用于纤维跟踪的方法和系统技术方案

本发明专利技术的一个实施例包括系统，该系统包括用于：如果张量的各向异性值大于或等于第一阈值，则基于对应于该张量的一组值中的最大值的矢量来确定跟踪纤维的方向；以及如果张量的各向异性值小于或等于第一阈值且大于或等于第二阈值，则对张量的矢量应用加权函数来选择跟踪纤维的方向。在一个实施例中，该系统用来生成将要在矢量上执行的包括线性插值的加权函数。在一个实施例中，线性插值的权重部分地取决于张量的各向异性值，其中，权重对应于与第一阈值相关的各向异性值。本发明专利技术的一个实施例也可作为方法执行。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于纤维跟踪的方法和系统的制作方法用于纤维跟踪的方法和系统相关申请本申请要求在2005年11月30日提交的、分配以申请号60/741356 的标题为Method and System for Fiber Tracking 的美国临时申请的优 先权，该临时申请全部包括于此。
技术介绍
扩散张量成像(DTI)显影是正在发展的研究领域。扫描仪始终收 集较好的数据，以及医生和科学家坚持不懈地发现这些数据的新的应 用。扩散磁共振成像(MRI)的成功源于有效概念，该有效概念也就是 在分子的随机、扩散驱动的位移期间，分子探测超出通常图像分辨率 的微观尺度的组织结构。因为扩散是三维过程，所以在组织内的分子 迁移率可以是各向异性的，如在脑白质中一样。给出组织微观结构的细节，可以提取、辨别并取得(exploit)扩 散各向异性效果。 一个这样的改进应用是在脑中的纤维跟踪的应用， 该应用可以提供对于连接性问题的洞察。还使用DTI来示出多种疾病 (包括中风、多发性硬化、诵读困难以及精神分裂症)中的细微异常， 并在当前变成很多常规临床方案的部分。然而，存在对于更直观的输入界面的需求以便让用户指定感兴趣 的纤维束(tract)，从而使得它们成为手术规划和后续导航的部分。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例包括系统，用来如果张量的各向异性值大 于或等于第一阈值，则基于对应于张量的一组值中的最大值的矢量来确定跟踪纤维的方向；以及，如果张量的各向异性值小于或等于第一阈值且大于或等于第二阈值，则对张量的矢量应用加权函数来选择跟 踪纤维的方向。在一个实施例中，该系统用于生成加权函数，该加权 函数包括将要在矢量上执行的线性插值。在一个实施例中，线性插值 的权重部分地取决于张量的各向异性值，其中，该权重对应于与第一 阈值和第二阈值相关的各向异性值。本专利技术的一个实施例还可以作为方法来实行。附图说明专利或申请文件包含至少一个彩色附图。该专利或专利申请公开 的具有彩色附图的副本将由专利局收到请求以及支付的所需费用后提 供。图la-b示出根据一个实施例的输入界面。图2进一步示出计算张量模块的一个实施例。图3示出用来选择计算的张量的显影的显影模块的一个实施例。图4a-h示出根据一个实施例经由不同显影的参考容积的实例。图5示出根据一个实施例标识三维感兴趣区域。图6示出根据一个实施例标识多个三维感兴趣区域。图7示出根据一个实施例将纤维组添加到另一个纤维组。图8示出根据一个实施例删除纤维组。图9示出根据一个实施例重命名纤维组和/或改变纤维组的颜色。图IO示出根据一个实施例标识二维感兴趣区域。图ll呈现描述根据一个实施例的用于生成纤维束的预处理的流程图。图12呈现描述根据一个实施例的跟踪以生成纤维束的过程的流程图。图13呈现描述根据一个实施例的生成跟踪方向的过程的流程图。具体实施例方式本专利技术的一个实施例包括由一个或多个子模块组成的DTI模块界7面，这些子模块也就是计算张量、显影、纤维跟踪以及 纤维管理。在另外实施例中，可以使用子模块的不同集。在一个实施例中，可以利用提供用于控制输入的3个空间自由度的输入界面 来操作DTI模块。输入界面有效地提供在参考容积内的手触接近(hand access) o使用计算张量模块来选择源DTI容积以及用来计算张量的参数。 显影模块提供容积的显影集，这些显影集可以协助诊断。在另外实施 例中，可以加载源DTI容积，可以基于预定参数集来自动地计算张量， 并且经由预定显影进行显示。使用纤维跟踪模块来跟踪和显影神经纤维。在一个实施例中，在 参考容积内的感兴趣区域被指定作为一个或多个三维感兴趣区域(例 如立方)。在一个实施例中还提供纤维管理模块来组织在纤维跟踪模块中生 成的纤维。例如，纤维管理模块允许用户来添加、重命名或删除纤维。 在一个实施例中，还支持着色工具来重新着色纤维并在视觉上区分多 种纤维。输入界面如上所述，在一个实施例中，可以利用提供用来控制输入的至少3 个空间自由度的输入界面(在这里也称为输入接口)来操作DTI 模块。输入界面提供三维空间交互操纵。图1示出根据一个实施例的 输入界面。输入界面有效地提供在参考容积内的手触接近。作为描述，为了对三维绘制的(rendered)对象或参考容积起作用， 输入界面包括一个或多个手持器械102a-b，诸如触针。在一个实施例 中，该器械允许由用户自由地以3个或更多自由度操纵器械。手持器 械的对应图像(这里也称为虚拟工具)连同其运动被显示以与参考容积交互。在一个实施例中，手持装置的操纵产生所显示参考容积的对应操 纵，该参考容积可以被显示为三维图像。结果是，可以从不同角度转 动以及在不同方向上移动该参考容积。在一个实施例中，用户致动该手持装置(例如按压在手持装置102b上的按钮)，以使得手持装置的 运动产生所显示参考容积的运动，包括操纵该参考容积的位置和取向。在一个实施例中，利用射频(rf)跟踪器来跟踪手持器械的运动。 在可选择实施例中，输入界面可以包括用于利用一个或多个手持装置 来提供输入控制的触觉装置。在可选择实施例中，可以提供多于两个的手持装置。例如，多个 用户能够远程或本地地与参考容积交互。在一个实施例中，可以使用 单个手持装置来执行上述的一组行为。在一个实施例中，将镜103布置在用户和计算机屏幕106之间。 镜反射如由计算机屏幕显示的参考容积和虚拟工具。用户的手能够在 镜后的工作空间108内运动并与由反射所示的参考容积进行交互。结 果是，用户能够利用双手对参考容积进行作用而不会模糊参考容积。 此外，在一个实施例中，输入界面设有工作站112，该工作站112包括 支架114以供用户手臂搁置。在一个实施例中，可以在屏幕上立体地显示参考容积。在一个实 施例中，液晶显示器(LCD)百叶窗玻璃120被用来立体地感知参考 容积。LCD百叶窗玻璃允许通过使用交替帧排序的概念使得光通过与 计算机显示器上的图像同步。多个观察者可以佩戴百叶窗玻璃来同时 地査看和讨论参考容积。 .诸如神经外科规划的复杂应用通常需要频繁访问控制应用以及致9动操作模式和工具的按钮和滑块。由此， 一个实施例包括虚拟工具面板来提供具有至少3个空间自由度的工作空间与应用控制的集成。在一个实施例中，如图lb所示，虚拟工具面板与工作空间108下 面的固体表面116重合。在一个实施例中，虚拟工具面板可以响应于 以手持工具102a触摸基座116而呈现，并且在将工具移开远离基座后 消失。在手持工具与虚拟工具面板之间的交互可以包括其他行为，这 些行为包括按压按钮、拖曳滑块、控制曲线等的一个或多个。在一个实施例中，可以利用过程或模块来操作输入界面，该过程 或模块能够基于以下技术的一个或多个来生成多模态图像以及从多模 态图像的一个或多个获得的分割的实时体绘制和三维空间表面绘制 计算机X线断层摄影术(CT)、正电子发射断层摄影术(PET)、单 光子发射计算机断层摄影术(SPECT)、磁共振成像(MRI)、磁共振 血管造影成像(MRA)、容积超声。通过使用输入界面连同该过程， 在一个实施例中提供立体虚拟现实(VR)环境，其中，用户可以通过 利用双手达到三维数据内来实时地与三维数据交互地工作。在一个实施例中，该过程包括一个或多个以下特征透视立体遮 盖体绘制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　如果第一张量的各向异性值大于或等于第一阈值，则基于对应于所述第一张量的一组值的最大值的第一矢量来选择跟踪纤维的方向；以及　如果所述第一张量的各向异性值小于或等于所述第一阈值且大于或等于第二阈值，则对所述第一张量 的矢量应用加权函数来选择跟踪纤维的方向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-11-30 60/741,356;US 2006-1-20 11/336,3761.一种方法，包括如果第一张量的各向异性值大于或等于第一阈值，则基于对应于所述第一张量的一组值的最大值的第一矢量来选择跟踪纤维的方向；以及如果所述第一张量的各向异性值小于或等于所述第一阈值且大于或等于第二阈值，则对所述第一张量的矢量应用加权函数来选择跟踪纤维的方向。2. 根据权利要求l所述的方法，其中，所述矢量是特征向量，而 所述最大值和所述一组值是所述第一张量的特征值。3. 根据权利要求l所述的方法，其中，对所述矢量应用所述加权 函数还包括对所述矢量应用线性插值。4. 根据权利要求3所述的方法，其中，所述线性插值至少部分地 基于之前矢量。5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述线性插值的权重至少 部分地基于所述第一张量的各向异性值。6. 根据权利要求5所述的方法，还包括如果所述第一张量的各 向异性值小于或等于第二阈值，则终止所述纤维的跟踪，所述第二阈 值小于所述第一阈值。7. 根据权利要求5所述的方法，还包括在计算所述第一张量的 矢量和值之前，对所述第一张量应用过滤器。8. 根据权利要求7所述的方法，其中，所述过滤器包括高斯函数。9.根据权利要求6所述的方法，还包括在跟踪预定距离之后，执行三线性插值来生成第二张量；以及如果所述第二张量的各向异性值大于或等于第一阈值，则基于对应于所述第二张量的一组值中的最大值的矢量，确定跟踪纤维的下个方向；以及如果所述第二张量的各向异性值小于或等于所述第一阈值且大于或等于所述第二阈值，则对所述第二张量的矢量应用加权函数来选择跟踪纤维的方向。10. 根据权利要求5所述的方法，分地经由二阶抛物线函数来计算。11. 根据权利要求5所述的方法，异性分数(FA)值。12. 根据权利要求5所述的方法，阈值和第二阈值相关的各向异性值。其中，所述线性插值的权重部其中，所述各向异性值是各向其中，权重对应于与所述第一13. —种方法，包括如果张量的各向异性值大于或...

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，
申请(专利权)人：布拉科成像SPA公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]