一种对包含感兴趣区的三维医疗图像进行分割的方法技术

本发明专利技术提供了一种将包含感兴趣区２００的三维（３Ｄ）医疗图像１３５进行分割的设备１００和方法，其标识在感兴趣区２００的里面２０２中的第一组种子点和在感兴趣区２００的外面２０４中的第二组种子点。第一球形区２１０构造在感兴趣区２００内。使用空间约束模糊簇聚算法对包含在医疗图像１３５内的体素进行分类。产生多个第二球形区２２０。接受在第二球形区２２０中的满足通过空间约束模糊簇聚算法定义的均匀性函数阈值的球形区。增长确定感兴趣区２００的三维区域２３０。显示由三维区域２３０所确定的感兴趣区２００。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗图像的分割技术。更具体地说，本专利技术涉及对在体积测量过程中使用的三维医疗图像中的感兴趣区进行分割的方法和系统。内部解剖结构的三维(3D)显示是医学职业和研究的科学家研究的技术。三维模型使得能够旋转模型或视觉表示解剖结构，并且能够调整透视点和缩小/放大感兴趣的特征。因此，通过多种公知的3D图像处理技术可以实现体积测量。在研究大脑、其它的器官和身体部位方面三维显示和体积测量尤其有用。登记法或通过分割法进行的3D图像测量通常比较乏味，这是因为在3D表示中要求手动编辑。由于观察员之间的误差的缘故受监控的分割法并不足够精确。公知为有效轮廓线的另一技术已经能够使用模型对医疗图像进行分割，在这种模型中有效轮廓(泡)的表面以取决于曲率和扩散流动的速度移动。这种技术涉及通过图像参数比如梯度和曲率增大所包含的气泡和设计停止气泡增大的力量。但是，大多数可用的技术都在一定程度上存在误差。例如，在分割之后的连接体积可能包括所不感兴趣的体积，由此要求用户干预。此外，连接体积可能还包括通过不希望的窄区域、桥或连接理想地分离的不同的区域的其它小结构的连接。因此需要一种能够以半自动的方式对三维医疗图像进行分割的方法和系统，同时使用户的干预最小。本专利技术的详细描述参考附附图说明图1，附图1所示为用于医疗图像135的半自动分割的系统100的方块图。该系统100包括成像装置110，这种成像装置110可以从产生多个医疗图像135的不同的医疗成像装置中选择。在一种实施例中，医疗成像技术(比如正电子发射断层成像(PET)和磁共振成像(MRI)系统)用于产生医疗图像135。在一种实施例中，在PET成像期间，给患者注射放射性标记的配体，这种配合体专门作用于代谢极度活跃的部位比如肿瘤。患者水平地躺在扫描器的里面。通过一系列的光子检测器检测从放射性配体的衰变中发射的光子。检测器测量从患者的体内发射出的放射性发射量。使用这种信息计算在体内的采样点的放射性配体的浓度。然后基于所计算的放射性配体浓度构造灰度图像。在图像中的灰影对照在片层内的每个点的放射性配体量。可以重构在PET过程中获得的片层以提高在体内的感兴趣区的在功能上正确的表示。在另一实施例中，在MR成像期间，将患者放在由大的磁体所产生的强的磁场中。在患者体内的磁化的质子(比如氢原子)用由磁体所产生的磁场排列。患者的特定片层暴露在产生垂直于主磁场的振动磁场的无线电波中。片层可以放置在由执行成像过程的医生或技术人员(在下文中称为“操作员”)所选择的任何平面中。在患者的体内的质子首先吸收无线电波，然后通过移去用所述场的排列而发射无线电波。在质子返回到它们原始状态(在激励之前)，基于由患者体内所发射的电波产生诊断图像。与PET图像片层类似，可以重构MR图像片层以提高感兴趣区的全部图像。产生较强的信号的身体的部位作为白色显示在MR图像中，而带有最弱的信号的身体部位作为黑色显示。具有在强和弱之间的信号强度的其它的身体部位以不同的灰影显示。一旦使用医疗成像技术已经获得了医疗图像，一般对医疗图像135进行分割。根据某些特性(即，强度、组织等)，分割过程将医疗图像135的像素或体素分为一定数量的属于同类的种类。例如，在分割的脑部医疗图像中，脑的物质可以分为三种灰质、白质和脑脊髓液。在已经完成了分割之后可以使用不同的色彩来标记每种类型的区域。一旦形成了分割的医疗图像，外科或其它的医疗人员就可以使用分割图像来设计外科手术和/或帮助诊断。通常，产生分割的医疗图像涉及几个步骤。通过从医疗图像135中获取数据片层形成数据组。通过分割过程，给在数据组中的每个点指定灰度值，并且不同类型的组织具有不同的灰度值。给在数据中的每种类型的物质指定特定的值，因此，每种物质的出现都具有相同的灰度值。例如，在特定的图像中所有的骨头都出现在特定的浅灰阴影中。这种彩色标准允许分别察看图像以容易理解在图像中表示的目标和/或感兴趣区。在如附图1中进一步示出的一个实施例中，医疗成像系统100包括连接到成像装置110的处理器120和接口单元130。成像装置110产生多个图像数据组140，并且例如包括正电子发射断层成像(PET)或磁共振(MR)扫描器。在PET和/或MR的情况下，成像系统100采集图像数据140的过程一般称为扫描。如在此所述，处理器120执行与医疗图像135的半自动分割相关的计算。此外，处理器120也执行用于图像处理技术的计算和控制功能，如重构、图像数据存储、分割等。在一个实施例中，处理器120包括中央处理单元(CPU)，例如单集成电路和/或微处理器。在另一实施例中，处理器120包括CPU，该CPU例如包括彼此协同作用以完成各种功能的多个集成电路器件和/或电路板。在另一实施例中，处理器120包括存储器件，比如随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、快速存储器、高速缓冲存储器等。此外，应该理解的是，在另一实施例中，处理器120可以在内部包括存储器件。此外，处理器120执行存储在存储器中的程序并响应这些程序动作以执行在图像采集和图像观看的过程中出现的其它的动作或功能。如附图1所示，处理器120进一步执行如参考附图2-6所描述的并响应例如来自接口单元130的种子点的位置执行的分割方法。如在附图1中进一步所示，接口单元130耦合到处理器120并允许用户与成像系统100进行通信。此外，处理器120执行发送到接口单元130和/或来自接口单元130的计算以使用户能够解释所发射的信息。在一个实施例中，发射的信息可以包括以2D或3D的图像、色彩和灰度图像和与诊断和检测信息相关的文本消息。在另一实施例中，接口单元130例如包括个人计算机、输入/输出装置、图像工作站、手持图像显示单元或通常包括如在PET或MRI系统中的部件的常规图像显示平台。从患者的多次扫描中采集的图像数据140可以当作一个数据组并形成为医疗图像135。每个数据组可以分解为更小的单元(像素或体素)。在数据组为二维时，医疗图像135由称为像素的单元组成。像素是在使用二维坐标(通常为x和y)能够定位的二维空间中的点。图像中的每个像素由八个其它的像素包围，这九个像素形成了三乘三的方格。围在中心像素周围的八个其它的像素被看作中心像素的八个相连的邻像素。在数据组是三维数据时，医疗图像135以称为体素的单元显示。体素是在使用三维坐标(通常为x，y和z)能够定位的三维空间中的点。每个体素由二十六个其它的体素包围。这些二十六个体素被看作在原始体素的二十六个相连的邻体素。在一种实施例中，如附图6所示，方法600用于对具有感兴趣区200的三维(3D)医疗图像135进行分割(附图2)。第一组种子点(A)标识在感兴趣区200之内(步骤610)。第二组种子点(B)标识在感兴趣区200之外(步骤620)。应该理解的是，在一种实施例中，一组种子点包括至少一个种子点。还应该理解的是，在另一实施例中，一组种子点可以包括多个种子点。还应该理解的是，在一种实施例中，第一组种子点(A)和第二组种子点(B)通过用户使用成像系统100的接口单元130标识。第一球形区210构造在感兴趣区200内并以第一组种子点(A)为中心(步骤630)。应该理解的是，在一种实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对包含感兴趣区的三维（３Ｄ）医疗图像进行分割的方法，该方法包括如下的步骤：标识在感兴趣区之内的第一组种子点；标识在感兴趣区之外的第二组种子点；在以第一组种子点为中心的感兴趣内构造第一球形区；使用空间约束模糊簇聚算法对包含 在３Ｄ医疗图像内的体素进行分类，由此基于均匀性函数将包含在３Ｄ医疗图像内的体素变换为模糊划分域；产生多个第二球形区；接受满足由空间约束模糊簇聚算法所定义的均匀性函数阈值的多个第二球形区中的球形区；基于所述接受步骤自适应地增长限定 感兴趣区的三维区域；和显示通过自适应增长步骤所限定的感兴趣区。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：RM曼耶斯瓦，HE克林，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]