[發(fā)明專利]用于確定管狀結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲蔚脑u估的方法和系統(tǒng)及其在虛擬內(nèi)窺鏡檢查中的使用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200980163342.2
• 申請日: 2009-11-27
• 公開（公告）號: CN102782719A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 托馬斯·伯納德·帕斯卡爾·文森特;弗洛朗·安德烈·羅伯特·尚德利耶
• 申請（專利權(quán)）人: 道格微系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

相關(guān)申請的交叉參考

本發(fā)明涉及題目為“用于過濾圖像數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)及其在虛擬內(nèi)窺鏡檢查中的使用”的PCT申請，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及圖像處理，更具體地，涉及用于確定管狀結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲蔚脑u估的方法和系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及用于在虛擬結(jié)腸鏡檢查中評估結(jié)腸拓?fù)涞姆椒ǖ膽?yīng)用。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)內(nèi)視鏡手術(shù)通常依靠使用插入病人的身體內(nèi)的柔性光纖管來可視地檢查內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)。隨后，操作員可以操作解剖結(jié)構(gòu)內(nèi)的管，以尋找任何解剖結(jié)構(gòu)異常。

使用該過程進行結(jié)腸鏡檢查雖然可靠，但都很昂貴并耗費時間。此外，它對于患者來說是一個侵入式、不舒服且有時很痛苦的過程。

非侵入式過程（也被稱作虛擬結(jié)腸鏡檢查）已經(jīng)被用于減少侵入式結(jié)腸鏡過程的上述缺陷的至少其中一個。

這些非侵入式過程使用諸如計算機斷層掃描（CT）的成像技術(shù)獲取表示解剖結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)來進行分析。

它們還包含三種類型的患者預(yù)處理程序：完全導(dǎo)瀉準(zhǔn)備，旨在通過使用瀉藥溶液徹底清潔結(jié)腸；適度促瀉準(zhǔn)備，用于液化結(jié)腸材料并標(biāo)記液體材料的任何殘留固體；最終的無促瀉準(zhǔn)備，其中，通過患者喝下的溶液來標(biāo)記結(jié)腸內(nèi)的材料，諸如基于鋇的制劑。

已經(jīng)提出了不同的自動化技術(shù)，用于定位諸如結(jié)腸內(nèi)壁的分析下的解剖結(jié)構(gòu)。然而，這些技術(shù)通常很難正確地定位結(jié)腸內(nèi)壁的結(jié)構(gòu)，尤其是在其中延伸的空氣區(qū)域與標(biāo)記區(qū)域之間的界面附近。

事實上，如果空氣區(qū)域-標(biāo)記區(qū)域界面沒有被正確底識別，則會導(dǎo)致結(jié)腸內(nèi)壁的識別及位置的泄漏，其受到了很大的關(guān)注。例如，位于結(jié)腸附近的小腸部分會被分割，并被識別作為結(jié)腸的一部分。

此外，很差的結(jié)腸內(nèi)壁分割會導(dǎo)致潛在結(jié)腸病變的過評估或低評估，這個問題也非常受關(guān)注。

為了減小上述弊端，已經(jīng)使用了利用用于識別結(jié)腸內(nèi)壁的相應(yīng)部分的局部參數(shù)的動態(tài)算法。

例如，公布號2008/0008367所公布的美國專利申請描述了在隨后設(shè)計分割前執(zhí)行能夠泄漏的初始試驗分割的兩步分割方法。然而，這種方法需要在界面太厚或不均勻的情況下，適當(dāng)?shù)貦z測出空氣區(qū)域-標(biāo)記區(qū)域界面，該方法可以適當(dāng)?shù)靥峁┙Y(jié)腸內(nèi)壁的正確的識別和/或位置。

此外，在存在圖像獲取和/或阻塞性腫瘤期間，在由于患者痙攣而引起患者結(jié)腸衰退的情況下，所述方法不能提供整個結(jié)腸的正確識別。

因此，期望提供將減小上述弊端的至少其中一個的用于確定管狀結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲蔚脑u估的改進方法。

發(fā)明內(nèi)容

因此，公開了一種用于確定包括內(nèi)壁或多個不同區(qū)域的管狀結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲蔚脑u估的方法，所述方法包括：（a）獲取表示管狀結(jié)構(gòu)的圖像數(shù)據(jù)；（b）將初始種子放置在從多個不同區(qū)域之一中選擇的初始區(qū)域中；（c）執(zhí)行初始區(qū)域生長，直到在初始生成區(qū)域包括至少一部分內(nèi)壁或?qū)?yīng)于多個不同區(qū)域之一的至少一部分鄰近區(qū)域為止；（d）開始包括對應(yīng)于初始區(qū)域的初始樹節(jié)點的樹；（e）對于每個鄰近區(qū)域而言，在鄰近區(qū)域中放置隨后的種子，執(zhí)行相應(yīng)的隨后區(qū)域生長，直到隨后生成區(qū)域包括至少一部分內(nèi)壁和一部分附加鄰近區(qū)域；并在樹中添加對應(yīng)于鄰近區(qū)域的樹節(jié)點；（f）對于每個附加鄰近區(qū)域執(zhí)行處理步驟（e）；以及（g）根據(jù)預(yù)定拓?fù)潢U述過濾樹，從而確定管狀結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲蔚脑u估。

該方法提供了不依賴于分割參數(shù)的管狀結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲蔚脑u估，這是很大的優(yōu)勢。

所獲取的評估允許其需要的更好的最后處理，這也是很大的優(yōu)勢。這個處理可以為用于非限定性實例的隨后的分割。

此外，所獲取的評估可以被用于根據(jù)體積渲染處理提供管狀結(jié)構(gòu)的精確的3D表示，這是很大的優(yōu)勢。當(dāng)然，由于不需要分割或圖像數(shù)據(jù)的任意替換，所以3D表示精確地示出了圖像數(shù)據(jù)的2D信息。

此外，該方法可以被用于提供管狀結(jié)構(gòu)的精確的3D表示，而不依賴于圖像數(shù)據(jù)的預(yù)定精確值，這是很大的優(yōu)勢。因此，該方法可以使用多種圖像數(shù)據(jù)類型和多種掃描設(shè)備。

此外，在一個實施方式中，該方法提供管狀結(jié)構(gòu)的拓?fù)渲蔚脑u估，而不用必須使用不同區(qū)域之間的界面，這也是很大的優(yōu)勢。

在一個實施方式中，圖像數(shù)據(jù)的獲取包括從CT掃描設(shè)備接收圖像數(shù)據(jù)。

在進一步的實施方式中，圖像數(shù)據(jù)的獲取包括從由磁共振成像（MRI）設(shè)備、正電子發(fā)射斷層掃描（PET）設(shè)備、X射線設(shè)備、超聲設(shè)備、及其任意組合構(gòu)成的組中選擇的設(shè)備接收圖像數(shù)據(jù)。

在一個實施方式中，從由體積醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)、體積斷層圖像數(shù)據(jù)、及一組平行連續(xù)圖像平面構(gòu)成的組中選擇圖像數(shù)據(jù)。

在一個實施方式中，圖像數(shù)據(jù)表示解剖結(jié)構(gòu)。