繪製方法和設備的製作方法

2023-12-03 12:04:11

專利名稱：繪製方法和設備的製作方法
繪製方法和設備
本發明在醫學成像中，尤其在對諸如結腸的解剖結構的繪製中有特定 應用。本發明還在需要使感興趣區域在所繪製圖像上加亮的其他成像應用 中有應用。
虛擬內窺鏡已經用作使諸如人的結腸或氣管的管腔內部可視化的輔 助。在對結腸成像時，例如，需要識別可能指示早期癌症的諸如息肉的可
疑團塊。使用從計算機斷層攝影(CT)掃描或其他對結腸的掃描獲得的數 據，典型地，隨著用戶通過結腸管腔，從多個視點已經呈現了結腸內部的 一個或更多個三維繪製視圖。臨床醫生使用所繪製圖像識別息肉或其他可 疑團塊。
在結腸中殘留的剩餘糞便、液體、或其他物質有時難以與結腸組織區 分。在CT成像中，例如，剩餘物質可以具有與周圍組織相似的輻射衰減值。 因此，這些剩餘物質有時可以模仿息肉或使息肉變得模糊。
為了解決該問題，已經實現了各種腸道準備技術。在CT成像的情況下， 這些技術典型地包括施予包含不透射線的物質(諸如鋇)的口服造影劑。 本發明在於殘留在結腸中的物質將被造影劑物質加亮。
一種類型的腸道準備是所謂的溼準備(wetpreparation),其中通常殘留 大量剩餘流體。另一種類型的腸道準備是所謂的幹準備(drypreparation), 其中剩餘物質主要是不透明的糞便，通常以球或塊集中在結腸壁附近。
在溼準備中，標記的流體和糞便可以使息肉和其他損害變得模糊。在 幹準備中，標記的物質可以模仿它們。更具體地，在所繪製圖像中殘留糞 便可以表現為息肉樣的塊狀物。掃描也可以包括使部分結腸壁變得模糊的 剩餘物質以及模仿息肉或損害的剩餘物質。在任何情況下，它們的出現可 以導致混淆並導致臨床醫生的額外工作負擔，典型地該臨床醫生必須對它 們進行評價並丟棄它們。本發明的各個方面針對這些問題及其他。
根據本發明的一方面， 一種方法包括使用指示對象內部的體數據繪製 表面，識別在體數據中具有第一參數值的位置，識別在所繪製表面上作為 所繪製表面和所識別位置的相對位置的函數的感興趣區域，並且生成所繪 制表面的人類可讀圖像，在其上被感興趣區域加亮。
根據本發明的另一方面， 一種設備包括使用指示對象內部的體數據來 繪製表面的裝置，用於在體數據中識別具有第一參數值的位置的裝置，用 於識別在所繪製表面上作為所繪製表面和所識別位置的相對位置的函數的
感興趣區域的裝置，和用於生成所繪製表面(102)的在其上加亮了感興趣 區域的人類可讀圖像的裝置。
根據本發明的另一方面，計算機可讀存儲介質包括指令，當由計算機 執行時，所述指令使計算機執行如下方法，該方法包括使用指示人的內部 解剖結構的體數據繪製指示結腸內部的表面，識別所繪製表面中懷疑包括 剩餘糞便的區域，並且對所繪製表面的圖像上的所識別區域加亮。
本領域技術人員在閱讀和理解所附附圖和說明之後將了解本發明的其 他方面。
本發明由實例示出，而不限於所附附圖，其中，相同的參考標記指示 相似的元件，且其中-
圖la和lb是結腸內部的所繪製視圖； 圖2是電子標記技術的數據流程圖。


圖1描繪了基於從CT掃描獲得的體數據並根據現有繪製技術繪製的結 腸102內部的透視圖。更特別地，結腸102被繪製為具有期望體素值的等 值面。區域104表現為可疑息肉或損害。然而，對該數據集更徹底的檢査 可以揭示該區域104可能包含模仿息肉的剩餘的、不透明的糞便。不透明 糞便的特徵在於其輻射衰減大於周圍結腸組織和/或黏膜。當從管腔內的一 視點繪製時，不透明糞便表面附近的部分容積效應(partial volume effects) 導致區域104被繪製為結腸壁的一部分。結果，難以區分區域104和息肉。
圖lb描繪了相同數據集的第二透視圖，其中，懷疑包含剩餘物質的區域104被電子地標記或加亮，以呈現給用戶。如所示，區域104由輪廓線 105表示。在另一個實例中，區域104顯示為與結腸102的其餘部分不同的 顏色。當然，也可以使用其他顏色或加亮技術，例如單獨地或以各種組合 使用陰影，表面紋理，箭頭或文本。為了簡化査看和評價所繪製圖像的任 務，通常期望在所繪製圖像102中加標記以將用戶的注意吸引到可疑區域 104，而基本不使其模糊。
現在將參考圖2描述該繪製過程。獲得諸如在適當的腸道準備之後由 CT掃描儀生成的數據集的體數據集202。在尤其適於識別與息肉相似的剩 餘物質的實施例中，執行幹腸道準備。
數據集202可以被作為體素的x、 y、 z陣列而可視化，該體素的陣列 包含與對象的一個或更多個物理特徵(諸如其輻射衰減)相關的信息。通 常，轄射衰減由Hounsfield單位(HU)表示，其中，空氣具有-1000HU值， 而水具有OHU值。仍然是越大的值表示越大的輻射衰減值。
在204，識別懷疑包含剩餘物質的體素。這可能通過根據體素值分割數 據集202以生成分割數據集或二進位體積206來完成。在適於對結腸成像 的實例中，經由閾值比較來執行分割以識別預期包含剩餘物質的體素。在 一個實例中，該閾值設定為+200HU。
為了避免將臨床不感興趣的噪聲或區域加亮，可以丟棄小於所期望閾 值大小的分割區域。因而，例如，如果分割區域小於臨床相關的息肉的下 邊界(大約5mm直徑)，則可以丟棄它。
在207，分割數據集206被擴大以生成擴大數據集(dilated data set)或 二進位體積208。在一個實例中，執行三階擴大。更加特別地，將接近(touch) 分割數據集的背景或未分割體素添加到擴大數據集208中。在三階擴大中，
該過程重複三次。如在以下描述的，還可以執行較低或較高階的擴大。
在210,數據集202被用於根據適當的繪製技術，典型地從位於結腸管 腔內的視點，繪製結腸102的期望區域。這種位置將典型地具有在空氣的 Hounsfidd值處或附近的Hounsfidd值。在一種這樣的技術中，對數據集202 執行明確的分割操作以生成分割數據集。分割數據被用於近似典型地表示 為多邊形網格的表面。這種技術的一個例子在Vining的名為"Method and System for Producing Interactive, Three-Dimensional Rendering of SelectedBody Organs Having Hollow Lumens to Enable Simulated Movement Through the Lumen"的美國專利No.6，083,162中描述。在另一種技術中，直接在繪 制過程中計算等值面的位置。對於給定的通過數據集的射線，確定該射線 通過所期望等值面值處的體素的位置。該等值面的位置和定向通過對周圍 體素的值進行插值來獲得。這種技術的f個例子在Bosma的名為"Deriving an Iso-Surface in a MuW-Dimensional Data Field"的美國專利No.6，522，324 中描述。在一個實施例中，將結腸102繪製為具有-800HU輻射衰減值的表 面。
如上所述，繪製過程可以使得剩餘的不透明物質模仿所繪製表面102 的出現。當從該視點的透視圖查看時，在數據集202中包含剩餘物的體素 將在所繪製結腸102之後被發現，距離很大程度上取決於剩餘物質的輻射 衰減，所選閾值，和體素大小。其他相對衰減物質，諸如骨仍然位於遠離 結腸102處。
選擇在207執行的擴大的階數和數量，使得可以預期指示剩餘物的體 素與所繪製結腸102交叉，而骨和其他物質不是。以另一種方式描述，當 從視點的透視圖查看時，可以預期從剩餘物質得到的在擴大數據集208中 的體素位於所繪製結腸102處或在其前部。例如通過以不同的顏色顯示， 擴大數據集208與所繪製結腸102交叉的區域被加亮。
在使用射線投射技術繪製結腸102的實現方式中，將可視元素(visual) 或顯示器屬性的第一集合212 (例如，第一顏色或顏色範圍)指定給擴大數 據集208的體素。將可視元素的第二集合214 (例如第二顏色或顏色範圍) 指定給所繪製結腸102。隨著每條射線通過，使用可視元素212， 214中的 一個定位和顯示結腸102。然而，指示可疑像素的可視元素212比指示所繪 制結腸102的可視元素214優先。相應地，擴大數據集108與所繪製結腸 102交叉的區域使用可視元素的第一集合212來顯示。
在另一種實現方式中，所期望可視元素在繪製之前預先確定。當然， 其他實現方式也是可行的。
所繪製表面102連同加亮的區域104 —起顯示在人類可讀器件上，例 如監視器或顯示器上。典型地，隨著用戶通過結腸管腔移動，從多個視點 或位置中的每個執行繪製。如上所述，使用擴大技術識別懷疑包含剩餘物的區域104。在備選技術 中，在所繪製結腸102和分割數據集106之間的距離可在繪製過程之前或 同時被計算。基於所計算的距離將所期望可視元素施加於所繪製結腸102。
當上述討論集中在CT掃描儀所生成的數據集上時，該技術也與由其他 模態生成的數據集協同使用，例如磁共振成像，超聲，單光子發射計算機 斷層攝影(SPECT)，正電子發射斷層攝影(PET)等。這些技術也可以用 於對結腸之外的其他身體部分成像。它們不限於對剩餘物質加亮，而是也 可用在懷疑感興趣物質被所繪製表面模糊或模仿的情況下。
以計算機可讀指令、使用指定硬體或其組合實現所述技術。指令可以 存儲在遠程計算機上的一個或多個計算機可讀存儲介質中，諸如不可變更 (non alterable)的或可變更的只讀存儲器(ROM)，隨機存取存儲器(RAM)， 可變更或不可變更的緻密盤，DVD，並且被通過通信介質(諸如網際網路， 電話線，無線通信等)傳遞到主系統。當由計算機執行時，所述指令使得 處理器執行所述技術。
當然，在閱讀和理解上述描述的基礎上其他人可以進行修改和變更。 要將本發明構建為包括所有這些修改和變更，只要它們包括在所附權利要 求及其等同的範圍內。
權利要求
1、一種方法，包括使用指示對象內部的體數據(202)繪製表面(102)；在所述體數據(202)中識別具有第一參數值的位置，其中，所述參數表示所述對象的物理特徵；在所繪製表面上作為所繪製表面和所識別位置的相對位置的函數識別感興趣區域(104)；生成所繪製表面(102)的人類可讀圖像，在該圖像上所述感興趣區域(104)被加亮。
2、 如權利要求l所述的方法，其中，所述對象是人，並且所述感興趣 區域包括所述結腸內部，其中，所述第一參數值指示包含在所述結腸中的 剩餘物質，其中，所述表面(102)從第一視點繪製，並且其中，所述方法 包括在所述體數據(202)中識別具有指示所述剩餘物質的第一參數值的且 位於所繪製表面(102)之後的位置。
3、 如權利要求2所述的方法，其中，所述剩餘物質是不透明的糞便。
4、 如權利要求3所述的方法，包括使用第一可視元素(214)來繪製 所述表面(102)，且使用第二可視元素(212)來加亮所述感興趣區域(104)。
5、 如權利要求4所述的方法，其中，所述第一可視元素(214)包括 第一顏色，且所述第二可視元素(212)包括第二顏色。
6、 如權利要求1所述的方法，包括將所述體數據(202)作為所述第 一參數值的函數來分割，以生成分割數據(206)。
7、 如權利要求6所述的方法，包括擴大所述分割數據(206)，並且其 中，所述識別感興趣區域(104)的步驟包括識別所繪製表面(102)和所述擴大數據(208)交叉的位置。
8、 如權利要求l所述的方法，其中，在所述使用體數據的步驟之前執 行所述識別位置的步驟。
9、 如權利要求l所述的方法，其中，所述使用體數據的步驟包括從所 述參數具有第二值的視點繪製所述表面(102)，其中，所述表面指示所述 參數具有第三值的位置，並且其中，所述第三值在所述第一和第二值之間。
10、 如權利要求9所述的方法，其中，所述參數是輻射衰減，並且其 中，所述第一值包括大於閾值的值。
11、 一種設備，包括用於使用指示對象內部的體數據(202)繪製表面(102)的裝置；用於在所述體數據(202)中識別具有第一參數值的位置的裝置，其中， 所述參數表示所述對象的物理特徵；用於在所繪製表面上作為所繪製表面和所識別位置的相對位置的函數 識別感興趣區域(104)的裝置；用於生成所繪製表面(102)的人類可讀圖像的裝置，在該圖像上所述 感興趣區域(104)被加亮。
12、 一種計算機可讀存儲介質，包含當由計算機執行時，使所述計算 機執行包括如下步驟的方法的指令使用指示人內部解剖結構的體數據(202)繪製指示結腸內部的表面(102);識別所繪製表面中懷疑包含剩餘糞便的區域；在所繪製表面(102)的圖像上加亮所識別區域(104)。
13、 如權利要求12所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述表面從一 視點繪製，並且其中，所述識別步驟包括在所述體數據(202)中識別具有比閾值大的輻射衰減且位於所繪製表面之後的位置。
14、 如權利要求13所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述識別步驟 包括將所述體數據(202)作為所述輻射衰減的函數來分割以生成分割數據(204)和擴大所述分割數據以生成擴大數據(208)。
15、 如權利要求14所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述識別步驟 包括確定所繪製表面和所述擴大數據(208)之間的交叉。
16、 如權利要求12所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述識別步驟 包括在所述體數據(202)中識別懷疑包含剩餘糞便的位置和確定所識別位 置和所繪製表面之間的距離。
17、 如權利要求16所述的計算機可讀存儲介質，其中，確定距離包括 執行擴大。
18、 如權利要求12所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述加亮步驟 包括將第一可視元素(214)用於所繪製表面(102)，且將第二可視元素(212) 用於所識別區域(204)。
19、 如權利要求19所述的計算機可讀存儲介質，其中，所述第一和第 二可視元素包括不同的顏色。
20、 如權利要求19所述的計算機可讀存儲介質，其中，加亮包括使用 輪廓線。
全文摘要
一種繪製方法使用指示對象內部的體數據(202)來繪製表面(102)。識別在所述體數據(202)中具有第一參數的位置。例如通過使用不同的使件，所繪製表面(102)上位於所識別位置附近的區域被加亮。
文檔編號G06T5/00GK101292260SQ200680039013
公開日2008年10月22日 申請日期2006年10月2日 優先權日2005年10月21日
發明者R·特魯伊 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司