專利名稱：栓塞分析方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及栓子分析，尤其涉及對器官內(nèi)由于栓塞而受影響的區(qū)域的自動分析。
背景技術(shù)：
栓塞是由外來物引起的血管阻塞。血凝塊是栓塞的最常見原因。肺栓子是通過血流傳送到肺動脈(從心臟出發(fā)進(jìn)入到肺的血管)中并部分或完全阻塞血管的血凝塊。術(shù)語“栓子”是指阻塞血管的堵塞物，同時栓塞是指出現(xiàn)栓子的過程。
雖然肺栓塞(PE)是意外死亡的常見原因，但是它通常是可以預(yù)防的。使用抗凝劑進(jìn)行及時治療對挽救生命來說是必要的。但是，治療同樣含有風(fēng)險，所以正確的診斷才是關(guān)鍵的。計算機(jī)斷層血管造影術(shù)(CTA)作為一種診斷方法正逐漸被人們接受，同諸如肺血管造影和肺通氣灌注掃描之類的替代方法相比，計算機(jī)斷層血管造影術(shù)提供了可比較的或更好的靈敏度和特異性。CTA作為一種快速非侵入式方法，在許多情況下具有允許替代的診斷以解釋患者癥狀的優(yōu)點。
從16片層計算機(jī)斷層成像(CT)機(jī)中獲取的注射造影劑后的患者的圖像提供了分辨率極高的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)允許更好地檢測位于子分段動脈中的栓子。這種高分辨率三維數(shù)據(jù)為準(zhǔn)確分析肺栓塞對肺部的影響提供了可能，但是在不使用自動操作的情況下這種評價可能是不可行的。
在對比度增強(qiáng)的CT圖像中執(zhí)行PE自動分析的當(dāng)前技術(shù)涉及動脈內(nèi)血凝塊本身的直接檢測，或涉及通過受影響的肺部區(qū)域中灌注缺損的可視化而間接推斷血凝塊的位置。在前一種情況中，為了檢測PE的準(zhǔn)確位置，通常需要對動脈進(jìn)行有效的分段。然后可以通過可視化技術(shù)或通過計算機(jī)輔助檢測(CAD)來完成血凝塊的檢測。
在另一種CTA自動分析技術(shù)中，為了使灌注缺損直接可視化，計算并再現(xiàn)肺局部區(qū)域的平均密度。顯示低于平均密度的肺部區(qū)域可能暗示存在上游血凝塊。這種技術(shù)的優(yōu)點在于它提供疾病程度和嚴(yán)重性的圖形化表示。但是這種技術(shù)的缺點是為了準(zhǔn)確測量灌注，需要在造影前后執(zhí)行兩次掃描，這需要復(fù)雜的采集和兩次輻射。此外，為了匹配兩次掃描，需要執(zhí)行非剛性配準(zhǔn)，這相當(dāng)困難且需要花費(fèi)很多時間。目前，在用于評價可能具有PE的患者的可接受的臨床實踐是僅執(zhí)行一次造影后掃描。
因此，需要一種用于根據(jù)一次掃描分析栓塞對器官的影響程度的自動技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于分析器官內(nèi)由于栓塞而受影響的區(qū)域的自動技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，使用(例如)從計算機(jī)斷層成像(CT)機(jī)中接收的圖像體數(shù)據(jù)，生成器官脈管系統(tǒng)的分段圖像。然后，在分段圖像中識別栓子。通過接收作為輸入的栓子點(emboluspoint)，可以識別栓子(例如，在這里栓子點被人工識別)。作為替代方案，可以自動識別栓子點。根據(jù)所述數(shù)據(jù)，自動確定受栓塞影響的器官體積。
通過計算分段圖像內(nèi)的子樹，可以確定受栓塞影響的器官體積，其中子樹包括那些位于所識別出的栓子點遠(yuǎn)端的血管。在一個實施方案中，通過在栓子點處確定與血管垂直的平面來生成子樹成，以致于子樹包括脈管系統(tǒng)相對于該平面的遠(yuǎn)端部分。因為子樹圖像可能包含不希望存在的重疊樹，所以(例如通過分析分支角)識別這種重疊樹并從子樹中刪除。在這一點上，通過計算通過子樹灌注的器官體積，可以確定受栓塞影響的器官體積。此外，因為栓塞可能僅導(dǎo)致動脈的部分阻塞，所以可以通過根據(jù)部分栓子的阻塞百分比來縮放體積從而調(diào)整受影響的體積。此外，因為患者體內(nèi)可能存在多于一個栓子，所以通過識別另外的栓子，計算器官通過每一個子樹灌注的百分比，并對這些百分比求和以得出受所有栓子影響的器官的總百分比，可以重復(fù)該過程。
參考下文的詳細(xì)描述和附圖，本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。


圖1是可以執(zhí)行本發(fā)明的計算機(jī)的高級框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方案所執(zhí)行的步驟的流程圖；圖3顯示了肺脈管系統(tǒng)S的分段；圖4是在分析受PE影響的動脈子樹期間執(zhí)行的步驟的流程圖；圖5顯示了具有和所選PE點相交的所識別的垂直平面的器官脈管系統(tǒng)；圖6顯示了樹模型；圖7顯示了所選脈管系統(tǒng)的遠(yuǎn)端部分的分段；圖8圖解說明了分支角；圖9圖解說明了使用分支角分析來確定相交分支的方法；圖10顯示了去掉相交的樹模型和分段；圖11圖解說明了樹末端分支的延伸；和圖12顯示了受影響的器官體積。
具體實施例方式
下面的描述將根據(jù)執(zhí)行本發(fā)明實施方案所需的處理步驟來描述本發(fā)明。這些步驟可以由適當(dāng)編程的計算機(jī)來執(zhí)行，這種計算機(jī)的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中是公知的。例如，合適的計算機(jī)可以利用公知的計算機(jī)處理器、內(nèi)存單元、存儲裝置、計算機(jī)軟件和其它部件來實現(xiàn)。在圖1中顯示了這種計算機(jī)的高級框圖。計算機(jī)102包括通過執(zhí)行定義計算機(jī)102的全部操作的計算機(jī)程序指令來控制這種操作的處理器104。計算機(jī)程序指令可以被存儲在存儲裝置112(例如，磁盤)中，并且在需要執(zhí)行計算機(jī)程序指令時可以被載入到內(nèi)存110中。計算機(jī)102也包括一個或多個用于和其它裝置(例如在本地或通過網(wǎng)絡(luò))進(jìn)行通信的接口106。計算機(jī)102也包括I/O108，該I/O代表允許用戶與計算機(jī)102交互作用的裝置(例如，顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)、揚(yáng)聲器、按鍵等)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解實際計算機(jī)的實施還將包括其它部件，并且應(yīng)當(dāng)理解為了說明起見，圖1是這種計算機(jī)的某些部件的高級表示。此外，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解這里描述的處理步驟也可以使用專用硬件來實現(xiàn)，這種專用硬件的電路被專門設(shè)計用于實現(xiàn)這種處理步驟。作為替代方案，處理步驟可以使用硬件和軟件的各種組合來實現(xiàn)。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明實施方案執(zhí)行的步驟的流程圖。起初將給出這些步驟的簡短的概述。在接下來的一般性描述之后將提供關(guān)于圖2的每一個步驟的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。首先，在步驟202中，接收圖像體(I)數(shù)據(jù)。在步驟202中的圖像體數(shù)據(jù)的接收之后，在步驟204中執(zhí)行對肺脈管系統(tǒng)的分段和分析。接著，在步驟206中識別位于分段肺脈管系統(tǒng)內(nèi)的PE部位。PE部位的這種識別可以在分段肺脈管系統(tǒng)的圖像的檢查之后手動地輸入，或者PE部位可以被自動識別。在步驟208中，分析受PE影響的脈管子樹以確定受PE影響的肺體積。
現(xiàn)在將使用下述符號對圖2所示步驟的進(jìn)一步細(xì)節(jié)進(jìn)行更詳細(xì)的描述。原始圖像體積用I表示。所選PE部位由p＝(x，y，z)給出，其中(x，y，z)表示PE部位的3維坐標(biāo)。包含肺內(nèi)分段脈管系統(tǒng)的體積用S表示。最后，分段子樹體積用S′表示。
步驟202表示作為處理步驟的輸入的圖像體數(shù)據(jù)。在有利的實施方案中，所述圖像體數(shù)據(jù)表示由多片層計算機(jī)斷層成像(CT)機(jī)所采集的已注射造影劑的患者的圖像。這種數(shù)據(jù)例如可以通過經(jīng)由接口106(例如，直接或通過網(wǎng)絡(luò))到CT機(jī)上的連接、或通過可移動的數(shù)據(jù)存儲裝置(例如，CD ROM、磁盤、閃存或其它任何類型的可移動的數(shù)據(jù)存儲裝置)進(jìn)行接收。作為替代方案，本發(fā)明可以作為CT機(jī)內(nèi)的成套綜合系統(tǒng)被實現(xiàn)，在這種情況下這里描述的處理過程將在CT機(jī)本身中執(zhí)行。
在步驟204中，執(zhí)行對肺脈管系統(tǒng)的分段和特征描述。在一個實施方案中，如Pichon E，Novak CL，Kiraly AP，Naidich DP在SPIE醫(yī)學(xué)成像2004年會刊第5367卷第161到170頁發(fā)表的文章“A novelmethod for pulmonary emboli visualization from high-resolution CT images”中所述的那樣執(zhí)行所述步驟，該文獻(xiàn)在此被引入作為參考。這種技術(shù)如下工作。首先，創(chuàng)建肺掩模(mask)。最初在氣管中選擇種子點。然后，在該種子點處執(zhí)行區(qū)域生長，直到整個肺被分段。為了通過氣道充滿肺，這種區(qū)域生長包括高閾值。接著，對分段圖像執(zhí)行膨脹和腐蝕，以填充由流體填充區(qū)域(諸如血管)導(dǎo)致的真空。為了防止肋骨和胸壁附近的其它結(jié)構(gòu)被包括在掩模中，腐蝕算子應(yīng)略大于膨脹算子。然后，通過包括肺掩模內(nèi)所有大于閾值的體素而對肺血管進(jìn)行分段。因為PE的存在將阻礙造影劑流向某些血管，所以對閾值進(jìn)行選擇以包括具有造影劑和不具有造影劑的血管。接著，對分段結(jié)構(gòu)執(zhí)行連接部分標(biāo)記。具有小體積的結(jié)構(gòu)被排除在外。結(jié)果是肺脈管系統(tǒng)S的分段。這種處理的局限性在于可能連同動脈還包括肺靜脈或其它致密結(jié)構(gòu)。所得到的分段S在圖3中被顯示為300。分段300顯示了肺302和脈管系統(tǒng)304的輪廓。
任何其它已知的方法也可以被用于產(chǎn)生分段。例如，也可以使用如Sato Y等人在1998年醫(yī)學(xué)圖像分析第2卷第2期第143到168頁發(fā)表的文章“Three-dimensional multi-scale line filter forsegmentation and visualization of curvilinear structures inmedical images”中所描述的線路濾波器。此外，對線路濾波器輸出的樹分析可以用于提高準(zhǔn)確性。
在生成分段后，針對肺血管計算帶符號的距離映射Ds。Ds給出了S內(nèi)的每一個體素到最近的表面點的距離。因為較大的動脈具有較大的半徑，所以較大的動脈將在它們的中心處具有較大的Ds。如下文更詳細(xì)地描述那樣，這種信息被用于計算子樹。
步驟206(圖2)表示分段肺脈管系統(tǒng)內(nèi)的PE部位p的識別。這種PE部位在圖3中被顯示為點306。該點可以(例如由內(nèi)科醫(yī)生)人工地識別和指示，或者可以是自動檢測算法的輸出。在任何一種情況下，步驟206均表示PE部位p是處理步驟的輸入。例如，PE部位的輸入可以通過輸入/輸出設(shè)備108(如果人工識別)或通過接口106(如果自動識別)。
在這一點上在處理過程中，可以利用下述數(shù)據(jù)a)原始的對比增強(qiáng)的CT圖像I；b)包括距離標(biāo)記Ds的肺血管S的分段；和c)分段圖像內(nèi)用于進(jìn)一步分析的點p。
在這一點上，處理可以以步驟208繼續(xù)進(jìn)行對受PE影響的動脈子樹的分析。在步驟208中，分析受PE影響的子樹，以便確定受栓塞影響的肺體積。結(jié)合圖4中的流程圖，進(jìn)一步描述根據(jù)步驟208的處理。如圖4所示，子樹分析步驟由4個步驟(402-408)組成。首先，在步驟402中，在點p處確定和血管方向垂直的二等分面。該平面被用于在步驟404中執(zhí)行受限制的區(qū)域生長，以分離被稱為子樹的樹的遠(yuǎn)端部分。在步驟406中，通過基于骨架化的方法根據(jù)子樹計算出樹模型，并對樹模型進(jìn)行分析以消除相交血管。在步驟408中，確定受影響的肺體積。下面將描述圖4中每一個步驟的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。
步驟420確定與血管上所選PE點相交的垂直平面。該平面在圖5中被表示為平面502，PE點被表示為504。根據(jù)所述步驟，在給定所選點p 504的情況下，在點p附近建立分段S的固定大小子體積。應(yīng)當(dāng)注意，在近端或遠(yuǎn)端方向上，所述固定大小子體積僅包括局部樹結(jié)構(gòu)而不是整個樹。然后，通過已知的基于骨架化的樹計算方法，對所述子體積內(nèi)的分段脈管系統(tǒng)進(jìn)行建模。A.P.Kiraly等人在2004年9月在IEEE醫(yī)學(xué)成像學(xué)報第23卷第9期第1365到1379頁中發(fā)表的論文“Three-Dimension Path Planning for Virtual Bronchoscopy”描述了所述基于骨架化的樹計算方法，該論文在此被引入作為參考。該方法在此如下進(jìn)行一般描述。
樹計算方法計算給出脈管系統(tǒng)分段圖像和根部位的樹模型。在圖6中顯示了簡單的樹模型。樹由許多相連的分支組成。每一個分支又由許多部位組成。根部位定義樹的根，并確定所有分支的父子關(guān)系。分支部位是在兩個分支之間出現(xiàn)分叉的部位。末端部位在不具有子分支的分支的端點處找到。最后，所有其它部位都被稱為觀測部位。
下述步驟用于確定樹模型。在給出一個分段結(jié)構(gòu)的情況下，首先計算其3D骨架。這種操作將分段轉(zhuǎn)換成由分叉的3D線組成的單體素厚度的結(jié)構(gòu)。然后，將骨架存儲到樹模型格式中，在該樹模型格式中找到分支和分支點。根部位確定樹的根。每一個分支的多個部位是構(gòu)成分支的體素位置。這種初始樹模型很可能包括由于數(shù)據(jù)的離散性和分段的粗糙性而導(dǎo)致的假分支。為了改進(jìn)模型，使用基于大小的標(biāo)準(zhǔn)來刪除假分支。部位位置也可以被改進(jìn)為子體素水平。最后，以鄰近部位的位置為基礎(chǔ)為剩余分支的每一個部位指定和分支方向垂直的方向。
所述方法被應(yīng)用于在點p附近所獲取的子體積。我們感興趣的是獲取在位置p處的垂直平面。簡單地將分段內(nèi)距離p最遠(yuǎn)的點選為根部位。應(yīng)當(dāng)注意，該根部位相對于樹的遠(yuǎn)端和近端部分可能是不正確的。真正的根部位應(yīng)當(dāng)位于樹的最近分支上。但是，根部位的位置不影響所計算的在位置p處的垂直平面。在給出所計算的模型的情況下，取距離p最近的部位并將所述部位的觀測方向視為和該平面垂直。
下一個步驟(圖4中的404)將所定義的平面用于從樹的其余部分中切割子樹。步驟404如下進(jìn)行。假設(shè)平面502二等分血管，仍然存在這樣的問題樹的哪一側(cè)包含感興趣的子樹，哪一側(cè)包含朝著心臟的最近的血管。步驟404的目的是生成所選脈管系統(tǒng)的遠(yuǎn)端部分的分段，所述分段被稱為S′。對位于位置p處的分段結(jié)構(gòu)S執(zhí)行兩種基于規(guī)則的區(qū)域生長操作，在平面的每一側(cè)執(zhí)行一種基于規(guī)則的區(qū)域生長操作。執(zhí)行以兩種方式被限制的標(biāo)準(zhǔn)3D區(qū)域生長操作。首先，它必須通過在S中定義的分段來限制。其次，區(qū)域不能穿過先前定義的平面502。兩個區(qū)域中較小的一個被看作遠(yuǎn)端樹。最終結(jié)果是確定遠(yuǎn)端子樹S′S，這是進(jìn)一步處理的基礎(chǔ)。這種遠(yuǎn)端子樹S′在圖7中被顯示為700。應(yīng)當(dāng)注意這種子樹可以包括由于部分體積效應(yīng)而引起的看起來相交的附加血管704。這些相交的附加血管在下一個步驟中進(jìn)行處理。
在步驟406中，通過基于骨架化的方法根據(jù)子樹計算出樹模型(如上所述)，并且分析該樹模型以消除相交血管。假設(shè)子樹S′700，其樹結(jié)構(gòu)由上面結(jié)合步驟402所述的基于骨架化的樹計算方法來確定。這種基于骨架化的樹在圖7中被顯示為位于血管內(nèi)的線(例如，706)。如上所述，步驟402僅計算所選點p附近的樹結(jié)構(gòu)，而不是整個子樹。步驟406的目標(biāo)是提供一種子樹模型。距離所選點p最近的分支端點被自動選作模型的根部位。但是，樹計算方法假設(shè)作為輸入給出的分段管狀結(jié)構(gòu)構(gòu)成真正的血管樹，并且不包含任何重疊結(jié)構(gòu)。這不是囊括所有給定子樹的情況，因為肺血管可能由于部分體積效應(yīng)而包含明顯的重疊。因此，只要這種樹在S′中相交，所計算出的模型就會將不正確的分支納入到鄰近脈管樹中。
給定分段的樹模型，可以確定由鄰近血管引起的血管相交。首先，如圖8所示，確定每一個分支的分支角802。圖9圖解說明了用于識別并消除相交血管的方法。遠(yuǎn)端動脈樹902具有通常和父分支形成大于90度的分支角的分叉結(jié)構(gòu)。例如，子分支904具有大于90度的分支角906。現(xiàn)在考慮子樹910的血管908，該血管在S′內(nèi)相交，因此被捕獲在樹結(jié)構(gòu)中。這種相交將產(chǎn)生小于90度的分支角912，同時產(chǎn)生具有互補(bǔ)分支角916(誤差余量允許將這兩個分支角看作是互補(bǔ)的)的同胞分支914。因此，根據(jù)步驟406，通過1)子分支相對于父分支具有為銳角的分支角；和2)同胞分支具有互補(bǔ)分支角，識別相交血管。因此，根據(jù)所述測試，分支908和914被識別為相交血管。所識別出的相交分支從模型中被刪除。應(yīng)當(dāng)注意，從樹模型中刪除分支也需要刪除作為其子分支被捕獲到模型中的所有分支。因此，在圖9的實例中，父分支908和分支918也將被刪除，因為相對于根部位，樹結(jié)構(gòu)將它們建模成分支908的子分支。識別和刪除以迭代的方式繼續(xù)執(zhí)行，直到相交血管的整個附屬樹結(jié)構(gòu)從模型中被刪除。
沒有任何相交的最終的樹模型和分段在圖10中被顯示為1002，并且能夠被用于改進(jìn)在S′中定義的血管子樹。每一個分支的每一個部位通過Ds和距離值聯(lián)系在一起。如上所述，距離值給出了從給定的分段體素到血管表面的最短路徑值。因此，該值是在特殊的體素位置處分段內(nèi)所能包含的最大球體的半徑。這些距離值的可獲得性允許樹模型通過在樹模型的每一個部位放置大小合適的球體并捕獲S和這些球體相交的部分來重新建立S′。因為相交樹從模型中被刪除，所以它們不會在這種重新建立的S′中出現(xiàn)。然后，最終的S′僅包含如圖10所示的沒有相交的血管子樹。因此，S′的初始確定不是最終的，并且通過從樹模型中可獲得的高級別的信息被進(jìn)一步改進(jìn)。
在這一點上，步驟408可以繼續(xù)量化受PE影響的肺體積。這種量化步驟408對通過子樹灌注的肺體積區(qū)域進(jìn)行估計。為了更準(zhǔn)確地估計這種區(qū)域，需要包括胸壁附近的血管的詳細(xì)子樹。盡管高分辨率CT能夠提取小血管，但是在大多數(shù)情況下分段子樹不會達(dá)到胸壁。但是，分段充分接近胸壁，以提供對受影響的體積的很好的近似。
如圖11所述，樹模型中的每一個末端分支(也就是，沒有子分支的分支)(1102、1104)被線性地延伸，直到它在胸壁1106處碰到肺邊界。如上所述，每一個部位均具有與之相關(guān)的觀測方向，該觀測方向限定了血管在該點的方向。在每一個末端分支的每一個末端部位(1108、1110)處的觀測方向確定了延伸方向。
為了確定受影響的肺體積，按照公知方式計算延伸樹的3維凸包1112。該凸包1112定義了受影響的肺區(qū)域。然后，(通過對凸包中的體素的數(shù)目進(jìn)行計數(shù))測量出這個區(qū)域的體積，并將該體積除以整個肺的體積(通過對肺掩模中的體素的數(shù)目進(jìn)行計數(shù)來計算)以獲得受影響的肺的百分比。因為分支已經(jīng)在胸壁附近，所以如上所述的分支的延伸是一種可接受的估計。任何其它分支很可能不在凸包的外側(cè)相交。
由所述技術(shù)所產(chǎn)生的圖像可以通過I/O 108(圖1)(例如，計算機(jī)顯示監(jiān)視器)顯示給用戶，以提供分段和量化結(jié)果的圖形反饋。在有利的實施方案中，如圖12所示，分段動脈1202可以用透明色來顯示，并且子分段樹的凸包1204被用于使受影響的區(qū)域可視化。此外，肺1206的透明視圖提供受影響的肺體積的視覺顯示。
為了清楚起見，結(jié)合單個PE部位和所提取的子樹對所述實施方案進(jìn)行了描述。但是，一些患者具有多個栓子。對于另外選出的PE部位，可以重復(fù)執(zhí)行所述步驟，其中針對每一個部位提取新的子樹。被每一個子樹所對著的體積可以被一起求和以指示受影響的總肺體積。在所指示的PE直接位于另一個PE的下游的情況下，一個子樹將被完全包含在另一個子樹內(nèi)。這種情況可以從樹計算中檢測到。在這種情況下，當(dāng)計算受影響的總區(qū)域時，不將較小的樹的體積加到較大樹上。
應(yīng)當(dāng)理解的是，在一些情況下，肺栓子僅部分地阻塞動脈。在這種情況下，血液仍然可以流過血凝塊，從而允許受影響的子區(qū)域被血液部分灌注。在這些情況下，能夠計算肺受栓子影響的程度是極其有用的。下述實施方案估計部分地阻塞的栓子的影響。在給定PE部位和分段血管的情況下，從動脈中分割出血凝塊，以便計算血凝塊垂直于分段血管的橫截面面積Ac。還根據(jù)血管分割計算出現(xiàn)血凝塊的血管的橫截面面積Av。作為Ac/Av的最大值，計算阻塞百分比。對肺的影響程度是通過阻塞百分比縮放的受影響的子區(qū)域。在圖12中所示的實例中，如果阻塞百分比是80％，那么對肺的影響程度是4.6％，或5.7％的80％。
上面的詳細(xì)描述應(yīng)當(dāng)被理解為是在每一個方面都是說明性和示例性的，但不是限制性的，并且這里所公開的發(fā)明的范圍不應(yīng)根據(jù)該詳細(xì)的描述來確定，而是根據(jù)如按照專利法所許可的全部范圍所解釋的權(quán)利要求來確定。應(yīng)當(dāng)理解的是這里所顯示和描述的實施方案僅說明了本發(fā)明的原理，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以實現(xiàn)各種修改。在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)各種其它特征組合。例如，這里使用肺栓塞作為說明性實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述。但是，本發(fā)明并不限于肺栓塞，而是可應(yīng)用于任何類型的栓塞。此外，所述描述使用CT數(shù)據(jù)作為說明性實施方案。但是，本發(fā)明可應(yīng)用于任何類型的3維醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)、諸如磁共振。
權(quán)利要求
1.一種用于分析器官內(nèi)由于栓塞而受影響的區(qū)域的自動方法，包括以下步驟利用圖像體數(shù)據(jù)生成器官脈管系統(tǒng)的分段圖像；識別所述分段圖像內(nèi)的栓子點；和自動確定受所述栓塞影響的器官體積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述器官是肺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述識別栓子點的步驟包括將所述栓子點作為用戶輸入接收。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述識別栓子點的步驟包括自動識別所述栓子點。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述圖像體數(shù)據(jù)包括計算機(jī)斷層成像數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述自動確定受所述栓塞影響的器官體積的步驟進(jìn)一步包括以下步驟根據(jù)部分栓子的阻塞百分比，縮放受所述栓塞影響的器官體積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述自動確定受所述栓塞影響的器官體積的步驟進(jìn)一步包括以下步驟計算所述分段圖像內(nèi)的子樹。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述計算所述分段圖像內(nèi)的子樹的步驟進(jìn)一步包括以下步驟識別位于所述栓子點遠(yuǎn)端的血管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述計算所述分段圖像內(nèi)的子樹的步驟進(jìn)一步包括以下步驟確定在所述栓子點處和血管垂直的平面；其中所述子樹包括所述脈管系統(tǒng)相對于所述平面的遠(yuǎn)端部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述子樹圖像包括由于所述圖像中的鄰近血管而導(dǎo)致的多個重疊樹，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟識別所述重疊樹；和從所述子樹中刪除所述重疊樹。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述識別重疊樹的步驟進(jìn)一步包括以下步驟分析所述子樹圖像內(nèi)的分支角。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述識別重疊樹的步驟進(jìn)一步包括以下步驟如果子分支具有為銳角的分支角并且同胞分支具有互補(bǔ)的分支角，則識別重疊血管。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述確定受所述栓塞影響的器官體積的步驟進(jìn)一步包括以下步驟計算通過所述子樹灌注的所述器官的體積。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述計算通過所述子樹灌注的所述器官的體積的步驟進(jìn)一步包括以下步驟通過將所述子樹的末端分支延伸到所述器官的邊沿而產(chǎn)生延伸子樹；和計算所述延伸子樹的凸包。
15.用于分析器官內(nèi)由于栓塞而受影響的區(qū)域的設(shè)備，包括用于利用圖像體數(shù)據(jù)產(chǎn)生器官脈管系統(tǒng)的分段圖像的裝置；用于識別所述分段圖像內(nèi)的栓子點的裝置；和用于自動確定受所述栓塞影響的器官體積的裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述用于識別栓子點的裝置包括用于將所述栓子點作為用戶輸入接收的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述用于識別栓子點的裝置包括用于自動識別所述栓子點的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述圖像體數(shù)據(jù)包括計算機(jī)斷層成像數(shù)據(jù)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述用于自動確定受所述栓塞影響的器官體積的裝置進(jìn)一步包括用于根據(jù)部分栓子的阻塞百分比來縮放受所述栓塞影響的器官體積的裝置。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述用于自動確定受所述栓塞影響的器官體積的裝置進(jìn)一步包括用于計算所述分段圖像內(nèi)的子樹的裝置。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述用于計算所述分段圖像內(nèi)的子樹的裝置進(jìn)一步包括用于識別位于所述栓子點遠(yuǎn)端的血管的裝置。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述用于計算所述分段圖像內(nèi)的子樹的裝置進(jìn)一步包括用于確定在所述栓子點處和血管垂直的平面的裝置；其中所述子樹包括所述脈管系統(tǒng)相對于所述平面的遠(yuǎn)端部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述子樹圖像包括由于所述圖像中的鄰近血管而導(dǎo)致的多個重疊樹，所述裝置進(jìn)一步包括用于識別所述重疊樹的裝置；和用于從所述子樹中刪除所述重疊樹的裝置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述用于識別重疊樹的裝置進(jìn)一步包括用于分析所述子樹圖像內(nèi)的分支角的裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述用于識別重疊樹的裝置進(jìn)一步包括用于在子分支具有為銳角的分支角并且同胞分支具有互補(bǔ)的分支角時識別重疊樹的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述用于確定受所述栓塞影響的器官體積的裝置進(jìn)一步包括用于計算通過所述子樹灌注的所述器官的體積的裝置。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的設(shè)備，其中所述用于計算通過所述子樹灌注的所述器官的體積的裝置進(jìn)一步包括用于通過將所述子樹的末端分支延伸到所述器官的邊沿而生成延伸子樹的裝置；和用于計算所述延伸子樹的凸包的裝置。
28.一種計算機(jī)可讀介質(zhì)，包括所存儲的用于分析器官內(nèi)由于栓塞而受影響的區(qū)域的計算機(jī)程序代碼，當(dāng)被處理器執(zhí)行時，所述計算機(jī)程序代碼定義以下步驟利用圖像體數(shù)據(jù)產(chǎn)生器官脈管系統(tǒng)的分段圖像；識別所述分段圖像內(nèi)的栓子點；和自動確定受所述栓塞影響的器官體積。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義識別栓子點的步驟的計算機(jī)程序代碼包括定義將所述栓子點作為用戶輸入接收的步驟的計算機(jī)程序代碼。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義識別栓子點的步驟的計算機(jī)程序代碼包括定義自動識別所述栓子點的步驟的計算機(jī)程序代碼。
31.根據(jù)權(quán)利要求28所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述圖像體數(shù)據(jù)包括計算機(jī)斷層成像數(shù)據(jù)。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義自動確定受所述栓塞影響的器官體積的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼根據(jù)部分栓子的阻塞百分比，縮放受所述栓塞影響的器官體積。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義自動確定受所述栓塞影響的器官體積的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼計算所述分段圖像內(nèi)的子樹。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義計算所述分段圖像內(nèi)的子樹的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼識別位于所述栓子點遠(yuǎn)端的血管。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義計算所述分段圖像內(nèi)的子樹的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼確定在所述栓子點處和血管垂直的平面；其中所述子樹包括所述脈管系統(tǒng)相對于所述平面的遠(yuǎn)端部分。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述子樹圖像包括由于所述圖像中的鄰近血管而導(dǎo)致的多個重疊樹，所述計算機(jī)可讀介質(zhì)進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼識別所述重疊樹；和從所述子樹中刪除所述重疊樹。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義識別重疊樹的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼分析所述子樹圖像內(nèi)的分支角。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義識別重疊樹的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼如果子分支具有為銳角的分支角并且同胞分支具有互補(bǔ)的分支角，則識別重疊樹。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義確定受所述栓塞影響的器官體積的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼計算通過所述子樹灌注的所述器官的體積。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的計算機(jī)可讀介質(zhì)，其中所述定義計算所述器官的體積的步驟的計算機(jī)程序代碼進(jìn)一步包括定義以下步驟的計算機(jī)程序代碼通過將所述子樹的末端分支延伸到所述器官的邊沿而生成延伸子樹；和計算所述延伸子樹的凸包。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于分析器官內(nèi)由于栓塞而受影響的區(qū)域的自動技術(shù)。通過使用(例如)從計算機(jī)斷層成像(CT)機(jī)接收的圖像體數(shù)據(jù)而生成器官脈管系統(tǒng)的分段圖像。然后，在分段圖像中(人工地或自動地)識別栓子，并且自動確定受栓塞影響的器官體積。通過計算分段圖像中的子樹，可確定受栓塞影響的器官體積，其中子樹包括位于所識別的栓子點遠(yuǎn)端的血管。在一個實施方案中，通過確定在栓子點處和血管垂直的平面而生成子樹，以致于子樹包括脈管系統(tǒng)相對于該平面的遠(yuǎn)端部分。(例如通過分析分支角)識別不希望有的重疊樹并從子樹中刪除。通過計算通過子樹灌注的器官體積來確定受栓塞影響的器官體積。通過根據(jù)部分栓子的阻塞百分比來縮放體積，可以調(diào)整受影響的體積。
文檔編號G06T1/00GK1765322SQ200510099198
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月13日
發(fā)明者A·P·基拉利, L·貢德爾, C·L·諾瓦克 申請人:西門子共同研究公司, 西門子公司