本发明专利技术涉及一种用于从三维图像数据中分割出解剖结构、尤其是冠状血管树（５）的方法。在该方法中首先在该三维图像数据中设置一个起始点，并且在该三维图像数据中识别至少一个已知的有解剖意义的点（６，９）和／或至少一个已知的有解剖意义的表面（１１）。接着从该起始点出发，逐个图像点地用多个分割步骤以如下方式来分割该结构，其中在每个分割步骤中自动确定相对于该有解剖意义的点（６，９）和／或有解剖意义的表面（１１）的瞬时距离，并在考虑已知的模型拓扑结构的情况下根据该距离确定分割参数和／或为了继续该分割从相邻的图像点中选择一个图像点。本方法实现了对解剖结构的精确和可靠分割。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种从三维图像数据、例如在CT血管造影(CTA)中产生的三维图像数据中分割出解剖结构、尤其是冠状血管树的方法。本专利技术的方法首先应用于在拍摄血管结构时的计算机断层造影领域。
技术介绍
与其它诸如磁共振断层造影(MR)、PET(正电子发射断层造影)、SPECT(单光子发射计算断层造影)或三维超声波技术等成像技术相比，CT血管造影的巨大优点例如是在注入造影剂的情况下只用一次CT扫描就可以记录心脏的整个血管树。在此获得的三维图像数据可以用不同技术来可视化。对于量化分析来说，尤其是测量狭窄或斑沉积，必须从三维图像数据中分割出血管结构的相应区域。这种分割在图像计算机的后处理过程中进行。目前最常采用并商业化的分割技术是所谓的“区域增长”技术。在这种技术中，从通过用户预先给定的三维图像数据中的种子点出发，分别分析所有相邻的图像点(体素)，并在满足特定条件时识别出部分血管结构。作为属于血管结构的一个条件，例如可以检查该体素是否处在一个预先给定的HU区域(HUHounsfield单位)中。对于相邻体素之间的密度梯度也可以预先给定一个最高值，超过该最高值就不再将该相邻体素看作血管结构的一部分。分别被新识别为血管结构一部分的体素又作为下个分析或分割步骤的起始点。通过这种方式，已经识别的结构三维地一直增长到分割出血管结构的全部预定区域。采用这种技术来分割血管结构的一个例子可以参见T.Boskamp等人的文章“New Vessel AnalysisTool for Morphometric Quantification and Visualisation of Vessels in CT and MRImaging Data Sets”，Radiographics 2004，24，287-297。公知的“区域增长”技术在很多情况下都能令人满意地工作，但不能达到观察者在三维图像照片的显示中可见的所有血管。在合适的三维可视化技术中，人眼尚能够识别出作为结构的一部分的最小的血管，而分割算法只能检测到被检查立体中特定均匀的、相关的部分。此外，如果分割出的结构具有类似的HU值并且非常接近地位于血管结构上，则该分割出的结构还可能增长到相邻的图像区域中。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种从三维图像数据中分割出解剖结构、尤其是冠状血管树的方法，使得可以可靠地分割结构。在用于从三维图像数据、尤其是CTA图像数据中分割出解剖结构的本专利技术的方法中，首先优选在一个区域内设置一个起始点，待分割的结构从该起始点出发延伸，并且在该三维图像数据中识别至少一个已知的有解剖意义的点和/或至少一个已知的有解剖意义的表面。接着，从该起始点出发，逐个图像点地用多个分割步骤通过这种方式来分割该结构，其中在每个分割步骤中自动确定相对于该有解剖意义的点和/或有解剖意义的表面的瞬时距离，并在考虑已知的模型拓扑结构的情况下根据该距离确定分割参数和/或为了继续该分割从相邻的图像点中选择一个图像点。因此在本专利技术的方法中，将另外的已知拓扑信息用于分割，在本专利申请中这些信息也称为模型拓扑结构，其使得可以可靠地分割结构。通过对相对于事先识别的有意义点或表面的瞬时分割位置的相应认识，和对所述结构区域中的原理拓扑结构的认识，一方面可以排除在基于拓扑知识而不可能具有所述结构的部分的区域中的错误分割。另一方面分割还可以通过根据分割位置自动改变分割参数来找到根据拓扑知识在其中一定还存在血管的区域中的血管，而在这些区域中由于局部低于或超过所设置的阈值普通的分割则可能中断。在穿越结构时针对每个分割步骤确定的分割参数，在CTA领域中例如包括针对对应于图像点的体素的HU阈值，或针对相邻体素之间的密度梯度的阈值。通过确定为了继续分割而根据瞬时距离从相邻图像点中进行的选择，限制了进行其它分割的空间角。通过这种方式，分割可以类似于公知的“区域增长”技术来进行，但在此通常不对所有在立体中相邻的图像点进行分析，而只是对位于所确定的各个空间角上的图像点进行分析。因此，优选在一个区域中设置起始点，待分割的结构从该起始点出发延伸，从而由此就已预先给定了一个特定的分割方向。优选地，借助至少一个距离栅格来确定与事先识别的有意义点或表面的瞬时距离，该距离栅格在启动分割之前就产生，并从所识别的各个点或所识别的各个表面出发。在存在多个识别的点和/或表面的情况下，还可以计算多个距离栅格，这些距离栅格分别给出到作为该栅格基础的点或表面的距离。该一个或多个距离栅格对应于三维图像数据组中的图像点或体素，从而在分割期间可以直接知道每单个体素到相应有解剖意义的点或表面的距离。然后在考虑已知模型拓扑结构的情况下将该距离用于确定瞬时分割参数。在实施该方法时，通过访问所提供的一个表来考虑将已知的模型拓扑结构用于确定瞬时分割参数，在该表中对于已知的拓扑结构来说，到有解剖意义的点和/或有解剖意义的表面的不同距离分别对应于为继续该分割而预定的分割参数和/或一个或多个预定的分割方向。这样，可以根据到有解剖意义的点的不同距离确定继续实施分割的空间角。此外，还可以根据该距离改变HU值的范围，在该范围内一定存在属于所述结构的体素。对其它可用于分割出所述结构的任意分割参数来说同样如此。在本方法的扩展中，如果在到一个或多个有解剖意义的点和/或表面的该瞬时距离下由于拓扑信息而不太可能中断所述结构，则在由于缺乏满足预定条件的相邻体素而中断分割时自动在相邻环境中查找所述结构的后续部分。如果找到就继续的延伸来说与中断的结构匹配的继续体素，则通过插值来填补其间存在的空隙，并用该继续体素继续执行分割。这种在结构分支中的分割中断时对继续结构的查找可以紧跟在相应的中断之后进行，也可以在结构的所有分支中的分割都到达静止状态之后才进行。在后一种情况下首先存储这种中断点，以便然后在本方法的结束阶段可以在这些位置查找到该结构的后续部分。虽然本方法的主要应用领域是在CTA图像照片的三维图像数据中分割出解剖上的血管结构，该方法还可以用于在诸如MR、PEP、SPECT或三维超声波技术等其它成像技术的三维图像数据中分割出其它解剖结构，只要为分割提供了合适的分割参数。附图说明下面借助实施例结合附图再次详细解释本专利技术的方法。其中示出图1示出在实施本专利技术方法时的第一步骤的例子；图2A-2C示出在实施本专利技术方法时的第二步骤的例子；图3A-3B示出在实施本专利技术方法时的第三步骤的例子； 图4示出在实施本专利技术方法时的第四步骤的例子；图5示出在实施本专利技术方法时的第五步骤的例子。具体实施例方式在本例中描述了用于从三维图像数据中分割出冠状血管树的各个步骤，该三维图像数据是用CTA技术记录的。在此附图示出心脏以及其中包含的心房和血管的不同视图，它们由于图像本身可显示性的不足而只是被示意性地示出。在此图1示出整个心脏1的视图，其中在上部可以看出穿过大动脉2的截面。在第一步骤中，例如用鼠标光标3交互地在显示图像的屏幕上通过点击大动脉2设置一个起始点。从该起始点出发自动检测两个分叉点4，在这些分叉点处大动脉2分叉为冠状血管结构5。对分叉点4进行标记。在借助部分图2A、2B、2C看出的下个步骤中，分割出心房11，也就是左心房和右心房以及心室，并对解剖标志进行检测和标记，在本例中是左心室本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从三维图像数据中分割出解剖结构、尤其是冠状血管树（５）的方法，其中，首先在该三维图像数据中设置一个起始点，并且在该三维图像数据中识别至少一个已知的有解剖意义的点（６，９）和／或至少一个已知的有解剖意义的表面（１１），以及接着 从该起始点出发，逐个图像点地用多个分割步骤以如下方式来分割该结构（５），其中，在每个分割步骤中自动确定相对于该有解剖意义的点（６，９）和／或有解剖意义的表面（１１）的瞬时距离，并在考虑已知的模型拓扑结构的情况下根据该距离确定分割参数和／或为了继续分割从相邻的图像点中选择一个图像点。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔林克，迈克尔肖伊林，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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