用于來自醫(yī)學(xué)掃描的人類骨架的可視化方法
【專利說明】用于來自醫(yī)學(xué)掃描的人類骨架的可視化方法
[0001]本申請要求享有2014年6月27日提交的美國臨時申請N0.62/018，083的優(yōu)先權(quán)，其公開內(nèi)容通過引用并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明一般涉及醫(yī)學(xué)成像，并且更具體地涉及可視化、展開(unfold)和分析來自醫(yī)學(xué)掃描的人類骨架。
【背景技術(shù)】
[0003]最新的全身圖像掃描系統(tǒng)通常在從諸如計算機(jī)斷層照相(CT)、磁共振(MR)、正電子發(fā)射斷層照相-計算機(jī)斷層照相(PET/CT)、單光子發(fā)射-計算機(jī)斷層照相(SPECT/CT)和PET/MRI (僅舉幾例)之類的醫(yī)學(xué)掃描來診斷各種醫(yī)學(xué)病癥中利用。許多時候，在從這樣的醫(yī)學(xué)掃描進(jìn)行診斷評估期間要求患者骨骼評價，考慮到當(dāng)前臨床實踐要求以順序的方式讀取多平面再現(xiàn)(MPR)平面，所述醫(yī)學(xué)掃描可能是耗時的任務(wù)。
[0004]另外，由于人類骨骼形狀的固有復(fù)雜性和相關(guān)聯(lián)的扭曲幾何形狀并且由于骨骼強(qiáng)度(包括骨髓)跨具有不同骨骼異常(例如癌癥轉(zhuǎn)移、單純骨折和來自急癥/外傷的復(fù)雜骨折)的個體患者而變化，從這樣的醫(yī)學(xué)掃描進(jìn)行骨骼評價可能是易于出錯的。當(dāng)功能成像模態(tài)(例如PET/CT或SPECT/CT或PET/MRI)被用于在試圖發(fā)現(xiàn)位于遍及人體的所謂“熱點”中獲取整個身體掃描時該復(fù)雜性加劇。
[0005]除了由人類骨骼的性質(zhì)和相關(guān)聯(lián)的骨架結(jié)構(gòu)引入的復(fù)雜性之外，對于用戶(例如醫(yī)學(xué)技術(shù)人員或醫(yī)師)而言，與來自前述系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)掃描交互也可能是非直觀的。另外，在導(dǎo)航醫(yī)學(xué)圖像體積自身、標(biāo)記來自圖像掃描的發(fā)現(xiàn)和/或繪制骨骼中心線中可能出現(xiàn)困難。例如，所生成的醫(yī)學(xué)掃描可以是提供大量數(shù)據(jù)的3D CT體積，所述大量數(shù)據(jù)對于這樣的醫(yī)學(xué)專業(yè)人員以高效方式進(jìn)行可視化、檢查并且執(zhí)行各種診斷操作是困難且繁瑣的。
[0006]針對改進(jìn)例如3D醫(yī)學(xué)圖像體積中的CT體積中的肋骨的可視化并且將肋骨輪廓(rib cage)展開成2D圖像的現(xiàn)有技術(shù)在D.Liu等人的公開于2013年3月21日的美國專利申請公開 N0.2013/0070996/^61 thod and System for Up-Vector Detect1n for Ribsin Computed Tomography(以下稱為 “Liu”)和 A.Kiraly 等人的授權(quán)于 2009年 12 月 I 日的美國專利 N0.7，627，159，“2D Visualizat1n for Rib Analysis”,(以下稱為“Kiraly”)中描述，其每一個出于全部目的通過引用并入本文。這些技術(shù)允許將3D肋骨輪廓圖像展開成2D圖像以改進(jìn)檢查時間并且減少解釋肋骨的CT數(shù)據(jù)中的歧義性。
[0007]存在對于展開和可視化來自醫(yī)學(xué)掃描的完整人類骨架并且與用于完整人體骨骼讀取的圖像掃描交互的改進(jìn)的技術(shù)的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]依照各種實施例，提供了一種可視化方法，其允許展開來自醫(yī)學(xué)圖像掃描的人體骨架并且提供用于與圖像掃描和來自這樣的掃描的整個身體骨骼讀取交互的增加的效率。也就是說，依照各種實施例，實現(xiàn)用于改進(jìn)的可視化和診斷能力的完整從頭到腳展開的骨架視圖(2D展開視圖)。
[0009]依照實施例，考慮3D醫(yī)學(xué)掃描，自動圖像分段被用于將來自醫(yī)學(xué)掃描的人類骨架(具有多個骨骼)的圖像體積分段成對應(yīng)于對醫(yī)學(xué)掃描特定的整體骨架(即特定于被診斷的患者的骨架)的3D網(wǎng)格或二元掩模(mask)。圖像體積可以是整體骨架自身或定義骨架的多個骨骼中的每一個骨骼的單獨的圖像體積?？商鎿Q地，圖像分段可以產(chǎn)生具有骨架的每一不同骨骼一個掩?；蚱渲忻恳粋€標(biāo)簽對應(yīng)于不同骨骼的多標(biāo)簽掩模的多個3D網(wǎng)格。
[0010]在將來自醫(yī)學(xué)掃描的骨架分段之后，依照實施例，使用一個或多個患者特定的翹曲(warping)函數(shù)來完成骨骼展開。特別地，將分段骨架劃分成包括骨架的不同部分的各種組。說明性地，將第一組定義成包括脊椎、肋骨和骨盆，第二組針對左臂和左手，第三組針對右臂和右手，第四組針對左腿和左腳，第五組針對右腿和右腳，并且第六組針對頭部/顱骨。對于每一個所標(biāo)識的組，翹曲函數(shù)被應(yīng)用于展開和拉直單獨的骨骼和相應(yīng)骨架特征。
[0011]例如，計算將拉直脊椎、使肋骨變平并且使骨盆變平的翹曲函數(shù)。另外，將針對每一個上肢和下肢(例如由以上標(biāo)識的第二、第三、第四和第五組定義的)計算單獨的翹曲函數(shù)，其將使選擇的四肢的相應(yīng)骨骼適應(yīng)于一個圖像平面。這樣，依照實施例，生成所檢查的骨架的整體展開骨骼結(jié)構(gòu)的2D平面視圖。依照另外的實施例，還生成患者的整體骨架體結(jié)構(gòu)的3D再現(xiàn)視圖。
[0012]有利地，依照各種實施例，單獨的骨骼和相關(guān)聯(lián)的完整骨架體的所生成的展開視圖可以用于更高效地可視化圖像、分析患者(及其主體醫(yī)學(xué)掃描)和診斷醫(yī)學(xué)情況。例如，依照實施例，用戶可以通過旋轉(zhuǎn)展開視圖中的單獨的骨骼或者選擇特定骨骼以查看來與展開的骨架圖像交互，并且圖像系統(tǒng)將直接移動可以被顯示給用戶的對應(yīng)3D圖像視圖中的(一個或多個)對應(yīng)位置。用戶還可以移動骨架圖像的各種部分以仿真四肢的關(guān)節(jié)運動，例如以幫助總體診斷。
[0013]通過參考以下【具體實施方式】和附圖，實施例的這些和其它優(yōu)點對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0014]圖1示出說明性完整身體CT醫(yī)學(xué)掃描；
圖2示出依照實施例的用于展開和可視化人類骨架的說明性操作的流程圖；
圖3示出依照實施例的展開和可視化來自醫(yī)學(xué)掃描的人類骨架的說明性2D平面圖像；
圖4示出依照實施例的在圖3中描繪的展開的人類骨架的說明性3D分裂(rending)視圖；
圖5示出依照實施例的用于可視化、交互和操縱展開的骨架視圖(例如圖3中所示的視圖)的說明性操作的流程圖；以及
圖6是能夠?qū)崿F(xiàn)本文中的各種實施例的示例性計算機(jī)的高級框圖。
【具體實施方式】
[0015]圖1示出可以使用在從諸如CT、MR、PET/CT、SPECT/CT和PET/MRI (僅舉幾例)之類的醫(yī)學(xué)掃描診斷各種醫(yī)學(xué)病癥中利用的任何數(shù)目的公知醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)來生成的人類的說明性完整身體CT醫(yī)學(xué)掃描100。如將被領(lǐng)會的，醫(yī)學(xué)掃描100被生成和用于檢查人類患者的醫(yī)學(xué)情況，例如在諸如肩部110、上肢120、下肢130或頭部140 (僅舉幾例)之類的區(qū)域中。然而，醫(yī)學(xué)掃描100自身的檢查可能是耗時、低效且易于出錯的。
[0016]依照各種實施例，提供允許展開來自3D醫(yī)學(xué)圖像掃描的人類骨架并且提供用于與圖像掃描和來自這樣的掃描的整個身體骨骼讀取交互的增加的效率的可視化方法。也就是說，依照各種實施例，實現(xiàn)了用于改進(jìn)的可視化和診斷能力的完整從頭到腳展開的骨架視圖(例如，2D展開視圖)。
[0017]更具體地，圖2示出依照實施例的用于展開和可視化人類骨架的說明性操作200的流程圖。依照實施例，在步驟210處，接收3D醫(yī)學(xué)掃描，例如如圖1中所示的醫(yī)學(xué)掃描100。例如，3D醫(yī)學(xué)掃描可以直接從用于獲取這樣的醫(yī)學(xué)掃描的掃描儀接收或者可以通過加載先前存儲的3D醫(yī)學(xué)掃描(例如來自存儲器或其它存儲設(shè)備)來接收。在步驟220處，從3D醫(yī)學(xué)掃描對人類骨架進(jìn)行分段。說明性地，依照實施例，自動圖像分段被用于將來自醫(yī)學(xué)掃描的人類骨架分段成對應(yīng)于特定于醫(yī)學(xué)掃描的整體骨架(即特定于被診斷的患者的骨架)的3D網(wǎng)格或二元掩模?？商鎿Q地，圖像分段可以產(chǎn)生具有骨架的每一不同骨骼一個掩?；?