解剖结构的平面可视化制造技术

描述了用于患者的解剖结构的二维映射的方法。该方法用于获取患者的解剖结构的三维图像数据。此外，将虚拟网络结构适配解剖结构的空间走向。设定用户定义的映射投影，用于将后续输出图像的二维像素位置投影到围绕解剖结构中心的几何图形，几何图形到二维空间的映射被定义。然后，确定指派给后续输出图像的二维像素位置的径向延伸半线与虚拟网络结构的相交点。最后，基于指派给所确定的相交点的图像强度值来确定输出图像。还描述了用于患者的树状细长结构的二维映射的方法和用于树状细长结构的同时映射的方法。而且，描述了用于患者的解剖结构的二维映射的装置和用于患者的树状细长结构的二维映射的装置。此外，还描述用于树状细长结构的同时映射的装置。

Planar Visualization of Anatomical Structure

A two-dimensional mapping method for patient's anatomical structure is described. This method is used to acquire three-dimensional image data of patient's anatomical structure. In addition, the virtual network structure is adapted to the spatial orientation of the anatomical structure. User-defined mapping projection is set to project the two-dimensional pixel position of the subsequent output image to the geometric figure around the center of the anatomical structure, and the mapping from geometric figure to two-dimensional space is defined. Then, the intersection point between the radial extended half line assigned to the two-dimensional pixel position of the subsequent output image and the virtual network structure is determined. Finally, the output image is determined based on the image intensity value assigned to the determined intersection point. The two-dimensional mapping method for patient's tree-like slender structure and the simultaneous mapping method for tree-like slender structure are also described. Furthermore, a device for two-dimensional mapping of the patient's anatomical structure and a device for two-dimensional mapping of the patient's tree-like slender structure are described. In addition, a device for simultaneous mapping of tree-like slender structures is described.

【技术实现步骤摘要】
解剖结构的平面可视化
本专利技术涉及一种用于患者的解剖结构的二维映射的方法。本专利技术还涉及一种用于患者的树状细长结构的二维映射的方法。此外，本专利技术涉及一种用于树状细长结构的同时映射的方法。另外，本专利技术涉及一种用于患者的解剖结构的二维映射的装置。本专利技术进一步涉及一种用于患者的树状细长结构的二维映射的装置。本专利技术还涉及一种用于树状细长结构的同时映射的装置。
技术介绍
计算机辅助可视化方法为检查从医学成像方法获得的数据提供了非常灵活和有效的选择，因此在临床应用中起着重要作用。迄今为止，对被定向为彼此正交的标准化视图进行逐片检查一直是诊断放射学中的标准方法。遗憾的是，对于许多任务来说，直接查看和评估并不理想，这是因为解剖结构通常不会与计算机断层摄影仪或成像医疗设备的坐标系共形运动，并且通常具有复杂的形式。在CT血管造影(简称为CTA)中，要显示血管以便检测血管异常。为此，要在患者体内检查例如冠状动脉或其他动脉。为了便于更灵活地查看医学数据集，开发出了多平面重组(MPR)用以在任何定向的平面中表示重建的CT体积。然而，查看所述常规MPR表示中的血管是非常繁琐的，因为血管、例如冠状血管具有复杂的三维几何形状，仅一小部分动脉分别与所表示的图像切片相交，导致在图像表示中仅可以标识每个动脉的一小部分。鉴于所提及的困难，已经开发出用于所记录的医学图像数据的可视化的方法，这样的方法考虑了特定的解剖学环境。另一类型的图像表示基于弯曲平面重组(CPR)，这种图像表示支持通过由各个几何中心线或复杂中心线图定义的数据集来进行灵活切割。CPR通常被用于血管的可视化，因为所生成的切口支持血管内腔的细致检查并且包括有价值的解剖学上下文。与MPR相反，CPR直接由特定于患者的解剖数据控制，并且这最终使更多信息被浓缩在一个可以绕纵向轴线旋转的单个2D视图中。虽然常规的弯曲平面重组使得各个冠状区段能够在单个图像中在全部长度上被可视化，但是这些冠状区段不能被用来表示整个冠状系统的多个区段，因此丢失了解剖学上下文。共形映射具有角度保持映射的属性，这种映射在希望将被映射对象的相似性保留在投影中的情况下是特别重要的。图像的共形性在医学图像配准中起重要作用。然而，即使利用共形映射，也会发生局部或全局缩放。这导致各个区域的扩大或缩小表示，并且产生看上去不自然的参数化结果。还有其他方法也试图将共形性和刚性的目标相互结合；这也被称为ARAP范例(ARAP＝尽可能刚性)。这避免了特别是在局部区域上在长度方向的过度扭曲，同时仍保留最大可能的共形性。特别地，它防止一些区域被映射得太大或太小，因此确保了表示的清晰度和用户友好性。因此，需求一种可视化方法用于将所有冠状部分的复杂三维结构可以被映射到如下的平面图像表示上，该平面图像表示允许对整个血管树的快速检查，其中能保留解剖学上下文并且支持用户交互。同时应该最小化几何失真。常规情况下，多个不同血管段的CPR表示按顺序被查看并且在单独的视图中彼此相邻，但是这个过程引起伪像外观和示意可视化，并且导致血管系统底层的树结构的损失、从而导致解剖学上下文的损失。US7,447,535B2描述了在单个图像中可视化所有冠状区段的一种尝试。在此文中，球形网络通过沿其法线的挤压而变形，以使其适配冠状结构。然后该结构沿着网络被扫描，并且扫描到的值被传送回球体。这些值然后通过墨卡托投影被映射到二维图像上。然而，这些方法具有以下缺点：-在许多血管位于被用于挤压的球体法线方向上的情况中，所描述的网络适配技术导致血管部分未被映射。这些血管中只有一个血管与所生成的网络相交。每个球体法线的挤压(如在常规方法中)在特定点处停止，确切地说，停止在血管的一个点处。因此，所形成的网络不包含沿该法线位于该点之前或之后的血管点。-墨卡托投影不是特别适合生成概览表示，因为所生成的表示的大多数区域都是失真的。特别是距离图像表示中心的水平线更远的图像部分将严重失真。-球体不是变形的理想起点，因为取决于位置、血管的几何形状和血管扫描的质量，一些冠状区段可能指向球体中心的方向，这导致网络中的深度压痕，从而损害图像质量。-另外，这个过程产生静态二维图像，这种图像不能提供用户交互的选项，诸如“切片”。US7,233,329B2中描述了其他方法。在此文中，最大强度投影(MIP)沿着一个波束、在该波束与网络的相交点之前和之后被生成。然而，利用该方法不能保证所生成的网络与所有血管相交，因此也不能保证所有血管被映射。此外，该方法的成功取决于扫描增量的选择和初始心脏网络的近似。另外，由于扫描非光滑表面，将生成伪像。由于要沿着射线上的多个位置执行投影，因此仅可能生成厚的MIP切片。利用这种方法不可能生成多于一个的薄切片。
技术实现思路
因此，一个目标可以是要提出一种平面可视化方法，能够实现尽可能准确的复杂血管结构的全面映射。该目标通过以下来实现：根据权利要求1所要求的用于患者的解剖结构的二维映射的方法；根据权利要求14所要求的用于患者的树状细长结构的二维映射的方法；根据权利要求29所要求的用于树状细长结构的同时映射的方法；根据权利要求30所要求的用于患者的解剖结构的二维映射的装置；根据权利要求31所要求的用于患者的树状细长结构的二维映射的装置；以及根据权利要求32所要求的用于树状细长结构的同时映射的装置。根据本专利技术的用于患者的解剖结构的二维映射的方法包括获取患者的中空结构的三维图像数据。三维图像数据例如可以通过医学成像设备来生成或获取，医学成像设备诸如是计算机断层摄影系统或磁共振断层摄影系统。优选的是，解剖结构具有中空结构。在本文上下文中，中空结构指的是具有至少部分闭合表面的三维物体，诸如中空器官、或者骨骼骨架的相应成形部分。中空器官的示例例如是心脏或血管。骨骼骨架的相应成形部分的示例例如是头骨。此外，根据本专利技术的方法包括使虚拟网络结构适配解剖结构的空间走向。这意味着虚拟网络结构从初始结构开始被修改，以使其与解剖结构的表面的走向重合。如果要映射解剖结构的表面上的特定结构，虚拟网络结构必须被适配以使要被映射的网络结构的这些结构随后可以被映射用于图像再现。对于解剖结构或解剖结构的一些部分的后续二维图像再现，用户定义用于将后续输出图像的二维像素位置投影到几何图形上的映射投影、或者从预先指定的映射投影列表中选择映射投影，几何图形到二维空间(例如是围绕解剖结构中心的单位球体)上的映射被定义。还可以使多个这样的映射投影同时被应用于所获取的图像数据集，以便获得具有不同失真度的二维输出图像。然后，确定指派给后续输出图像的二维像素位置的径向延伸半线与虚拟网络结构的相交点。即，穿透网络结构的射线从网络结构的中心径向向外发射，网络结构的这个中心也形成几何图形的中心。然后这些射线或半线的穿刺点被用作扫描点，用于生成后续输出图像。这些半线的定向对应于输出图像的预定义点的二维坐标。根据用户选择的映射投影的类型，这些二维坐标被转换为半线的角坐标。最后，基于指派给所确定的相交点的图像强度值，确定输出图像。输出图像包括通过所描述的映射投影而被投射到二维中的解剖结构的呈现。由于用户要自己选择映射投影的类型，因此他们自己能够确定表示的哪些属性对他们特别重要。例如，这种属性可以是共形、距离或相等面积的如实再现。二维表示使得中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于患者的解剖结构的二维映射的方法，包括以下步骤：‑获取患者的解剖结构的三维图像数据(EBD)，‑使虚拟网络结构(VN)适配所述解剖结构的空间走向，‑设定用户定义的映射投影(BKN)，用于将后续输出图像(ABD)的二维像素位置投影到围绕所述解剖结构的中心的几何图形(EK)上，所述几何图形到二维空间上的映射被定义，‑确定指派给所述后续输出图像(AB)的所述二维像素位置的径向延伸半线(HG)与所述虚拟网络结构(VN)的相交点(SN)，‑基于指派给所确定的所述相交点(SN)的图像强度值，确定所述输出图像(ABD)。

【技术特征摘要】
2017.08.18 DE 102017214447.51.一种用于患者的解剖结构的二维映射的方法，包括以下步骤：-获取患者的解剖结构的三维图像数据(EBD)，-使虚拟网络结构(VN)适配所述解剖结构的空间走向，-设定用户定义的映射投影(BKN)，用于将后续输出图像(ABD)的二维像素位置投影到围绕所述解剖结构的中心的几何图形(EK)上，所述几何图形到二维空间上的映射被定义，-确定指派给所述后续输出图像(AB)的所述二维像素位置的径向延伸半线(HG)与所述虚拟网络结构(VN)的相交点(SN)，-基于指派给所确定的所述相交点(SN)的图像强度值，确定所述输出图像(ABD)。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述解剖结构具有中空结构。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述中空结构包括具有血管结构(LCA、RCA)的中空器官。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在初始时，所述血管结构(LCA、RCA)的中心线(CL)被确定并且所述虚拟网络结构(VN)对所述中空器官的所述空间走向的所述适配被执行，以使所述虚拟网络结构(VN)适配所述血管结构(LCA、RCA)的所述中心线(CL)的所述空间走向。5.根据权利要求3或权利要求4所述的方法，其中所述中空器官包括心脏的心包。6.根据权利要求4和权利要求5所述的方法，其中所述虚拟网络结构(VN)的所述适配包括以下步骤：-确定虚拟网络结构(VN)，所述虚拟网络结构(VN)近似于所获取的所述三维图像数据(EBD)中的心脏的心包，-裁剪所述虚拟网络结构(VN)，其中不包括任何中心线(CL)的所述虚拟网络结构(VN)的部分被丢弃，-平滑所述虚拟网络结构(VN)，-使所述虚拟网络结构(VN)适配所述中心线(CL)。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述中心线(CL)包括多个中心线点并且，在使所述虚拟网络结构(VN)适配所述中心线(CL)的步骤中，执行ARAP网络变形方法，以使所述虚拟网络结构(VN)包括所述多个中心线点(CN)。8.根据前述权利要求之一所述的方法，其中被指派给所述二维像素位置的球坐标在所述几何图形(EK)上被移动，以使感兴趣的图像区域位于所述输出图像(ABD)中具有较低几何失真的区域。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述感兴趣的图像区域包括要被映射的血管结构(LCA、RCA)。10.根据前述权利要求之一所述的方法，其中在一条径向延伸半线(HG)具有与所述虚拟网络结构(VN)的多个相交点(SN)的情况下，具有最高强度的所述相交点(SN)被用作所述输出图像(ABD)的图像点。11.根据前述权利要求之一所述的方法，其中基于所述径向延伸半线(HG)的部分来确定至少一个附加图像切片和/或至少一个附加MIP图像(MIP)，所述径向延伸半线(HG)的部分处于与所述虚拟网络结构(VN)与所述径向延伸半线(HG)的所确定的相交点(SN)的预定间距(I)。12.根据前述权利要求之一所述的方法，其中基于相同的所获取的三维图像数据(EBD)，使用不同的用户定义的映射投影(BKN)来生成多个输出图像(ABD)。13.根据前述权利要求之一所述的方法，其中所述输出图像(ABD)被用来执行以下用户交互中的至少一个：-滚动通过所述输出图像(ABD)的切片，-仅查看一个特定值范围的图像强度值，-查看放大或缩小的图像细节，-移动要被查看的图像区域，-变化图像切片的切片厚度，优选为变化MIP图像(MIP)的切片厚度。14.一种用于患者的树状细长结构(LCA、RCA)的二维映射的方法，包括以下步骤：-获取患者的树状细长结构的三维图像数据(EBD)，-基于所获取的所述三维图像数据(EBD)，标识所述树状细长结构(GBS、LCA、RCA)，-确定针对所标识的所述树状细长结构(GBS、LCA、RCA)的弯曲平面重组(CPR)，-旋转所述树状细长结构(GBS、RCA、LCA)的相交区段，以使所述区段在所述弯曲平面重组(CPR)中不相交，-将所述树状细长结构(GBS、RCA、LCA)的区段唯一地指派给输出图像的如下每个点，从所述输出图像的该点、结合扫描线(AL)获得所获取的所述图像数据(EBD)的相关联的扫描点，-通过扫描所确定的所述扫描点来生成输出图像。15.根据权利要求14所述的方法，其中输出图像的所述生成包括在单个图像中表示所述树状细长结构(LCA、RCA)的多个区段。16.根据权利要求14所述的方法，其中所述树状细长结构包括血管结构。17.根据权利要求14至权利要求16中任一项所述的方法，其中标识所述树状细长结构包括以下步骤：-设定在所获取的所述图像数据(EBD)上的查看方向，-确定所获取的所述图像数据(EBD)中树状细长结构的中心线(CL)，-将所述中心线(CL)自动转换为树状细长结构(GBS)。18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中针对被重组的所述结构的每个中心线点(CL)，确定所述扫描线。19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中针对相交区段的所述旋转，执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣芸，R·克格尔，M·舒林，C·施韦莫尔，M·舍恩宾格，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE