[發明專利]醫用圖像處理裝置及醫用圖像處理方法

有效

• 申請號: 201310092268.8
• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103325139B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: A·斯穆特;D·菲利普斯
• 申請（專利權）人: 東芝醫療系統株式會社
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08;A61B6/03;A61B5/055
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 張麗

技術領域

本發明的實施方式涉及醫用圖像處理裝置及醫用圖像處理方法。

背景技術

生成以三維（3D）物體為對象的二維（2D）圖像的處理被稱為體繪制。體繪制在眾多領域均有應用事例。像這樣的領域之一例如有使用計算機斷層攝影（CT）及其他X射線掃描儀、核磁共振掃描儀以及超聲波掃描儀而獲得掃描人體或動物體的結果的醫用體數據的繪制。

利用現代化掃描儀器生成的體數據非常詳細且復雜。醫生有時候希望使用不同視線方向，并從不同位置對所掃描物體繪制數據，以能夠解析所掃描的物體，例如檢測異常。

在應用于層塊多斷層重建（MPR）（有時也稱為有厚度的MPR或厚MPR）那樣的體繪制技術中，作為結果獲得的2D圖像中大多會出現不期望的偽影。這些偽影成為視覺上的障礙，有可能妨礙圖像的解釋。在有些情況下，這些偽影有可能會被誤判斷為體數據的實際特征，或者在其他情況下有可能導致數據的實際特征不明確。偽影對之后的圖像處理也會帶來不良影響。例如，邊緣檢測算法的精度在大多情況下對于這種圖像偽影的存在非常敏感。

體數據具備排列成3D格子狀的多個體素。各個體素具有與其關聯的體素值。體素值表示物理參數的測定結果。例如，在CT掃描時，體素值表示這些體素針對X射線的不透明度、即其X射線阻止能力。X射線阻止能力利用與密度（每單位體積的質量）密切相關的亨氏單位（HU）而測定。

利用醫療用攝影器件取得的體數據的體素在大多數情況下在笛卡爾格子上取得，即，數據點匹配3條正交軸I、J及K而配置。在某些特殊情況下，考慮到機架傾斜或穿過（Through），K軸有時不與I軸及J軸正交。而且，以往，這些軸都將共同原點規定在體的一角。但是，應該理解原點的這一選擇是任意的。這些軸劃定體空間。為了識別體空間內的各體素的位置而使用體空間坐標系。體空間坐標系具有匹配正交軸I、J及K中的各軸的單位（或基礎）向量i、j及k。單位向量i、j及k定義為體素沿著體空間內的各軸的單位長。也就是說，沿著各軸的體素間的分離距離（即，其中心與中心之間的距離）為1。

2D圖像數據具備排列成2D格子的多個圖像像素。圖像自身雖然是2D，但有助于定義包含圖像的3D視圖空間。視圖空間通過在圖像的一角部位具有共同原點的3條正交軸X、Y、Z來定義。這里，原點的選擇也是任意的。X軸及Y軸處于圖像的平面（投影面）內，與圖像像素的2D格子對齊。Z軸匹配為與視圖軸平行（也就是說，垂直于投影面）。為了識別視圖空間內的各體素及各圖像像素的位置而定義了視圖空間坐標系。視圖空間坐標系在投影面內具有單位向量、即基礎向量x及y，沿著視線方向具有單位向量、即基礎向量z。單位向量x及y定義為圖像像素沿著視圖空間內的各軸的單位長。

圖像是使用以往的層塊多斷層重建（MPR）技術而根據體數據生成的。該技術中，MPR數據通過如下處理而生成：在視圖空間內獲取坐標，將該坐標轉換成體空間，使用任意形式的插補，對體數據進行再采樣，并生成針對離散視圖空間坐標的新的MPR數據值。MPR片層通過在固定z值下對多個{x，y}坐標執行所述處理而形成。針對z的多個值重復執行所述處理時，決定多個MPR片層，將這些片層投影而能夠形成MPR層塊。因此，MPR層塊具備與投影面平行地對齊、且配設在沿著Z軸的不同位置的一系列MPR片層。

形成通過沿著視線方向將MPR層塊投影（折疊）到投影面上而進行顯示的2D圖像。這是依照投影算法而執行的。用于特定用途的投影算法依賴于最終圖像的期望的外觀。通常使用三種不同的投影算法。第1種通常投影算法基于：針對每個圖像像素決定針對與該圖像像素對應的XY坐標的、沿著Z軸在MPR層塊（slab）上看到的最大體素值。這是大家熟知的最大強度投影（MIP）。最大強度投影是一種光線投射。實際上，針對圖像內的每個像素使虛擬光線平行于視線方向地投射而通過體數據。接著，將針對各像素的圖像數據看作光線橫切MPR層塊時遇到的最大體素值。稱為最小強度投影（MinIP）的另一共同投影算法中，代替使用最大值，關于圖像數據使用光線橫切MPR層塊時遇到的最小體素值。用于層塊MPR的第3種投影模式是平均強度投影（AveIP），取從橫切層塊的部分光線采樣出的體素數據值的平均，并生成其集合值。

在某些情況下，僅關心所選擇的范圍內、或“窗口”內具有體素值的體素。例如，為了通過CT掃描了解軟組織，僅需要關注－200～500HU范圍內的體素值便可。為了獲得這樣的視野，典型的是如上所說明的那樣計算最大或最小強度投影MPR圖像，然后對圖像進行后處理，強調所期望的范圍內的體素值的對比度，并抑制所述范圍外的對比度。