在例如肺部的ct体积图像中提取大泡性肺气肿和弥漫性肺气肿的制作方法
【专利摘要】一种处理器(118)包括：大泡性肺气肿识别器(206)，其处理体积图像数据的体素并且识别与大泡性肺气肿相对应的体素；二维投影图像生成器(208)，其基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来生成2D大泡性肺气肿投影图像，其中，所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡的轮廓的强度是基于所述大泡的尺寸的；以及特征突出器(210)，其使用第二标记来突出所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡性肺气肿。
【专利说明】在例如肺部的CT体积图像中提取大泡性肺气肿和弥漫性肺气肿
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及成像，并且更具体地涉及体绘制，例如绘制肺气肿子类型和/或其他感兴趣特征的图像，并且结合计算断层摄影(CT)来描述本发明。然而，本发明也适用于其他成像模态。
【背景技术】
[0002]CT扫描器包括旋转机架和可旋转地支撑所述旋转机架的固定机架。X射线管由旋转机架支撑。旋转机架和X射线管围绕检查区域旋转，并且X射线管发射穿过检查区域和设置在检查区域中的受试者和/或对象的辐射。辐射敏感检测器定位为与X射线管相对，位于检查区域的对面，并且探测通过检查区域和受试者和/或对象的辐射。辐射敏感检测器生成指示探测到的辐射的信号。重建器重建该信号并且生成指示受试者和/或对象的体积图像数据。图像处理器可以被用来处理体积图像数据并且生成指示受试者和/或对象的一幅或多幅图像。
[0003]这样的扫描包括了例如结合具有肺气肿的受试者等来扫描受试者的肺部。一般地，肺气肿是广泛分布并且危及生命的疾病，具有在世界范围内升高的发病率。两个重要的子类型是弥漫性肺气肿(DE)和大泡性肺气肿(BE)。对这些子类型进行不同的医学处置。大泡是在气体交换的肺功能中不起作用的填充有空气的气泡状结构，并且吸气损伤随大泡的尺寸而增大。肺气肿绘制典型地展现出弥漫性肺气肿子类型。标准是体素值的最小强度投影(mIP或minIP)或平均投影(平均)低于亨氏单位(HU)的特定的阈值。该绘制已经是基于体素强度的。
[0004]能容易地观察并且可以突出视觉上明显的特征。然而视觉上不独特的不规则形状的特征可能被遮蔽和/或被忽略。因此存在对于用于使肺气肿子类型可视化的其他方案的未解决的需要。
【发明内容】
[0005]本文描述的各方面解决以上提及的问题和其他问题。
[0006]在一个方面中，图像数据处理器包括大泡性肺气肿识别器，所述大泡性肺气肿识别器处理体积图像数据的体素并且识别与大泡性肺气肿相对应的体素。所述图像数据处理器还包括二维投影图像生成器，所述二维投影图像生成器基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来生成2D大泡性肺气肿投影图像，其中，所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡的轮廓的强度是基于所述大泡的尺寸的。所述图像数据处理器还包括特征突出器，所述特征突出器使用第一不同标记来突出所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡性肺气肿。
[0007]在另一个方面中，一种方法包括识别与大泡性肺气肿相对应的体积图像数据的体素。所述方法还包括基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来生成2D大泡性肺气肿投影图像，其中，所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡的轮廓的强度是基于所述大泡的尺寸的。所述方法还包括使用第一标记来突出所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡性肺气肿。
[0008]在另一个方面中，一种计算机可读存储介质被编码有计算机可读指令。所述指令在由处理器执行时，令所述处理器:识别与大泡性肺气肿相对应的体积图像数据的体素；基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来生成2D大泡性肺气肿投影图像，其中，所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡的轮廓的强度是基于所述大泡的尺寸的；并且使用第一标记来突出所述2D大泡性肺气肿投影图像中的所述大泡性肺气肿。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]本发明可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。附图仅用于图示优选的实施例的目的，并且不应被解释为对本发明的限制。
[0010]图1示意性地图示了与图像数据处理器相结合的成像系统，所述图像数据处理器被配置为至少生成示出弥漫性肺气肿和大泡性肺气肿两者的颜色编码的复合图像。
[0011]图2图示了图像数据处理器的范例。
[0012]图3图示了用于生成示出弥漫性肺气肿和大泡性肺气肿两者的颜色编码的复合图像的示范性方法。
[0013]图4示出了体积图像数据中肺部的横截面(轴)视图。
[0014]图5示出了与图4的视图相对应的、不同尺寸的大泡的横截面(轴)视图，在图5的视图中较大的大泡的轮廓强于较小的大泡的轮廓。
[0015]图6示出了肺部的2D投影图像。
[0016]图7示出了经突出的2D弥漫性肺气肿投影图像，在所述2D弥漫性肺气肿投影图像中利用第一种颜色来突出弥漫性肺气肿。
[0017]图8示出了经突出的2D大泡性肺气肿投影图像，在所述2D大泡性肺气肿投影图像中利用第二种不同的颜色来突出大泡性肺气肿。
【具体实施方式】
[0018]本发明总体上描述了一种方案，在所述方案中对弥漫性肺气肿的绘制和对大泡性肺气肿的绘制被映射到不同的视觉标记(例如颜色)，并且被组合起来以形成单个复合图像，在所述单个复合图像中，大泡的绘制强度是基于局部体素强度和局部大泡尺寸两者的。
[0019]首先参考图1，图示了诸如CT扫描器的成像系统100。成像系统100包括大体固定的机架102和旋转机架104，旋转机架104由固定机架102可旋转地支撑并且绕z轴围绕检查区域106旋转。诸如卧榻的受试者支撑体108支撑检查区域106中的对象或受试者。
[0020]诸如X射线管的辐射源110由旋转机架104可旋转地支撑、与旋转机架104 —起旋转、并且发射通过检查区域106的辐射。辐射敏感检测器阵列112在检查区域106对面与放射源110相对，对向一角度弧。辐射敏感检测器阵列112探测通过检查区域106的辐射，并且针对每个探测到的光子生成指示其的信号。
[0021]重建器114重建投影，并且生成指示定位于成像区域106中的受试者或对象的被扫描部分的体积图像数据。通用计算机系统或计算机被用作操作者控制台116。控制台116包括诸如监视器的人类可读输出设备和诸如键盘、鼠标等的输入设备。驻留在控制台116上的软件允许操作者经由图形用户界面(GUI)或以其他方式来与扫描器100交互和/或操作扫描器100。
[0022]图像数据处理器118包括至少一个处理器120，处理器120执行存储在诸如物理存储器122或其他非暂态存储介质的计算机可读存储介质中的至少一个计算机可读指令。处理器120还可以执行由载波、信号或其他瞬态介质承载的一个或多个计算机可读指令。输入/输出(I/O) 124被配置为从一个或多个输入设备126 (例如键盘、鼠标等)接收信息，和/或将信息(例如图形用户界面(GUI)和其中在显示区域中的信息)传送到一个或多个输出设备128 (例如监视器、胶片、可移动存储器等)。
[0023]基于至少一个指令，图像数据处理器118处理来自成像系统100和/或其他成像系统的图像数据，并且经由一个或多个输出设备128来视觉呈现经处理的图像数据。这样的处理包括处理胸腔图像数据和/或其他图像数据，并且生成包括至少两个肺气肿子类型——弥漫性肺气肿和大泡性肺气肿——的直接绘制。如以下更详细地描述地，这包括针对每种子类型生成2D投影图像、利用不同的颜色来在视觉上突出不同的子类型、将经突出的图像组合成单个复合图像、并且显示所述单个复合图像。
[0024]在一个非限制性的实例中，从局部体素强度导出弥漫性肺气肿子类型的绘制强度，并且从局部大泡尺寸导出大泡性肺气肿子类型的绘制强度，其中，大泡轮廓强度按照这样来与大泡尺寸相对应，即与较大的大泡尺寸相对应的轮廓相对于与较小的大泡尺寸相对应的轮廓具有更大的强度。通过诸如最大强度投影(MIP)、数字体积描绘(DVR)、求平均等投影技术将子类型的强度投影到不同的二维(2D)图像上，并且投影图像被组合起来并被显示为示出了全部的子类型的复合2D图像。
[0025]复合2D图像允许利用体积图像数据来生成单个2D投影图像，在所述单个2D投影图像中将弥漫性肺气肿和大泡性肺气肿两者同时在视觉上独特地呈现在单个图像中。此夕卜，可以将绘制用作对体积图像数据中的凸出位置的导航图像，例如单个复合图像中的点指代体积图像数据中的位置，并且反之亦然。可以经由自动和/或人工方案来创建单个复合图像，并且可以对单个复合图像进行交互的操纵(例如旋转、缩放、摇动、开窗/分级等)、摄像、存档等。
[0026]图2示意性地图示了图像数据处理器118的范例。
[0027]体素识别器202识别与预定的解剖组织相对应的体积图像数据的体素。体素识别器202可以采用已知方案的和/或其他方案，包括自动和/或半自动(利用用户交互)方案。可以由成像系统100和/或其他成像系统来生成体积图像数据。对于该范例，预定的解剖组织是肺部组织。然而预定的解剖组织可以是其他组织。
[0028]弥漫性肺气肿识别器204识别与弥漫性肺气肿相对应的预定的解剖组织的体素。例如弥漫性肺气肿识别器204可以将肺部的体素与阈值进行比较，并且将具有低于阈值的亨氏(Hounsfield)值的体素识别为与弥漫性肺气肿相对应的体素。
[0029]大泡性肺气肿识别器206识别与大泡性肺气肿相对应的预定的解剖组织的体素。例如大泡性肺气肿识别器206可以通过体素投射搜索射线，其中当各条射线达到预定的亨氏阈值时该射线终止。大泡性肺气肿识别器206接着可以确定各条射线的长度，并且将具有与预定的尺寸(例如上四分之一或75%中的那些)相对应的长度的体素识别为与大泡性肺气肿相对应的体素。大泡性肺气肿识别器206利用识别出的体素来生成数据的体积。
[0030]二维(2D)投影图像生成器208基于识别出的体素来生成2D投影图像。例如二维(2D)投影图像生成器208可以生成2D弥漫性肺气肿投影图像和2D大泡性肺气肿投影图像。对于2D大泡性肺气肿投影图像，大泡的轮廓的强度按照这样来与大泡尺寸相对应，即相对于具有较小强度的轮廓的较小的大泡，较大的大泡具有更大强度的轮廓。这在示出了不同尺寸的大泡的横截面(轴)视图的图5中可以看出来，在所述不同尺寸的大泡中较大的大泡的轮廓502比较小的大泡的轮廓504具有更大的强度。二维(2D)投影图像生成器208可以生成MIP、DVR、平均等2D投影图像。
[0031]特征突出器210使用不同的突出标记来突出2D弥漫性肺气肿投影图像中与弥漫性肺气肿相对应的体素和突出2D大泡性肺气肿投影图像中与大泡性肺气肿相对应的体素。例如特征突出器210可以使用一种颜色来突出2D弥漫性肺气肿投影图像中与弥漫性肺气肿相对应的体素，而使用第二种不同的颜色来突出2D大泡性肺气肿投影图像中与大泡性肺气肿相对应的体素。在另一个实例中使用不同的灰度。在另一个实例中可以使用交叉线、轮廓线和/或其他标记。
[0032]图像组合器212将经突出的2D肺气肿投影图像进行组合。例如图像组合器212可以将经突出的2D肺气肿投影图像的对应的像素值相加，并且生成单个复合图像。这包括针对每个像素将由特征突出器210分配的颜色值(例如RGB、灰度等)加起来。该加法可以是直接的加法或权重加法。
[0033]绘制引擎214经由显示器绘制单个复合图像。可以与原始的体积图像数据、2D肺气肿投影图像中的一幅或全部、经突出的2D肺气肿投影图像中的一幅或全部和/或一幅或多幅其他图像一起或在其中选择来显示组合的单个复合图像。
[0034]可以在交互式图形用户界面(⑶I)中显示单个复合图像，所述交互式图形用户界面包括允许用户操纵绘制出的单个复合图像的工具。例如该工具可以允许用户对绘制出的单个复合图像进行旋转、摇动、缩放、开窗/分级等。该工具还允许对图像进行保存、摄像坐寸ο
[0035]还可以将单个复合图像与体积图像数据交互地耦合，使得对单个复合图像中的点的选择引起对体积图像数据中的对应位置的逐切片(slice-wise)视图或其他视图的呈现，并且反之亦然。这可以以这样的方式来实现，即2D单个复合图像中的每个像素指代体积图像数据中的体素的位置，所述位置沿绘制出的像素的视线的贡献最高不透明度。
[0036]图3图示了示范性方法。
[0037]应当意识到，动作的顺序不是限制性的。这样本文预期了其他顺序。此外，可以省略一个或多个动作和/或可以包括一个或多个额外的动作。
[0038]在302中，执行对受试者的胸腔扫描。
[0039]在304中，重建采集到的数据，生成体积图像数据。
[0040]在306中，在体积图像数据中识别表示肺部的体素。这可以通过自动和/或人工分割方案和/或其他方式来实现。图4示出了体积图像数据中肺部的横截面(轴)视图。
[0041]在308中，将具有低于预定的阈值的亨氏值的肺部体素识别为弥漫性肺气肿。
[0042]在310中，将弥漫性肺气肿体素投影到二维图像上。这可以通过诸如MIP、DVR、求平均等投影方案来实现。
[0043]在312中，针对肺部体素，估计局部大泡尺寸。这可以通过投射出若干三维(3D)分布的搜索射线来实现。当各条射线达到预定的亨氏阈值时该射线终止，并且它的长度被记录。
[0044]在314中，根据射线长度，将满足预定尺寸的体素识别为大泡尺寸并且生成轮廓图像，在所述轮廓图像中大泡的轮廓的强度与它的尺寸相对应，即较大的大泡的轮廓的强度高于较小的大泡的轮廓的强度。
[0045]再次，这在图5中被示出，图5示出了不同尺寸的大泡的横截面(轴)视图，在所述横截面(轴)视图中，较大的大泡的轮廓502比较小的大泡的轮廓504具有更大的强度。
[0046]在316中，将大泡性肺气肿体素投影到二维图像上。这可以通过诸如MIP、DVR、求平均等投影方案来实现。
[0047]在318中，为弥漫性肺气肿图像的弥漫性肺气肿体素分配一种颜色，并且为大泡性肺气肿图像的大泡性肺气肿体素分配第二种不同的颜色。
[0048]图6示出了肺部的2D弥漫性肺气肿投影图像。图7示出了经突出的2D弥漫性肺气肿投影图像，在所述经突出的2D弥漫性肺气肿投影图像中利用第一种颜色(这里是灰度，但可以使用另一种颜色)来突出弥漫性肺气肿。
[0049]图8示出了经突出的2D大泡性肺气肿投影图像，在所述经突出的2D大泡性肺气肿投影图像中利用第二种不同的颜色(这里是灰度，但可以使用另一种颜色)来突出大泡性肺气肿。在图8中，如本文所讨论，不仅从局部体素强度导出所述强度，还从局部大泡尺寸导出所述强度。
[0050]在320中，将两个彩色图像组合成单个复合图像。
[0051]在322中显示了单个复合图像。如本文所讨论，交互模式中单个复合图像与原始的体积图像数据一起，在所述交互模式中将2D绘制中各个像素链接到体积图像数据中的对应位置，所述位置沿绘制出的像素的视线的提供以最高不透明度。
[0052]可以通过编码或嵌入在计算机可读存储介质上的计算机可读指令来实施以上动作，所述计算机可读指令在由(一个或多个)计算机处理器执行时，令(一个或多个)处理器实施所描述的动作。额外地或可选地，由信号、载波或其他瞬态介质承载计算机可读指令中的至少一个。
[0053]已经参考优选的实施例描述了本发明。他人在阅读和理解了前面的详细说明之后可以想到修改和改变。本发明旨在被解释为包括所有这样的修改和改变，只要它们处于权利要求书或其等价方案的范围之内。
【权利要求】
1.一种图像数据处理器(118)，包括: 大泡性肺气肿识别器(206)，其处理体积图像数据的体素并且识别与大泡性肺气肿相对应的体素； 二维投影图像生成器(208)，其基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来生成2D大泡性肺气肿投影图像， 其中，所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡的轮廓的强度是基于所述大泡的尺寸的；以及 特征突出器(210)，其使用第一标记来突出2D弥漫性肺气肿投影图像中的所述大泡性肺气肿。
2.如权利要求1所述的图像数据处理器，还包括: 弥漫性肺气肿识别器(204)，其处理体积图像数据的体素并且识别与弥漫性肺气肿相对应的体素， 其中，二维投影图像生成器基于与弥漫性肺气肿相对应的所述体素来生成2D弥漫性肺气肿投影图像，并且 其中，所述特征突出器使用第二不同的标记来突出所述2D弥漫性肺气肿投影图像中的所述弥漫性肺气肿。
3.如权利要求2所述的图像数据处理器，还包括: 图像组合器(212)，其将所述2D弥漫性肺气肿投影图像和所述2D大泡性肺气肿投影图像组合成单个复合2D投影图像；以及 绘制引擎(214)，其视觉呈现所述单个复合2D投影图像。
4.如权利要求1到3中的任一项所述的图像数据处理器，其中，所述大泡性肺气肿识别器通过将射线投射通过所述图像数据来识别与大泡相对应的体素并且确定各条射线的长度，其中，当各条射线达到预定的亨氏阈值时所述射线终止，并且其中，所述大泡性肺气肿识别器将满足预定尺寸的体素识别为与大泡相对应。
5.如权利要求4所述的图像数据处理器，其中，所述大泡性肺气肿识别器创建与识别出的大泡相对应的体积。
6.如权利要求5所述的图像数据处理器，其中，所述二维投影图像生成器通过基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来将与识别出的大泡相对应的所述体积投影到所述2D大泡性肺气肿投影图像上而生成所述2D大泡性肺气肿投影图像。
7.如权利要求6所述的图像数据处理器，其中，在所述2D大泡性肺气肿投影图像中较大的大泡的轮廓的强度高于较小的大泡的轮廓的强度。
8.如权利要求1到7中的任一项所述的图像数据处理器，其中，所述绘制引擎将所述单个复合2D投影图像与所述体积图像数据一起视觉呈现。
9.如权利要求8所述的图像数据处理器，其中，所述绘制引擎将所述单个复合2D投影图像与所述体积图像数据相链接，使得对所述单个复合图像中的点的选择引起对所述体积图像数据中的对应位置的逐切片视图的呈现，并且对所述体积图像数据中的点的选择引起对所述单个复合图像中的对应位置的逐切片呈现。
10.一种方法，包括: 识别与大泡性肺气肿相对应的体积图像数据的体素； 基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来生成包括局部体素强度和大泡尺寸的2D大泡性肺气肿投影图像， 其中，所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡的轮廓的强度是基于所述大泡的尺寸的；并且 使用第一标记来突出所述2D大泡性肺气肿投影图像中的所述大泡性肺气肿。
11.如权利要求10所述的方法，还包括: 识别与弥漫性肺气肿相对应的体积图像数据的体素； 基于与弥漫性肺气肿相对应的所述体素来生成2D弥漫性肺气肿投影图像； 使用第二标记来突出所述2D弥漫性肺气肿投影图像中的所述弥漫性肺气肿； 组合所述2D投影图像，创建单个复合2D投影图像；并且 视觉显示所述单个复合2D投影图像。
12.如权利要求10到11中的任一项所述的方法，还包括: 将射线投射通过所述图像数据，其中，当各条射线达到预定的亨氏阈值时所述射线终止; 确定各条射线的长度；并且 将满足预定尺寸的体素识别为与大泡相对应。
13.如权利要求12所述的方法，还包括: 创建与识别出的大泡相对应的体积。
14.如权利要求13所述的方法，还包括: 基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来将与识别出的大泡相对应的所述体积投影到所述2D大泡性肺气肿投影图像上。
15.如权利要求14所述的方法，其中，在所述2D大泡性肺气肿投影图像中较大的大泡的轮廓的强度高于较小的大泡的轮廓的强度。
16.如权利要求10到15中的任一项所述的方法，还包括: 将所述单个复合2D投影图像与所述体积图像数据一起视觉呈现。
17.如权利要求16所述的方法，其中，所述绘制引擎将所述单个复合2D投影图像与所述体积图像数据相链接，使得对所述单个复合图像中的点的选择引起对所述体积图像数据中的对应位置的逐切片呈现，并且对所述体积图像数据中的点的选择引起对所述单个复合图像中的对应位置的逐切片呈现。
18.—种编码有计算机可读指令的计算机可读存储介质，所述计算机可读指令在由处理器执行时，令所述处理器: 识别与大泡性肺气肿相对应的体积图像数据的体素； 基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来生成2D大泡性肺气肿投影图像， 其中，所述2D大泡性肺气肿投影图像中的大泡的轮廓的强度是基于所述大泡的尺寸的； 使用第一标记来突出所述2D大泡性肺气肿投影图像中的所述大泡性肺气肿。
19.如权利要求18所述的计算机可读存储介质，所执行的指令还令所述处理器: 将射线投射通过所述图像数据，其中，当各条射线达到预定的亨氏阈值时所述射线终止； 确定各条射线的长度； 将满足预定尺寸的体素识别为与大泡相对应； 创建与识别出的大泡相对应的体积；并且 基于与大泡性肺气肿相对应的所述体素来将与识别出的大泡相对应的所述体积投影到所述2D大泡性肺气肿投影图像上。
20.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中，在所述2D大泡性肺气肿投影图像中较大的大泡的轮廓的强度高于较小的大泡的轮廓的强度。
【文档编号】G06T15/08GK104205167SQ201380015942
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2012年3月23日
【发明者】R·维姆科, T·克林德 申请人:皇家飞利浦有限公司