專利名稱：用于查看計算機斷層成像結(jié)腸圖像檢查的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于查看計算機斷層成像(CT)檢查的方法和裝置，具體涉及用于查看CT結(jié)腸圖像檢查的方法和裝置。
背景技術(shù)：
結(jié)腸癌是在美國第三大癌癥相關(guān)的死亡的起因，在2003年估計有57,000個人死亡。結(jié)腸息肉形成疾病的癌癥前期階段，它們的去除具有大約90％的5年生存率。一種普查結(jié)腸癌的方法是結(jié)腸鏡檢查。但是，結(jié)腸鏡檢查由于其侵襲性的特征而具有大約37％的接受率。CT結(jié)腸圖像是有益的應(yīng)用，它可以通過下述方式來提高結(jié)腸癌普查的接受率將侵襲性結(jié)腸鏡檢查程序的使用最小化為僅僅這樣的病人，即其中CT結(jié)腸圖像檢查顯示出需要進行進一步的結(jié)腸鏡檢查程序。所報告的CT結(jié)腸圖像的靈敏度是大約60-70％。期望提高CT結(jié)腸圖像的靈敏度。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，提供了一種執(zhí)行結(jié)腸檢查的方法。所述方法包括獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；將所提取的結(jié)腸的視圖合成；同時顯示多個所獲得的和合成的結(jié)腸視圖；并且同步所述視圖。
在另一個方面，提供了一種計算機可讀的介質(zhì)。所述介質(zhì)被以一種程序編碼，所述程序被配置來指令計算機獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；將所提取的結(jié)腸的視圖合成；同時顯示多個所獲得的和合成的結(jié)腸視圖；并且同步所述視圖。
在另一個方面，提供了一種計算機斷層成像(CT)系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括輻射源、輻射探測器和連接到輻射源和輻射探測器的計算機。所述計算機被配置來獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；將所提取的結(jié)腸的視圖合成；同時顯示多個所獲得和合成的結(jié)腸視圖；并且同步所述視圖。
在另一個方面，提供了一種執(zhí)行結(jié)腸檢查的方法。所述方法包括獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；產(chǎn)生結(jié)腸的三維視圖；并且合成所提取的結(jié)腸的視圖。


圖1是CT成像系統(tǒng)實施例的圖示。
圖2是圖1中圖解的系統(tǒng)的方框示意圖。
圖3是流程圖。
圖4圖解數(shù)據(jù)。
圖5圖解使用三維到二維映射來在具有體數(shù)據(jù)繪制的平面圖上顯示結(jié)腸的內(nèi)壁。
圖6圖解了用戶界面。
圖7圖解了幾個互相參照的視圖和圖6所示的用戶界面。
圖8圖解了幾個互相參照的視圖和圖6所示的用戶界面。
零件列表


具體實施方式
至少一種公知的產(chǎn)品提供了用于分析結(jié)腸的工具。所述產(chǎn)品包括簡單的查看模式，它能夠同時分析在俯臥和仰臥方位中獲取的檢查；以及高級查看模式，它提供了虛擬解剖圖來作為輸出。
在此描述的是使用新型、全自動的工作流程來執(zhí)行結(jié)腸查看的方法和裝置，它們?nèi)诤狭怂鰞煞N模式的優(yōu)點。即，在此所述的方法和裝置提供了同時的俯臥和仰臥和虛擬解剖。在此所述的系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括將在俯臥和仰臥方位中的原始CT檢查的三維數(shù)據(jù)集作為輸入；顯示所提取的結(jié)腸的三維視圖和結(jié)腸內(nèi)壁的登記的360度展開視圖來作為輸出。在一個實施例中，中間結(jié)果被顯示在屏幕上以向用戶通知處理的進展。另外，在一個實施例中，用戶能夠校正可能的錯誤結(jié)果。
在此描述的方法和裝置自動化了用于結(jié)腸分析目的所需要的所有體分析任務(wù)。這些任務(wù)的一些至今由放射學(xué)家來執(zhí)行。利用在此描述的自動化方法和裝置，放射學(xué)家現(xiàn)在僅僅需要驗證結(jié)果和校正可能的誤差。這種自動化被執(zhí)行用于俯臥和仰臥檢查，并且大大地改善了查看的工作效率。另外，來自俯臥和仰臥的信息被一起顯示在簡單和用戶友好的可視環(huán)境中。
在一些公知的CT成像系統(tǒng)配置中，輻射源投射扇形光束，所述扇形光束被準直為位于通稱為“成像平面”的、笛卡兒坐標系的X-Y平面內(nèi)。所述輻射光束通過被成像的物體，諸如病人。所述光束在被物體衰減后照射在輻射探測器陣列上。在探測器陣列接收的被衰減的輻射光束的強度依賴于由物體對輻射光束的衰減。所述陣列的每個探測器元件產(chǎn)生獨立的電信號，所述電信號是在探測器位置對于光束衰減的測量結(jié)果。來自所有探測器的衰減測量結(jié)果被獨立地獲取以產(chǎn)生透射簡檔。
在第三代CT系統(tǒng)中，輻射源和探測器陣列使用臺架在成像平面內(nèi)和圍繞所述被成像物體被旋轉(zhuǎn)，以便輻射源橫斷物體的角度持續(xù)改變。在一個臺架角度的、來自探測器陣列的一組輻射衰減測量結(jié)果、即投影數(shù)據(jù)被稱為“視圖”。對物體的“掃描”包括在輻射源和探測器的一個旋轉(zhuǎn)周期間在不同臺架角度或視角建立的一組視圖。
在軸向掃描中，投影數(shù)據(jù)被處理以重建對應(yīng)于通過物體提取的二維片的圖像。用于從一組投影數(shù)據(jù)重建圖像的一種方法在本領(lǐng)域內(nèi)被稱為濾光背景放映技術(shù)。這個處理將來自掃描的衰減測量結(jié)果轉(zhuǎn)換為被稱為“CT數(shù)量”或“豪恩斯弗爾德(Hounsfield)單位”的整數(shù)，所述整數(shù)用于控制在顯示器上的對應(yīng)像素的亮度。
為了降低總的掃描時間，可以執(zhí)行“螺旋”掃描。為了執(zhí)行“螺旋”掃描，在獲取指定數(shù)量的片的數(shù)據(jù)的同時移動病人。這樣的系統(tǒng)從一個扇形光束螺旋掃描產(chǎn)生單個螺旋線。由所述扇形光束繪制的螺旋線產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)，從所述投影數(shù)據(jù)可以重建在每個指定片中的圖像。
在此使用的單數(shù)描述和以詞“一個”在前的元件或步驟應(yīng)當被理解為不排除多個所述元件或步驟，除非明確說明這樣的排除。而且，對于本發(fā)明的“一個實施例”說明不意欲被解釋為排除也包括所述特征的另外的實施例的存在。
同樣在此使用的詞組“重建圖像”不意欲排除下述
具體實施例方式其中產(chǎn)生表示圖像的數(shù)據(jù)，但是不產(chǎn)生可視圖像。因此，在此使用的術(shù)語“圖像”廣義地指的是可視圖像和表示可視圖像的數(shù)據(jù)。但是，許多實施例產(chǎn)生(或被配置來產(chǎn)生)至少一個可視圖像。
圖1是CT成像系統(tǒng)10的圖示。圖2是圖1所示的系統(tǒng)10的方框示意圖。在所述示范實施例中，計算機斷層成像(CT)成像系統(tǒng)10被示出為包括代表“第三代”CT成像系統(tǒng)的臺架12。臺架12具有輻射源14，它向在臺架12的相對一側(cè)的探測器陣列18投射X射線的錐面光束16。
探測器陣列18是由多個探測器行(未示出)形成的，所述探測器行包括多個探測器元件20，它們一起檢測通過諸如內(nèi)科病人22的物體的被投影的X射線光束。每個探測器元件20產(chǎn)生電信號，用于表示照射的輻射光束的強度，因而表示當光束通過物體或病人22時的光束的衰減。具有多片探測器18的成像系統(tǒng)10能夠提供多個表示物體22的體積的圖像。所述多個圖像的每個圖像對應(yīng)于所述提及的獨立的“片”。所述片的“厚度”或孔徑依賴于探測器行的厚度。
在用于獲取輻射投影數(shù)據(jù)的掃描期間，臺架12和安裝在其上的部件圍繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。圖2僅僅示出了單行的探測器元件20(即探測器行)。但是，多片探測器陣列18包括探測器元件20的多個并列探測器行，以便可以在掃描期間同時獲取對應(yīng)于多個準并列或并列的片的投影數(shù)據(jù)。
臺架12的旋轉(zhuǎn)和輻射源14的操作被CT系統(tǒng)10的控制結(jié)構(gòu)26控制?？刂平Y(jié)構(gòu)26包括輻射控制器28，它向輻射源14提供電源和定時信號；以及臺架電機控制器30，它控制臺架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置。在控制結(jié)構(gòu)26中的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS)32從探測器元件20采樣模擬數(shù)據(jù)，并且將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以供隨后的處理。圖像重建器34從DAS32接收所采樣和數(shù)字化的輻射數(shù)據(jù)，并且執(zhí)行高速圖像重建。被重建的圖像被作為輸入施加到計算機36，所述計算機36在海量存儲器38中存儲所述圖像。
計算機36也經(jīng)由具有鍵盤的控制臺40來從操作員接收命令和掃描參數(shù)。一種相關(guān)聯(lián)的陰極射線管顯示器42使得操作員可以從計算機36觀察所重建的圖像和其他數(shù)據(jù)。操作員提供的命令和參數(shù)被計算機36使用來向DAS32、輻射控制器28和臺架電機控制器30提供控制信號和信息。另外，計算機36操作臺面電機控制器44，所述臺面電機控制器44控制機動的臺面46以將病人22定位在臺架12中。具體上，臺面46移動病人22的部分來通過臺架孔48。
在一個實施例中，計算機36包括器件50，諸如軟盤驅(qū)動器或CD-ROM驅(qū)動器，用于從諸如軟盤或CD-ROM的計算機可讀介質(zhì)52讀取指令和/或數(shù)據(jù)。在另一個實施例中，計算機36執(zhí)行存儲在固件(未示出)中的指令。一般，在圖2所示的DAS32、重建器34和計算機36的至少一個中的處理器被編程來執(zhí)行下述的處理。當然，所述方法不限于在CT系統(tǒng)10中的實踐，并且可以與許多其他類型的和變換形式的成像系統(tǒng)相結(jié)合地被使用。在一個實施例中，計算機36被編程來執(zhí)行在此所述的功能，因此在此使用的術(shù)語計算機不僅僅限于在本領(lǐng)域內(nèi)被稱為計算機的那些集成電路，而是廣義地指的是計算機、處理器、微控制器、微計算機、可編程的邏輯控制器、與應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的集成電路和其他可編程電路。
圖3是用于圖解在一個實施例中使用的處理以產(chǎn)生在此所述的圖像的流程圖60。一些在此所述的技術(shù)效果是通過下列方式被獲得的a)自動提取結(jié)腸，b)結(jié)腸腔的全三維到二維映射，c)同時顯示俯臥和仰臥解剖圖，d)提供便于結(jié)腸分析和定位的可視化環(huán)境，e)用戶控制。
圖4圖解了數(shù)據(jù)70，它包括(a)原始CT數(shù)據(jù)，其中包括仰臥數(shù)據(jù)72和俯臥數(shù)據(jù)74；以及被提取的數(shù)據(jù)，其中包括被提取的仰臥結(jié)腸76和被提取的俯臥結(jié)腸78。圖4是使用基于原始CT檢查的強度值的三維圖像分析算法而被建立的，所述原始CT檢查自動提取俯臥和仰臥方位的結(jié)腸和結(jié)腸腔的中心路徑(在76和78中的虛線)。
圖5圖解了使用三維到二維的映射80以在具有體數(shù)據(jù)繪制的平面圖上顯示結(jié)腸的內(nèi)壁。在此，體數(shù)據(jù)繪制有助于根據(jù)在下文中描述的強度信息來在皺襞和息肉突出的波動之間區(qū)別Bartroli，A.V.，Wegenkittl，R.，Konig，A.，andGroller，E.“Nonlinear virtual colon unfolding”，IEEE ProceedingsVisualization，pp.411-418，2001(Bartroli，A.V.，Wegenkittl，R.，Konig，A.和Groller，E.“非線性虛擬結(jié)腸展開”，電氣和電子工程師協(xié)會會刊可視化，第411-418頁，2001)。三維到二維的映射80建立了結(jié)腸的內(nèi)壁的很綜合的360度展開圖。重疊區(qū)域被顯示和加亮(見圖6)。
圖6圖解了一種用戶界面，它在基于從步驟a)和b)的結(jié)果獲得的幾何數(shù)據(jù)的登記步驟之后圖解了同時并肩顯示的俯臥和仰臥解剖視圖，以便可以對兩個檢查同時分析任何可疑區(qū)域。使用用于滑動被同步在一起的兩個檢查的單滑塊94可以獲得同步的導(dǎo)航。同步按鍵96使得用戶可以手動登記掃描——如果期望的話。
圖7和8圖解了下述示例其中在前步驟的結(jié)果在屏幕上被合并為幾個相互參照的視圖，以便提供用于結(jié)腸分析的簡單和有效的環(huán)境。在圖7中，被提取的結(jié)腸的三維視圖100被提供用作三維定位器，解剖視圖104被提供用作結(jié)腸內(nèi)壁的路線圖(二維定位器)以用于息肉檢測的目的，內(nèi)窺鏡檢查視圖106和軸向視圖102被提供用于詳細分析可疑區(qū)域。由于交叉參照和俯臥/仰臥登記，定位器和詳細視圖直接鏈接，因此提供了用于檢測和分析可疑區(qū)域的快速和舒適的工具。在一個實施例中，在此描述的方法和裝置也使得用戶能夠選擇用戶要顯示哪種類型的視圖和方位，并且將這個布局存儲為優(yōu)選以用于進一步的使用。圖8包括俯臥部分110和仰臥部分112。在這個示例中，結(jié)果產(chǎn)生的可視和分析環(huán)境包括用于俯臥和仰臥視圖的軸向的、內(nèi)窺鏡檢查的和解剖視圖。
另外，如果用戶不接受步驟a)、b)和/或c)的輸出，則向用戶提供下列行為。用戶能夠重新定義中間點來幫助結(jié)腸提取算法(獨立地用于每個方位)以人工地編輯結(jié)腸的中心路徑(獨立地用于每個方位)并且人工地登記結(jié)腸解剖視圖。
圖6、7和8一起圖解了多個結(jié)腸圖像處理的自動化，其中包括結(jié)腸分段、跟蹤和三維到二維映射、同時顯示俯臥和仰臥檢查的全360度的虛擬解剖、組合的重新格式化的視圖、三維視圖、虛擬解剖視圖；以及導(dǎo)航器，為了便利查看CT結(jié)腸圖像檢查，使俯臥和仰臥視圖在智能和容易查看的環(huán)境中結(jié)束。例如，當用戶在查看圖8的同時調(diào)整滑塊94的時候，使用上述參照圖6所述的解剖視圖來自動地改變軸向視圖和內(nèi)窺鏡檢查視圖。
在此描述的方法和裝置的一個技術(shù)效果是同時顯示多個同步視圖，這便于在容易的、用戶友好的環(huán)境中向用戶提供檢查結(jié)果。
雖然已經(jīng)以各種具體實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將認識到本發(fā)明可以在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)進行修改。
權(quán)利要求
1.一種執(zhí)行結(jié)腸檢查的方法，所述方法包括獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；將所提取的結(jié)腸的視圖合成；同時顯示多個所獲得的和合成的結(jié)腸視圖；并且同步所述視圖。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其中提取結(jié)腸包括產(chǎn)生結(jié)腸的三維視圖。
3.按照權(quán)利要求2的方法，其中提取結(jié)腸還包括第一次提取結(jié)腸；顯示第一次提取的結(jié)腸；從用戶接收重新限定的中間點；以及使用所接收的重新限定的中間點來第二次提取結(jié)腸。
4.按照權(quán)利要求2的方法，其中提取結(jié)腸還包括第一次提取結(jié)腸；顯示第一次提取的結(jié)腸；在俯臥方位和仰臥方位中，從用戶接收重新校準的結(jié)腸中心路徑；以及使用所接收的重新校準的中心來第二次提取結(jié)腸。
5.按照權(quán)利要求1的方法，其中同時顯示所獲得的和合成的結(jié)腸視圖包括顯示結(jié)腸的俯臥視圖和仰臥視圖。
6.按照權(quán)利要求1的方法，其中同時顯示所獲得的和合成的結(jié)腸視圖包括顯示所提取的結(jié)腸的三維視圖(100)；顯示結(jié)腸的二維俯臥解剖視圖(104)和二維仰臥解剖視圖；以及顯示結(jié)腸的內(nèi)窺鏡檢查視圖(106)和軸向視圖(102)。
7.按照權(quán)利要求1的方法，其中同時顯示所獲得的和合成的結(jié)腸視圖包括第一次顯示結(jié)腸的多個視圖和方位；從用戶接收對于至少一個顯示布局優(yōu)選的至少一個修改；以及使用所接收的修改來第二次顯示多個視圖和方位。
8.一種計算機可讀的介質(zhì)(52)，所述介質(zhì)被以一種程序編碼，所述程序被配置來指令計算機(36)獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；將所提取的結(jié)腸的視圖合成；同時顯示多個所獲得的和合成的結(jié)腸視圖；并且同步所述視圖。
9.一種計算機斷層成像(CT)系統(tǒng)(10)，包括輻射源(14)；輻射探測器(18)；以及連接到輻射源和輻射探測器的計算機(36)，所述計算機被配置來獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；將所提取的結(jié)腸的視圖合成；同時顯示多個所獲得的和合成的結(jié)腸視圖；并且同步所述視圖。
10.一種執(zhí)行結(jié)腸檢查的方法，所述方法包括獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；產(chǎn)生結(jié)腸的三維視圖；并且合成所提取的結(jié)腸的視圖。
全文摘要
一種執(zhí)行結(jié)腸檢查的方法包括獲得至少兩個初始的計算機斷層成像(CT)數(shù)據(jù)集；從所述CT數(shù)據(jù)集自動提取結(jié)腸；將所提取的結(jié)腸的視圖合成；同時顯示多個所獲得的和合成的結(jié)腸視圖；并且同步所述視圖。
文檔編號G06F19/00GK1572255SQ20041005981
公開日2005年2月2日 申請日期2004年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月24日
發(fā)明者雷諾·卡波倫吉, 勞倫特·勞內(nèi)伊, 杰羅姆·諾普萊昂奇, 薩德·A·西羅海伊, 戈帕爾·B·阿維納什 申請人:Ge醫(yī)藥系統(tǒng)環(huán)球科技公司