[發(fā)明專(zhuān)利]基于迭代重建的輪廓自動(dòng)化確定

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611201556.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107038728B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: R.勞帕赫;G.索扎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西門(mén)子保健有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T11/00
• 分類(lèi)號(hào): G06T11/00;G06T5/00;G06T7/10;A61B6/03
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 侯宇

本發(fā)明涉及基于迭代重建的輪廓自動(dòng)化確定。描述了一種用于分割待成像的檢查區(qū)域(FOV)的方法。在該方法中，從待成像的檢查區(qū)域(FOV)采集測(cè)量投影數(shù)據(jù)(RD)。基于所采集的測(cè)量投影數(shù)據(jù)(RD)進(jìn)行迭代重建(IR)。在此，重建初步圖像數(shù)據(jù)(VBD)和初步紋理特征(VTM)。基于所獲得的初步紋理特征(VTM)，確定檢查區(qū)域(FOV)中的預(yù)期的初步結(jié)構(gòu)(VEK)、優(yōu)選初步輪廓。隨后，在對(duì)初步圖像數(shù)據(jù)(VBD)和初步紋理特征(VTM)的迭代重建中考慮預(yù)期的初步結(jié)構(gòu)(VEK)。還描述了一種圖像分割方法。還描述了一種圖像重建裝置。還描述了一種圖像分割裝置(40)。還描述了一種計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(1)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于重建待成像的檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)和紋理特征的方法。本發(fā)明還涉及一種用于分割待成像的檢查區(qū)域的方法。此外，本發(fā)明涉及一種重建裝置。本發(fā)明還涉及一種圖像分割裝置。本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在來(lái)自醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的預(yù)先給定的圖像中對(duì)器官進(jìn)行分割，在許多臨床應(yīng)用中是非常關(guān)鍵的一個(gè)步驟。例如，對(duì)肝臟進(jìn)行分割是必不可少的一個(gè)步驟，以便確定其體積或者其部分體積。然后可以使用該信息的知識(shí)，來(lái)例如規(guī)劃肝臟手術(shù)期間的準(zhǔn)確手術(shù)步驟。

另一個(gè)示例涉及確定具有高輻射敏感度的器官的輪廓，以便規(guī)劃放射治療處理。在這種情境下，標(biāo)出患者身體中的敏感的健康的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)、例如肝臟或者膀胱，以便保護(hù)其免受在治療照射中出現(xiàn)的輻射暴露的損害，是非常重要的。然后，分割的健康的結(jié)構(gòu)和分割的待照射的腫瘤一起被包含在放射治療規(guī)劃的方案中，從而在健康風(fēng)險(xiǎn)和照射的使用方面針對(duì)患者實(shí)現(xiàn)最佳結(jié)果。

在任何情況下都希望開(kāi)發(fā)一種能夠快速并且準(zhǔn)確地處理大量數(shù)據(jù)的自動(dòng)化的分割方法。迄今為止，已經(jīng)利用現(xiàn)代圖像處理方法將一些應(yīng)用自動(dòng)化。例如，自動(dòng)化的肝臟或心臟分割是許多臨床應(yīng)用的組成部分。然而，已經(jīng)存在的解決方案不完善，為了獲得正確的結(jié)果，在一部分分割過(guò)程中仍然總是需要用戶(hù)介入。還存在大量應(yīng)用情況，其中，通過(guò)利用簡(jiǎn)單的幾何工具勾畫(huà)出解剖學(xué)對(duì)象的二維輪廓，然后合成為三維結(jié)構(gòu)(例如參見(jiàn)圖1)，來(lái)完全手動(dòng)地進(jìn)行分割過(guò)程。

問(wèn)題在于，不同的解剖學(xué)對(duì)象之間的邊界不總是能夠被清楚地識(shí)別，并且目前的算法也不能完美地對(duì)這些對(duì)象進(jìn)行分割。例如，在非對(duì)比度CT圖像數(shù)據(jù)的情況下，屬于肝臟的體素和與相鄰的肌肉組織相關(guān)聯(lián)的體素具有相同的CT值(亨氏值(Hounsfield-Werte))。

為了也能夠基于在圖像數(shù)據(jù)空間中不能清楚地識(shí)別不同的解剖學(xué)結(jié)構(gòu)之間的邊界的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行分割，傳統(tǒng)上將事先已知的關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的信息一起包含到所應(yīng)用的分割算法中。在此，一種特別新穎的方法是所謂的機(jī)器學(xué)習(xí)，其中，產(chǎn)生包括幾何特征和紋理特征并且基于大量圖像數(shù)據(jù)確定的統(tǒng)計(jì)學(xué)計(jì)算機(jī)模型。然后，將這種模型應(yīng)用于患者解剖結(jié)構(gòu)，其中，在記錄的圖像數(shù)據(jù)中考慮個(gè)體的患者信息。這種方法使得能夠更好地對(duì)不能在視覺(jué)上進(jìn)行區(qū)分的圖像片段進(jìn)行處理。在這些圖像片段中，使用模型幾何結(jié)構(gòu)，以便對(duì)圖像對(duì)比度的缺乏進(jìn)行補(bǔ)償。然而，利用這些統(tǒng)計(jì)學(xué)模型也不能解決所有的分割問(wèn)題。其原因在于，在圖像數(shù)據(jù)中缺乏的信息不能準(zhǔn)確地通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)信息進(jìn)行補(bǔ)償。

在借助醫(yī)學(xué)成像裝置進(jìn)行的圖像記錄期間，在第一步驟中采集原始數(shù)據(jù)，也稱(chēng)為測(cè)量投影數(shù)據(jù)，其例如在計(jì)算機(jī)斷層成像設(shè)備中與不同的投影角有關(guān)地對(duì)應(yīng)于X射線的吸收。隨后基于原始數(shù)據(jù)利用整合方法重建圖像數(shù)據(jù)。在所有傳統(tǒng)分割方法中，所有模型方法都局限于圖像數(shù)據(jù)空間中的圖像數(shù)據(jù)的體素信息。然而，在從原始數(shù)據(jù)到重建的圖像數(shù)據(jù)的變換中，相當(dāng)大部分的信息丟失并且單獨(dú)根據(jù)圖像數(shù)據(jù)也無(wú)法得到重建。

發(fā)明內(nèi)容

由此，存在提供一種普遍適用的自動(dòng)化的重建方法的問(wèn)題，這種重建方法在確定解剖學(xué)結(jié)構(gòu)、特別是解剖學(xué)結(jié)構(gòu)的輪廓時(shí)，具有改善的精度和可靠性。

上述技術(shù)問(wèn)題通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的用于重建待成像的檢查區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)和紋理特征的方法、根據(jù)本發(fā)明的用于分割待成像的檢查區(qū)域的方法、根據(jù)本發(fā)明的圖像重建裝置、根據(jù)本發(fā)明的圖像分割裝置以及根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)來(lái)解決。