專(zhuān)利名稱：使用三維感興趣區(qū)域來(lái)處理圖像的方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種方法與裝置，用于使用三維的感興趣的區(qū)域(ROI)，例如球狀ROI，來(lái)處理一個(gè)待診斷的對(duì)象的多幅截面圖像。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，醫(yī)學(xué)成像形態(tài)例如X射線CT掃描器以及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)在實(shí)際進(jìn)行醫(yī)學(xué)診斷和治療的醫(yī)療設(shè)備中已經(jīng)變得日益普及。這樣的醫(yī)學(xué)成像形態(tài)在對(duì)病人進(jìn)行醫(yī)學(xué)檢查或治療的過(guò)程中，能夠容易地產(chǎn)生每一個(gè)病人(即，待診斷的對(duì)象)的大量圖像。
例如，MRI系統(tǒng)通過(guò)使用磁共振成像技術(shù)，能夠獲得一個(gè)病人的大量圖像。采用這種技術(shù)，通過(guò)核自旋的Larmor頻率的射頻信號(hào)，以磁的方式激勵(lì)被設(shè)置在一個(gè)靜態(tài)磁場(chǎng)之中的對(duì)象的核自旋。這種激勵(lì)使得有可能獲得對(duì)象因受到激勵(lì)而發(fā)出的磁共振(MR)信號(hào)，以及使用MR信號(hào)來(lái)重構(gòu)圖像。
為了形成在磁共振成像下一個(gè)病人的不同截面的圖像，可以自由地決定每一個(gè)截面的方向，并且病人體內(nèi)的同一區(qū)域可以按照不同的方向來(lái)成像。因此，在對(duì)每一個(gè)病人進(jìn)行診斷的過(guò)程中，必要時(shí)，這種成像能力將容易地產(chǎn)生大量的圖像。為了讓醫(yī)生對(duì)各種圖像進(jìn)行比較觀察，已經(jīng)存在一種需求，即，在顯示這些圖像時(shí)，在多幅圖像的每一幅上，清楚地指示待成像的同一區(qū)域。從常規(guī)上來(lái)說(shuō)，通過(guò)各種途徑，例如，表示已經(jīng)成像的各截面之間的一種或多種相互關(guān)系，或者表示關(guān)于待顯示的各種圖像的位置信息，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了這種指示功能。
然而，常規(guī)的指示技術(shù)不足以在多幅截面圖像中容易地和精確地提供關(guān)于同一成像區(qū)域的位置信息。具體地說(shuō)，雖然同一個(gè)區(qū)域被描繪為不同的截面圖像，但是對(duì)醫(yī)生和其他人來(lái)說(shuō)，要了解在任何截面圖像上的區(qū)域位于其他截面圖像上的哪一部分是相當(dāng)困難的。其原因在于，由于其成像方向各不相同的各個(gè)截面以彼此不同的方式被成像，所以，每一個(gè)截面的偏移都在微妙地發(fā)生改變。這樣一種困難不限于MRI系統(tǒng)，對(duì)X射線CT掃描器來(lái)說(shuō)也是如此。

發(fā)明內(nèi)容
在完成本發(fā)明的過(guò)程中，已經(jīng)考慮到上述的常規(guī)圖像處理方法的各種缺點(diǎn)。本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)就是提供一種用于處理圖像的方法與裝置，能容易地和精確地提供圖像信息，這些信息有助于了解在任何截面圖像上所指定的一個(gè)所需的區(qū)域位于在其他截面圖像上的哪一部分，以及如何將這樣的所需區(qū)域顯示于其他各截面圖像之上。
在本發(fā)明中，提供了一種圖像處理裝置以及一種圖像處理方法，它們可以被集成到各種醫(yī)學(xué)成像形態(tài)(諸如X射線CT掃描器以及MRI系統(tǒng))，或者可以被實(shí)施為一個(gè)與那些形態(tài)相分離的獨(dú)立系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置以及圖像處理方法涉及對(duì)一個(gè)以三維方式構(gòu)成的感興趣的區(qū)域(ROI)的指定(在下文中，這種ROI被稱為“三維(3D)ROI”)。作為本發(fā)明的一種方式，3D ROI被用來(lái)提供在一個(gè)任意截面(即，一幅斷層圖像)的圖像以及待診斷的同一對(duì)象的另一個(gè)截面的圖像二者之中指定醫(yī)學(xué)上所需的同一區(qū)域的功能，以及搜索與顯示與該3D ROI相交的其他截面的功能。
可以使用任何體形的3D ROI，例如球體，橢圓體，柱狀體，四面體，或者圓錐狀體(固定形狀)。與此相對(duì)比，也可以使用事先不固定體形的3D ROI。例如，通過(guò)將不同類(lèi)型的多面體加以組合，當(dāng)它實(shí)際上被使用時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)這樣一種不固定形狀的3D ROI。最好是，某些具有典型形狀的3D ROI被事先選定并且被登錄在一個(gè)存儲(chǔ)器之中，使得可以根據(jù)在醫(yī)學(xué)檢查或治療方面待觀察的一個(gè)區(qū)域的輪廓來(lái)選出一個(gè)3D ROI。
含有三維圖像的、用于本發(fā)明的截面圖像包括垂直于一個(gè)對(duì)象(病人)的身體軸線的一個(gè)截面(軸向平面)的一幅軸向圖像，垂直于軸向平面但平行于對(duì)象身體的前面的一個(gè)截面(冠狀平面)的冠狀(coronal)圖像，垂直于軸平面和冠狀平面二者的一個(gè)截面(縱向平面)的縱向(sagittal)圖像，以及在軸向、冠狀和縱向平面以外的一個(gè)傾斜平面上的傾斜圖像。
為了實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明提供，作為它的一個(gè)方面，一種用于處理一個(gè)待診斷的對(duì)象的多個(gè)截面的多幅圖像的裝置，該裝置包括一個(gè)ROI指定單元，被配置成在由多幅圖像形成的一個(gè)三維空間中的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域指定一個(gè)三維的感興趣的區(qū)域(ROI)；一個(gè)判定單元，被配置成在多個(gè)截面中，判定出與三維ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面；以及一個(gè)顯示單元，被配置成顯示由判定單元判定的各截面的圖像。
最好是，顯示單元被這樣配置，用以顯示由判定單元判定出來(lái)的各截面的各圖像，含有與三維ROI相交的區(qū)域的每一個(gè)已判定的截面的圖像被疊加在每一幅圖像之上。
借助于實(shí)例來(lái)說(shuō)，該顯示單元包括一個(gè)單元，被配置成用以在多個(gè)截面中檢索與三維ROI相交的那些截面，并且在每一個(gè)已判定的截面中，確定與三維ROI相交的區(qū)域的輪廓。
同樣最好是，ROI指定單元包括一個(gè)ROI設(shè)置單元，被配置成用以將三維ROI設(shè)置在從多個(gè)截面中選出的一個(gè)截面的一幅第一圖像上的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域；以及一個(gè)ROI定位單元，被配置成通過(guò)使用第一圖像以及從多個(gè)截面中選出的另一個(gè)截面的一幅第二圖像二者，以三維方式在目標(biāo)區(qū)域定位三維ROI。
最好是，三維ROI是一個(gè)球狀ROI。還有，本裝置從功能上可以被納入到一種醫(yī)學(xué)成像形態(tài)之中，以便獲得在多個(gè)截面上的多幅圖像。借助于實(shí)例來(lái)說(shuō)，醫(yī)學(xué)成像形態(tài)是一個(gè)磁共振成像(MRI)系統(tǒng)或一個(gè)X射線計(jì)算機(jī)斷層成像(CT)掃描器。
作為本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于處理一個(gè)待診斷的對(duì)象的多個(gè)截面的多幅圖像的方法，該方法包括下列各步驟將一個(gè)三維的感興趣的區(qū)域(ROI)設(shè)置在從多個(gè)截面中選出的一個(gè)截面的一幅第一圖像上的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域；通過(guò)使用第一圖像以及從多個(gè)截面中選出的另一個(gè)截面的一幅第二圖像二者，以三維方式在目標(biāo)區(qū)域定位三維ROI；在多個(gè)截面中，判定與三維ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面；以及顯示通過(guò)判定步驟判定出來(lái)的各截面的圖像。
借助于實(shí)例來(lái)說(shuō)，顯示步驟被這樣配置，用以顯示由判定步驟判定出來(lái)的各截面的圖像，含有與三維ROI相交的區(qū)域的每一個(gè)已判定的截面的圖像被疊加在每一幅圖像之上。最好是，顯示步驟包括下列各子步驟從多個(gè)截面中檢索與三維ROI相交的各截面；以及在每一個(gè)已判定的截面中，確定與三維ROI相交的區(qū)域的輪廓。
在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，提供了一段由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序，用于處理一個(gè)待診斷的對(duì)象的多個(gè)截面的多幅圖像，該程序使計(jì)算機(jī)具有下列各項(xiàng)功能將一個(gè)三維的感興趣的區(qū)域(ROI)設(shè)置在從多個(gè)截面中選出的一個(gè)截面的一幅第一圖像上的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域；通過(guò)使用第一圖像以及從多個(gè)截面中選出的另一個(gè)截面的一幅第二圖像二者，以三維方式在目標(biāo)區(qū)域定位三維ROI；在多個(gè)截面中，判定出與三維ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面；以及顯示通過(guò)判定步驟判定出來(lái)的各截面的圖像。
其結(jié)果是，根據(jù)上述方式將3D ROI應(yīng)用到3D圖像數(shù)據(jù)使得有可能確定與3D ROI相交的各截面，以及可以顯示被包含在3D ROI之中的每一個(gè)相交截面的一個(gè)區(qū)域。因此，用3D ROI作出標(biāo)記的同一目標(biāo)區(qū)域可以在多幅圖像中被顯示出來(lái)，以便進(jìn)行比較觀察。這樣一來(lái)，就能以一種強(qiáng)化的方式來(lái)觀察目標(biāo)區(qū)域。此外，將3D ROI應(yīng)用到從同一對(duì)象(病人)那里獲得的3D圖像數(shù)據(jù)將使本裝置能自動(dòng)地檢索和顯示與3D ROI相交的各圖像。因此，與常規(guī)方式相比，就能使用從病人那里獲得的多幅圖像容易地和牢靠地觀察同一病人的同一病灶。


在諸附圖中圖1表示用作根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像形態(tài)的一個(gè)磁共振成像(MRI)系統(tǒng)的方框圖，該醫(yī)學(xué)成像形態(tài)在功能上包括根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的圖像處理裝置；圖2是一份流程圖，表示用于在圖像中指定一個(gè)區(qū)域的處理過(guò)程，此項(xiàng)處理在第一實(shí)施例中進(jìn)行；圖3例示經(jīng)過(guò)在圖2所示的區(qū)域指定處理過(guò)程中的步驟S1和S2的處理后，所顯示的一幅圖像，該圖像包括一個(gè)被指定的球狀的感興趣的區(qū)域(ROI)；圖4例示通過(guò)圖2所示的步驟S3和S4的處理用于對(duì)球狀的ROI進(jìn)行定位的一幅圖像，連同在圖3中所示的圖像，該圖像包括球狀的ROI；圖5例示通過(guò)在圖2中的步驟S5和S6的處理后，所顯示的多幅圖像，這些圖像各包括球狀的感興趣的區(qū)域(ROI)；圖6是一份部分地顯示的流程圖，描述了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例用以在圖像中指定一個(gè)區(qū)域的處理過(guò)程；圖7例示在圖6的步驟S51和S52中所提取和顯示的縱向圖像；圖8例示在圖6的步驟S51和S52中所提取和顯示的軸向圖像；圖9A和9B說(shuō)明圖7的各縱向平面與球狀的ROI之間的位置關(guān)系；圖10A和10B說(shuō)明圖7的各縱向平面與球狀的ROI之間的位置關(guān)系；圖11說(shuō)明通過(guò)使用一個(gè)三維ROI來(lái)檢索圖像的處理過(guò)程，此項(xiàng)處理在本發(fā)明的第三實(shí)施例中進(jìn)行；圖12是一份流程圖，描述根據(jù)第三實(shí)施例的處理過(guò)程；
圖13是一份圖解，說(shuō)明通過(guò)使用一個(gè)三維ROI來(lái)產(chǎn)生各圖像的處理過(guò)程，此項(xiàng)處理在本發(fā)明的第四實(shí)施例中進(jìn)行；以及圖14是一份流程圖，描述根據(jù)第四實(shí)施例的處理過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照諸附圖來(lái)說(shuō)明用于處理醫(yī)學(xué)圖像的方法與裝置的各優(yōu)選實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)現(xiàn)在參照?qǐng)D1至5來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施例。
在這個(gè)實(shí)施例中使用的一個(gè)磁共振成像(MRI)系統(tǒng)示于圖1。這個(gè)MRI系統(tǒng)已經(jīng)被舉例說(shuō)明為醫(yī)學(xué)成像形態(tài)的一種類(lèi)型，它在功能上包括根據(jù)本發(fā)明的圖像處理裝置。
MRI系統(tǒng)包括一張病人床，供病人(待檢查的對(duì)象)P在其上躺臥；靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生部件，用以產(chǎn)生靜態(tài)磁場(chǎng)；梯度產(chǎn)生部件，用以向靜態(tài)磁場(chǎng)附加位置信息；發(fā)送/接收部件，用以發(fā)送和接收射頻信號(hào)；控制與計(jì)算部件，負(fù)責(zé)控制整個(gè)系統(tǒng)以及圖像的重構(gòu)；心電圖(ECG)部件，用以獲得心電圖信號(hào)，它是表示病人的心臟瞬間狀態(tài)的代表性信號(hào)；以及屏住呼吸指示部件，用以指示病人暫時(shí)地屏住他或她的呼吸。
靜態(tài)磁場(chǎng)產(chǎn)生部件包括一個(gè)磁體1，它例如屬于超導(dǎo)類(lèi)型，以及一個(gè)靜態(tài)電源2，用于向磁體1提供電流，并且該磁場(chǎng)產(chǎn)生部件在病人P被插入其中的一個(gè)圓柱形的孔(診斷空間)的軸線方向(Z軸方向)產(chǎn)生一個(gè)靜態(tài)磁場(chǎng)H0。在磁體單元上裝有襯墊式線圈(shim coil)14。在主計(jì)算機(jī)(將在下面敘述)的控制下，從襯墊式線圈電源15向襯墊式線圈14提供電流，用以使靜態(tài)磁場(chǎng)均勻化。病人P在其上躺臥的病人床的床面可以被插入到磁體1的孔中，使得床面可以從其中抽出。
梯度產(chǎn)生部件有一個(gè)被納入磁體1的梯度線圈單元3。梯度線圈單元3包括3對(duì)(種)x，y和z線圈3x至3z，用以在互相正交的預(yù)定的物理X軸，Y軸和Z軸方向上產(chǎn)生在強(qiáng)度上變化的梯度(磁場(chǎng)梯度)。梯度產(chǎn)生部件還包括一個(gè)梯度電源4，用以向x，y和z線圈3x至3z提供脈沖電流，以便在定序器5(將在下面敘述)的控制下，產(chǎn)生脈沖梯度。
從梯度電源4向x，y和z線圈3x至3z提供的脈沖電流被這樣控制，使得在3個(gè)物理方向X，Y和Z上的梯度可以被隨意地合成。因此，由切片梯度GS、相位編碼梯度GE以及讀出(頻率編碼)梯度GR組成的各邏輯軸方向可以被隨意地指定和改變。準(zhǔn)備在切片方向、相位編碼方向以及讀出方向獨(dú)立地施加的各梯度被疊加在靜態(tài)磁場(chǎng)H0之上。
發(fā)送/接收部件不僅包括被定位于在磁體1里面的孔中的病人P附近的一個(gè)射頻線圈7，而且包括電連接到線圈7的發(fā)送器8T和接收器8R二者，它們?cè)诙ㄐ蚱?(將在下面敘述)的控制下進(jìn)行工作。發(fā)送器8T向射頻線圈7提供一個(gè)Larmor頻率的脈沖射頻電流，用以激勵(lì)自旋，從而引起核磁共振(NMR)現(xiàn)象。接收器8R取出射頻線圈7已經(jīng)接收的MR信號(hào)(諸如由各射頻信號(hào)組成的各回波信號(hào))，對(duì)MR信號(hào)進(jìn)行各種信號(hào)處理，例如前置放大、中頻變換、相位檢測(cè)、低頻放大和指定類(lèi)型的濾波，并對(duì)已處理的MR信號(hào)進(jìn)行模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換，以產(chǎn)生數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(即，原始數(shù)據(jù))。
控制與計(jì)算部件包括一個(gè)定序器5(通常被稱為順序控制器)，一部主計(jì)算機(jī)6，計(jì)算器10，存儲(chǔ)單元11，顯示器12，輸入裝置13，以及語(yǔ)音發(fā)生器16。其中，主計(jì)算機(jī)6具有向定序器5提供基于一個(gè)脈沖序列的各信息片并根據(jù)事先安裝的各種軟件程序來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行的功能。
具有一個(gè)CPU以及內(nèi)置的存儲(chǔ)器的主計(jì)算機(jī)6命令整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)一個(gè)預(yù)定的脈沖序列來(lái)進(jìn)行圖像掃描。在本實(shí)施例中所進(jìn)行的圖像掃描是，例如，多切片掃描。此外，在掃描計(jì)劃中，主計(jì)算機(jī)6用作交互式用戶接口(UI)的主要部分。具體地說(shuō)，主計(jì)算機(jī)6在顯示器12和輸入裝置13二者的幫助下，從功能上建立起用戶接口。因此，用戶接口不僅能接收來(lái)自操作員那里的關(guān)于掃描和圖像后處理二者的必要信息，而且還能向操作員提供所獲取的以及經(jīng)過(guò)后處理的圖像或其他信息。
具有CPU和存儲(chǔ)器的定序器5存儲(chǔ)從主計(jì)算機(jī)6發(fā)送過(guò)來(lái)的脈沖序列信息，并根據(jù)所存儲(chǔ)的信息來(lái)控制由梯度電源4、發(fā)送器8T和接收器8R所進(jìn)行的操作。此外，定序器5在將對(duì)應(yīng)于從接收器8R輸出的MR信號(hào)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)送往計(jì)算器10之前，暫時(shí)地接收這些數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。由為根據(jù)由一系列脈沖組成的一個(gè)脈沖序列來(lái)操作梯度電源4、發(fā)送器8T和接收器8R所需的所有信息片構(gòu)成脈沖序列信息。因此，脈沖序列信息包括關(guān)于被施加到x，y和z線圈3x至3z的各脈沖電流的強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間以及施加的定時(shí)的信息。
計(jì)算器10接收從接收器8R經(jīng)由定序器5發(fā)送過(guò)來(lái)的數(shù)字回波數(shù)據(jù)，在形成于它所包括的存儲(chǔ)器之中的一個(gè)傅里葉空間(被稱為k空間或頻率空間)中，映射已接收的數(shù)據(jù)，并且對(duì)已映射的數(shù)據(jù)進(jìn)行2維或三維的傅里葉變換，以便在實(shí)際空間中重構(gòu)一幅圖像。而且，計(jì)算器10還進(jìn)行諸如圖像數(shù)據(jù)的合成和差值計(jì)算那樣的處理。
存儲(chǔ)單元11有一個(gè)存儲(chǔ)器，它不僅能存儲(chǔ)已重構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)，而且還能存儲(chǔ)已經(jīng)進(jìn)行各種類(lèi)型的處理(例如合成和差值計(jì)算)的圖像數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)單元11具有一種計(jì)算機(jī)可讀的記錄媒體11a，例如ROM或磁盤(pán)，其中記錄了表示根據(jù)本發(fā)明的所需類(lèi)型的脈沖序列的程序數(shù)據(jù)。響應(yīng)于由主計(jì)算機(jī)6發(fā)出的一項(xiàng)命令，讀出被記錄在存儲(chǔ)單元11的記錄媒體11a之中的程序數(shù)據(jù)，然后，經(jīng)由主計(jì)算機(jī)6將其送往定序器5。
顯示器12顯示一幅圖像。輸入裝置13被操作員用來(lái)向主計(jì)算機(jī)6提供所需的成像狀態(tài)、所需的脈沖序列，以及關(guān)于圖像合成和/或差值計(jì)算的信息。
此外，屏住呼吸指示部件有一個(gè)語(yǔ)音發(fā)生器16，作為它的一個(gè)組成部分。當(dāng)接收到來(lái)自主計(jì)算機(jī)6的一項(xiàng)命令時(shí)，語(yǔ)音發(fā)生器16發(fā)出語(yǔ)音或消息或聲音，要求開(kāi)始和結(jié)束病人的暫時(shí)的屏住呼吸。相應(yīng)地，指示病人P在一段預(yù)定的掃描時(shí)間內(nèi)暫時(shí)屏住呼吸。
再有，心電圖部件包括貼在病人身體上的心電圖傳感器17，用以檢測(cè)電子的心電圖信號(hào)，以及一個(gè)心電圖單元18，用以進(jìn)行各種類(lèi)型的處理，包括已檢測(cè)的心電圖信號(hào)的數(shù)字化，使得已處理的心電圖信號(hào)被送往主計(jì)算機(jī)6以及定序器5二者。這個(gè)心電圖信號(hào)，例如，被定序器5用來(lái)進(jìn)行一種心電圖門(mén)控(心電圖同步)的成像掃描。這樣就能基于心電圖門(mén)控技術(shù)，適當(dāng)?shù)卮_定同步定時(shí)，從而就能很好地進(jìn)行基于心電圖門(mén)控技術(shù)的成像掃描以獲得數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D2至5，來(lái)說(shuō)明在圖像采集之后，如何根據(jù)本發(fā)明在圖像中指定一個(gè)所需的三維區(qū)域。
為了定義一個(gè)三維(3D)的感興趣的區(qū)域(ROI)，為了使用這個(gè)3D ROI在一個(gè)任意的截面圖像(例如，一個(gè)軸向的、冠狀的、縱向的或傾斜的圖像)與在另一個(gè)截面圖像之間指定相同的所需區(qū)域，為了自動(dòng)地檢索與3D ROI相交的各截面，以及為了顯示已檢索的各截面的圖像，都需要區(qū)域指定技術(shù)。在圖1所示的MRI系統(tǒng)的實(shí)例中，通過(guò)由主計(jì)算機(jī)6、顯示器12和輸入裝置13從功能上配置的用戶接口，就能實(shí)現(xiàn)這種區(qū)域指定技術(shù)。
根據(jù)在圖2中所列出的流程所示的各步驟，來(lái)進(jìn)行區(qū)域指定技術(shù)。如圖所示，首先，在被設(shè)置為包括待診斷的病人P的所需區(qū)域(例如，頭部)的、并且由MRI系統(tǒng)的多切片技術(shù)來(lái)獲得的病人P的多個(gè)截面中，響應(yīng)于用戶在輸入裝置13所進(jìn)行的操作，來(lái)指定一個(gè)任意的截面P1，其結(jié)果是，截面P1的一幅圖像G1被顯示于顯示器12的屏幕中的一個(gè)預(yù)定位置上(步驟S1)。
圖3例示這樣的圖像G1。在這個(gè)實(shí)例中，任意截面P1的圖像G1是與ZX平面平行的一個(gè)平面的圖像，即，一個(gè)冠狀的圖像(待診斷的部分是頭部)。下面，將說(shuō)明冠狀平面P1的圖像G1。
然后，在冠狀平面P1的圖像G1上，設(shè)置一個(gè)通過(guò)指定一個(gè)所需半徑和一個(gè)中心位置二者來(lái)定義的三維的ROI(以下稱為球狀ROI)(步驟S2)。可以這樣來(lái)指定球狀的ROI，使得操作員通過(guò)觀察在其屏幕上設(shè)置了諸如箭頭那樣的標(biāo)記的顯示器12，操作輸入裝置13，以便移動(dòng)這些標(biāo)記或其他，從而以一種直觀的方式來(lái)指定關(guān)于球狀的ROI的各項(xiàng)參數(shù)。這些參數(shù)包括在由多個(gè)截面所構(gòu)成的一個(gè)虛擬的三維空間(XYZ坐標(biāo)空間)中的一個(gè)中心位置(X0，Y0，Z0)以及一個(gè)半徑R。
除了冠狀平面P1的圖像G1以外，如圖4所示，垂直于平面P1的一個(gè)截面[例如YZ平面(縱向平面)P2]的病人的頭部圖像G2被顯示于顯示器12屏幕上的另一個(gè)預(yù)定的位置上(步驟S3)。在這個(gè)顯示中，已經(jīng)在冠狀平面P1的圖像G1中被指定的球狀ROI也以疊加的方式被顯示于縱向平面的圖像G2之上。因此，當(dāng)操作員觀察被顯示于圖3所示的冠狀平面P1的圖像G1以及被顯示于圖4所示的縱向平面P2的圖像G2二者上的球狀ROI的區(qū)域的狀態(tài)(即，其位置和大小)時(shí)，操作員就能操作輸入裝置13，將球狀ROI定位于待診斷的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域(步驟S4)。
在完成球狀ROI的定位之后，操作員再次操作輸入裝置13，來(lái)指定和顯示所需的圖像組，例如，示于圖5(a)至(d)的任意4個(gè)截面(沿著YZ平面的各縱向平面)圖像(步驟S5)。在此指定和顯示中，若4個(gè)截面包括與已經(jīng)指定的球狀ROI相交的各區(qū)域，則這樣的相交區(qū)域也以疊加的方式被分別顯示在示于圖5(a)至(d)的各圖像之上(步驟S6)。基于由球狀的ROI的一個(gè)中心位置和一個(gè)半徑所確定的一個(gè)球面方程式，以及在一個(gè)其上含有所需圖像的截面中的任意位置及表示一個(gè)垂直于該截面的法向矢量的各項(xiàng)參數(shù)所確定的一個(gè)平面方程式二者，來(lái)確定待顯示的每一個(gè)截面(平面)是否與球狀的ROI相交從而形成一個(gè)相交區(qū)域。
相應(yīng)地，本實(shí)施例能夠處理多個(gè)截面，在這些截面上，同一病人的區(qū)域已經(jīng)在不同的方向上成像。這就是說(shuō)，與球狀ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面可以被顯示為在其中描繪了與各球狀ROI相交的各區(qū)域的各截面圖像。因此，對(duì)醫(yī)生或其他人來(lái)說(shuō)，有可能容易地識(shí)別在一幅所需的截面圖像上被指定的一個(gè)區(qū)域位于其他各截面圖像中的每一個(gè)的哪一部分，即，相同的被選定的區(qū)域被定位于多幅圖像的每一幅上的哪一個(gè)部分。這在提高各圖像的解讀效率方面是有效的。
(第二實(shí)施例)現(xiàn)在參照?qǐng)D6至10來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施例。在所有的步驟S1至S6中，本實(shí)施例不同于圖2所示的處理步驟S5和S6?，F(xiàn)在參照?qǐng)D6來(lái)舉例說(shuō)明第二實(shí)施例的處理過(guò)程。
在圖6所示的處理過(guò)程中，像前面的實(shí)施例那樣，將舉例說(shuō)明一個(gè)病人頭部的冠狀圖像。使用冠狀平面P1的圖像G1(參照?qǐng)D3)以及縱向平面P2的圖像G2(參照?qǐng)D4)，在一個(gè)所需位置上指定球狀的ROI(步驟S4)。響應(yīng)于操作員的操作(在輸入裝置13上完成的操作)，從關(guān)于同一病人的所有已經(jīng)成像的圖像中自動(dòng)地檢索和提取與已指定的和已定位的球狀的ROI相交的所有截面的所有圖像(步驟S51)。這些能從中提取與球狀的ROI相交的圖像的圖像包括由MRI系統(tǒng)獲得的圖像，并且，若可用的話，還包括同一病人的通過(guò)諸如X射線CT掃描器那樣的其他醫(yī)學(xué)成像形態(tài)獲取的、并通過(guò)一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)提供的各種圖像。因此，本實(shí)施例可以應(yīng)用于一個(gè)圖像存檔與通信系統(tǒng)(PACS)。
所有已提取的圖像都被顯示于顯示器12的屏幕上(步驟S52)。這樣提取的圖像的顯示實(shí)例分別示于圖7和8。這些截面與球狀ROI之間的位置關(guān)系分別示于圖9A和9B至10A和10B。
圖7所示的已提取的圖像表示一個(gè)病人的頭部，它由與球狀ROI相交的7個(gè)縱向平面(YZ平面)的7幅圖像P11至P17組成，其中，各縱向平面P11至P17與球狀ROI之間的位置關(guān)系示于圖9A和9B。類(lèi)似于上面所述，已提取的圖像示于圖8，它表示一個(gè)病人的頭部，它由與球狀ROI相交的7個(gè)軸向平面(XY平面)的7幅圖像P21至P27組成，其中，各軸向平面P21至P27與球狀ROI之間的位置關(guān)系示于圖10A和10B。
因此，除了在第一實(shí)施例中所獲得的操作和優(yōu)點(diǎn)之外，可以從事先獲得并存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)器單元之中的同一病人的圖像中，檢索和顯示與球狀ROI相交的各圖像。其結(jié)果是，當(dāng)把球狀ROI定位于待診斷的病灶時(shí)，允許以一種比常規(guī)方式更簡(jiǎn)單和更牢靠的方式，在不同的圖像中來(lái)檢查同一病人的病灶。
(第三實(shí)施例)現(xiàn)在參照?qǐng)D11和12來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施例。本實(shí)施例涉及在最大強(qiáng)度投影(MIP)圖像中指定一個(gè)三維的ROI并基于該ROI檢索圖像。在本實(shí)施例以及后繼的實(shí)施例中，按照相同于第一實(shí)施例的方法來(lái)構(gòu)建用作根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)成像形態(tài)的一種類(lèi)型的MRI系統(tǒng)。
圖11說(shuō)明在本實(shí)施例中如何處理原始圖像，而圖12則列出使用用戶接口(即主計(jì)算機(jī)6、顯示器12和輸入裝置13)進(jìn)行處理的流程。
首先，響應(yīng)于操作員的命令，主計(jì)算機(jī)6這樣來(lái)運(yùn)行，使得通過(guò)用例如一種多切片技術(shù)實(shí)際掃描一個(gè)對(duì)象P(病人)，或者讀出已經(jīng)獲得并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元11或其他存儲(chǔ)裝置之中的3D圖像數(shù)據(jù)來(lái)獲得三維(3D)圖像數(shù)據(jù)(圖12中的步驟S61)。這個(gè)由多個(gè)截面的數(shù)據(jù)組成的3D圖像數(shù)據(jù)，作為原始3D圖像數(shù)據(jù)，被暫時(shí)地存儲(chǔ)在主計(jì)算機(jī)6的一個(gè)工作區(qū)之中。
通過(guò)主計(jì)算機(jī)6，從原始3D圖像數(shù)據(jù)產(chǎn)生兩類(lèi)最大強(qiáng)度投影(MIP)圖像(二維圖像)。如圖11所示，這些MIP圖像是例如對(duì)象P的冠狀(CO)和縱向(SG)MIP圖像(步驟S62)。在這些MIP圖像中，通過(guò)用戶接口，以類(lèi)似于在前面各實(shí)施例中的方法，在所需區(qū)域指定(設(shè)置和定位)用作三維ROI的一個(gè)球狀ROI(步驟S63)。該球狀ROI被設(shè)置和定位在，例如，各MIP圖像中被描繪的一根血管的一個(gè)器官狹窄部分(或者懷疑為器官狹窄的部分)。
此后，從各原始的3D圖像中檢索與已指定的球狀ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面，并顯示它們的截面圖像(步驟S64和S65)。因此，借助于實(shí)例來(lái)說(shuō)，從原始的3D圖像中選擇3幅截面圖像P31至P33，上述原始的3D圖像由2D的多個(gè)截面圖像組成，并且在顯示器12的屏幕上加以顯示(參照?qǐng)D11)。
其結(jié)果是，在那些最后檢索的各截面圖像中描繪出一根血管或者在器官狹窄癥方面可疑的血管的目標(biāo)器官狹窄部分ST的各截面。因此，通過(guò)使用三維ROI，就有可能從大量的圖像中盡可能快地找出所需的截面圖像，并且在診斷中容易地在各最大強(qiáng)度投影圖像與原始圖像之間作出比較。這對(duì)于必須觀察或解讀各種圖像的醫(yī)生來(lái)說(shuō)是一種巨大的幫助，由此提供了在觀察大量圖像時(shí)一種容易使用的用戶幫助系統(tǒng)。
(第四實(shí)施例)現(xiàn)在參照?qǐng)D13和14來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第四實(shí)施例。本實(shí)施例涉及指定一個(gè)三維的ROI，用以基于ROI產(chǎn)生多平面重構(gòu)(MPR)圖像。
圖13說(shuō)明在本實(shí)施例中，如何處理各原始圖像，而圖14則列出使用用戶接口(即主計(jì)算機(jī)6、顯示器12和輸入裝置13)進(jìn)行處理的流程。
首先，像PACS那樣，響應(yīng)于操作員的命令，主計(jì)算機(jī)6這樣來(lái)運(yùn)行，使得通過(guò)用例如一種多切片技術(shù)實(shí)際掃描一個(gè)對(duì)象P(病人)，或者讀出已經(jīng)獲得并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元11或其他存儲(chǔ)裝置之中的3D圖像數(shù)據(jù)，來(lái)獲得三維(3D)圖像數(shù)據(jù)(圖14中的步驟S71)。這個(gè)由多個(gè)截面P41至P4n的數(shù)據(jù)組成的3D圖像數(shù)據(jù)，作為原始3D圖像數(shù)據(jù)，被暫時(shí)地存儲(chǔ)在主計(jì)算機(jī)6的一個(gè)工作區(qū)之中(參照?qǐng)D13)。
使用用戶接口，在原始3D圖像中，在準(zhǔn)備經(jīng)受多平面重構(gòu)處理的一個(gè)所需區(qū)域中，指定用作三維ROI的一個(gè)球狀ROI(步驟S72)。然后，指定一個(gè)方向，要沿著這個(gè)方向?qū)Ρ话谇驙頡OI之中的數(shù)據(jù)進(jìn)行多平面重構(gòu)處理(步驟S73)。
基于已指定的多平面重構(gòu)方向，通過(guò)由球狀ROI所包圍的圖像數(shù)據(jù)的合成，來(lái)進(jìn)行多平面重構(gòu)處理(步驟S74)，使得被定位于由球狀ROI的直徑所定義的一個(gè)深度范圍內(nèi)的各截面P51至P5m的新的圖像數(shù)據(jù)得以再生。必要時(shí)，可以預(yù)先指定準(zhǔn)備經(jīng)受多平面重構(gòu)處理的各截面P51至P5m的位置和/或間隔。各截面P51至P5m與球狀ROI相交。
最后，如圖13所示，由顯示器12來(lái)顯示多平面重構(gòu)圖像中的一幅或多幅圖像(步驟S75)。
因此，用以指定三維ROI的方法也可以用于產(chǎn)生多平面重構(gòu)圖像。由于新圖像數(shù)據(jù)的再生(即，原始圖像數(shù)據(jù)的合成)及其顯示可以連續(xù)進(jìn)行，所以，其結(jié)果是，與常規(guī)的多平面重構(gòu)技術(shù)相比，從大量的經(jīng)過(guò)多平面重構(gòu)處理的圖像中檢索所需的多平面重構(gòu)圖像的步驟可以省略。這將簡(jiǎn)化多平面重構(gòu)所需的處理過(guò)程，并縮短為多平面重構(gòu)所需的時(shí)間。
在以上的各實(shí)施例中，用于指定和定位在圖像中的一個(gè)所需區(qū)域的三維ROI(例如，球狀ROI)的用戶接口被整合在MRI系統(tǒng)之中，但這不是固定的。可供替代地，可以使用專(zhuān)用于上述圖像處理和圖像顯示的處理裝置，例如工作站或個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)。
至于醫(yī)學(xué)成像形態(tài)，在以上的各實(shí)施例中所描述的實(shí)例并不是固定的。醫(yī)學(xué)成像形態(tài)可以是X射線CT掃描器或者其他，不限于MRI系統(tǒng)。
為了完整性起見(jiàn)，應(yīng)當(dāng)指示，迄今為止所說(shuō)明的實(shí)施例不是本發(fā)明的可能的各實(shí)施例的一份決定性清單。專(zhuān)業(yè)人士不難理解，在不背離基本的創(chuàng)新性的原理的前提下，可以通過(guò)從現(xiàn)有技術(shù)中獲知的各項(xiàng)措施，將各種結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)加以組合，或者對(duì)它們進(jìn)行補(bǔ)充與修改。
于2002年8月13日提交的日本專(zhuān)利申請(qǐng)第2002-235823號(hào)的全部公開(kāi)內(nèi)容，包括說(shuō)明書(shū)、權(quán)利要求書(shū)、附圖和摘要，被收入本文作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于處理一個(gè)待診斷的對(duì)象的多個(gè)截面的多幅圖像的裝置，該裝置包括一個(gè)ROI指定單元，被配置成在由多幅圖像形成的一個(gè)三維空間中的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域指定一個(gè)三維的感興趣的區(qū)域(ROI)；一個(gè)判定單元，被配置成在多個(gè)截面中判定出與該三維ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面；以及一個(gè)顯示單元，被配置成顯示由判定單元判定的各截面的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，顯示單元被配置成顯示由判定單元判定的各截面的圖像，含有一個(gè)與三維ROI相交的區(qū)域的每一個(gè)已判定的截面的圖像被疊加在每一幅圖像之上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，ROI指定單元包括一個(gè)ROI設(shè)置單元，被配置成將三維ROI設(shè)置在從多個(gè)截面中選出的一個(gè)截面的一幅第一圖像上的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域；以及一個(gè)ROI定位單元，被配置成通過(guò)使用第一圖像以及從多個(gè)截面中選出的另一個(gè)截面的一幅第二圖像二者，以三維方式在目標(biāo)區(qū)域定位三維ROI。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，還包括另一個(gè)顯示單元，被配置成顯示第一和第二圖像至少其中之一，連同疊加于其上的三維ROI。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，ROI設(shè)置單元和ROI定位單元二者被這樣配置，以便允許操作員在第一和第二圖像上以手動(dòng)方式來(lái)操作三維ROI。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，顯示單元包括一個(gè)單元，被配置成從多個(gè)截面中檢索與三維ROI相交的各截面，并且在每一個(gè)已判定的截面中確定與三維ROI相交的區(qū)域的輪廓。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，第一和第二截面互相垂直。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，三維ROI具有固定的形狀，以便定義其輪廓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，三維ROI是一個(gè)球狀ROI。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，從功能上被納入到一種醫(yī)學(xué)成像形態(tài)之中，用以獲得在多個(gè)截面的多幅圖像。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其中，該醫(yī)學(xué)成像形態(tài)是從包括磁共振成像MRI系統(tǒng)以及X射線計(jì)算機(jī)斷層成像CT掃描器在內(nèi)的一組醫(yī)學(xué)成像形態(tài)中選出的一種。
12.一種用于處理一個(gè)待診斷的對(duì)象的多個(gè)截面的多幅圖像的方法，該方法包括下列各步驟將一個(gè)三維的感興趣的區(qū)域(ROI)設(shè)置在從多個(gè)截面中選出的一個(gè)截面的一幅第一圖像上的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域；通過(guò)使用第一圖像以及從多個(gè)截面中選出的另一個(gè)截面的一幅第二圖像二者，以三維方式在目標(biāo)區(qū)域定位三維ROI；在多個(gè)截面中，判定與三維ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面；以及顯示通過(guò)判定步驟判定的各截面的圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，顯示步驟被配置來(lái)顯示由判定步驟判定的各截面的圖像，含有與三維ROI相交的區(qū)域的每一個(gè)已判定的截面的圖像被疊加在每一幅圖像之上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，顯示步驟包括下列子步驟從多個(gè)截面中檢索與三維ROI相交的各截面；以及在每一個(gè)已判定的截面中，確定與三維ROI相交的區(qū)域的輪廓。
15.一段由計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序，用于處理一個(gè)待診斷的對(duì)象的多個(gè)截面的多幅圖像，該程序使計(jì)算機(jī)具有下列各項(xiàng)功能將一個(gè)三維的感興趣的區(qū)域(ROI)設(shè)置在從多個(gè)截面中選出的一個(gè)截面的一幅第一圖像上的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域；通過(guò)使用第一圖像以及從多個(gè)截面中選出的另一個(gè)截面的一幅第二圖像二者，以三維方式在目標(biāo)區(qū)域定位三維ROI；在多個(gè)截面中，判定與三維ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面；以及顯示通過(guò)判定步驟判定的各截面的圖像。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的程序，其中，顯示步驟被配置來(lái)顯示由判定步驟判定的各截面的圖像，含有與三維ROI相交的區(qū)域的每一個(gè)已判定的截面的圖像被疊加在每一幅圖像之上。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的程序，其中，顯示步驟包括下列子步驟從多個(gè)截面中檢索與三維ROI相交的各截面；以及在每一個(gè)已判定的截面中，確定與三維ROI相交的區(qū)域的輪廓。
全文摘要
提供了一種用于處理一個(gè)對(duì)象的多個(gè)截面的多幅圖像的裝置，該裝置包括一個(gè)ROI指定單元，用以在由多幅圖像形成的一個(gè)三維空間中的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域指定一個(gè)三維的感興趣的區(qū)域(ROI)；一個(gè)判定單元，用于判定與三維ROI相交的一個(gè)或多個(gè)截面；以及一個(gè)顯示單元，用以顯示已判定的各截面的圖像。每一個(gè)已判定出來(lái)的截面的圖像包括一個(gè)與3D ROI相交的區(qū)域。ROI指定單元通過(guò)操作將3D ROI設(shè)置在從各截面中選出的一個(gè)截面的第一圖像上的一個(gè)目標(biāo)區(qū)域，并使用第一圖像和從各截面選出的另一個(gè)截面的一幅第二圖像二者，以三維方式在目標(biāo)區(qū)域定位3D ROI。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1484199SQ03127890
公開(kāi)日2004年3月24日 申請(qǐng)日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者友田行彥, 古館直幸, 幸 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝