3-D医学成像数据的非线性投影制造技术

本发明专利技术提出了一种体积数据的投影显示。利用最小强度投影(MinIP)，显示液体填充区或其它低反光组织区。通过将投影限制至所述体积中的子体积，隔离特定区域中的散射强度的差异。以这种方法，可以评估弱散射组织的高反光率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及3-D医学成像数据的非线性投影，以及尤其涉及用于组织健康的诊断和监测中使用的光学医学成像，例如光学相干断层扫描(“OCT”)。
技术介绍
在医学成像模式中，体积成像数据已经很普遍，例如超声成像、磁共振成像、计算机断层扫描、以及光学相干断层扫描(OCT)。体积数据为医疗领域带来了革新，使得安全并且非侵入性地观察躯体(特别是人体)的内部结构成为可能。近年来，利用体绘制成像处理技术减少了为医疗诊断而显示的图像的体积数据。利用市售的2D显示器上显示的3D结构的2D投影，体绘制使得对三维结构的可视化成为可能。光学相干断层扫描(OCT)是用于执行高分辨率实时原位光学成像的技术。OCT是一种光学测量和成像技术，其利用来自宽带光源的低相干光或来自可调谐激光器的扫描光 (sweeping)产生干扰信号，沿样品路径测量在深度上的反向散射强度。这种深度轮廓通常被称为“A-扫描”。对样品的横向扫描照射在一组相邻的A-扫描合成横截面图像上，形成通常被称为B-扫描的2-D X线断层图片。通常，利用对样品横向扫描照射一组B-扫描需要体积；不过，建议使用可选扫描模式(例如螺旋扫描模式)以获取体积数据。在90年代早期，就第一次公开了利用OCT进行生物材料估算(参见美国专利 5，321,501，Swanson等人)。近年来已经证明，与时域OCT相比，频域OCT (FD-OCT)在速度和信噪比方面具有显著的优势(Leitgeb，R. A，等人，(2003) Optics Express 11 :889-894)。 在谱域OCT (SD-OCT)中，有时称作频域OCT (FD-OCT)，有时也称作光谱雷达(Hausler，G和 Linder, MW, Journal of Biomedical Optics 第 3 卷，第 1 号(1998) 21-31)，通过监测得自干涉仪的光谱图样的频谱内容，可以实现这种测量。为在监测仪上显示或者当打印在纸上时，体积数据从3-D减少至2-D。在Knighton 等人的美国专利7，301,644中，公开了一种用于减少3-D数据以用于称为正面成像的2-D 显示。该技术采用该体积数据(或者3-D数据集中的感兴趣的体积子集)，并且沿每条A-线整合该数据，形成来自3-D数据集的2-D图像。已经证明该技术是用于观测OCT体积数据的非常有用的工具。鉴于上述，本领域需要补充方法用于观测3-D体积OCT数据的2-D图像。本专利技术提出了这种补充方法，该方法用于形成来自3-D体积数据集的2-D图像，以显示医学相关信息。
技术实现思路
本专利技术由权利要求限定并且在这部分中没有东西被考虑为对权利要求的限制。有利地，本专利技术的实施例提供了附加装置，该附加装置用于获得和显示从体积数据中提取的医学相关信息。根据本专利技术的一方面，利用最小强度投影(MinIP)以发现体积数据中的液体填充区或视网膜破裂区。根据本专利技术的另一方面，体积信息具有在投影穿过部分体积之前就已经减少的低强度散斑伪影(speckle artifacts)。仍是根据本专利技术的另一方面，在显示之前，对投影信息的照明变化进行补偿。仍是根据本专利技术的另一方面，沿着A-线的集合发现了 MinIP，并且存储了最小强度点的坐标位置。在平滑的位置被显示为最小强度高度图之前，使这些位置平滑。仍是根据本专利技术的另一方面，至少部分地将部分体积(在其上计算MinIP)确定为至少一个特定位置的函数。该特定位置可以由使用者限定，或者从体积图像数据自动算出。附图说明图1是利用ILM和RPE之间的部分体积的MinIP显示的示意图；图2是利用OPL和RPE之间的部分体积的MinIP显示的示意图；图3是实施MinIP显示应用的流程图；图4是实施显示应用的流程图，其中最小强度位置用于确定一个面，从该面确定显示的强度；图5是示出了高反光组织的图像；图6是示出了高反光和低反光组织的图像；以及图7描绘了光学相干断层扫描系统的一种设计。具体实施例方式此处公开的实施例只是示例，并且提出的描述被选择用于说明本专利技术的原则及其实际应用，并且不用作对本专利技术的限定。对本领域普通技术人员来说，本专利技术的修改和变型显而易见。本专利技术的范围由权利要求限定，该范围包括已知等同和提交本申请时不可预见的等同。这里，图像体积的强度投影是从图像体积获得的二维强度图像，通过投射射线投影穿过该体积并且确定单个强度以表示每条射线来实现这一点。通过先识别具有最高强度的每条射线中的像素，形成最高强度投影(MIP)。接着，通过将这些射线的位置对应至图像中的位置，并且将每个位置的像素强度设定为与那条射线相关的最高强度，从而形成图像。 类似地，最小强度投影(MinIP)是具有选择为沿着该射线的最小强度的结果的强度投影。 通常，沿着χ-轴、y_轴、或ζ-轴或者沿着任意方向投射射线投影，可以形成MIP和MinIP。 在MIP中，每个选择点都具有这样的特性，即其强度大于或等于沿该射线投影的任意其它点的强度。类似地，MinIP按照最小特性选择点。可以认为沿着该投影射线的部分点具有很多其它特性。例如，最靠近该体积上表面的位置提供了另一种特性，利用该特性可以选择单个图像点用于每条射线投影，其中投射射线投影穿过该体积，该射线投影具有与沿着射线投影的中位强度相等的强度。该最大、最小、以及中位是非线性函数-它们不能满足线性函数的可加性。相反地，合计(summation)和整合或者说积分(integration)是线性函数。 为简化说明，整个说明书中使用MinIP作为主要示例，并且通常平行于ζ-轴投射射线。在成像模式中，其中液体填充区的反光弱于周边组织，最小强度投影(MinIP)提供了独特的显示技术。MinIP提供了液体填充区的边界的2-D投影。在90年代早期，最小强度投影用于核磁共振成像以发现液体填充区(5，189，369,Takane等人)。眼科图像提出了独特的挑战，因为眼睛本身充满液体，并且OCT图像包含散斑，这是反向散射光中的干涉图样，会引起图像中的强度变化。散斑能在高反射光组织的中部形成强度非常低的反射。 在90年代后期，公开了用于投射射线投影穿过散斑减少的超声体积的系统(5，779，641， Hatfield，等人)，可以通过空间或频率复合、低通滤波图像数据、或其它方式减少散斑。不过，这些系统不能辨认投射投影穿过空间体积(即穿过有限的体积区域)的重要性。在OCT中，用于观察液体的优选方法已经测量了总的黄斑厚度。该方法可以勾画出液体囊，不过这确实很不精确。此处公开的专利技术，利用MinIP，对极其小的液体囊也非常灵敏。在现有技术的成果中，很难可靠地执行液体囊的自动分割，而且进行人工干预以改正自动分割中的错误也比较耗时并且要取决于操作者。虽然此处公开的实施例没有提供体积信息，这些实施例使得能够观察液体填充区，这对于确定药物治疗是最重要的。对于激光治疗，知道横向位置(lateral location)和液体损伤程度对于此时需要的准确靶向治疗是很关键的。最小强度投影(MinIP)是投影算法，其可以发现数据体积中沿着投影路径的最小亮度。MinIP能够解决当希望得到弱反射或深阴影时观察体积图像的问题。对于画出反向散射辐射图像的成像系统，即类似OCT的成像系统，更易于发觉被较强的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：保罗·F·斯泰特森，
申请(专利权)人：卡尔蔡司医疗技术股份公司，
类型：发明
国别省市：