用于脊椎位置探测的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供一种用于脊椎位置探测的方法，其包括：获得从由初始点的水平分量定义的矢状面上的图像中可见的多个椎体选择的当前椎体的2D几何配置，几何模板被应用到所述当前椎体，并且所述当前椎体的所述2D几何配置通过预定相关性评估来调节；基于所述当前椎体的经调节的2D几何配置通过识别沿着基本垂直于所述当前椎体的边缘的方向的梯度值来搜索与所述当前椎体的许多边缘点相对应的下一个椎体的相邻边缘点；基于在所述当前椎体的所述边缘点与所述下一个椎体的对应的相邻边缘点之间的距离的平均值来计算位于所述当前椎体与所述下一个椎体之间的椎间盘的高度；基于所述椎间盘的所述高度和所述当前椎体的经调节的2D几何配置来确定所述下一个椎体的2D几何配置。然后所述椎间盘的横向图像能够被形成以用于诊断。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及数字图像处理，并且更具体地涉及用于脊椎位置探测的系统和方法。
技术介绍
最近几年中数字成像技术已经经历了显著增长。这样的增长的范例包括使用用于 在放射摄影中辅助脊椎的分析的计算机的发展。在临床检查中，横向图像通常被用于探测 椎间盘异常。椎间盘的位置和取向对于诊断是重要的解剖结构。 当前，在临床检查中的测量需要人类交互，一个范例如具有不能够旋转的机架的 CT扫描器。通常，椎间盘的位置和取向被手动放置在这样的CT扫描器的脊椎上。手动测量不 仅是耗时的，而且取决于人的技术、经验和其他人类因素易于出错。
技术实现思路
因此，需要要求更少人类交互的用于脊椎位置探测的方法和系统。 根据本公开的实施例，一种用于脊椎位置探测的方法包括:获得从由初始点的水 平分量定义的矢状面上的图像中可见的多个椎体选择的当前椎体的2D几何配置，几何模板 被应用到所述当前椎体，并且所述当前椎体的所述2D几何配置通过预定相关性评估来调 节;基于所述当前椎体的经调节的2D几何配置通过识别沿着基本垂直于所述当前椎体的边 缘的方向的梯度值搜索与所述当前椎体的许多边缘点相对应的下一个椎体的相邻边缘点； 基于在所述当前椎体的所述边缘点和所述下一个椎体的对应的相邻边缘点之间的距离的 平均值来计算位于所述当前椎体与所述下一个椎体之间的椎间盘的高度;基于所述椎间盘 的高度和所述当前椎体的经调节的2D几何配置来确定所述下一个椎体的2D几何配置。 在一个方面中，所述几何模板是在矢状面上的具有2D参数值的矩形模板。 在另一方面中，所述预定相关性评估包括粒子滤波。 根据本公开的另一实施例，一种用于脊椎位置探测的系统包括:能由机器读取的 程序存储设备，其有形地实现能由机器运行以执行上述方法的指令的程序。 试验的结果示出，根据本文描述的技术，由于大大减少了在脊椎位置探测期间的 人类交互，所以改善了测量结果的准确度和速度。 下面更详细地描述本公开的各个方面和特征。并且参考结合附图进行的描述，本 专利技术的其他目的和优点将变得更加显而易见并且将容易理解。【附图说明】 下文将结合解决方案并且参考附图更详细地描述和解释本公开内容，其中： 图1是针对人类解剖结构定义的标准解剖位置的示意图； 图2是根据本公开的一个实施例的可见椎体的矢状图； 图3A是矢状面上的椎体的图示； 图3B是在笛卡儿坐标系中的最后一个椎体的中心的图示； 图4是由矩形模板近似的最后一个椎体的矢状图； 图5A是可见椎体的几何参数的图示； 图5B是位于最后一个椎体Vo与下一个椎体化之间的椎间盘的高度的图示； 图5C是椎间盘的平均高度的图示； 图6是示出根据本公开的一个实施例的探测方法的方框图/流程图； 图7是示出根据本公开的一个实施例的用于探测椎间盘的方法的方框图/流程图； 图8是示出根据本公开的另一实施例的探测方法的方框图/流程图；图9A是根据本公开的另一实施例的当前椎体的矢状图；图9B是当前椎体的横向图；图9C是当前椎体的冠状图；图9D是根据本公开的一个实施例的标记点的图示；图9E是根据本公开的另一实施例的标记点的图示； 图10是最后一个椎体和骶骨的图示； 图11是根据本公开的一个实施例的CT成像系统的图示。 附图中的相同参考标记指示相似的或对应的特征和/或功能。【具体实施方式】 将参考具体解决方案并且参考特定附图描述本专利技术，但是本专利技术不限于此，而是 仅受权利要求的限制。描述的附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，为了说明性目 的，元件中的一些的尺寸可能被夸大并且不一定是按比例绘制的。图1示出了针对人类解剖结构定义的标准解剖位置。在测量中，在如图2所示的脊 椎的许多可见椎体(也被称为脊柱)之中，最后一个椎体由用户（例如，临床医生)选择作为 初始椎体。另外，在最后一个椎体的中心上指示的点P被选择作为具有在三维(3D)笛卡尔坐 标系中的三个坐标分量(水平分量Ρχ、垂直分量Py、轴向分量Pz )的初始点。 在一个实施例中，被放置在横向面上的图像中的沿着水平方向的线上的中点的坐 标值被指定为水平分量px。在由p x定义的矢状面上的图像中（如图2所示），如图3A所示，最后 一个椎体的中心的坐标值被指定为垂直分量Py和轴向分量P z。在医学应用中，通常使用矢状 面。因此，垂直分量Py和轴向分量Pz能够分别被转换为χ ζ和yz以定义在二维（2D)坐标系（例 如如在图3B中示出的笛卡尔坐标系）中的点Q〇(x z，yz)。本文中矢状面上的垂直方向和垂直 方向能够被称为经转换的水平方向和经转换的垂直方向。 在本公开中，几何模板被应用到脊椎。由于椎体或椎间盘的形状类似于矩形带，所 以在一个实施例中，具有2D参数值的矩形模板被提供作为几何模板的一个范例。参考图4， 椎体的2D几何配置（即，矩形模板的2D几何参数)包括:矩形模板的中心(x，y)、宽度w、高度h 和取向Θ，其中，Θ是在矩形模板的上边缘或下边缘与水平方向之间的角度。Q〇 (χζ，yz)被指定 为中心(x，y)。宽度w和高度h被指定为正常人类的预定值w z和hz。取向Θ被指定为θζ。由于最 后一个椎体被初始化为当前椎体，取向θ ζ被设置为零。如图4所示，椎体的2D几何配置还可 以包括内部宽度wb和内部高度hb。正常地，对于人而言w b和hb是恒定值。而对于椎间盘，2D几 何信息（即矩形模板的2D几何参数)主要包括矩形模板的中心、高度和取向。能够根据当前 椎体的2D几何配置和下一个相邻椎体的2D几何配置来导出椎间盘的2D几何信息。稍后将更 详细地描述所述导出。在获得当前椎体的2D几何配置(〇〇(^，^)，1，1!2，02)之后。通过预定相关性评估进 一步优化2D几何配置。根据相关性评估，2D几何配置应当被调节，使得具有经调节的2D几何 参数的矩形模板将与当前椎体的图像很好地匹配。如图4所示，其显现，椎体的内部区域具有同质强度分布;而由wb和hb定义的边界区 域的强度分布被清楚地定界;并且强梯度值仅仅出现在针对椎体的矩形模板的边界上。在 矩形模板与当前椎体的图像之间的相关性能够通过强度相关性和/或梯度相关性来评估。 其中，矩形模板的内部区域服从高斯分布（即高斯模型N( yi，〇1)，yi是均值，并且〇1 是标准差），对于落入矩形模板的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于脊椎位置探测的方法，包括：获得从由初始点的水平分量定义的矢状面上的图像中可见的多个椎体选择的当前椎体的2D几何配置，几何模板被应用到所述当前椎体，并且所述当前椎体的所述2D几何配置通过预定相关性评估来调节；基于所述当前椎体的经调节的2D几何配置通过识别沿着基本垂直于所述当前椎体的边缘的方向的梯度值来搜索与所述当前椎体的许多边缘点相对应的下一个椎体的相邻边缘点；基于在所述当前椎体的所述边缘点与所述下一个椎体的对应的相邻边缘点之间的距离的平均值来计算位于所述当前椎体与所述下一个椎体之间的椎间盘的高度；基于所述椎间盘的所述高度和所述当前椎体的经调节的2D几何配置来确定所述下一个椎体的2D几何配置。

【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：马悦，沈彦华，赵丹，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL