对来自不同成像模态的医学图像的同时显示的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于对来自不同成像模态的医学图像的同时显示的方法。还公开了一种有关于所述方法的系统和计算机程序产品。本发明总体上应用于医学成像领域，并且具体应用于在计算机断层摄影(CT)、X射线、正电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、磁共振(MR)以及超声的领域中对医学图像的显示。
【背景技术】
[0002]常规地，医学成像数据是由在其中每个像素或体素都具有涉及被成像区域的生理学上重要方面的数据值的二维数据集或三维数据集来表示的。为了显示医学图像，将选定的像素或体素的数据值映射到图像值的二维阵列。取决于要被显示的图像的类型，二维阵列中的每个图像值典型地表示色彩的强度或灰度强度。在这样的医学图像的显示中使用的常规显示监视器典型地能够以彩色和单色两者来显示宽范围的图像值。
[0003]然而，在这样的图像的显示中出现的限制是，当将图像中的全范围的数据值映射到显示监视器时，引起数据值的小的变化的生理特征导致可以被隐藏在所显示的图像中的色度或色彩的小的变化。
[0004]例如，在X射线中，亨氏单位(HU)用于表示物质的放射密度。常规地，空气具有-1024HU的放射密度，水具有OHU的放射密度，并且针对骨骼的放射密度可以位于700至约3000HU的范围中。因此，为了显示医学图像中的全范围亨氏单位，应当显示大约4000个离散像素值。常规地，以灰度来显示这样的放射图像。然而，一般承认人眼能够分辨较低数目的灰度梯级或色度。在500cd/m2的典型显示亮度值处，未经培训的眼一般被认为能够分辨大约720个离散灰度梯级(Digital Imaging and Communicat1ns inMedicine (DICOM)，Part 14-Grayscale Standard Display Funct1n，PS 3.14-2011，Pl 1-15)。受过培训的放射科医生表现更好，并且典型地被认为能够在800至1000个离散等级之间进行分辨(Blume H.，Muka E.的 “Hard Copies for Digital Medical Images:an overview” (Proc.SPIE 2413，Color Hard Copy and Graphic Arts IV，206，1995 年 4月27日))。因此，所有可能的HU值的同时显示为不同色度导致一些色度不能与其它色度分辨开来。因此，引起灰度值的小的变化的图像特征可以被隐藏在其中同时显示全标尺的HU值的图像中。
[0005]类似的问题出现在来自包括在CT、X射线、PET、SPECT、MR以及超声中的其它医学成像领域的医学图像的显示中，在所述其它医学成像领域的医学图像的显示中，显示宽范围的数据值的期望导致由数据值的小的变化造成的图像特性的隐藏。
[0006]解决这些问题的常规方法是使用等级和窗口(level-and-window)技术，在所述等级和窗口技术中，在具体范围之内、由所谓的窗口的宽度确定的、并且关于具体数据值(即，等级)为中心的数据值被映射到显示中可用的全范围的像素值。在该范围的最低端处的数据值典型地被映射到黑色，并且在该范围的最高端处的数据值典型地被映射到白色。可以调节等级和窗口，以便准许用户动态地专注于具体的在生理学上感兴趣的范围的数据值，例如，骨骼窗口或组织窗口。
[0007]等级和窗口技术的缺点是放射科医生频繁地同时对有关于不同生理范围的若干窗口感兴趣。放射科医生然后必须针对每幅医学图像设置不同的窗口。在对该问题的一个解决方案中，专利US6993171B1涉及一种显示人类解剖结构的着色彩的二维医学图像的方法，并且公开了一种将预定范围的色彩分配给计算机断层摄影图像以用于增强可视化的方法。每个色彩带可以被映射到放射密度值的不同的子范围，该子范围对具体组织类型是独特的。
[0008]在另一解决方案中，专利申请W02010/009040A1涉及一种用于将X射线图像的诊断内容与非诊断内容进行分离以便实现最优图像再现和开窗的方法。具体地，公开了用于通过在单个显示窗口中叠加每个放射密度图像的灰度图像来在单个图像观察窗口中显示多幅放射密度图像的实施例。
[0009]在对医学图像的评估中，医学专家频繁地面临比较来自不同成像模态的医学图像的另外的期望。一种成像模态可以例如示出结构性图像特征，并且第二成像模态可以例如示出功能性图像特征。由于更容易识别功能性数据涉及的诸如器官的物理区域，因此通过比较两幅图像来实现改进的诊断。在专利申请W02010/084390中公开的一个方法中，关于强度谱来颜色编码第二图像，强度谱的部分被设定为透明以生成颜色编码的第二图像。该图像与第一图像进行组合以生成融合图像，并且显示所述融合图像。
[0010]然而，这些解决方案遭受以下缺点:S卩，当显示来自不同成像模态的医学图像时，一些图像特征仍然被隐藏，混淆图像分析。
【发明内容】
[0011]本发明的目的是改进对具有不同成像模态的特性的同时显示的医学图像中的图像特征的显示。有关于本发明公开了一种方法、系统以及计算机程序产品。
[0012]在本发明中通过在其中对来自不同成像模态的主图像与次图像进行融合的方法来实现该目的。在融合图像中，将来自具有在第一范围之内的主图像数据值的主图像的第一像素组映射到灰度图像值。识别来自具有在至少第二范围之内的主图像数据值的主图像的第二像素组，并且将所述次图像中的对应像素的次图像数据值映射到所述融合图像中的色彩图像值。灰度图像值表示灰度强度，并且色彩图像值表示一个或多个色彩的强度。
[0013]本发明准许对与具体灰度范围相关联的主图像中的特征的显示，允许用户集中注意力在这些灰度图像特征上。在该灰度范围之外，本发明准许对来自不同成像模态的次图像的为色彩图像的显示；有利地准许对两幅图像的同时显示而不发生所述次图像遮蔽灰度图像中的特征。
[0014]根据本发明的另一方面，所述方法还包括显示医学图像的方法步骤。
[0015]根据本发明的另一方面，所述主图像是结构性图像并且所述次图像是功能性图像。诸如CT图像的功能性图像常常以灰度来显示，并且因此将结构性图像作为所述主图像的使用可以用于以用户熟悉的格式来显示图像，同时使用色彩来区分涉及所述次图像的特征，从而改进诊断。
[0016]根据本发明的另一方面，所述主图像和所述次图像具有从以下组中选择的不同成像模态的特性:CT、X射线、PET、SPECT、MR、超声。
[0017]根据本发明的另一方面，识别第一范围的方法步骤包括对指示所述第一范围的用户输入进行接收；并且识别至少第二范围的方法步骤包括对指示所述至少第二范围的用户输入进行接收。通过允许用户输入这样的范围，所述用户可以确定应当显示哪些主图像特征、具体主图像数据值范围的特性，允许用户专注于那些具体范围。在一个范例中，所述主图像可以是具有亨氏单位形式的像素数据值的灰度CT图像。所述用户可以只对700HU至1000HU范围中的骨骼窗口感兴趣，在这种情况下，所述用户可以只选择该范围。例如，可以从键盘或鼠标接收所述用户输入。备选地，用户可以使用滑动条从被显示在显示器上的灰度色彩面板选择具体灰度范围。
[0018]根据本发明的另一方面，识别第一范围的方法步骤包括对指示所述第一范围的用户输入进行接收；并且由在所述第一范围之上和/或之下的主图像数据值的一个或多个范围来定义至少第二范围。因此，所述用户可以识别感兴趣的所述第一范围，并且由在所述第一范围之上或之下或之上和之下的所述主图像数据值范围中的剩余的主图像数据值的一个或多个范围来定义所述第二范围和任何另外的范围。有利地，所述用户输入流程被简化。
[0019]根据本发明的另一方面，将在所述第一范围之内的最低数据值映射到黑色并且将在所述第一范围之内的最高数据值映射到白色。在如此做的过程中，整个灰度图像值范围用于对所述主图像的显示。通过将所述整个灰度图像值范围用于对所述第一范围的显示，主图像数据值的小的变化变得更加明显，并且有利地，用户可以看见被隐藏在原始主图像中的图像特征。本发明的该方面对应于等级和窗口技术。
[0020]根据本发明的另一方面，将来自所述次图像的每个对应像素的次图像数据值映射到表示从以下的组中选择的单个色彩的强度的色彩图像值:红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。通过将所述次图像值映射到单个色彩图像值，很容易将次图像特征与主图像特征区分开来。
[0021]根据本发明的另一方面，所述方法还包括在至少感兴趣区域之内将所述主图像与所述次图像进行配准的方法步骤。有利地，改进了所述主图像和所述次图像中的感兴趣区域的特征的对应性。由于可以如例如同时采集的PET-CT图像中的情况而预配准所述主图像和所述次图像，因此这样的配准不是必要步骤。
[0022]根据本发明的另一方面，所述方法还包括以下步骤:识别在所述主图像数据值范围之内的第三范围，所