專(zhuān)利名稱(chēng)：自動(dòng)肋骨排序和配對(duì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)施例涉及肋骨的排序和/或配對(duì)。尤其是，對(duì)在掃描數(shù)據(jù)中表示的肋骨進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)記。
背景技術(shù)：
來(lái)自胸腔的醫(yī)學(xué)掃描的肋骨由放射科醫(yī)師進(jìn)行常規(guī)觀察。例如，計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描被用來(lái)觀察肋骨以便進(jìn)行腫瘤評(píng)估或損傷報(bào)告。因?yàn)槔吖且孕苯强缭酵ㄟ^(guò)多幅軸向圖像切片，因此肋骨難以以對(duì)整體結(jié)構(gòu)的充分理解來(lái)進(jìn)行觀察。肋骨的計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)標(biāo)記對(duì)迅速讀取來(lái)說(shuō)是有價(jià)值的并且在相關(guān)應(yīng)用中是重要的，所述相關(guān)應(yīng)用諸如胸腔可視化、結(jié)節(jié)配準(zhǔn)以及病狀記錄。肋骨用作用于內(nèi)部/之間的對(duì)象評(píng)估的參考系以及便于在多個(gè)掃描上配準(zhǔn)以用于肺部結(jié)節(jié)研究。肋骨的自然排序和配對(duì)在精確定位以及肺臟的損傷和病狀的記錄中都是有用的特征。肋骨的正確標(biāo)記有助于肋骨轉(zhuǎn)移和骨折位置的精確描繪。鎖骨、劍突、以及胸骨角在傳統(tǒng)上已用作CT掃描中用于肋骨計(jì)數(shù)的解剖標(biāo)志。肋骨通?；谒鼈兊南鄬?duì)空間關(guān)系和長(zhǎng)度比來(lái)排序，以及使用它們關(guān)于脊骨的相對(duì)位置來(lái)標(biāo)記。在一種方法中，通過(guò)比較每個(gè)肋骨中心線(xiàn)的質(zhì)心和所有中心線(xiàn)的整體重心來(lái)識(shí)別左側(cè)和右側(cè)肋骨。然后從每一側(cè)，使用組成背脊體素的軸向位置，前后重復(fù)配置來(lái)獲取肋骨號(hào)碼，從而發(fā)現(xiàn)最長(zhǎng)中心線(xiàn)上方和下方的最接近中心線(xiàn)。在另一種方法中，使用如下這種試探法，即典型地包含肺尖的軸向切片還含有第二對(duì)肋骨。從分段肺尖和脊骨剖面中來(lái)識(shí)別第二肋骨對(duì)，在這之后對(duì)其它肋骨順序標(biāo)記，同時(shí)使用肋骨間隔來(lái)識(shí)別可能遺漏的肋骨。在又一種方法中，第一肋骨作為關(guān)鍵的矢狀平面圖像中呈現(xiàn)出來(lái)的傾斜線(xiàn)被識(shí)別，以及其它肋骨作為頂部肋骨下方的小橢圓被檢測(cè)。這些方法可能會(huì)遭受解剖變異性，以及在于諸如脊柱側(cè)凸(其改變脊骨的曲率，扭曲胸腔的結(jié)構(gòu)整齊性)的情形下失敗。由于損傷或病狀引起骨折的肋骨、由于檢測(cè)失誤引起遺漏肋骨、或者解剖學(xué)上的融合肋骨可以扭曲平均肋骨間隔，從而導(dǎo)致在一些方法中的問(wèn)題。肋骨長(zhǎng)度比對(duì)于短的肋骨(諸如第十二節(jié)肋骨)來(lái)說(shuō)是不可靠的。有關(guān)更靠近肺尖的第二肋骨對(duì)的假定并非一直保持有效。在對(duì)比增強(qiáng)的CT圖像中，對(duì)比劑經(jīng)常誤導(dǎo)頂部肋骨的檢測(cè)以及不能準(zhǔn)確地放置后面的肋骨。因?yàn)榫植康睦吖且约叭狈Τ浞值募构黔h(huán)境，多種試探法不能利用腹部和局部的胸部掃描來(lái)操作。

發(fā)明內(nèi)容
通過(guò)介紹，下面描述的優(yōu)選實(shí)施例包括用于肋骨排序和/或配對(duì)的方法、系統(tǒng)、指令以及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。在每一側(cè)上對(duì)肋骨進(jìn)行排序之后，磁性和彈性(spring)函數(shù)用于解決肋骨配對(duì)。磁性函數(shù)用于約束橫跨兩側(cè)的可能的肋骨對(duì)，以及彈性函數(shù)用于在考慮遺漏的或融合的肋骨時(shí)保持每一側(cè)上的順序。在第一方面中，提供了一種用于自動(dòng)肋骨排序和配對(duì)的方法。接收多個(gè)肋骨的肋骨位置標(biāo)示(designation)和脊骨位置標(biāo)示。處理器確定每個(gè)肋骨位置標(biāo)示在脊骨位置標(biāo)示的左側(cè)或右側(cè)。針對(duì)左側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示，處理器對(duì)肋骨位置標(biāo)示進(jìn)行順序排序。針對(duì)右側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示，處理器對(duì)肋骨位置標(biāo)示進(jìn)行順序排序。處理器根據(jù)排序、彈性成本函數(shù)和磁性成本函數(shù)來(lái)對(duì)左側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示和右側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示配對(duì)。在第二方面中，非暫時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有在其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)表示通過(guò)可編程處理器對(duì)于肋骨配對(duì)的可執(zhí)行指令。存儲(chǔ)介質(zhì)包括如下指令，該指令用于接收分別在用于患者的左側(cè)和右側(cè)的數(shù)據(jù)中表示的肋骨位置的第一和第二列表，并且根據(jù)基于磁性吸引能量的左側(cè)和右側(cè)上的肋骨之間的基于距離的親合性的模型和基于強(qiáng)迫進(jìn)行排序的彈性系統(tǒng)的來(lái)自列表的軸向排序的模型來(lái)匹配右側(cè)上的肋骨和左側(cè)上的肋骨。在第三方面中，提供一種用于自動(dòng)肋骨排序和配對(duì)的系統(tǒng)。存儲(chǔ)器被配置成存儲(chǔ)表示患者肋骨的掃描數(shù)據(jù)。處理器被配置成確定第一側(cè)和第二側(cè)中的每一側(cè)上的肋骨順序，并且根據(jù)第一側(cè)和第二側(cè)的每一側(cè)上的順序并且根據(jù)磁性函數(shù)和彈性函數(shù)對(duì)第一側(cè)的肋骨和第二側(cè)的肋骨進(jìn)行配對(duì)。本發(fā)明由下面的權(quán)利要求來(lái)限定，并且在該部分中沒(méi)有對(duì)這些權(quán)利要求采取限制。下面將結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行論述。


部件和附圖無(wú)需按比例，而是重點(diǎn)放在說(shuō)明本發(fā)明的原理。而且，在附圖中，在所有不同視圖中，相似的參考數(shù)字表示相對(duì)應(yīng)的部分。圖1是用于對(duì)肋骨進(jìn)行自動(dòng)排序和配對(duì)的方法的一個(gè)實(shí)施例的流程圖；圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的肋骨排序的圖形示意；圖3-5是成對(duì)肋骨的實(shí)例圖像；以及圖6是用于對(duì)肋骨進(jìn)行配對(duì)的系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的框圖。
具體實(shí)施例方式肋骨的計(jì)算機(jī)輔助自動(dòng)標(biāo)記可以加快由放射科醫(yī)師常規(guī)執(zhí)行的肋骨讀取，以用于腫瘤評(píng)估或損傷報(bào)告。自動(dòng)肋骨讀取有助于胸腔可視化、用于肺部結(jié)節(jié)配準(zhǔn)的研究、或病狀定位。使用可靠的算法方法來(lái)標(biāo)記肋骨，該算法方法對(duì)胸腔任一側(cè)上的肋骨進(jìn)行排序并且隨后基于該排序?qū)?duì)側(cè)左-右肋骨進(jìn)行配對(duì)。對(duì)于排序，每個(gè)肋骨點(diǎn)被建模為觀察具體鄰域內(nèi)相鄰肋骨的觀察者。在獲取肋骨排序的最小二乘框架內(nèi)獲取肋骨的軸向位置。隨后，通過(guò)最優(yōu)化相對(duì)側(cè)肋骨之間的基于距離的親合性來(lái)完成配對(duì)，并且通過(guò)排序來(lái)對(duì)配對(duì)約束。相同側(cè)上的肋骨通過(guò)彈性系統(tǒng)按順序保持，并且對(duì)側(cè)肋骨之間的基于距離的親合性被視為磁性吸引能量。約束彈性-磁性系統(tǒng)的整體勢(shì)能來(lái)達(dá)到平衡可以建立正確的服從于排序的肋骨配對(duì)，并且使得能夠進(jìn)行精確的肋骨標(biāo)記。
對(duì)肋骨標(biāo)記不依賴(lài)于肋骨中心線(xiàn)提取方法。即使在肋骨被遺漏或損壞時(shí)，肋骨排序和配對(duì)也可以可靠地進(jìn)行。圖1示出了一種用于自動(dòng)肋骨排序和配對(duì)的方法。肋骨標(biāo)記包括三個(gè)部分(a)側(cè)確定，(b)軸向排序以及(c)肋骨配對(duì)。可以執(zhí)行另外的、不同的或較少動(dòng)作。例如，在沒(méi)有動(dòng)作40、42和/或44的情況下執(zhí)行動(dòng)作46。動(dòng)作48、50和52表示動(dòng)作46的一個(gè)概念上的分解?？梢允褂闷渌纸狻D1的動(dòng)作可由圖6的系統(tǒng)10或不同的系統(tǒng)來(lái)實(shí)施。以所示順序或不同順序執(zhí)行這些動(dòng)作。在動(dòng)作40中，接收對(duì)于多個(gè)肋骨的肋骨位置標(biāo)示和脊骨位置標(biāo)示。所述標(biāo)示是數(shù)據(jù)的指示或指定。表示一個(gè)或多個(gè)平面或容積的掃描數(shù)據(jù)可以包括來(lái)自不同組織(包括骨骼)的響應(yīng)。來(lái)自骨骼(諸如脊骨和肋骨)的響應(yīng)被隔離或用于發(fā)現(xiàn)脊骨和肋骨的掃描平面、多個(gè)平面、或容積中的位置。例如，肋骨和脊骨位置從其它位置中分段。作為另一實(shí)例，對(duì)表示來(lái)自肋骨和脊骨的強(qiáng)度或其它信息的數(shù)據(jù)進(jìn)行分段。在一個(gè)實(shí)施例中，脊骨和肋骨位置標(biāo)示是脊骨和肋骨中心線(xiàn)。使用區(qū)域生長(zhǎng)、曲線(xiàn)擬合或別的方法，確定肋骨和脊骨的中心(例如直線(xiàn)或曲線(xiàn))。肋骨中心線(xiàn)集合Ck(以k =1,2,…T指示)通過(guò)任何肋骨中心線(xiàn)提取方法來(lái)提取?？梢越邮掌渌畔ⅲT如用于每個(gè)肋骨中心線(xiàn)的脊骨相應(yīng)點(diǎn)(即肋骨中心線(xiàn)與脊骨的交叉點(diǎn))。在其它實(shí)施例中，檢測(cè)額外或錯(cuò)誤的中心線(xiàn)，并且把排序和標(biāo)記指定為真實(shí)肋骨中心線(xiàn)，而不是指定為額外或錯(cuò)誤的中心線(xiàn)。通過(guò)對(duì)患者進(jìn)行掃描來(lái)接收肋骨和脊骨位置標(biāo)示。使用計(jì)算機(jī)斷層攝影、超聲波、磁共振、正電子發(fā)射、單光子發(fā)射、X射線(xiàn)或其它掃描，在有其它組織或沒(méi)有其它組織的情況下，從患者獲取對(duì)骨骼的響應(yīng)。對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理來(lái)識(shí)別掃描區(qū)域內(nèi)的脊骨和肋骨標(biāo)示位置。在另一實(shí)施例中，通過(guò)數(shù)據(jù)傳送來(lái)接收或者從存儲(chǔ)裝置來(lái)接收肋骨和脊骨位置標(biāo)示。例如，從圖像檔案或其它數(shù)據(jù)儲(chǔ)存庫(kù)獲取來(lái)自先前執(zhí)行的掃描的掃描數(shù)據(jù)。作為另一實(shí)例，從另一處理或從存儲(chǔ)裝置接收位置標(biāo)示本身。接收也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送。在動(dòng)作42中，確定每個(gè)肋骨所位于的脊骨的側(cè)。當(dāng)從前方或后方觀察時(shí)，每個(gè)肋骨位置標(biāo)示處于脊骨位置標(biāo)示的左側(cè)或右側(cè)上。處理器可以基于所接收的位置標(biāo)示來(lái)確定側(cè)。在一個(gè)實(shí)施例中，位置標(biāo)示是直線(xiàn)或曲線(xiàn)。在其它實(shí)施例中，位置標(biāo)示是區(qū)域或容積。在又一些其它實(shí)施例中，位置標(biāo)示是重心或其它點(diǎn)。為了確定側(cè)，處理器針對(duì)每個(gè)肋骨或?qū)?yīng)的肋骨位置標(biāo)示來(lái)計(jì)算質(zhì)心。肋骨中心線(xiàn)的質(zhì)心根據(jù)構(gòu)成肋骨的中心線(xiàn)點(diǎn)集合計(jì)算。質(zhì)心位于掃描容積中。基于中心位于患者脊骨上的掃描，對(duì)于相對(duì)于脊骨位置標(biāo)示的每個(gè)肋骨位置標(biāo)示，確定質(zhì)心的矢狀位置。肋骨被分類(lèi)成左肋骨集合L和右肋骨集合R中，其中IL|+ |R| =T0在動(dòng)作44中，肋骨位置標(biāo)示被順序排序。處理器對(duì)右側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示以及左側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示進(jìn)行排序。針對(duì)一側(cè)的排序獨(dú)立于針對(duì)另一側(cè)的排序。從頂部到底部、從底部到頂部、或以一些其它順序來(lái)對(duì)肋骨進(jìn)行排序。為了對(duì)肋骨排序，針對(duì)肋骨標(biāo)示位置的每一個(gè)，對(duì)鄰近的肋骨位置標(biāo)示進(jìn)行識(shí)別。假定脊骨的垂直或給定定向，根據(jù)軸向距離來(lái)完成排序。軸向維度基本沿著脊骨或脊骨位置標(biāo)示。由于患者的定位誤差所以充分考慮脊骨曲率以及偏離于理想的可能掃描轉(zhuǎn)向。在一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)被指定或選擇用于每個(gè)肋骨。圖3將肋骨位置標(biāo)示示出為線(xiàn)。沿著每條線(xiàn)，選擇一個(gè)或多個(gè)采樣點(diǎn)(空心圓)。給定肋骨的每個(gè)點(diǎn)被視為觀察者能夠在相同側(cè)(如左側(cè))上觀察其它肋骨的點(diǎn)。限定用于觀察的鄰域。可以使用任何形狀。在圖3所示的實(shí)施例中，領(lǐng)域由半徑λ和觀察角θ來(lái)限定(例如λ = 75mm并且θ =45度，但可以使用其它值)。所述角沿著軸向維度，但可以以相反方向或其它方向定向。將G = {V，E}作為沒(méi)有自身循環(huán)而具有頂點(diǎn)集合V (即肋骨點(diǎn))和邊緣E (即肋骨或肋骨點(diǎn)之間的鏈接)的多重圖。每個(gè)肋骨k被視為節(jié)點(diǎn)Vk e V。當(dāng)來(lái)自一個(gè)肋骨(如肋骨m)的點(diǎn)能夠觀察到另一肋骨(如肋骨η)中的點(diǎn)時(shí)，產(chǎn)生邊緣emne Ε。定向邊緣的加權(quán)是兩點(diǎn)之間的相對(duì)軸向距離(如dnm)。從G中確定每個(gè)頂點(diǎn)(即肋骨點(diǎn))的相鄰點(diǎn)。頂點(diǎn)Vk的相鄰點(diǎn)集合N(Vk)基于軸向距離指示出鄰近肋骨k的各肋骨。該鄰近可以包括或不包括介于中間的肋骨。給定每個(gè)頂點(diǎn)以及其相鄰點(diǎn)，頂點(diǎn)的連接部分從圖形形成。圖3右側(cè)上示出了多重圖并且在左側(cè)上上示出了與實(shí)例相關(guān)的多重圖的部分的標(biāo)識(shí)(圖3中間)。每個(gè)連接部分(CC)具有鄰近集合中的至少一個(gè)其它肋骨的所有肋骨。當(dāng)沒(méi)有遺漏肋骨時(shí)，只存在一個(gè)CC，諸如圖3中所示。當(dāng)有肋骨遺漏時(shí)，因?yàn)椴贿B接的子圖，可以存在多個(gè)分離的CC。針對(duì)肋骨的排序，計(jì)算它們的相對(duì)軸向距離。該距離介于沿著軸向維度的兩點(diǎn)之間，但沒(méi)有固定的參考系。在多重圖中提供了鄰近肋骨位置標(biāo)示之間的距離。該距離可以被表示為矩陣。多重圖信息用于建立等式Az = D的線(xiàn)性系統(tǒng)，其中A是具有|E|個(gè)行和|v|個(gè)列的圖形關(guān)聯(lián)矩陣，D是肋骨點(diǎn)之間的相對(duì)軸向距離的矢量，以及Z是含有所估計(jì)的肋骨的軸向位置的矢量。系統(tǒng)的每個(gè)等式通過(guò)差分算子對(duì)各肋骨(如肋骨m到肋骨η)之間的相對(duì)軸向距離進(jìn)行編碼。在關(guān)聯(lián)矩陣的每一行中，邊緣(如ej的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)(irmode)在第m列處用‘+1’標(biāo)記并且外部節(jié)點(diǎn)在第η列處用‘_1’標(biāo)記。每個(gè)邊緣的開(kāi)始標(biāo)記有+1，并且每個(gè)邊緣的結(jié)束標(biāo)記有-1。D矢量中的對(duì)應(yīng)行保持了相對(duì)軸向距離(邊緣加權(quán))d。實(shí)際的肋骨索引被映射到針對(duì)該矩陣符號(hào)的連續(xù)左肋骨和連續(xù)右肋骨索引上。因?yàn)橹挥邢鄬?duì)距離被編碼，所以線(xiàn)性系統(tǒng)被過(guò)度確定并且A秩虧。每個(gè)肋骨的絕對(duì)軸向位置被根據(jù)相對(duì)距離來(lái)求解。通過(guò)牽制(pinning)對(duì)于每個(gè)CC的任意一個(gè)部分(肋骨)的絕對(duì)軸向位置，縮減自由度，并且A被強(qiáng)制滿(mǎn)秩。在沒(méi)有缺失一般性的情況下來(lái)牽制任一肋骨。例如，在每個(gè)CC中選擇讓中心線(xiàn)點(diǎn)具有最小軸向位置的部分。將新的等式添加到線(xiàn)性系統(tǒng)中，讓條目‘+1’對(duì)應(yīng)A中所選擇的肋骨列，以及，針對(duì)D中的相同行，使用最小的ζ-位置值。通過(guò)使用A的偽逆矩陣估算Z = A+D來(lái)求解線(xiàn)性系統(tǒng)。矢量ζ根據(jù)每個(gè)肋骨k的軸向位置、e Z來(lái)保持肋骨的正確排序。在一個(gè)實(shí)施例中，針對(duì)每個(gè)肋骨k的僅僅一個(gè)肋骨點(diǎn)被選擇。在替代實(shí)施例中，沿著每個(gè)肋骨中心線(xiàn)從脊骨開(kāi)始對(duì)肋骨點(diǎn)進(jìn)行采樣?？梢允褂萌我獠蓸泳嚯x，諸如沿著中心線(xiàn)的每2. 5cm?？梢詮拿總€(gè)肋骨中隨機(jī)選擇采樣以添加相鄰肋骨之間更多的成對(duì)約束，以得到更大的魯棒結(jié)果。計(jì)算對(duì)于這些點(diǎn)中的每一個(gè)點(diǎn)的軸向距離。對(duì)于多重圖，兩個(gè)肋骨之間的邊緣加權(quán)被設(shè)置為沿著兩個(gè)肋骨的采樣點(diǎn)之間的軸向距離的平均值，以及根據(jù)與多個(gè)點(diǎn)和對(duì)應(yīng)肋骨相關(guān)的平均距離來(lái)執(zhí)行排序。在另一實(shí)例中，在兩個(gè)肋骨之間構(gòu)造多個(gè)邊緣，并且每個(gè)邊緣的權(quán)重與沿著兩個(gè)肋骨的每對(duì)采樣點(diǎn)的軸向距離相對(duì)應(yīng)。額外的邊緣在線(xiàn)性等式Z = A+D中提供更多的約束，以及由此可以使系統(tǒng)更具有魯棒性。作為配對(duì)的輸入給出諸如矢量ζ的排序。配對(duì)操作接收肋骨位置的列表作為順序。提供一個(gè)列表用于右側(cè)，并且提供另一列表用于左側(cè)。針對(duì)兩側(cè)的絕對(duì)位置可以對(duì)準(zhǔn)或可以不對(duì)準(zhǔn)。在動(dòng)作46中，左側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示與右側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示配對(duì)。因?yàn)槔吖强赡苓z漏、損壞、融合或以其它方式不同地布置，所以配對(duì)具有魯棒性以考慮這種不同。使用排序、彈性成本函數(shù)以及磁性成本函數(shù)來(lái)提供魯棒配對(duì)。處理器無(wú)需用戶(hù)輸入而根據(jù)不同側(cè)對(duì)肋骨進(jìn)行自動(dòng)配對(duì)。配對(duì)是根據(jù)兩側(cè)上的排序的。配對(duì)可以使用相對(duì)順序，諸如1到T?？商娲?，距離信息用作排序或作為排序的一部分。例如，每側(cè)上的肋骨的絕對(duì)位置用作排序(如針對(duì)每一側(cè)，肋骨1位于Omm處，肋骨2位于25mm處，肋骨3位于48mm處…)。作為另一實(shí)例，可以使用相對(duì)定位。絕對(duì)位置單獨(dú)用于每一側(cè)。左側(cè)和右側(cè)二者在特定軸向距離處都具有肋骨，但是該距離并不對(duì)應(yīng)于沿著脊骨或軸向維度的相同位置。在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)肋骨排序，針對(duì)胸腔左側(cè)和右側(cè)中的每一側(cè)的有序肋骨中心線(xiàn)集合通過(guò)針對(duì)左側(cè)的絕對(duì)位置集合Z1和針對(duì)右側(cè)的絕對(duì)位置集合ττ來(lái)指示。接下來(lái)任務(wù)就是正確配對(duì)左側(cè)肋骨和右側(cè)肋骨。左側(cè)和右側(cè)肋骨被指定為兩部分圖的任意側(cè)上的節(jié)點(diǎn)i和j。匹配依據(jù)節(jié)點(diǎn)的排序而解決。連接邊緣不能彼此交叉。通過(guò)將作為相對(duì)側(cè)肋骨之間的基于距離的親合性的系統(tǒng)建模為磁性吸引能量，以及將軸向排序建模為按順序保持肋骨的彈性系統(tǒng)來(lái)解決配對(duì)。模型匹配右側(cè)上的肋骨和左側(cè)上的肋骨。約束彈性-磁性系統(tǒng)的整體勢(shì)能來(lái)在建立左肋骨和右肋骨的正確配對(duì)中達(dá)到平衡結(jié)果。彈性能量通過(guò)擴(kuò)展和/或縮短個(gè)別彈簧以鎖定在節(jié)點(diǎn)配對(duì)中來(lái)平衡吸引能量。如由動(dòng)作48所表示的那樣，通過(guò)相對(duì)側(cè)上肋骨位置標(biāo)示之間的距離親合性來(lái)對(duì)匹配加權(quán)。磁性成本函數(shù)表示該距離親合性。磁性成本函數(shù)可以分成左側(cè)和右側(cè)磁性函數(shù)，但是可以使用針對(duì)兩側(cè)的整體或磁性函數(shù)?？梢允褂萌魏未判院瘮?shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算針對(duì)對(duì)應(yīng)于肋骨j e R的肋骨i e L的基于距離的親合性。每個(gè)中心線(xiàn)點(diǎn)i關(guān)于脊骨中心線(xiàn)反射。這通過(guò)執(zhí)行對(duì)圍繞肋骨i的脊骨對(duì)應(yīng)點(diǎn)(即肋骨中心線(xiàn)與脊骨中心線(xiàn)的交點(diǎn))的脊骨中心線(xiàn)點(diǎn)的局部線(xiàn)性擬合來(lái)完成。計(jì)算肋骨關(guān)于該線(xiàn)性擬合的平面反射?；诿總€(gè)反射點(diǎn)i到其最近點(diǎn)j的距離，計(jì)算累加親合性分?jǐn)?shù)Yu。類(lèi)似的對(duì)于每個(gè)肋骨，計(jì)算關(guān)于每個(gè)相對(duì)側(cè)肋骨的親合性分?jǐn)?shù)并且累加到|L|行乘IRI列的親合性矩陣r中。在一個(gè)實(shí)施例中，i和j之間橫跨中心冠狀平面的距離為Pij = Sqrt(Zi1-Zjr)^P2)(1)其中Z1 e Z1, Zr e Zr指示軸向位置，以及常量ρ指示左側(cè)和右側(cè)之間的常量位移。因?yàn)檩斎肟梢园~外的肋骨中心線(xiàn)(換句話(huà)說(shuō)，|L| + |R| >T)，所以假定T中心線(xiàn)的子集合為真實(shí)的集合，而剩余的中心線(xiàn)是虛假的。在所有可能的假設(shè)下來(lái)多次運(yùn)行該算法，并且基于產(chǎn)生最低總能量的假設(shè)來(lái)選擇最終結(jié)果。通過(guò)磁性吸引能量來(lái)對(duì)左肋骨和右肋骨之間的親合性進(jìn)行建模提供Ufflag = Σ (-Yij/ (sqrt ((z^-z/)2+ P 2)(2)i e L, j e R
可以使用其它親合性或磁性類(lèi)型的函數(shù)。如由動(dòng)作50所表示的那樣，軸向排序由彈性成本函數(shù)來(lái)加權(quán)。彈性成本函數(shù)維持排序同時(shí)允許模型中對(duì)于不同間隔、遺漏肋骨或其它變化的靈活性。彈性成本函數(shù)被分成左側(cè)和右側(cè)彈性函數(shù)。可以使用任何彈性函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，由彈性系統(tǒng)來(lái)對(duì)排序建模，該彈性系統(tǒng)的能量由下式給出
權(quán)利要求
1.一種用于自動(dòng)肋骨排序G4)和配對(duì)06)的方法，該方法包括接收GO)脊骨位置標(biāo)示和針對(duì)多個(gè)肋骨的肋骨位置標(biāo)示；利用處理器O0)確定0 每一個(gè)肋骨位置標(biāo)示在脊骨位置標(biāo)示的左側(cè)或右側(cè)；針對(duì)左側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示，利用處理器OO)來(lái)對(duì)肋骨位置標(biāo)示進(jìn)行順序排序G4)；針對(duì)右側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示，利用處理器OO)來(lái)對(duì)肋骨位置標(biāo)示進(jìn)行順序排序G4)；以及利用處理器OO)根據(jù)排序(44)、彈性成本函數(shù)和磁性成本函數(shù)來(lái)對(duì)左側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示和右側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示進(jìn)行配對(duì)G6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中接收GO)包括接收00)脊骨中心線(xiàn)以作為脊骨位置標(biāo)示以及接收GO)肋骨中心線(xiàn)以作為肋骨位置標(biāo)示。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述肋骨中心線(xiàn)中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)錯(cuò)誤中心線(xiàn)，并且其中所述配對(duì)G6)避免了對(duì)所述至少一個(gè)錯(cuò)誤中心線(xiàn)進(jìn)行配對(duì)06)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中確定0 包括計(jì)算針對(duì)每個(gè)肋骨位置標(biāo)示的質(zhì)心；以及確定針對(duì)相對(duì)于脊骨位置標(biāo)示的每個(gè)肋骨位置標(biāo)示的質(zhì)心的矢狀位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中對(duì)左側(cè)和右側(cè)的排序G4)包括針對(duì)每個(gè)肋骨標(biāo)示位置，根據(jù)軸向距離來(lái)識(shí)別鄰近的肋骨位置標(biāo)示，該軸向距離基本上沿著脊骨位置標(biāo)示；計(jì)算鄰近肋骨位置標(biāo)示之間的相對(duì)距離；以及根據(jù)相對(duì)距離求解鄰近肋骨位置標(biāo)示之間的絕對(duì)距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述計(jì)算包括根據(jù)矩陣的計(jì)算。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中排序G4)包括根據(jù)每一個(gè)肋骨位置標(biāo)示上的多個(gè)點(diǎn)的排序(44)，所述排序04)使用基于多個(gè)點(diǎn)的平均距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中根據(jù)排序G4)進(jìn)行配對(duì)06)包括根據(jù)肋骨位置標(biāo)示的絕對(duì)軸向位置進(jìn)行配對(duì)G6)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中配對(duì)G6)包括根據(jù)磁性成本函數(shù)對(duì)相對(duì)側(cè)上的肋骨位置標(biāo)示之間的距離親合性進(jìn)行加權(quán)；以及根據(jù)彈性成本函數(shù)對(duì)軸向順序進(jìn)行加權(quán)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述磁性成本函數(shù)包括左側(cè)和右側(cè)磁性函數(shù)，以及彈性成本函數(shù)包括左側(cè)和右側(cè)彈性函數(shù)，并且其中所述配對(duì)G6)包括對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行求解，該目標(biāo)函數(shù)包括左側(cè)和右側(cè)磁性函數(shù)以及左側(cè)和右側(cè)彈性函數(shù)的總和。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括顯示(54)肋骨的圖像，根據(jù)所述配對(duì)G6)來(lái)標(biāo)記肋骨。
12.一種用于自動(dòng)肋骨排序G4)和配對(duì)06)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器(22)，其被配置成存儲(chǔ)表示患者的肋骨的掃描數(shù)據(jù)；以及處理器(20)，其被配置成確定第一側(cè)和第二側(cè)中每一側(cè)上的肋骨的順序，以及根據(jù)第一側(cè)和第二側(cè)中每一側(cè)上的順序以及根據(jù)磁性和彈性函數(shù)來(lái)對(duì)第一側(cè)的肋骨和第二側(cè)的肋骨進(jìn)行配對(duì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述處理器OO)被配置成利用磁性函數(shù)和彈性函數(shù)來(lái)配對(duì)，該磁性函數(shù)對(duì)第一側(cè)和第二側(cè)上的肋骨之間的基于距離的親合性進(jìn)行建模，該彈性函數(shù)維持第一側(cè)和第二側(cè)中每一側(cè)上的順序。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述處理器00)被配置成根據(jù)順序來(lái)配對(duì)，所述順序由肋骨的絕對(duì)位置來(lái)表示。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述磁性函數(shù)包括第一和第二側(cè)磁性函數(shù)，其中所述彈性函數(shù)包括第一和第二側(cè)彈性函數(shù)，以及其中所述處理器OO)被配置成通過(guò)求解第一和第二側(cè)磁性函數(shù)以及第一和第二側(cè)彈性函數(shù)的梯度的總和來(lái)配對(duì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述處理器OO)被配置成選擇沒(méi)有錯(cuò)誤中心線(xiàn)的組合，成對(duì)的肋骨沒(méi)有錯(cuò)誤中心線(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及自動(dòng)肋骨排序和配對(duì)。對(duì)肋骨進(jìn)行自動(dòng)排序(44)和配對(duì)(46)。在對(duì)每一側(cè)上的肋骨進(jìn)行排序(44)之后，磁性和彈性函數(shù)用于對(duì)肋骨配對(duì)(46)進(jìn)行求解。使用磁性函數(shù)(48)來(lái)約束橫跨兩側(cè)的可能的肋骨對(duì)，并且使用彈性函數(shù)(50)來(lái)在考慮遺漏或融合的肋骨的同時(shí)維持每一側(cè)上的順序。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102567625SQ20111040436
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者C·V·阿爾維諾, S·拉馬克里什南, 劉大元, 吳迪嘉, 周少華 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司