对用于定量分析的气道和动脉进行分组的系统和方法技术方案

一种用于对气道和动脉对进行分组的方法包括：计算气道的二维、即２Ｄ横截面，（２２０）；在该２Ｄ横截面中识别高强度区域，（２２５）；计算每个高强度区域的第一指标，（２３０），其中该第一指标是高强度区域相对于该气道的方向量度；计算每个高强度区域的第二指标，（２３５），其中该第二指标是高强度区域的圆形度量度；计算每个高强度区域的第三指标，（２４０），其中该第三指标是高强度区域相对于该气道的接近度量度；对每个高强度区域的第一至第三指标进行求和，以获得每个高强度区域的得分，（２４５）；以及基于其得分确定哪个高强度区域是对应于该气道的动脉，（２５０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医学图像处理，并且更特别地涉及用于对用于进行定量分析的气道和动脉进行分组的系统和方法。
技术介绍
本申请要求于2005年9月16日提交的美国临时申请No.60/717,669的权益，该临时申请的副本在此引入作为参考。支气管扩张是一种损害和削弱支气管壁的病症，从而引起支气管气道变成永久性地扩张。支气管扩张通过支气管和动脉直径的变化显现出来。例如，在受支气管扩张影响的肺中，气道管腔未能逐渐变细，而在健康的肺中，气道直径随着随后的生成(generation)变得越来越小。由于支气管树平行于肺动脉，并且在健康的肺中，气道具有与伴随的动脉近似相同的直径，所以支气管-动脉比率的变化可作为存在支气管扩张的指标。为了诊断这些变化，使用高分辨率计算机断层扫描(HRCT)来采集患者数据。例如，利用HRCT能评价气道/动脉直径，因为HRCT允许采集近各向同性的数据。然而，在没有计算机辅助的情况下，医生很难识别包括异常支气管-动脉比率的气道/动脉对。此外，HRCT数据集中的每个患者的大量的切片也使医生很难评价支气管扩张的程度。
技术实现思路
在本专利技术的示范性实施例中，一种用于对气道和动脉对进行分组的方法包括计算气道的二维(2D)横截面；在2D横截面中识别高强度区域；计算每个高强度区域的第一指标，其中该第一指标是高强度区域相对于气道的方向量度(orientation measure)；计算每个高强度区域的第二指标，其中该第二指标是高强度区域的圆形度量度(circularity measure)；计算每个高强度区域的第三指标，其中该第三指标是高强度区域相对于气道的接近度量度；对每个高强度区域的第一至第三指标进行求和，以获得每个高强度区域的得分；以及基于其得分确定哪个高强度区域是对应于该气道的动脉。计算该气道的2D横截面包括利用三维(3D)区域生长从气道内的点开始生长气道，以获得该气道的局部形状；和通过计算该气道的协方差矩阵的特征向量来估计气道的轴。该点是用户选择的或者自动选择的。识别2D横截面中的高强度区域包括对围绕该气道的结构取阈值；和对围绕具有高强度的气道的结构进行标记。方向量度是气道的长轴和高强度区域的长轴的标量积。圆形度量度是高强度区域的面积与在该高强度区域的最大直径内生长的圆盘之间的比率。接近度量度是气道的外直径与气道中心和高强度区域中心之间的距离之间的比率。该方法进一步包括分割相对应的动脉；和确定气道与相对应的动脉之间的支气管-动脉比率或者气道与相对应的动脉之间的支气管壁-动脉比率。该方法进一步包括利用3D成像技术采集气道的图像数据。在本专利技术的示范性实施例中，计算机程序产品包括具有用于对气道和动脉对进行分组的被记录在其上的计算机程序逻辑的计算机可用介质，该计算机程序逻辑包括用于计算气道的2D横截面的程序代码；用于在2D横截面中识别高强度区域的程序代码；用于计算每个高强度区域的第一指标的程序代码，其中该第一指标是高强度区域相对于气道的方向量度；用于计算每个高强度区域的第二指标的程序代码，其中该第二指标是高强度区域的圆形度量度；用于计算每个高强度区域的第三指标的程序代码，其中该第三指标是高强度区域相对于气道的接近度量度；用于对每个高强度区域的第一至第三指标进行求和以获得每个高强度区域的得分的程序代码；以及用于基于其得分来确定哪个高强度区域是对应于该气道的动脉的程序代码。用于计算气道的2D横截面的程序代码包括用于利用3D区域生长从气道内的点开始生长气道以获得气道的局部形状的程序代码；和用于通过计算该气道的协方差矩阵的特征向量来估计气道的轴的程序代码。该计算机程序产品进一步包括用于选择该点的程序代码。用于识别2D横截面中的高强度区域的程序代码包括用于对围绕该气道的结构取阈值的程序代码；和用于对围绕具有高强度的气道的结构进行标记的程序代码。该计算机程序产品进一步包括用于分割相对应的动脉的程序代码；和用于确定气道与相对应的动脉之间的支气管-动脉比率或者气道与相对应的动脉之间的支气管壁-动脉比率的程序代码。在本专利技术的示范性实施例中，用于从围绕气道的结构中选择对应于该气道的动脉的方法包括采集胸部的图像数据；根据胸部的图像数据分割支气管树；从所分割的支气管树中选择气道；计算该气道的2D横截面；在2D横截面中找到围绕该气道的结构；计算每个周围结构的第一指标，其中该第一指标是该周围结构相对于气道的方向量度；计算每个周围结构的第二指标，其中该第二指标是周围结构的圆形度量度；计算每个周围结构的第三指标，其中该第三指标是周围结构相对于气道的接近度量度；对每个周围结构的第一至第三指标进行求和，以获得每个周围结构的得分；以及基于其得分来确定哪个周围结构是对应于该气道的动脉，其中，具有最高得分的周围结构是相对应的动脉。方向量度是气道的长轴和周围结构的长轴的标量积。圆形度量度是周围结构的面积与在该周围结构的最大直径内生长的圆盘之间的比率。接近度量度是气道的外直径与气道中心和周围结构的中心之间的距离之间的比率。该方法进一步包括分割相对应的动脉；和确定气道与相对应的动脉之间的支气管-动脉比率或者气道与相对应的动脉之间的支气管壁-动脉比率。在本专利技术的示范性实施例中，用于对气道和动脉对进行分组的系统包括用于采集气道的图像数据的扫描装置；和气道/动脉分组模块，用于计算气道的2D横截面；在2D横截面中识别高强度区域；计算每个高强度区域的第一指标，其中该第一指标是高强度区域相对于该气道的方向量度；计算每个高强度区域的第二指标，其中该第二指标是高强度区域的圆形度量度；计算每个高强度区域的第三指标，其中该第三指标是高强度区域相对于该气道的接近度量度；对每个高强度区域的第一至第三指标进行求和，以获得每个高强度区域的得分；以及基于其得分确定哪个高强度区域是对应于该气道的动脉。前述特征是有代表性的实施例并且被呈现来帮助理解本专利技术。应当理解的是，并非意图将这些特征认为是对如权利要求所限定的本专利技术的限制，或者是对权利要求的等同物的限制。因此，这些特征的概述在确定等同物时不应被认为是具有决定性的。本专利技术的附加特征将在以下的描述中从附图中和从权利要求中变得明显。附图说明图1是根据本专利技术的示范性实施例的用于对用于定量分析的气道和动脉进行分组的系统的框图； 图2是阐明了根据本专利技术的示范性实施例的用于对用于定量分析的气道和动脉进行分组的方法的流程图；图3A是阐明了根据本专利技术的示范性实施例所计算的气道的二维(2D)横截面的图像；图3B是阐明了在应用了根据本专利技术的示范性实施例的取阈值及标记之后的图3A的气道的2D横截面的图像；和图4是阐明了根据本专利技术的示范性实施例所分组的动脉及其相对应的气道的图像。具体实施例方式图1是阐明了根据本专利技术的示范性实施例的用于对用于定量分析的气道和动脉进行分组的系统100的框图。如图1中所示，系统100包括采集装置105、PC 110和通过有线或无线网络120所连接的操作者控制台115。采集装置105可以是高分辨率计算机断层扫描(HRCT)成像装置或者诸如磁共振(MR)扫描仪的任何其他三维(3D)高分辨率成像装置。可以是便携式或膝上型计算机、医疗诊断成像系统或者影像存档与通信系统(PACS)数据管理站的PC 110包括CPU 125和被连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对气道和动脉对进行分组的方法，该方法包括：计算气道的二维、即２Ｄ横截面；　在该２Ｄ横截面中识别高强度区域；计算每个高强度区域的第一指标，其中，该第一指标是该高强度区域相对于该气道的方向量度；计算每个高 强度区域的第二指标，其中，该第二指标是该高强度区域的圆形度量度；计算每个高强度区域的第三指标，其中，该第三指标是该高强度区域相对于该气道的接近度量度；对每个高强度区域的第一至第三指标进行求和，以获得每个高强度区域的得分；以及 基于其得分来确定哪个高强度区域是对应于该气道的动脉。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B奥德里，AP基拉利，CL诺瓦克，
申请(专利权)人：美国西门子医疗解决公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]