脊柱医学成像数据的简化导航制造技术

本发明专利技术提供一种医学成像系统(700)，包括：存储器(734)，其用于存储机器可执行指令(740)；显示器(732)，其用于绘制用户接口(800)；以及处理器(730)。所述机器可执行指令的执行使所述处理器接收(1000)描述对象(718)的感兴趣区域(709)的三维医学图像数据(746)。所述感兴趣区域包括脊柱(200)。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器接收(1002)各自描述所述三维医学图像数据中的脊椎的位置和取向的脊柱坐标系的集合(748)。所述脊柱坐标系的集合还包括各自被定位在脊柱中心线(108)上的脊柱中心线位置的集合(102)。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器接收(1004)脊柱坐标系的集合与简化坐标系之间的映射(750)。所述简化坐标系包括描述沿着所述脊柱中心线的位置的脊柱高度(300)。所述简化坐标系还包括相对于局部脊椎取向的旋转取向。所述简化坐标系还包括从所述脊柱中心线的偏移。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器从所述用户接口重复地接收(1006)所述简化坐标系的简化坐标(752)。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器重复地计算(1008)脊柱图像绘制(754)。计算所述脊柱图像绘制包括使用所述映射将所述简化坐标转换为脊柱坐标系的集合以确定所述三维医学图像数据中的图像位置。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在显示器上重复地绘制(1010)所述脊柱图像绘制。

Simplified navigation of spinal medical imaging data

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】脊柱医学成像数据的简化导航
本专利技术涉及医学成像和磁共振成像，具体涉及脊柱的医学成像。
技术介绍
大的静态磁场由磁共振成像(MRI)扫描器用于对齐原子的核自旋，作为用于产生患者的身体内的图像的流程的一部分。该大的静态磁场被称为B0场。在MRI扫描期间，由一个或多个发射器线圈生成的射频(RF)脉冲引起所谓的B1场。另外施加的梯度场和B1场引起对有效局部磁场的扰动。RF信号然后由核自旋发射并且由一个或多个接收器线圈来检测。这些RF信号被用于构建MR图像。这些线圈还能够被称为天线。MRI扫描器能够构建要么是切片要么是体积的图像。切片是仅一个体素厚的薄的体积。体素是在其上MR信号被求平均的小体积元素，并且表示MR图像的分辨率。如果考虑单个切片，则体素在本文中还可以被称为像素(图片元素)。MRI技术能够被用于对对象内的各种解剖结构进行成像。Vrtovec、等人的期刊文章“AutomatedgenerationofcurvedplanarreformationsfromMRimagesofthespine”(Physicsinmedicineandbiology52.10(2007):2865)描述了一种用于使用MRI来生成脊柱的曲面重建(CPR)图像的方法(此后称为“Vrtovec等人”)。
技术实现思路
本专利技术在独立权利要求中提供了一种医学成像系统、一种计算机程序产品以及一种方法。在从属权利要求中给出了实施例。脊柱包括个体脊椎，个体脊椎在某种程度上相对于彼此是可移动的。对医学图像数据进行导航以找到特定解剖结构的特定视图会是困难的，并且可能涉及对所述操作者的一部分的反复试验。实施例可以使该过程流线化，或者甚至完全消除通过提供使用简化坐标系对脊柱的导航所涉及的反复试验。所述简化坐标系能够根据脊柱高度来定义，其等价于沿着脊柱中心线的特定位置、关于所述脊柱中心线的旋转以及与所述脊柱中心线的偏移。能够针对形成脊柱坐标系的集合的脊椎中的每个脊椎来定义个体坐标系。所述简化坐标系与所述脊柱坐标系之间的映射提供了针对关于所述脊柱中心线的旋转和偏移的空间取向。操作者还能够选择脊柱的一个或多个视图以显示哪个视图被引用到选定的简化坐标。例如，CPR图像能够被用于交互式地导航三维医学成像数据，并且然后，操作者能够选择待显示的图像的类型。使用这样的交互式和简化坐标系的另一潜在优点在于：所述简化坐标系自身可以用作包含描述脊柱的数据的各种三维医学成像数据集之间的配准。这例如可以被用于快速并且高效地比较在不同时间处成像的相同对象的医学成像数据集。操作者或分割算法可以一致地定义脊柱坐标系的集合。这对于使得操作者能够定义感兴趣的配准或特定简化坐标位置将是足够的。操作者识别一幅图像中的简化坐标，并且然后，另一图像中的简化坐标能够被用于自动地生成相同的视图。这样的布置还可以用于比较来自不同对象的三维医学成像数据。例如，所述脊柱高度可以基于相对于最近的脊椎的缩放尺寸。脊柱高度然后将独立于绝对距离并且将是解剖学上中性的。这例如可以使得能够使用参考三维医学成像数据来识别所述简化坐标中的解剖位置(和视图)。一旦定义了所述脊柱坐标系的集合，则就可以自动潜在地从其他对象的其他三维医学成像数据集中回顾这些视图。在一个方面中，本专利技术提供一种包括用于存储机器可执行指令的存储器的医学成像系统。所述医学成像系统还包括用于绘制图形用户接口的显示器。所述医学成像系统还包括用于控制所述医学成像系统的处理器。所述机器可执行指令的执行使所述处理器接收描述对象的感兴趣区域的三维医学图像数据。所述感兴趣区域包括脊柱。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器接收各自描述所述三维医学图像中的脊椎的位置和取向的空间坐标系的集合。脊椎是诸如构成脊柱的硬或刚性部分的结构的骨骼。所述脊柱坐标系例如可以各自描述所述脊柱的脊椎的位置和取向。所述脊柱坐标系的集合还包括各自描述沿着脊柱中心线的位置的脊柱中心线位置的集合。所述脊柱中心线位置的集合例如可以是脊柱坐标系的集合的一部分。例如，所述脊椎中的每个脊椎可以定义被指示为脊柱中心线位置的点并且然后具有被用于根据该脊柱中心线位置定义所述脊柱坐标系的集合的其他特征或坐标系。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器接收脊柱坐标系的集合与简化坐标系之间的映射。所述简化坐标系包括描述沿着脊柱中心线的位置的脊柱高度。所述简化坐标系还包括相对于所述局部脊椎取向的旋转取向。所述局部脊椎取向例如可以是所述脊柱坐标系的集合中的一个脊柱坐标系。所述简化坐标系还包括从所述脊柱中心线的偏移。当对所述脊柱的三维图像进行导航时的困难在于：脊柱是柔性的，并且脊椎可以相对于彼此稍微旋转或倾斜。使用标准三维坐标系，指定或者找到所述三维医学图像数据中的脊柱的特定视图可能是非常棘手的。所述简化坐标系可以减少对于操作者而言实现所述脊柱中的特定视图所花费的操作的数目。所述简化坐标系还可以用作特定脊柱的一个三维医学图像数据与另一三维医学图像数据之间的实际配准。所述脊柱中心线和所述脊柱坐标的集合例如可以根据脊椎中的界标或者容易地可识别的特征来定义。人或分割算法可以针对不同的三维医学图像数据集中的相同脊柱一致地、容易地定义脊柱中心线的位置和脊柱坐标系的相关联的集合。一旦所述简化坐标已经在一个三维医学图像数据集中被识别，则操作者可以加载相同人的脊柱的三维图像数据集并且可以一致地转到所述医学图像数据的不同采集中的相同视图。所述简化坐标系的又一优点在于：其还可以辅助比较不同个体或对象的脊柱。例如，一旦建立了所述脊柱坐标系的集合以及所述脊柱坐标系的集合与所述简化坐标系之间的所述映射，则不同个体中的坐标应当示出相同视图和沿着所述脊柱的相对位置。这例如可以使得操作者能够在不必手动地对所述三维医学图像数据进行导航的情况下一致地抽出所述脊柱的特定视图。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器从所述图形用户接口重复地接收所述简化坐标系的简化坐标。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器重复地计算脊柱图像绘制。所述脊柱图像绘制的计算包括使用所述映射将所述简化坐标转换为脊柱坐标系的集合以确定所述三维医学图像数据中的图像位置。所述机器可执行指令的执行还使所述处理器在显示器上重复地绘制所述脊柱图像绘制。以上三个步骤描述所述机器可执行指令的循环，其中，操作者能够使用针对所述简化坐标系而提供的所述简化坐标容易地导航所述三维医学图像数据。所述用户接口接收所述简化坐标。所述映射然后将此转换为脊柱坐标系的集合。这然后被用于根据所述三维医学图像数据来引用坐标。所述三维医学图像数据例如可以根据笛卡尔坐标系来定义。所述脊柱坐标系的集合是在所述三维医学图像数据的固有坐标系内的空间中定位和取向的坐标系。该医学成像系统的优点可以包括：当对所述三维医学图像数据进行导航时，操作者的负担减小。在另一实施例中，例如可以通过从其中操作者识别各种脊椎的位置和取向的图形用户接口接收输入来执行对所述三维医学图像数据的接收。在另一实施例中，通过分割算法来执行对所述脊柱坐标系的集合的接收。在另一实施例中，所述脊柱坐标系的集合与所述简化坐标系之间的所述映射的所述接收可以包括定义所述简化坐标系如何与脊柱坐标的个体集合相关。所述脊柱坐标系的集合例如可以定义多个脊椎的所述位置和取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医学成像系统(700)，包括：‑存储器(734)，其用于存储机器可执行指令(740)；‑显示器(732)，其用于绘制用户接口(800)；‑处理器(730)，其中，所述机器可执行指令的执行使所述处理器：‑接收(1000)描述对象(718)的感兴趣区域(709)的三维医学图像数据(746)，其中，所述感兴趣区域包括脊柱(200)；‑接收(1002)各自描述所述三维医学图像数据中的脊椎的位置和取向的脊柱坐标系的集合(748)，其中，所述脊柱坐标系的集合还包括各自被定位在脊柱中心线(108)上的脊柱中心线位置的集合(102)；并且‑接收(1004)所述脊柱坐标系的集合与简化坐标系之间的映射(750)，其中，所述简化坐标系包括描述沿着所述脊柱中心线的位置的脊柱高度(300)，其中，所述简化坐标系还包括相对于局部脊椎取向的旋转取向，其中，所述简化坐标系还包括从所述脊柱中心线的偏移；并且其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器重复地：‑从所述用户接口接收(1006)所述简化坐标系的简化坐标(752)；‑计算(1008)脊柱图像绘制(754)，其中，计算所述脊柱图像绘制包括使用所述映射将所述简化坐标转换为所述脊柱坐标系的集合以确定所述三维医学图像数据中的图像位置；并且‑在所述显示器上绘制(1010)所述脊柱图像绘制。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.08 EP 16202955.71.一种医学成像系统(700)，包括：-存储器(734)，其用于存储机器可执行指令(740)；-显示器(732)，其用于绘制用户接口(800)；-处理器(730)，其中，所述机器可执行指令的执行使所述处理器：-接收(1000)描述对象(718)的感兴趣区域(709)的三维医学图像数据(746)，其中，所述感兴趣区域包括脊柱(200)；-接收(1002)各自描述所述三维医学图像数据中的脊椎的位置和取向的脊柱坐标系的集合(748)，其中，所述脊柱坐标系的集合还包括各自被定位在脊柱中心线(108)上的脊柱中心线位置的集合(102)；并且-接收(1004)所述脊柱坐标系的集合与简化坐标系之间的映射(750)，其中，所述简化坐标系包括描述沿着所述脊柱中心线的位置的脊柱高度(300)，其中，所述简化坐标系还包括相对于局部脊椎取向的旋转取向，其中，所述简化坐标系还包括从所述脊柱中心线的偏移；并且其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器重复地：-从所述用户接口接收(1006)所述简化坐标系的简化坐标(752)；-计算(1008)脊柱图像绘制(754)，其中，计算所述脊柱图像绘制包括使用所述映射将所述简化坐标转换为所述脊柱坐标系的集合以确定所述三维医学图像数据中的图像位置；并且-在所述显示器上绘制(1010)所述脊柱图像绘制。2.根据权利要求1所述的医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器重复地：-从所述用户接口接收(1100)图像绘制类型选择(756)；并且-使用所述图像绘制类型选择来重新计算(1010)所述脊柱图像绘制。3.根据权利要求2所述的医学成像系统，其中，所述图像绘制类型是以下中的任一项：具有自由选取的轴的正交视图、具有与所述三维数据对齐的轴的正交视图以及具有与所述脊柱坐标下的所述脊柱中心线位置对齐的轴的正交视图。4.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器从所述用户接口接收位置配准选择，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器存储所述简化坐标作为图像配准。5.根据权利要求4中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器接收描述所述对象的额外感兴趣区域的额外三维图像数据，其中，所述感兴趣区域包括所述脊柱，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：-接收描述所述对象的所述感兴趣区域的额外三维医学图像数据，其中，所述感兴趣区域包括所述脊柱；-接收等价于所述脊柱坐标系的集合的脊柱坐标系的额外集合；-接收额外映射，其中，所述额外映射是在所述脊柱坐标系的额外集合与所述简化坐标系之间的。6.根据权利要求5所述的医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行使所述处理器：-计算额外脊柱图像绘制，其中，计算所述额外脊柱图像绘制包括使用所述额外映射将所述简化坐标转换为所述脊柱坐标系的额外集合以确定所述额外三维医学图像数据中的额外图像位置；并且-在所述显示器上绘制所述额外脊柱图像绘制。7.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述脊柱坐标的集合和所述映射是作为输入从所述用户接口接收的。8.根据权利要求1至6中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述机器可执行指令的执行还使所述处理器：-使用分割算法来计算对所述三维医学图像数据的分割；并且-使用所述分割来计算所述脊柱坐标系的集合和/或所述映射。9.根据前述权利要求中的任一项所述的医学成像系统，其中，所述三维医学图像数据是以下中的任一项：三维数据集，和二维切片的堆叠。10....

【专利技术属性】
技术研发人员：C·洛伦茨，P·博尔纳特，T·克林德，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL