一种三维医学图像滤波器基于给定３Ｄ区域的特性来计算图像的给定位置处的值。该滤波器由为邻近位置的梯度和图像值的函数的方程来定义。这些方程确定该给定位置处的最终值。这些方程的特定定义确定这些滤波器特性并可以针对不同的应用来进行调整。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于，并且更特别地涉及一种用于通过考虑预期的图像特性使用三维图像滤波器来计算图像内的任意给定位置处的值的系统和方法。
技术介绍
从计算机断层扫描(CT)和磁共振(MR)扫描仪中所获得的现代三维(3D)医学图像包括大量数据，医师检查和解释这些数据是费时的。各种重要工具被引入来帮助分析这些数据，这些重要工具诸如计算机辅助检测(CAD)和计算机辅助诊断(CADx)以及不同的可视化方式。这样的工具要求可以包括分割、候选物检测(candidatedetection)、特征收集、以及分类的预处理步骤。分类既可被用于自动将候选物标记为检测到的疑有疾病的损伤/区域，也可以进一步将检测到的疑有疾病的损伤/区域分类成不同类型。在尝试检测可能存在的异常或者疾病区域的CADx系统中，通常使用分割、候选物检测、特征收集以及分类步骤。在分割中，不能包括该类感兴趣的异常的图像部分被消除掉。例如，在结肠息肉检测中，不需要考虑结肠以外的区域。在肺结节检测中，肺以外的区域可被消除掉。由于并不需要考虑外部区域，所以该步骤节省了后面的处理时间，并且还消除了可能存在的假阳性源。另外，很多CADx系统依靠分割来产生感兴趣的对象与背景之间的精确轮廓，以便检测可能存在的候选物或者产生该候选物的特征。在候选物检测阶段期间，算法尝试检测所有或者大部分可能存在的疾病区域。为了具有高灵敏度，在这个阶段还可能检测到许多假阳性。该算法的后面的阶段将尝试在保留真阳性的同时去除这些假阳性。例如，在结肠息肉检测中，候选物检测器将尝试找到所有真正的息肉，但是也可能找到正常的结肠皱襞、残余的大便、以及回盲瓣。在肺结节检测中，候选物检测器应该找到真正的结节，但是也可能找到脉管分叉、间隙(fissural)和支气管的增厚、以及疤痕。在特征收集阶段期间，算法在每个候选物中和在每个候选物周围计算将被用来区别真阳性与假阳性的特征。例如，在结肠息肉检测中，所收集的特征可以包括强度值和分布。相似的特征可被用于进行肺结节检测。分类阶段分析在先前步骤中所收集的特征，以尝试在仍保留真阳性的同时去除假阳性。在当前的CAD方法中，由算法的初始阶段产生的假阳性可以在后面的阶段中通过收集和分析每个息肉候选物的特定特征来消除。为了收集这些特征，必须利用由候选物所占有的空间的想法。单独的点位置(诸如检测点)将仅允许收集有限数量的特征。对结肠息肉或者肺结节所占有的体积的某类评估必须存在，以适当地收集附加特征。典型地，在早期检测阶段，对大量的候选物进行检测。任何特征收集方法都必须快速运行，以处理这些候选物。需要一种方法来准确地识别和表征图像中的潜在的候选物，以便提供对患者的正确诊断。这个过程要求识别候选物并要求快速且有效地在保留真阳性的同时消除假阳性的能力。专利技术概要本专利技术涉及一种三维医学图像滤波器，该三维医学图像滤波器基于给定3D区域的特性来计算该图像的给定位置处的值。该滤波器由为邻近位置的梯度和图像值的函数的方程来定义。这些方程确定给定位置处的最终值。这些方程的特定定义确定这些滤波器特性并可以针对不同的应用来进行调整。附图简述本专利技术的优选实施方式将在下面参考附图更详细地被描述，其中相同的参考编号表示相同的元件附图说明图1是根据本专利技术的示例性计算机断层扫描(CT)系统的示意图；图2是根据本专利技术将MARS滤波器用于体素的图解说明；图3是在应用MARS滤波器之前和在根据本专利技术应用MARS滤波器之后的结肠的一对图像；图4是在应用MARS滤波器之前和在根据本专利技术应用MARS滤波器之后的肺的一对图像；详细说明本专利技术涉及使用滤波器来识别图像中的特性。滤波器的一个应用是对诸如结肠息肉或者肺结节的异常或者候选物的可能位置进行检测。滤波器的另一应用是为了区分真正的候选物与假阳性而收集候选物鉴别的特征。另一应用是为了在3D图像内确定候选物的范围(extent)而对候选物执行分割。本领域普通技术人员应该理解，出于观察患者的内部结构的目的，本专利技术可以使用任何类型的二维或者三维成像系统。这样的结构可以包括器官、血管、组织区域或者其它所限定的结构。患者可以是人或者动物。此外，由于该滤波器像针对2D一样针对更高维数来定义，所以该方法也可被用于任何维数的图像。本专利技术也可被用于包括二维或者三维成像的非医学应用。一个这样的例子可以是用于安全筛选(security screening)，以确定容纳物或者包裹物或以其它方式所包含的对象。这样的系统可被用于邮递环境或者用于在机场或者其它高安全性的地点中筛选行李。本专利技术还可以具有工业应用并被用于检查或者计数正被制造或者装配的项目。图1示意性地描述了根据本专利技术的示例性计算机断层扫描(CT)系统。该CT系统结合计算机辅助检测(CAD)系统可被用来对患者执行非侵入式程序，以筛选各种病况(medical condition)。这样的程序的例子是对损伤的存在或者可能的癌组织进行的虚拟结肠镜检查或者胸部筛选。本领域普通技术人员应该理解，在不偏离本专利技术的范围和精神的情况下也可以使用其它成像方式。例如，也可以使用磁共振成像(MRI)、荧光检查或者超声成像来获得成虫(imagines)。出于解释的目的，本专利技术将在使用示例性计算机断层扫描(CT)系统的环境中进行描述。CT装备有X-射线源1，该X-射线源1发射锥状的X-射线束2，该X-射线束2的边缘射线在图1中由虚线表示，该X-射线束2穿透要被检查的对象3(例如患者)并且入射到辐射检测器4。该X-射线源1和辐射检测器4在示例性实施方式中彼此相对地被安装在环形托台7上。该X-射线源1和辐射检测器4因此形成能够围绕系统轴8旋转的度量学系统，以便可以相对于所述系统轴8的各个投影角和在沿该系统轴8的各个位置处对患者3进行X-射线照射。各个单独的检测器元件的合成的输出信号由数据采集系统10读出。这些信号被发送到计算患者3的图像的信号处理器12，该患者3的图像又可被显示在监控器13上。将由CT系统所扫描的并由信号处理器12所计算的图像传送到CAD系统20，用于进行进一步的处理。该CAD系统20将滤波器用于该图像，以获得响应图像。这然后被用来产生候选物。然后从这些候选物中收集特征(包括从该滤波器值中导出的特征)，并且这些特征被用来将这些候选物分类为真阳性或者假阳性。仅向医师呈现那些被分类为真阳性的候选物。有多种用于针对息肉检测产生响应图像的方法。在计算机断层结肠镜成像(CTC，Computed Tomography Colonography)或者虚拟结肠镜检查(VC)的情况下，许多公知的方法都可被使用。在一些公知的方法中，响应图像是由计算体素是息肉的部分的概率的滤波器所限定的体积。在另一公知的方法中，响应图像由曲率量所标记的、结肠的网状表面组成，其中，网内具有在某一范围中的曲率值的位置表示该位置是息肉的高可能性。因此，响应图像的结构可能根据被用来产生该响应图像的方法的不同而不同。本专利技术涉及三维(3D)图像滤波器(也被称为梯度幅度、角度和径向距离(MARS，Magnitude，Angle and Radial distance)滤波器。该MARS滤波器能够基于周围3D区域的特性计算图像中的任意给定位置处的值。该MARS滤波器基于考虑某些图像特性的方程的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于基于给定体素的周围体素的梯度和灰度等级值的函数来产生图像内的该给定体素的响应值的计算机实现的方法，该方法包括下列步骤： ａ．计算所述周围体素的梯度的角度、幅度和距离值； ｂ．基于（ａ）中所计算的角度、幅度和距离值以及所述周围体素的灰度等级值计算值； ｃ．组合所述周围体素的值，以达到最终响应值。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：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]
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