用于生成胆管树形结构的定量数据的方法和设备技术

用于从立体医学成像扫描数据生成胆管树形结构的定量数据的方法(200)和设备(1100)。该方法包括：执行医学成像扫描数据的立体的分段(230；300)，以识别医学成像扫描数据的立体内的管状胆管结构；对于医学成像扫描数据的立体内的至少一个分段的管状胆管结构，计算(240；800)沿管状胆管结构长度的至少一个位置的至少一组定量结构参数；以及输出(250)定量胆管树数据，该定量胆管树数据包括至少一个分段的管状胆管结构的至少一组定量结构参数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生成胆管树形结构的定量数据的方法和设备
本专利技术涉及一种用于生成胆管树形结构的定量数据的方法和设备。尤其涉及一种用于从立体医学成像扫描数据生成胆管树形结构的定量数据的方法和设备。
技术介绍
对于某些肝病的诊断，诊断临床医生获得对胆管树的准确评估经常是至关重要的。例如，图1示出了美国肝病研究协会(AASLD)实践指南中记载的用于诊断原发性硬化性胆管炎(PSC)的建议。当胆汁淤积生化指标(profile)指示患者肝脏中可能存在PSC时，AASLD指南建议执行超声成像扫描，这可以使得临床医生能够观察胆管壁增厚和/或局部性胆管扩张。如果超声扫描是非诊断性的(即临床医生不管怎样都无法根据超声扫描来确定患者的肝脏中是否存在PSC)，则AASLD指南建议进行磁共振胰胆管造影(MRCP)成像扫描。MRCP是一种基于重度T2加权脉冲序列的非侵入性MRI技术。结果，具有长T2松弛时间的静止液体(诸如胆汁和胰腺分泌物)表现出高信号强度，而具有较短T2松弛时间的固体器官具有低信号强度。因此，MRCP扫描可以为临床医生提供患者肝脏内的胆管的视图，从而使得临床医生能够检测大导管PSC(即PSC在较大胆管内的存在)。如果MRCP扫描是非诊断性的，则AASLD指南建议进行内窥镜逆行胰胆管造影(ERCP)。ERCP是结合使用内窥镜检查法和荧光检查法(涉及X射线)的过程。对于ERCP，使患者镇静或麻醉，之后将内窥镜通过嘴插入到胃中，然后通过幽门进入到十二指肠中，在十二指肠中存在胰管的开口。然后，通过内窥镜插入另一根导管，并且将射线造影剂注入到胆管中。然后，使用荧光检查法来查找胆管内的堵塞或病变。ERCP还为临床医生提供了患者肝脏内的胆管的视图，从而使得临床医生能够检测到大导管PSC。如果MRCP过程或ERCP过程中的任何一个指示肝脏正常(即没有检测到大导管PSC)，因为胆汁淤积生化指标指示肝脏中可能存在PSC，AASLD指南建议进行肝脏活检，以诊断小导管PSC，小导管PSC难以使用传统的MRCP技术和ERCP技术来检测。对MRCP数据的常规分析包括向临床医生呈现所获取的原生数据和/或原生数据的最大强度投影(MIP)重建。然后，要求临床医生视觉地检查所呈现的数据，以便观察可能在所呈现的数据中可见的包括胆管等的结构。原生数据通常以严格的二维方式显示，也就是说，三维信息的投影，从而在任一时间将临床医生限制到观察单个二维“切片”。MIP是一种用于三维数据的立体呈现方法，它在可视化平面中投影具有最大强度的体素，这些体素落在从视点追溯到投影平面的平行光线的路径中。MIP可视化存在缺乏深度信息和遮挡相关的问题。例如，小导管会与较大导管交叠，并且几乎不可见。AASLD和EASL(欧洲肝脏研究协会)指南两者都指出，具有PSC早期改变的患者可能会被MRCP遗漏，例如，由于MRCP视图是次佳的，其中，BerstadAE、AabakkenL、SmithHJ、AasenS、BobergKM、SchrumpfE所著的“Diagnosticaccuracyofmagneticresonanceandendoscopicretrogradecholangiographyinprimarysclerosingcholangitis(原发性硬化性胆管炎的磁共振和内窥镜逆行胆管造影的诊断准确性)”报告说，MRCP中的胆管的描绘可能比ERCP中更差。然而，由于ERCP的侵入性和X射线的使用，临床医生可能不愿意在对胆汁淤积的评估中进行ERCP，因此PSC可能是诊断不足的状况[“EASL临床实践指南”，欧洲肝脏研究协会，肝脏病学2009年；51:237-267]。事实上，通常希望尽可能避免诸如ERCP和肝脏活检之类的侵入性诊断过程。因此，需要一种使得临床医生能够检测肝病的改进的非侵入性诊断技术，并且更一般地，需要一种用于为临床医生提供对胆管树的准确评估的改进的非侵入性诊断技术。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面的示例性实施例，提供了一种从立体医学成像扫描数据生成胆管树形结构的定量数据的方法。所述方法包括：执行对医学成像扫描数据的立体的分段，以识别医学成像扫描数据的立体内的管状胆管结构；对于医学成像扫描数据的立体内的至少一个分段管状胆管结构，计算沿着管状胆管结构的长度的至少一个位置的至少一组定量结构参数；以及输出定量胆管树数据，所述定量胆管树数据包括所述至少一个分段管状胆管结构的所述至少一组定量结构参数。有利的是，通过从立体医学成像扫描数据生成包括所生成的定量结构参数的这种定量胆管树数据，可以向临床医生提供与患者的胆管树有关的增强信息，这使得临床医生能够更准确和可靠地评估患者的胆管树的病理，特别是更准确和可靠地评估胆管树的拓扑和结构特征，例如狭窄和扩张的存在。以这种方式，本专利技术的实施例提供了一种使得临床医生能够检测肝病的改进的非侵入性诊断技术，更一般地，提供了一种用于为临床医生提供对胆管树的精确评估的改进的非侵入性诊断技术。在本专利技术的一些可选实施例中，该组定量结构参数可以包括至少一个参数，所述至少一个参数代表以下各项中的至少一项：-在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的中心线位置；-在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的中心线取向；-在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的半径；-在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的直径；-在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的横截面取向；-在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的横截面轮廓；-在所述至少一个位置处存在所述至少一个分段管状胆管结构的分叉点的指示；以及-在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的分叉点的取向。在本专利技术的一些可选实施例中，所述方法可以包括：确定沿着所述至少一个分段管状胆管结构的长度的多个位置处的中心线位置。在本专利技术的一些可选实施例中，确定所述至少一个分段管状胆管结构的中心线位置可以包括：-识别所述至少一个分段管状胆管结构的起始中心线点；-识别所述至少一个分段管状胆管结构的结束中心线点；以及-从所述起始中心线点开始，递增地确定所述至少一个分段管状胆管结构的连续中心线点，直到到达所述结束中心线点。在本专利技术的一些可选实施例中，可以通过以下步骤来确定连续中心线点：-识别一组可行后继点；-评估该组可行后继点中的每个点的成本函数；以及-基于所述成本函数，从该组可行后继点中选择连续中心线点。在本专利技术的一些可选实施例中，所述方法还可以包括：对于沿着所述至少一个分段管状胆管结构的长度的所述多个位置中的每个位置，确定所述至少一个分段管状胆管结构的管宽度估计。在本专利技术的一些可选实施例中，可以通过确定在相应位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的横截面取向并且确定所述至少一个分段管状胆管结构在所确定的横截面取向上的管宽度估计，计算每个位置的管宽度估计。在本专利技术的一些可选实施例中，所述方法还可以包括：基于沿着所述至少一个分段管状结构的长度的管宽度估计来检测所述至少一个分段管状结构内的变化模式。在本专利技术的一些可选实施例中，所述方法可以包括：通过将至少一个模式检测窗口应用于管宽度估计数据来检测所述至少一个分段管状结构内的变化模式。例如，所述方法可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从立体医学成像扫描数据生成胆管树形结构的定量数据的方法，所述方法包括：执行对医学成像扫描数据的立体的分段，以识别医学成像扫描数据的立体内的管状胆管结构；对于医学成像扫描数据的立体内的至少一个分段管状胆管结构，计算沿着管状胆管结构的长度的至少一个位置的至少一组定量结构参数；以及输出定量胆管树数据，所述定量胆管树数据包括所述至少一个分段管状胆管结构的所述至少一组定量结构参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.12 GB 1606282.01.一种从立体医学成像扫描数据生成胆管树形结构的定量数据的方法，所述方法包括：执行对医学成像扫描数据的立体的分段，以识别医学成像扫描数据的立体内的管状胆管结构；对于医学成像扫描数据的立体内的至少一个分段管状胆管结构，计算沿着管状胆管结构的长度的至少一个位置的至少一组定量结构参数；以及输出定量胆管树数据，所述定量胆管树数据包括所述至少一个分段管状胆管结构的所述至少一组定量结构参数。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该组定量结构参数包括至少一个参数，所述至少一个参数代表以下各项中的至少一项：在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的中心线位置；在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的中心线取向；在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的半径；在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的直径；在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的横截面取向；在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的横截面轮廓；在所述至少一个位置处存在所述至少一个分段管状胆管结构的分叉点的指示；以及在所述至少一个位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的分叉点的取向。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，所述方法包括：确定沿着所述至少一个分段管状胆管结构的长度的多个位置处的中心线位置。4.根据权利要求3所述的方法，其中，确定所述至少一个分段管状胆管结构的中心线位置包括：识别所述至少一个分段管状胆管结构的起始中心线点；识别所述至少一个分段管状胆管结构的结束中心线点；以及从所述起始中心线点开始，递增地确定所述至少一个分段管状胆管结构的连续中心线点，直到到达所述结束中心线点。5.根据权利要求4所述的方法，其中，通过以下步骤来确定连续中心线点：识别一组可行后继点；评估该组可行后继点中的每个点的成本函数；以及基于所述成本函数，从该组可行后继点中选择连续中心线点。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中，所述方法还包括：对于沿着所述至少一个分段管状胆管结构的长度的所述多个位置中的每个位置，确定所述至少一个分段管状胆管结构的管宽度估计。7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过确定在相应位置处的所述至少一个分段管状胆管结构的横截面取向并且确定所述至少一个分段管状胆管结构在所确定的横截面取向上的管宽度估计，计算每个位置的管宽度估计。8.根据权利要求6或权利要求7所述的方法，其中，所述方法还包括：基于沿着所述至少一个分段管状结构的长度的管宽度估计来检测所述至少一个分段管状结构内的变化模式。9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述方法包括：通过将至少一个模式检测窗口应用于管宽度估计数据来检测所述至少一个分段管状结构内的变化模式。10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法，其中，所述方法包括：检测以下各项中的至少一项：狭窄；扩张；以及串珠。11.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：识别所述医学成像扫描数据的立体内的第一管状胆管结构；确定沿着所述第一管状胆管结构的长度的支管节点位置；以及识别沿着所述第一管状胆管结构的长度从支管节点分叉的其他管状胆管结构。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述方法包括：递归地识别从所识别的管状胆管结构分叉的其他胆管结构，以导出分层胆管树形结构。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述方法包括：计算沿着每个识别的管状胆管结构的长度的每个位置的至少一组定量结构参数。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：对所述立体医学成像扫描数据执行管状增强，以导出所述立体医学成像扫描数据内的每个体素的至少一个管状度测度，以及对所述医学成像扫描数据执行分段，以至少部分地基于每个体素的所述至少一个管状度测度来识别管状胆管结构。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述管状增强包括：对于医学成像扫描数据的立体内的每个体素，计算将管状结构与其他结构区分开的至少一个度量，并且至少部分地基于所述至少一个度量来计算相应体素的管状度测度。16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述管状增强包括：对于医学成像扫描数据的立体内的每个体素，计算将管状结构与球形结构区分开的第一度量和将管状结构与板状结构区分开的第二度量，以及至少部分地基于所述第一度量、所述第二度量和相应体素的扫描强度值来计算相应体素的管状度测度。17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，所述方法包括：使用多尺度基于黑森(Hessian)的管状胆管结构增强。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述立体医学成像扫描数据包括经由磁共振成像模态获得的成像扫描数据。19.一种图像处理系统，所述图像处理系统被布置为从立体医学成像扫描数据生成胆管树形结构的定量数据，所述图像处理系统包括至少一个处理设备，所述至少一个处理设备被布置为：执行对医学成像扫描数据的立体的分段，以识别医学成像扫描数据的立体内的管状胆管结构；对于医学成像扫描数据的立体内的至少一个分段管状胆管结构，计算沿着管状胆管结构的长度的至少一个位置的至少一组定量结构参数；以及输出定量胆管树数据，所述定量胆管树数据包括所述至少一个分段管状胆管结构的所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·维卡尔，J·M·布雷迪，
申请(专利权)人：透视诊断有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB