用于提供至少一个管状结构的二维展开图像的方法技术

提供至少一个管状结构的二维展开图像的计算机实现的方法，包括：接收包括管状结构的检查区域的三维图像数据；在三维图像数据中选择输入点集合，输入点集合包括表示管状结构的第一多个输入点，确定关于三维图像数据的投影表面；计算投影表面的表面点集合，针对输入点集合中的每个输入点，基于输入点到投影表面上的投影计算表面点集合的对应表面点；通过对投影表面、输入点集合和表面点集合应用变形算法来计算经变形的投影表面，表面点集合中的每个表面点被移动到输入点集合中的对应输入点；基于经变形的投影表面计算关于三维图像数据的体素位置集合；基于三维图像数据和体素位置集合计算管状结构的二维展开图像；提供二维展开图像。

【技术实现步骤摘要】
用于提供至少一个管状结构的二维展开图像的方法
在一个方面，本专利技术涉及用于提供至少一个管状结构的二维展开图像的计算机实现的方法。在其他方面，本专利技术涉及数据处理系统、医学成像设备、计算机程序产品和计算机可读介质。
技术介绍
为了检查血管疾病，放射科医生通常需要查看属于同一血管树的多条血管。该血管树通常具有复杂的三维结构，这使得阅读非常困难并且需要更多的认知努力。经典的阅读方法涉及检查多平面重建(MPR)切片的堆叠，这需要大量的认知努力，因为相关信息分布在整个切片堆叠中。用于创建整个血管树的概览图像的经典方法包括体绘制技术(VRT)或最大强度投影(MIP)。VRT无法将血管内的原始CT值可视化，而MIP可能会忽略低密度软斑块病变。使用弯曲的MPR(CPR)，单个血管可以从某个视角被可视化。CPR的交互式旋转使得能够从不同的视角来检查血管。但是，该方法仅将单个血管可视化。最近，已发布了经典CPR的各种扩展[图1]。所有这些都具有在单个图像中将多个血管可视化的相同目标。在接下来的部分中，我们将首先讨论一般性扩展，然后讨论专门为绘制冠状血管而提出的扩展。多路径CPR[参考文献1]允许在单个图片中将若干个血管可视化。为了避免血管之间的重叠，提出了无缠绕的多路径CPR[参考文献2]。两种方法均将单个CPR视图粘贴到共同的图片中。输出图像被分割为不同的血管区域，其中每个区域包括对应血管的CPR。这导致单个区域之间出现边界伪像，边界伪像可能会妨碍这些方法的临床接受。树越复杂，输出图像中就会出现越多的区域边界伪像。因此，期望血管树的平滑且无伪像的可视化。具有标准化取向、但还包括患者特定的解剖结构和对应CTHU值的可视化是优选的。因此，在过去已提出了有助于在单个图像中将多个冠状血管可视化的多种方法。专利US7447535B2[参考文献3、参考文献6]包括用于显示围绕球形或椭圆形基表面来取向的血管树的系统。所提出的方法应用射线投射。可能会出现不同种类的伪像，例如，彼此重叠的冲突血管部分、或者由于较小的投影角度而使得距投影中心很远的血管部分失真。专利US20190057541A1[参考文献7]还着重于在2D视图上展开冠状动脉。它针对任何像素使用与网格的半射线交叉。
技术实现思路
本专利技术的基本技术问题是促进改进至少一个管状解剖结构的展开。该问题通过独立权利要求的主题来解决。从属权利要求涉及本专利技术的其他方面。在一个方面，本专利技术涉及用于提供至少一个管状结构的二维展开图像的计算机实现的方法，方法包括：-接收包括至少一个管状结构的检查区域的三维图像数据，-在三维图像数据中选择输入点集合，其中输入点集合包括表示至少一个管状结构的第一多个输入点，-确定关于三维图像数据的投影表面，-计算投影表面的表面点集合，其中针对输入点集合中的每个输入点，基于输入点到投影表面上的投影来计算表面点集合中的对应表面点，-通过对投影表面、输入点集合和表面点集合应用变形算法来计算经变形的投影表面，其中表面点集合中的每个表面点被移动到输入点集合中的对应输入点，-基于经变形的投影表面，计算关于三维图像数据的体素位置集合，-基于三维图像数据和体素位置集合，计算至少一个管状结构的二维展开图像，-提供二维展开图像。至少一个管状结构可以是例如解剖结构、特别是分支解剖结构。在另一方面，至少一个管状结构包括血管树和/或气道树。具体地，至少一个管状结构可以包括至少一个管状结构的多个管状区段。多个管状区段中的管状区段可以被布置为例如相对于彼此呈树状形状。三维图像数据中的输入点集合可以例如自动地和/或基于对应的手动用户输入来选择。具体地，三维图像数据中的输入点集合可以通过将分割算法和/或中心线提取算法应用于三维图像数据来选择。输入点集合可以包括例如，针对多个管状区段中的每个管状区段，位于该管状区段的中心线上的至少一个输入点。输入点集合中的每个输入点可以例如位于多个管状区段中的对应管状区段的中心线上。所提出的方法可以提供用于在单个图像中将多个血管同时可视化的通用框架。它可以被应用于例如成对的血管，例如，左/右颈动脉、左/右流出道或更复杂的分支结构，比如冠状动脉。在另一方面，投影表面具有光滑的几何形状和/或包括规则网格。规则网格可以包括例如二维布置的节点，特别是m×n个节点，其中m和n是整数。投影表面可以至少在整个投影的解剖结构之上延伸，特别是在三维图像数据的整个图像区域之上延伸。在另一方面，投影表面基于至少一个管状结构的平均形状模型和/或基于至少一个管状结构所涉及的器官的平均形状模型来确定。不同的投影几何形状可以被用于投影表面。投影表面可以是例如平面、球形、圆柱形或更复杂的形状。因此，可以选择与待被可视化的解剖结构最匹配的几何形状。例如，球形形式的投影表面可以被用于冠状动脉，平面形式的投影表面可以被用于流出道、或自定义的几何形状可以被用于大脑中的血管。在另一方面，投影表面的取向基于至少一个管状结构的解剖学标志和/或基于至少一个管状结构所涉及的器官的解剖学标志被规范化。例如，投影表面可以是轴向、矢状或冠状平面。在另一示例中，投影表面可以是最佳拟合平面，和/或基于主成分分析、特别是至少一个管状结构和/或至少一个管状结构所涉及的器官的主成分分析来确定。例如，心脏是冠状血管形式的至少一个管状结构所涉及的器官。投影表面可以例如自动地和/或基于对应手动用户输入来确定。投影表面可以具体由用户在VRT视图中使用相机旋转来定义。在另一方面，变形算法基于尽可能刚性(As-Rigid-As-Possible)的表面模型。在参考文献5中描述了尽可能刚性的表面模型的示例。具体地，网格的拉普拉斯算子可以在变形期间被保留，从而保留了网格的边长和边之间的角度。变形算法可以包括例如非线性和/或迭代优化。在变形之后，体素位置、特别是与二维展开图像的像素相对应的体素位置可以通过对规则网格进行插值来创建。二维展开图像可以通过从体素位置提取体素值来采样。在另一方面，基于输入点集合和表面点集合来检测至少一个管状结构的重叠部分。如果至少一个管状结构的两个或多个点被投影到投影表面上的相同(或非常靠近)位置上，则投影可能会引入奇点。这样的重叠部分可以包括不同的投影血管之间的交点和投影中单个血管的自相交点。一些示例是具有与投影方向正交的路线的单个血管，单个血管在投影中与自身交叉，并且两个血管分支在投影中彼此交叉。对于至少一个管状结构的两个点，在三维图像数据中，两个点在投影表面上相对于彼此的距离为dp并且在三维图像数据中相对于彼此的距离为do，则可以基于比率ra＝do/dp来检测重叠。如果ra高于特定阈值rt，则检测到由于重叠导致的伪像。例如，基于以下方法中的至少一个，可以避免由于重叠部分而导致的二维展开图像中的伪像。在另一方面，基于优先级度量，从到投影表面上的投影中排除所检测的至少一个管状结构的重叠部分中的至少一个重叠部分。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于提供至少一个管状结构(S)的二维展开图像(2I)的计算机实现的方法，所述方法包括：/n-接收(RD)包括所述至少一个管状结构(S)的检查区域的三维图像数据，/n-在所述三维图像数据中选择(SP)输入点集合，其中所述输入点集合包括表示所述至少一个管状结构(S)的第一多个输入点，/n-确定(DM)关于所述三维图像数据的投影表面(M)，/n-计算(CP)所述投影表面(M)的表面点集合，其中针对所述输入点集合中的每个输入点，基于该输入点到所述投影表面(M)的投影计算所述表面点集合中的对应表面点；/n-通过对所述投影表面(M)、所述输入点集合和所述表面点集合应用变形算法，计算(CD)经变形的投影表面(MD)，其中所述表面点集合中的每个表面点被移动到所述输入点集合中的对应输入点，/n-基于所述经变形的投影表面(MD)，计算(CV)关于所述三维图像数据的体素位置集合，/n-基于所述三维图像数据和所述体素位置集合，计算(CI)所述至少一个管状结构(S)的所述二维展开图像(2I)，/n-提供(PI)所述二维展开图像(2I)。/n

【技术特征摘要】
20191129 EP 19212538.31.一种用于提供至少一个管状结构(S)的二维展开图像(2I)的计算机实现的方法，所述方法包括：
-接收(RD)包括所述至少一个管状结构(S)的检查区域的三维图像数据，
-在所述三维图像数据中选择(SP)输入点集合，其中所述输入点集合包括表示所述至少一个管状结构(S)的第一多个输入点，
-确定(DM)关于所述三维图像数据的投影表面(M)，
-计算(CP)所述投影表面(M)的表面点集合，其中针对所述输入点集合中的每个输入点，基于该输入点到所述投影表面(M)的投影计算所述表面点集合中的对应表面点；
-通过对所述投影表面(M)、所述输入点集合和所述表面点集合应用变形算法，计算(CD)经变形的投影表面(MD)，其中所述表面点集合中的每个表面点被移动到所述输入点集合中的对应输入点，
-基于所述经变形的投影表面(MD)，计算(CV)关于所述三维图像数据的体素位置集合，
-基于所述三维图像数据和所述体素位置集合，计算(CI)所述至少一个管状结构(S)的所述二维展开图像(2I)，
-提供(PI)所述二维展开图像(2I)。


2.根据权利要求1所述的方法，
-其中所述至少一个管状结构(S)包括血管树或气道树。


3.根据权利要求1或2所述的方法，
-其中所述投影表面(M)具有光滑的几何形状并且包括规则网格。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
-其中基于所述至少一个管状结构(S)的平均形状模型和/或基于所述至少一个管状结构(S)所涉及的器官的平均形状模型，确定所述投影表面(M)。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，
-其中基于所述至少一个管状结构(S)的解剖学标志和/或基于所述至少一个管状结构(S)所涉及的器官的解剖学标志，规范化所述投影表面(M)的取向。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
-其中所述变形算法基于尽可能刚性表面模型。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，
-其中基于所述输入点集合和所述表面点集合，检测所述至少一个管状结构(S)的重叠部分。


8.根据权利要求7所述的方法，
-其中基于优先级度量，从到所述投影表面(M)上的所述投影中排除所检测的所述至少一个管状结构(S)的所述重叠部分中的至少一个所检测的重叠部分。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，
-其中所述投影包括拉伸操作。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，
-其中在所述三维图像数据中的所述至少一个管状结构(S)上确定至少一个参考标记，
-其中针对所述输入点集合中位于所述至少一个参考标记的区域中的那些输入点，使用到所述投影表面(...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·拉德斯，M·舍恩宾格，M·舒林，
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