用于3D计算机断层扫描的多个骨骼分割制造技术

一种用于三维计算机断层扫描的多个骨骼分割的方法，包括动作：-接收(20)表示患者的第一和第二骨骼的计算机断层扫描(CT)数据；-分别分割(22)所述第一和第二骨骼；-细化(30)作为所述分割的第一置信图的函数的所述第一骨骼的分割；-细化(30)作为所述分割的第二置信图的函数的所述第二骨骼的分割；-共同地调整(34)作为第一和第二置信图的函数的所述第一和第二骨骼的分割的结果；以及-输出(30)示出具有所述分割的调整的结果的所述第一和第二骨骼的图像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术设及一种根据独立权利要求的用于=维计算机断层扫描的多个骨骼分割 的方法和计算机可读介质。 本公开总地设及计算机断层扫描（CT)领域，并且更具体地设及利用计算机断层 扫描的自动的骨骼分割。
技术介绍
CT可W扫描患者体积。不同的对象在体积中可能是相互邻近的。来自扫描的CT 数据表示两个对象。为辅助诊断、规划或植入设计，对象可W被分割。例如，来自=维（3D) CT图像的人的骨骼的分割对许多临床应用是重要的，所述临床应用诸如可视化增强、疾病 诊断、植入设计、切割导向设计和手术上的规划。与每个对象相关联的位置或体素（voxel) 被确定。 特别是在=维中，对对象的手动追踪是耗时间的。由于骨骼结构的多样化和复杂 性、骨骼组织的非均匀的密度、由于部分体积效应而模糊和薄弱的骨骼界限、W及诸如骨质 疏松症的病理学情况，自动的检测仍然是非常具有挑战性的任务。具体地，当相邻骨骼相互 靠的太近时，因为骨骼间的间隙极度地窄，或者如果骨骼相互接界则所述骨骼间的间隙甚 至消失，所W分开该些骨骼变得非常困难。因此，传统的分割方法常常产生重叠的界限。图 1示出了具有得到重叠的界限的区域40的自动的分割的股骨（上）和胶骨（下）。由于该 重叠错误，分割可能是不准确的。
技术实现思路
W介绍的方式，下文所述的优选实施例包括用于=维计算机断层扫描的多个对象 分割的方法、系统、指令和计算机可读介质。邻近的对象被单独地分割。可W识别被指定为 属于两个对象的重叠的区域或位置。单独的分割的置信图被用于将重叠的位置标记为属于 对象中的一个或另一个，而不是两者。该重新分割被应用于重叠的局部，而不是其它位置。 仅对重叠位置的重新分割和应用中的置信图可W相互独立地或组合使用。 在第一方面中，提供一种用于=维计算机断层扫描的多个骨骼分割的方法。接收 表示患者的第一和第二骨骼的计算机断层扫描（CT)数据。处理器分别分割第一和第二骨 骼。所述处理器细化作为所述分割的第一置信图的函数的所述第一骨骼的分割W及作为所 述分割的第二置信图的函数的所述第二骨骼的分割。所述处理器共同地调整作为所述第一 和第二置信图的函数的所述第一和第二骨骼的分割的结果。示出具有所述分割的调整的结 果的所述第一和第二骨骼的图像被输出。 在第二方面中，在非暂时的计算机可读贬存介质中贬存表示指令的数据，所述指 令由用于=维计算机断层扫描的多个对象分割的编程的处理器执行。所述贬存介质包括指 令用于：将计算机断层扫描数据的第一体素标记为属于具有第一界限的第一分割，将计算 机断层扫描数据的第二体素标记为属于具有第二界限的第二分割，所述第二体素的至少一 些还被标记为属于所述第一分割，计算从所述第一体素到所述第一界限的第一距离，计算 从所述第二体素到所述第二界限的第二距离，最小化作为所述第一和第二距离和空间排除 约束的函数的能量函数使得所述第一体素专用于所述第一分割并且所述第二体素专用于 所述第二分割，W及在所述最小化之后产生所述第一和第二分割的图像。[000引在第=方面中，在非暂时的计算机可读贬存介质中贬存表示指令的数据，所述指 令由用于=维计算机断层扫描的多个对象分割的编程的处理器执行。所述贬存介质包括指 令用于：从计算机断层扫描信息识别第一对象的位置，从计算机断层扫描信息识别第二对 象的位置，确定重叠的所述第一和第二对象的所述位置，修改所述重叠的位置的每一个W 使得专用于所述第一或第二对象，W及避免修改所述重叠之外的位置。 本专利技术由下述权利要求限定，并且在本部分中没有什么应被认为是对该些权利要 求的限制。本专利技术进一步的方面和优点在下文中结合优选实施例被讨论，并且可能在之后 独立地或组合地被要求保护。【附图说明】 所述组件和附图并不一定成比例，而是重点说明本专利技术的原理。此外，在附图中， 相似的参考标号表示贯穿不同视图的相应的部件。 图1是具有两个对象的分割的、示出对象的重叠的计算机断层扫描图像； 图2示出了用于S维计算机断层扫描的多个对象分割的方法的一实施例； 图3是用于S维计算机断层扫描的多个对象分割的方法的另一实施例的流程图； 图4A、4B和4C是表示分割的不同的阶段的计算机断层扫描图像； 图5示出了具有重叠的分割W及重叠的重新分割校正的计算机断层扫描图像；W 及 图6示出了用于S维计算机断层扫描的多个对象分割的系统的一实施例的框图。【具体实施方式】 提供多个邻近的对象的自动的分割。由计算机断层扫描（CT)数据表示的任何对 象可W被分割。例如，分割两个不同的器官。在用在该里所讨论的实施例中的另一示例中， 邻近的骨骼被分割。由CT数据表示的位置被标记为属于诸如胶骨或股骨的骨骼的一个或 另一个。自动地从S维（3D)CT图像进行共同的多个骨骼的分割。[001引从3DCT图像的自动的骨骼分割在许多临床应用中是有用的但充满挑战的任务。 具体地，当在人的关节周围的相邻骨骼非常靠近甚至相互接触时，传统的骨骼分割方法易 于产生重叠错误，特别是如果骨骼被单独分割。提供了用于多个骨骼分割的完全自动的、 计算机高效率的并且准确的共同分割系统。在一实施例中，每个骨骼通过用边缘空间学习 (MSL)架构初始地分割W用于姿态估计W及非刚性界限变形。为消除分割重叠，用从初始 分割结果和在马尔可夫随机场（MRF)中相邻骨骼之间的空间排除约束得出的置信图重新 分割骨骼。因此，通过重新分割重叠被有效地消除。此外，由于重新分割仅被应用于初始分 割结果的局部重叠的区域，所W重新分割仅具有轻简的计算成本。该共同的分割通过大约 1秒的额外的计算相比于地面实况（groundtruth)可W减少分割重叠错误多达100%。 图2和3示出了用于S维计算机断层扫描的多个对象分割的方法的实施例。所述 方法使用图6的系统、处理器、服务器、计算机和/或不同的系统实现。通常，处理器接收3D CT数据并进行所述方法的动作W输出用于由3DCT数据表示的邻近对象的不同位置的指 /J、-〇 此外，相比于图2或3所示出的可W提供不同的或更少的动作。例如，提供了访问 其它类型的数据的动作、用于发送输出的动作和/或用于存储分割的动作。作为另一示例， 提供了其它初始分割动作（例如，动作24-30或44-58被替换）。可W使用单独的对象的任 何分割。作为另一示例，在不使用置信图的情况下，提供了限于重叠的位置的重新分割。W 所示出的顺序或不同的顺序进行所述动作。 在由图2所表示的实施例中，自动的分割包括动作42中的初始分割和动作60中 的共同的重新分割。在动作42的初始分割中，每个骨骼被分别检测和分割。骨骼首先用动 作44中的边缘空间学习被定位。在给定体积中捜索目标骨骼的最佳相似性变换或最佳相 似性变换组。在动作46中找到方位，然后在动作48中找到顶方位候选的定向，并且然后在 动作50中找到顶方位+定向候选的比例。然后，在动作54中使用基于学习的3D界限检测 器W推导初始形状并且在动作56中在统计的形状模型（SSM)空间中引导形状变形。在动 作58中使用基于图形的分割算法将所得到的形状进一步细化W更好的适应图像数据。可 W使用其它动作。 由于每个骨骼被分别分割，分割重叠可能在相邻骨骼之间产生。为消除重叠错误， 在动作60中进行共同的重新分割。在动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于三维计算机断层扫描的多个骨骼分割的方法，所述方法用处理器(12)执行并且所述方法包括：‑接收(20)表示患者的第一和第二骨骼的计算机断层扫描(CT)数据；‑分别分割(22)所述第一和第二骨骼；‑细化(30)作为所述分割的第一置信图的函数的所述第一骨骼的分割；‑细化(30)作为所述分割的第二置信图的函数的所述第二骨骼的分割；‑共同地调整(34)作为第一和第二置信图的函数的所述第一和第二骨骼的分割的结果；以及‑输出(30)示出具有所述分割的调整的结果的所述第一和第二骨骼的图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：D吴，N伯克贝克，M索夫卡，M刘，SK周，
申请(专利权)人：西门子制品生命周期管理软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US