專利名稱：繪制方法和設(shè)備的制作方法
繪制方法和設(shè)備
本發(fā)明在醫(yī)學(xué)成像中，尤其在對(duì)諸如結(jié)腸的解剖結(jié)構(gòu)的繪制中有特定 應(yīng)用。本發(fā)明還在需要使感興趣區(qū)域在所繪制圖像上加亮的其他成像應(yīng)用 中有應(yīng)用。
虛擬內(nèi)窺鏡已經(jīng)用作使諸如人的結(jié)腸或氣管的管腔內(nèi)部可視化的輔 助。在對(duì)結(jié)腸成像時(shí)，例如，需要識(shí)別可能指示早期癌癥的諸如息肉的可
疑團(tuán)塊。使用從計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)掃描或其他對(duì)結(jié)腸的掃描獲得的數(shù) 據(jù)，典型地，隨著用戶通過(guò)結(jié)腸管腔，從多個(gè)視點(diǎn)已經(jīng)呈現(xiàn)了結(jié)腸內(nèi)部的 一個(gè)或更多個(gè)三維繪制視圖。臨床醫(yī)生使用所繪制圖像識(shí)別息肉或其他可 疑團(tuán)塊。
在結(jié)腸中殘留的剩余糞便、液體、或其他物質(zhì)有時(shí)難以與結(jié)腸組織區(qū) 分。在CT成像中，例如，剩余物質(zhì)可以具有與周圍組織相似的輻射衰減值。 因此，這些剩余物質(zhì)有時(shí)可以模仿息肉或使息肉變得模糊。
為了解決該問(wèn)題，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了各種腸道準(zhǔn)備技術(shù)。在CT成像的情況下， 這些技術(shù)典型地包括施予包含不透射線的物質(zhì)(諸如鋇)的口服造影劑。 本發(fā)明在于殘留在結(jié)腸中的物質(zhì)將被造影劑物質(zhì)加亮。
一種類型的腸道準(zhǔn)備是所謂的濕準(zhǔn)備(wetpreparation),其中通常殘留 大量剩余流體。另一種類型的腸道準(zhǔn)備是所謂的干準(zhǔn)備(drypreparation), 其中剩余物質(zhì)主要是不透明的糞便，通常以球或塊集中在結(jié)腸壁附近。
在濕準(zhǔn)備中，標(biāo)記的流體和糞便可以使息肉和其他損害變得模糊。在 干準(zhǔn)備中，標(biāo)記的物質(zhì)可以模仿它們。更具體地，在所繪制圖像中殘留糞 便可以表現(xiàn)為息肉樣的塊狀物。掃描也可以包括使部分結(jié)腸壁變得模糊的 剩余物質(zhì)以及模仿息肉或損害的剩余物質(zhì)。在任何情況下，它們的出現(xiàn)可 以導(dǎo)致混淆并導(dǎo)致臨床醫(yī)生的額外工作負(fù)擔(dān)，典型地該臨床醫(yī)生必須對(duì)它 們進(jìn)行評(píng)價(jià)并丟棄它們。本發(fā)明的各個(gè)方面針對(duì)這些問(wèn)題及其他。
根據(jù)本發(fā)明的一方面， 一種方法包括使用指示對(duì)象內(nèi)部的體數(shù)據(jù)繪制 表面，識(shí)別在體數(shù)據(jù)中具有第一參數(shù)值的位置，識(shí)別在所繪制表面上作為 所繪制表面和所識(shí)別位置的相對(duì)位置的函數(shù)的感興趣區(qū)域，并且生成所繪 制表面的人類可讀圖像，在其上被感興趣區(qū)域加亮。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面， 一種設(shè)備包括使用指示對(duì)象內(nèi)部的體數(shù)據(jù)來(lái) 繪制表面的裝置，用于在體數(shù)據(jù)中識(shí)別具有第一參數(shù)值的位置的裝置，用 于識(shí)別在所繪制表面上作為所繪制表面和所識(shí)別位置的相對(duì)位置的函數(shù)的
感興趣區(qū)域的裝置，和用于生成所繪制表面(102)的在其上加亮了感興趣 區(qū)域的人類可讀圖像的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括指令，當(dāng)由計(jì)算機(jī) 執(zhí)行時(shí)，所述指令使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下方法，該方法包括使用指示人的內(nèi)部 解剖結(jié)構(gòu)的體數(shù)據(jù)繪制指示結(jié)腸內(nèi)部的表面，識(shí)別所繪制表面中懷疑包括 剩余糞便的區(qū)域，并且對(duì)所繪制表面的圖像上的所識(shí)別區(qū)域加亮。
本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解所附附圖和說(shuō)明之后將了解本發(fā)明的其 他方面。
本發(fā)明由實(shí)例示出，而不限于所附附圖，其中，相同的參考標(biāo)記指示 相似的元件，且其中-
圖la和lb是結(jié)腸內(nèi)部的所繪制視圖； 圖2是電子標(biāo)記技術(shù)的數(shù)據(jù)流程圖。


圖1描繪了基于從CT掃描獲得的體數(shù)據(jù)并根據(jù)現(xiàn)有繪制技術(shù)繪制的結(jié) 腸102內(nèi)部的透視圖。更特別地，結(jié)腸102被繪制為具有期望體素值的等 值面。區(qū)域104表現(xiàn)為可疑息肉或損害。然而，對(duì)該數(shù)據(jù)集更徹底的檢査 可以揭示該區(qū)域104可能包含模仿息肉的剩余的、不透明的糞便。不透明 糞便的特征在于其輻射衰減大于周圍結(jié)腸組織和/或粘膜。當(dāng)從管腔內(nèi)的一 視點(diǎn)繪制時(shí)，不透明糞便表面附近的部分容積效應(yīng)(partial volume effects) 導(dǎo)致區(qū)域104被繪制為結(jié)腸壁的一部分。結(jié)果，難以區(qū)分區(qū)域104和息肉。
圖lb描繪了相同數(shù)據(jù)集的第二透視圖，其中，懷疑包含剩余物質(zhì)的區(qū)域104被電子地標(biāo)記或加亮，以呈現(xiàn)給用戶。如所示，區(qū)域104由輪廓線 105表示。在另一個(gè)實(shí)例中，區(qū)域104顯示為與結(jié)腸102的其余部分不同的 顏色。當(dāng)然，也可以使用其他顏色或加亮技術(shù)，例如單獨(dú)地或以各種組合 使用陰影，表面紋理，箭頭或文本。為了簡(jiǎn)化査看和評(píng)價(jià)所繪制圖像的任 務(wù)，通常期望在所繪制圖像102中加標(biāo)記以將用戶的注意吸引到可疑區(qū)域 104，而基本不使其模糊。
現(xiàn)在將參考圖2描述該繪制過(guò)程。獲得諸如在適當(dāng)?shù)哪c道準(zhǔn)備之后由 CT掃描儀生成的數(shù)據(jù)集的體數(shù)據(jù)集202。在尤其適于識(shí)別與息肉相似的剩 余物質(zhì)的實(shí)施例中，執(zhí)行干腸道準(zhǔn)備。
數(shù)據(jù)集202可以被作為體素的x、 y、 z陣列而可視化，該體素的陣列 包含與對(duì)象的一個(gè)或更多個(gè)物理特征(諸如其輻射衰減)相關(guān)的信息。通 常，轄射衰減由Hounsfield單位(HU)表示，其中，空氣具有-1000HU值， 而水具有OHU值。仍然是越大的值表示越大的輻射衰減值。
在204，識(shí)別懷疑包含剩余物質(zhì)的體素。這可能通過(guò)根據(jù)體素值分割數(shù) 據(jù)集202以生成分割數(shù)據(jù)集或二進(jìn)制體積206來(lái)完成。在適于對(duì)結(jié)腸成像 的實(shí)例中，經(jīng)由閾值比較來(lái)執(zhí)行分割以識(shí)別預(yù)期包含剩余物質(zhì)的體素。在 一個(gè)實(shí)例中，該閾值設(shè)定為+200HU。
為了避免將臨床不感興趣的噪聲或區(qū)域加亮，可以丟棄小于所期望閾 值大小的分割區(qū)域。因而，例如，如果分割區(qū)域小于臨床相關(guān)的息肉的下 邊界(大約5mm直徑)，則可以丟棄它。
在207，分割數(shù)據(jù)集206被擴(kuò)大以生成擴(kuò)大數(shù)據(jù)集(dilated data set)或 二進(jìn)制體積208。在一個(gè)實(shí)例中，執(zhí)行三階擴(kuò)大。更加特別地，將接近(touch) 分割數(shù)據(jù)集的背景或未分割體素添加到擴(kuò)大數(shù)據(jù)集208中。在三階擴(kuò)大中，
該過(guò)程重復(fù)三次。如在以下描述的，還可以執(zhí)行較低或較高階的擴(kuò)大。
在210,數(shù)據(jù)集202被用于根據(jù)適當(dāng)?shù)睦L制技術(shù)，典型地從位于結(jié)腸管 腔內(nèi)的視點(diǎn)，繪制結(jié)腸102的期望區(qū)域。這種位置將典型地具有在空氣的 Hounsfidd值處或附近的Hounsfidd值。在一種這樣的技術(shù)中，對(duì)數(shù)據(jù)集202 執(zhí)行明確的分割操作以生成分割數(shù)據(jù)集。分割數(shù)據(jù)被用于近似典型地表示 為多邊形網(wǎng)格的表面。這種技術(shù)的一個(gè)例子在Vining的名為"Method and System for Producing Interactive, Three-Dimensional Rendering of SelectedBody Organs Having Hollow Lumens to Enable Simulated Movement Through the Lumen"的美國(guó)專利No.6，083,162中描述。在另一種技術(shù)中，直接在繪 制過(guò)程中計(jì)算等值面的位置。對(duì)于給定的通過(guò)數(shù)據(jù)集的射線，確定該射線 通過(guò)所期望等值面值處的體素的位置。該等值面的位置和定向通過(guò)對(duì)周圍 體素的值進(jìn)行插值來(lái)獲得。這種技術(shù)的f個(gè)例子在Bosma的名為"Deriving an Iso-Surface in a MuW-Dimensional Data Field"的美國(guó)專利No.6，522，324 中描述。在一個(gè)實(shí)施例中，將結(jié)腸102繪制為具有-800HU輻射衰減值的表 面。
如上所述，繪制過(guò)程可以使得剩余的不透明物質(zhì)模仿所繪制表面102 的出現(xiàn)。當(dāng)從該視點(diǎn)的透視圖查看時(shí)，在數(shù)據(jù)集202中包含剩余物的體素 將在所繪制結(jié)腸102之后被發(fā)現(xiàn)，距離很大程度上取決于剩余物質(zhì)的輻射 衰減，所選閾值，和體素大小。其他相對(duì)衰減物質(zhì)，諸如骨仍然位于遠(yuǎn)離 結(jié)腸102處。
選擇在207執(zhí)行的擴(kuò)大的階數(shù)和數(shù)量，使得可以預(yù)期指示剩余物的體 素與所繪制結(jié)腸102交叉，而骨和其他物質(zhì)不是。以另一種方式描述，當(dāng) 從視點(diǎn)的透視圖查看時(shí)，可以預(yù)期從剩余物質(zhì)得到的在擴(kuò)大數(shù)據(jù)集208中 的體素位于所繪制結(jié)腸102處或在其前部。例如通過(guò)以不同的顏色顯示， 擴(kuò)大數(shù)據(jù)集208與所繪制結(jié)腸102交叉的區(qū)域被加亮。
在使用射線投射技術(shù)繪制結(jié)腸102的實(shí)現(xiàn)方式中，將可視元素(visual) 或顯示器屬性的第一集合212 (例如，第一顏色或顏色范圍)指定給擴(kuò)大數(shù) 據(jù)集208的體素。將可視元素的第二集合214 (例如第二顏色或顏色范圍) 指定給所繪制結(jié)腸102。隨著每條射線通過(guò)，使用可視元素212， 214中的 一個(gè)定位和顯示結(jié)腸102。然而，指示可疑像素的可視元素212比指示所繪 制結(jié)腸102的可視元素214優(yōu)先。相應(yīng)地，擴(kuò)大數(shù)據(jù)集108與所繪制結(jié)腸 102交叉的區(qū)域使用可視元素的第一集合212來(lái)顯示。
在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所期望可視元素在繪制之前預(yù)先確定。當(dāng)然， 其他實(shí)現(xiàn)方式也是可行的。
所繪制表面102連同加亮的區(qū)域104 —起顯示在人類可讀器件上，例 如監(jiān)視器或顯示器上。典型地，隨著用戶通過(guò)結(jié)腸管腔移動(dòng)，從多個(gè)視點(diǎn) 或位置中的每個(gè)執(zhí)行繪制。如上所述，使用擴(kuò)大技術(shù)識(shí)別懷疑包含剩余物的區(qū)域104。在備選技術(shù) 中，在所繪制結(jié)腸102和分割數(shù)據(jù)集106之間的距離可在繪制過(guò)程之前或 同時(shí)被計(jì)算?；谒?jì)算的距離將所期望可視元素施加于所繪制結(jié)腸102。
當(dāng)上述討論集中在CT掃描儀所生成的數(shù)據(jù)集上時(shí)，該技術(shù)也與由其他 模態(tài)生成的數(shù)據(jù)集協(xié)同使用，例如磁共振成像，超聲，單光子發(fā)射計(jì)算機(jī) 斷層攝影(SPECT)，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)等。這些技術(shù)也可以用 于對(duì)結(jié)腸之外的其他身體部分成像。它們不限于對(duì)剩余物質(zhì)加亮，而是也 可用在懷疑感興趣物質(zhì)被所繪制表面模糊或模仿的情況下。
以計(jì)算機(jī)可讀指令、使用指定硬件或其組合實(shí)現(xiàn)所述技術(shù)。指令可以 存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，諸如不可變更 (non alterable)的或可變更的只讀存儲(chǔ)器(ROM)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)， 可變更或不可變更的致密盤，DVD，并且被通過(guò)通信介質(zhì)(諸如因特網(wǎng)， 電話線，無(wú)線通信等)傳遞到主系統(tǒng)。當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，所述指令使得 處理器執(zhí)行所述技術(shù)。
當(dāng)然，在閱讀和理解上述描述的基礎(chǔ)上其他人可以進(jìn)行修改和變更。 要將本發(fā)明構(gòu)建為包括所有這些修改和變更，只要它們包括在所附權(quán)利要 求及其等同的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種方法，包括使用指示對(duì)象內(nèi)部的體數(shù)據(jù)(202)繪制表面(102)；在所述體數(shù)據(jù)(202)中識(shí)別具有第一參數(shù)值的位置，其中，所述參數(shù)表示所述對(duì)象的物理特征；在所繪制表面上作為所繪制表面和所識(shí)別位置的相對(duì)位置的函數(shù)識(shí)別感興趣區(qū)域(104)；生成所繪制表面(102)的人類可讀圖像，在該圖像上所述感興趣區(qū)域(104)被加亮。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述對(duì)象是人，并且所述感興趣 區(qū)域包括所述結(jié)腸內(nèi)部，其中，所述第一參數(shù)值指示包含在所述結(jié)腸中的 剩余物質(zhì)，其中，所述表面(102)從第一視點(diǎn)繪制，并且其中，所述方法 包括在所述體數(shù)據(jù)(202)中識(shí)別具有指示所述剩余物質(zhì)的第一參數(shù)值的且 位于所繪制表面(102)之后的位置。
3、 如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述剩余物質(zhì)是不透明的糞便。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，包括使用第一可視元素(214)來(lái)繪制 所述表面(102)，且使用第二可視元素(212)來(lái)加亮所述感興趣區(qū)域(104)。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一可視元素(214)包括 第一顏色，且所述第二可視元素(212)包括第二顏色。
6、 如權(quán)利要求1所述的方法，包括將所述體數(shù)據(jù)(202)作為所述第 一參數(shù)值的函數(shù)來(lái)分割，以生成分割數(shù)據(jù)(206)。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，包括擴(kuò)大所述分割數(shù)據(jù)(206)，并且其 中，所述識(shí)別感興趣區(qū)域(104)的步驟包括識(shí)別所繪制表面(102)和所述擴(kuò)大數(shù)據(jù)(208)交叉的位置。
8、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，在所述使用體數(shù)據(jù)的步驟之前執(zhí) 行所述識(shí)別位置的步驟。
9、 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述使用體數(shù)據(jù)的步驟包括從所 述參數(shù)具有第二值的視點(diǎn)繪制所述表面(102)，其中，所述表面指示所述 參數(shù)具有第三值的位置，并且其中，所述第三值在所述第一和第二值之間。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述參數(shù)是輻射衰減，并且其 中，所述第一值包括大于閾值的值。
11、 一種設(shè)備，包括用于使用指示對(duì)象內(nèi)部的體數(shù)據(jù)(202)繪制表面(102)的裝置；用于在所述體數(shù)據(jù)(202)中識(shí)別具有第一參數(shù)值的位置的裝置，其中， 所述參數(shù)表示所述對(duì)象的物理特征；用于在所繪制表面上作為所繪制表面和所識(shí)別位置的相對(duì)位置的函數(shù) 識(shí)別感興趣區(qū)域(104)的裝置；用于生成所繪制表面(102)的人類可讀圖像的裝置，在該圖像上所述 感興趣區(qū)域(104)被加亮。
12、 一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，包含當(dāng)由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，使所述計(jì)算 機(jī)執(zhí)行包括如下步驟的方法的指令使用指示人內(nèi)部解剖結(jié)構(gòu)的體數(shù)據(jù)(202)繪制指示結(jié)腸內(nèi)部的表面(102);識(shí)別所繪制表面中懷疑包含剩余糞便的區(qū)域；在所繪制表面(102)的圖像上加亮所識(shí)別區(qū)域(104)。
13、 如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述表面從一 視點(diǎn)繪制，并且其中，所述識(shí)別步驟包括在所述體數(shù)據(jù)(202)中識(shí)別具有比閾值大的輻射衰減且位于所繪制表面之后的位置。
14、 如權(quán)利要求13所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述識(shí)別步驟 包括將所述體數(shù)據(jù)(202)作為所述輻射衰減的函數(shù)來(lái)分割以生成分割數(shù)據(jù)(204)和擴(kuò)大所述分割數(shù)據(jù)以生成擴(kuò)大數(shù)據(jù)(208)。
15、 如權(quán)利要求14所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述識(shí)別步驟 包括確定所繪制表面和所述擴(kuò)大數(shù)據(jù)(208)之間的交叉。
16、 如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述識(shí)別步驟 包括在所述體數(shù)據(jù)(202)中識(shí)別懷疑包含剩余糞便的位置和確定所識(shí)別位 置和所繪制表面之間的距離。
17、 如權(quán)利要求16所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，確定距離包括 執(zhí)行擴(kuò)大。
18、 如權(quán)利要求12所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述加亮步驟 包括將第一可視元素(214)用于所繪制表面(102)，且將第二可視元素(212) 用于所識(shí)別區(qū)域(204)。
19、 如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述第一和第 二可視元素包括不同的顏色。
20、 如權(quán)利要求19所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，加亮包括使用 輪廓線。
全文摘要
一種繪制方法使用指示對(duì)象內(nèi)部的體數(shù)據(jù)(202)來(lái)繪制表面(102)。識(shí)別在所述體數(shù)據(jù)(202)中具有第一參數(shù)的位置。例如通過(guò)使用不同的使件，所繪制表面(102)上位于所識(shí)別位置附近的區(qū)域被加亮。
文檔編號(hào)G06T5/00GK101292260SQ200680039013
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2006年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月21日
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