于所述對比度圖、所定位的管狀結(jié)構(gòu)、所提取的中心線和所述譜模型來生成經(jīng)更新的碘/鈣分離信息。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括: 基于所獲得的對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)來生成虛擬非對比度圖像;并且基于所述對比度圖、所定位的管狀結(jié)構(gòu)、所提取的中心線和所述譜模型來生成經(jīng)更新的虛擬非對比度圖像。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項所述的方法，還包括: 確定是否已經(jīng)滿足停止標(biāo)準(zhǔn)；并且，響應(yīng)于確定還未滿足所述停止標(biāo)準(zhǔn)而執(zhí)行如下操作: 在所述經(jīng)更新的對比度圖中定位所述管狀結(jié)構(gòu)； 從在所述經(jīng)更新的對比度圖中定位的所述管狀結(jié)構(gòu)中提取第二中心線； 基于在所述經(jīng)更新的對比度圖中定位的所述管狀結(jié)構(gòu)、所提取的第二中心線和所述譜模型來生成第二經(jīng)更新的對比度圖。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中的任一項所述的方法，還包括: 確定是否已經(jīng)滿足停止標(biāo)準(zhǔn);并且 響應(yīng)于確定已經(jīng)滿足所述停止標(biāo)準(zhǔn)，輸出所述經(jīng)更新的對比度圖作為經(jīng)細(xì)化的對比度圖。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法，還包括: 應(yīng)用活動輪廓功能以對所述管狀結(jié)構(gòu)的腔進行分割。10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中的任一項所述的方法，還包括: 基于所述經(jīng)更新的對比度圖和材料分析來估計所述管狀結(jié)構(gòu)的腔的邊界。11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中的任一項所述的方法，還包括: 確定部分體積校正模型;并且 采用所述部分體積校正模型來校正在所述經(jīng)更新的對比度圖中的部分體積效應(yīng)。12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項所述的方法，還包括: 基于所述經(jīng)更新的對比度圖來定位所述管狀結(jié)構(gòu)的斑塊區(qū)域;并且 從所述經(jīng)更新的對比度圖分割所述斑塊區(qū)域。13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中的任一項所述的方法，其中，所述管狀結(jié)構(gòu)是冠狀動脈，并且還包括: 使用經(jīng)分割的管狀結(jié)構(gòu)來執(zhí)行CT血流儲備分?jǐn)?shù)分析。14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中的任一項所述的方法，其中，所述管狀結(jié)構(gòu)是冠狀動脈，并且還包括: 使用經(jīng)分割的管狀結(jié)構(gòu)來執(zhí)行急性冠脈綜合征風(fēng)險評估。15.—種計算系統(tǒng)(120)，包括: 譜分析器(202)，其接收對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)并且基于所述對比度增強的譜圖像數(shù)據(jù)來生成譜分析數(shù)據(jù)，其中，所述譜分析數(shù)據(jù)包括對比度圖；以及 譜分析數(shù)據(jù)處理器(204 )，其細(xì)化所述譜分析數(shù)據(jù)，生成經(jīng)細(xì)化的譜分析數(shù)據(jù)。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算系統(tǒng)，所述譜分析數(shù)據(jù)處理器包括: 定位器(302)，其在所述譜分析數(shù)據(jù)中定位管狀結(jié)構(gòu)； 提取器(304)，其提取所定位的管狀結(jié)構(gòu)的中心線； 譜分析數(shù)據(jù)更新器(306)，其基于所述譜分析數(shù)據(jù)、所定位的管狀結(jié)構(gòu)、所提取的中心線和模型來生成經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)； 分割器(308)，其基于所述經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)對所述管狀結(jié)構(gòu)進行分割；以及 決策邏輯(310)，其基于預(yù)定停止標(biāo)準(zhǔn)來觸發(fā)對所述經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)的進一步更新。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的計算系統(tǒng)，所述譜分析更新器包括: 區(qū)域選擇器(402)，其選擇對應(yīng)于具有大于預(yù)定最小直徑閾值的直徑的區(qū)域的沿著所述管狀結(jié)構(gòu)的兩個或更多個區(qū)域； 譜點識別器(404)，其針對所選擇的區(qū)域中的每個區(qū)域來識別譜點； 參考譜點確定器(406)，其基于所識別的譜點來確定參考譜點； 測量譜點識別器(408)，其識別在所述譜圖像數(shù)據(jù)內(nèi)的感興趣的測量譜點； 譜點繪制器(410)，其在能量譜圖形中繪制所述參考譜點和所述測量譜點； 譜線選擇器(412)，其針對每個像素來選擇對應(yīng)于針對所述像素的最可能組織類型的譜線； 譜點投影器(414)，其針對每個像素從所述參考譜點通過所測量的點中的每個到對應(yīng)的選擇的譜曲線對所述譜點進行投影； 譜點分配器(416)，其針對每個像素分配在與所投影的線相交的所選擇的曲線上的點；以及 相對比率確定器(418)，其基于所述參考譜點、所述測量譜點和所分配的點來確定體素內(nèi)的造影劑的相對比率， 其中，所述譜分析更新器基于所述相對比率來生成所述經(jīng)更新的譜分析數(shù)據(jù)。18.根據(jù)權(quán)利要求15至17中的任一項所述的計算系統(tǒng)，還包括: 圖像處理器(206)，其基于所分割的所述管狀結(jié)構(gòu)來執(zhí)行CT血流儲備分?jǐn)?shù)分析。19.根據(jù)權(quán)利要求15至17中的任一項所述的計算系統(tǒng)，還包括: 處理處理器(206)，其基于所分割的所述管狀結(jié)構(gòu)來執(zhí)行急性冠脈綜合征風(fēng)險評估。20.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其被編碼具有計算機可讀指令，當(dāng)由處理器執(zhí)行所述計算機可讀指令時，所述計算機可讀指令令所述處理器: 基于利用在定位腔和分割腔以及由譜分析的定量造影劑映射之間的相互關(guān)系的迭代更新來細(xì)化對比度圖，從而生成經(jīng)細(xì)化的對比度圖；并且從所述經(jīng)細(xì)化的對比度圖分割感興趣結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】G06T7/00GK105830123SQ201480069427
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月3日
【發(fā)明人】Y·拉馬什, L·戈申, R·卡爾米
【申請人】皇家飛利浦有限公司