用于曲线结构的可视化成像系统技术方案

公开了一种通过以下来分析曲线结构的方法：接收（２００、２１０）曲线结构的三维空间成像数据，限定（２２０）曲线结构内的轴曲线，沿所述轴曲线扫描（２３０）线段以限定所述三维空间中的带，并且将来自所述三维空间的数据吸收（２４０）到所述带上。该带然后可被平整（２５０）以便于方便的检查。（*该技术在2022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3-D成像系统，具体而言是医学成像系统。
技术介绍
目前，医生使用用于3D数据的各种可视化方法体积再现、多平面重定格式、最大亮度投影、表面遮蔽显示，这是一些最流行的方法。可视化和分段被紧密地耦合在后处理工作流程中。用于MR\&CT脉管研究的最早且最普遍的可视化技术是最大亮度投影(MIP)。MIP可视化沿单个方向矢量将整个体积投影到平面上。投影影像中的像素的亮度值是投影于那个特定2D点的所有体素的最大亮度值。MIP是用于小管可视化的极佳工具，但它缺乏深度信息。3D的印象是通过视图的交互旋转来传送的，但对用户来说难以辨别血管何时经过于彼此之前或之后。亦难以看到血管的表面特点(例如初生动脉瘤的小肿块)，这是因为表面信息在投影过程中被丢失。表面遮蔽显示(SSD)是这样一种技术，在其中体积最初被限定阈值以使某个亮度值以上的所有像素被标记为属于待可视化的对象。对象体素被认为是完全被使得不透明，并且使用照明和本地表面标准计算来再现以通过遮蔽和镜面加亮来揭示细节。加亮提供了对如肿块和凹陷的表面不规则性的强可视线索。由于仅对象表面上的那些体素对用户是可见的，SSD可被容易地最优化以在实时速度下工作，而无需专门的硬件加速。SSD对于使可被可靠地限定阈值的CT脉管数据可视化是很有效的。然而，对于MR，由于线圈附近假象(coil proximity artifact)和增益不规则性而导致的信号的不均匀性使SSD在中到低质量的MR研究中是不可靠的。多平面重定格式(MPR)是一种已知的技术，在其中2-D影像是在任意平面上重新采样体积而生成的。它产生了看起来象原始切片但具有任意位置和取向的影像。由于传统的MPR被局限于平面，它常常不可能使单个MPR视图中的弯曲结构可视化。亦在本领域中已知的是弯曲MPR，一种将3D数据重新采样成表面上的2D影像的技术，所述表面是通过沿与包含曲线的平面的线性路径来扫描该平面曲线而生成的。弯曲MPR在以单个重定格式捕获弯曲结构时比常规的MPR好，但它不能跟踪具有高度曲折的轨迹的曲线结构。
技术实现思路
所公开的是一种分析曲线结构的方法，包括接收曲线结构的三维空间成像数据，限定所述曲线结构内的轴曲线，沿所述轴曲线扫描线段以限定所述三维空间中的带，并且将来自所述三维空间的数据吸收到所述带上。在所述方法的另一个方面中，所述轴曲线被限定为参数t的函数C(t)，所述参数表示沿所述轴的距离。在所述方法的另一个方面中，所述带基于帧F＝(f1(t)，f2(t)，f3(t))被限定为函数S(s，t)，其中f1、f2和f3是三空间中的单位矢量值函数，并且s是限定沿所述线段的位置的参数，所述线段与对所述轴的切线垂直，因此S(s，t)＝f2(t)*s+C(t)。所述方法的另一个方面进一步包括将所述带平整为二维条。所述方法的另一个方面进一步包括将所述带平整为二维条。在所述方法的另一个方面中，所述平整是通过限定二维影像来完成的，对于所述影像，一个轴是所述s参数，而剩下的轴是所述t参数。所公开的是一种机器可读的程序存储设备，其有形地实施可由所述机器执行的指令程序以实施用于分析曲线结构的方法步骤，所述方法步骤包括接收曲线结构的三维空间成像数据，限定所述曲线结构内的轴曲线，沿所述轴曲线扫描线段以限定所述三维空间中的带，并且将来自所述三维空间的数据吸收到所述带上。在所述设备的另一个方面中，所述轴曲线被限定为参数t的函数C(t)，所述参数表示沿所述轴的距离。在所述设备的另一个方面中，所述带基于帧F＝(f1(t)，f2(t)，f3(t))被限定为函数S(s，t)，其中f1、f2和f3是三空间中的单位矢量值函数，并且s是限定沿所述线段的位置的参数，所述线段与对所述轴的切线垂直，因此S(s，t)＝f2(t)*s+C(t)。所述设备的另一个方面进一步包括将所述带平整为二维条。所述设备的另一个方面进一步包括将所述带平整为二维条。在所述设备的另一个方面中，所述平整是通过限定二维影像来完成的，对于所述影像，一个轴是所述s参数，而剩下的轴是所述t参数。所公开的是一种用于分析曲线结构的成像系统，包括用于接收曲线结构的三维空间成像数据的装置，用于限定所述曲线结构内的轴曲线的装置，用于沿所述轴曲线扫描线段以限定所述三维空间中的带的装置，并且将来自所述三维空间的数据吸收到所述带上。所述成像系统的另一个方面进一步包括用于将所述带平整为二维条的装置。附图说明图1示出典型的管状结构。图2示出圆形扫描。图3示出本专利技术的线段扫描。图4示出本专利技术的3-D带。图5和6示出将标量数据吸收到所述带上。图7示出对所述带的平整。图8示出典型的医学成像。图9示出从3-D影像中被分段的血管。图10示出轴曲线。图11和12示出用于血管的本专利技术的带。图13和14示出经平整的带。图15示出本专利技术的扫描的开始。图16是本专利技术方法的流程图。具体实施例方式本专利技术将管状对象置于三维成像数据中并提供用于分析这种对象的装置。本专利技术对医学成像是特别有用的，因为它提供了医生根据从磁共振(MR)或计算机断层(CT)扫描器等得到的3-D成像数据来检查身体中的血管和其它曲线结构的方式。本专利技术优选地被再现为可由诸如计算机的机器来读取的可执行代码。为理解本专利技术的工作，有指导性的是讨论将参照图1到7来描述的其操作的基本原理。参考图1，所述为典型的曲线结构，也就是管状对象1。参考图2，在3-D成像方面描述管1的一种方式是把该管看作由沿轴曲线2移动的圆圈3扫出的空间的区域，在其扫过3-D空间时，圆圈3保持与该轴曲线2垂直。参考图3和4，考虑如果线段4而不是圆圈被扫过所述管的结果，则结果将是在空间上限定带10。如在图4中看到的，如果轴曲线4是扭曲且弯曲的，则带10将亦具有曲线和扭曲。在数学上，给定三维数据V(x，y，z)和限定于V的界限内的轴曲线C(t)，人们可基于帧F＝(f1(t)，f2(t)，f3(t))来限定扫描表面S(s，t)，其中f1、f2和f3是三空间中的单位矢量值函数，t是沿扫描表面的轴的距离，其中所述表面被参数化以具有t＝1的总长度，并且s是限定沿与对所述轴的切线垂直的线段的位置的参数，也就是说带的宽度，其亦被参数化以具有总宽度s＝1(因此所述轴位于s＝0.5处)。对于t的给定值，帧F的原点将是C(t)，轴曲线2，并且f1将是规格化的切向矢量。C’(t)/‖C’(t)‖(其中C’表示相对于t的C的导数)以及f2和f3与f1组合产生规格化的正交帧。由此我们获得等式S(s，t)＝f2(t)*s+C(t)参考图5，现在考虑所述带被限定于具有与之关联的一个或多个标量值的3-D数据的场中。例如，所述标量值可以是颜色或亮度或者任何其它量。为说明此事，各种遮蔽区5被示出于图5中，以说明不同的亮度场。参考图6，我们现在让带10从3-D空间吸收变化的阴影。这仅仅是通过功能合成，也就是V(S(s，t))将数据从体积映射到带表面的事情。参考图7，我们现在可使带10变平到平面表面上。该平整可通过限定二维影像来完成，对于所述影像，一个轴是s参数，而另一个是t参数。注意在3-D空间中曾经为直线性的遮蔽区5现在被变形。尽管如此，经平整的2-D带的每个点映射回到3-D空间中的点。我们现在具有了可被分析以确本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分析曲线结构的方法，包括：接收曲线结构的三维空间成像数据；限定所述曲线结构内的轴曲线；沿所述轴曲线扫描线段以限定所述三维空间中的带；并且将来自所述三维空间的数据吸收到所述带上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：JP威廉斯，
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]