基于路径的树匹配的系统和方法技术方案

提供一种用于树匹配的系统和方法。用于树匹配的方法包括：获取表示物理对象或模型的树形结构（２１０）；从第一树形结构中提取路径和从第二树形结构中提取路径（２２０）；通过计算路径的相似性度量来比较第一和第二树形结构的路径（２３０）；以及根据所述相似性度量来确定路径是否匹配（２４０）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及树匹配算法，并且更特别地涉及供医学图像处理应用使用的、。
技术介绍
本申请要求于2005年6月22日提交的序列号为60/692,954的美国临时申请的权益，该美国临时申请的副本在此被引入作为参考。树匹配算法在医学成像方面有许多应用，这些应用尤其是包括配准、解剖学标记、分割、和导航诸如脉管和呼吸道树的结构。尤其是，树匹配算法可以在肺成像中被用于下面的目的在不同时期获取的相同患者患者的多个图像中的呼吸道—呼吸道/动脉—动脉树匹配；来自于不同患者的呼吸道—呼吸道/动脉-动脉树匹配；从患者到图谱(atlas)的呼吸道—呼吸道/动脉—动脉树匹配，以执行解剖学标记；图像内的呼吸道—动脉匹配，以确定在两个树结构之间的对应或帮助检测另外的呼吸道或动脉或用于支气管镜检导航；以及与图谱或与在不同时期获取的相同患者的图像的静脉匹配。不同时期的相同患者内的呼吸道—呼吸道和动脉—动脉匹配可以为图像配准和自动定量分析提供重要基础。例如，这样的匹配能够随着时间的过去自动地改变对支气管壁厚度的测量，以监控疾病进展或响应治疗。与图谱的匹配也可以减轻放射科医师的一些任务。这种情况的例子在K.Mori、J.-I.Hasegawa的“Automated Anatomical Labeling of the Bronchial Branch and Its Application tothe Virtual Bronchoscopy System(支气管分支的自动解剖学标记及其在虚拟的支气管镜检系统的应用)”(IEEE Trans.on Medical Imaging，第103-114页，第19卷，2000年2月)和H.Kitaoka、Y.Park、J.Tschirren、J.Reinhardt的“AutomatedNomenclature Labeling of the Bronchial Tree in 3D-CT Lung Images(3D-CT肺图像中的支气管树的自动术语标记)”(Proceedings of the 5thInternational Conferenceon Medical Image Computing and Computer Assisted Intervention，第二部分，第1-11页，2002年9月)中被描述。图谱匹配可被用于确定与在放射科医师的报告上所标识的问题区相关的解剖学名称。与不同患者的匹配允许大规模的比较患者的数据。相同患者内的呼吸道-动脉匹配可被用于支气管镜检的导航。这种情况的例子在B.Geiger、A.P.Kiraly、D.P.Naidich、C.L.Novak的“Virtal Bronchoscopy of Peripheral Nodulesusing Arteries as Surrogate Pathways(使用动脉作为替代路径的外围结节的虚拟支气管镜检查)”(SPIE Physiology，Function，and Structure From Medical Images，第5746卷，2005年)中被描述；以及在B.Geiger、A.P.Kiraly、D.P.Naidich、C.L.Novak的“System and Method for Endoscopic Path Planning(用于内窥镜检查的路径规划的系统和方法)”(美国专利申请公开文献No.20050107679)中被描述。相同患者内的呼吸道-动脉匹配还可被用作改善的动脉或呼吸道分割的基础。这种情况的例子在T.Buelow、R.Wiemker、T.Blaffert、C.Lorenz、S.Renisch的“Automatic Extraction of the Pulmonary Artery Tree from Multi-Slice CT Data(从多切片CT数据中自动提取肺部动脉树)”(SPIE Physiology，Function，and StructureFrom Medical Images，第730-740页，第5746卷，2005年)中被描述。树匹配算法要求树结构作为输入。这个结构将树描述为通过分支点互连的一系列分支。若干已知算法可被用于获得尤其是包括跟踪、分割、和骨架化的树结构。这种情况的例子在A.P.Kiraly、J.P.Helferty、E.A.Hoffman、G.McLennan、和W.E.Higgins的“3D Path Planning for Virtual Bronchoscopy(用于虚拟的支气管镜检查的三维路径规划)”(IEEE Trans.on Medical Imaging，第1365-1379页，第23卷，2004年11月)中被描述。一旦获得所述树结构，匹配算法就直接对该结构和被包含在其中的任何数据进行操作。任何诸如呼吸道、动脉、和静脉的非循环树结构包含父与子分支的固有的分级结构。这种树能够被看作是有向图和分支图。存在若干种匹配来自相同患者的呼吸道-呼吸道树的方法。示例性方法在C.Pisupati、L.Wolff、W.Mitzner、E.Zerhouni的“Tracking 3-D Pulmonary TreeStructures(跟踪三维肺部树结构)”(Mathematical Methods in Biomedical ImageAnalysis，第160-169页，1996年)中被描述；和在J.Tschirren、K.Palagyi、J.M.Reinhardt、E.A.Hoffman、和M.Sonka的“Segmentation，Skeletonization，andBranchpoint Matching-A Fully Automated Quantitative Evaluation of HumanIntrathoracic Airway Trees(分割、骨架化、和分支点匹配-完全自动地定量评价人胸内的呼吸道树)”(SPIE Medical Imaging 2003Physiology and FunctionMethods，Systems，and Applications，第187-194页，第5031卷，2003年)中被描述。此外，存在若干种方法，用于提供支气管树的自动的解剖学标记。这些方法的例子在K.Mori、J.-I.Hasegawa的“Automated Anatomical Labeling of theBronchial Branch and Its Application to the Virtual Bronchoscopy System(支气管分支的自动的解剖学标记及其对虚拟的支气管镜检查系统的应用”(IEEE Trans.onMedical Imaging，第103-114页，第19卷，2000年2月)和H.Kitaoka、Y.Park、J.Tschirren、J.Reinhardt的“Automated Nomenclature Labeling of the Bronchial Treein 3D-CT Lung Images(3D-CT肺图像中的支气管树的自动术语标记)”(Proceedi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于树匹配的方法，其包括：获取表示物理对象或模型的树形结构；从第一树形结构中提取路径和从第二树形结构中提取路径；通过计算路径的相似性度量来比较第一和第二树形结构的路径；以及根据所述相似性度量来确定路径是否 匹配。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JN卡夫坦，AP基拉利，CL诺瓦克，
申请(专利权)人：西门子共同研究公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]