對(duì)來自不同成像模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像的同時(shí)顯示的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于對(duì)來自不同成像模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像的同時(shí)顯示的方法。還公開了一種有關(guān)于所述方法的系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。本發(fā)明總體上應(yīng)用于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，并且具體應(yīng)用于在計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)、X射線、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層攝影(SPECT)、磁共振(MR)以及超聲的領(lǐng)域中對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的顯示。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)地，醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)是由在其中每個(gè)像素或體素都具有涉及被成像區(qū)域的生理學(xué)上重要方面的數(shù)據(jù)值的二維數(shù)據(jù)集或三維數(shù)據(jù)集來表示的。為了顯示醫(yī)學(xué)圖像，將選定的像素或體素的數(shù)據(jù)值映射到圖像值的二維陣列。取決于要被顯示的圖像的類型，二維陣列中的每個(gè)圖像值典型地表示色彩的強(qiáng)度或灰度強(qiáng)度。在這樣的醫(yī)學(xué)圖像的顯示中使用的常規(guī)顯示監(jiān)視器典型地能夠以彩色和單色兩者來顯示寬范圍的圖像值。
[0003]然而，在這樣的圖像的顯示中出現(xiàn)的限制是，當(dāng)將圖像中的全范圍的數(shù)據(jù)值映射到顯示監(jiān)視器時(shí)，引起數(shù)據(jù)值的小的變化的生理特征導(dǎo)致可以被隱藏在所顯示的圖像中的色度或色彩的小的變化。
[0004]例如，在X射線中，亨氏單位(HU)用于表示物質(zhì)的放射密度。常規(guī)地，空氣具有-1024HU的放射密度，水具有OHU的放射密度，并且針對(duì)骨骼的放射密度可以位于700至約3000HU的范圍中。因此，為了顯示醫(yī)學(xué)圖像中的全范圍亨氏單位，應(yīng)當(dāng)顯示大約4000個(gè)離散像素值。常規(guī)地，以灰度來顯示這樣的放射圖像。然而，一般承認(rèn)人眼能夠分辨較低數(shù)目的灰度梯級(jí)或色度。在500cd/m2的典型顯示亮度值處，未經(jīng)培訓(xùn)的眼一般被認(rèn)為能夠分辨大約720個(gè)離散灰度梯級(jí)(Digital Imaging and Communicat1ns inMedicine (DICOM)，Part 14-Grayscale Standard Display Funct1n，PS 3.14-2011，Pl 1-15)。受過培訓(xùn)的放射科醫(yī)生表現(xiàn)更好，并且典型地被認(rèn)為能夠在800至1000個(gè)離散等級(jí)之間進(jìn)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值的同時(shí)顯示為不同色度導(dǎo)致一些色度不能與其它色度分辨開來。因此，引起灰度值的小的變化的圖像特征可以被隱藏在其中同時(shí)顯示全標(biāo)尺的HU值的圖像中。
[0005]類似的問題出現(xiàn)在來自包括在CT、X射線、PET、SPECT、MR以及超聲中的其它醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的醫(yī)學(xué)圖像的顯示中，在所述其它醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域的醫(yī)學(xué)圖像的顯示中，顯示寬范圍的數(shù)據(jù)值的期望導(dǎo)致由數(shù)據(jù)值的小的變化造成的圖像特性的隱藏。
[0006]解決這些問題的常規(guī)方法是使用等級(jí)和窗口(level-and-window)技術(shù)，在所述等級(jí)和窗口技術(shù)中，在具體范圍之內(nèi)、由所謂的窗口的寬度確定的、并且關(guān)于具體數(shù)據(jù)值(即，等級(jí))為中心的數(shù)據(jù)值被映射到顯示中可用的全范圍的像素值。在該范圍的最低端處的數(shù)據(jù)值典型地被映射到黑色，并且在該范圍的最高端處的數(shù)據(jù)值典型地被映射到白色?？梢哉{(diào)節(jié)等級(jí)和窗口，以便準(zhǔn)許用戶動(dòng)態(tài)地專注于具體的在生理學(xué)上感興趣的范圍的數(shù)據(jù)值，例如，骨骼窗口或組織窗口。
[0007]等級(jí)和窗口技術(shù)的缺點(diǎn)是放射科醫(yī)生頻繁地同時(shí)對(duì)有關(guān)于不同生理范圍的若干窗口感興趣。放射科醫(yī)生然后必須針對(duì)每幅醫(yī)學(xué)圖像設(shè)置不同的窗口。在對(duì)該問題的一個(gè)解決方案中，專利US6993171B1涉及一種顯示人類解剖結(jié)構(gòu)的著色彩的二維醫(yī)學(xué)圖像的方法，并且公開了一種將預(yù)定范圍的色彩分配給計(jì)算機(jī)斷層攝影圖像以用于增強(qiáng)可視化的方法。每個(gè)色彩帶可以被映射到放射密度值的不同的子范圍，該子范圍對(duì)具體組織類型是獨(dú)特的。
[0008]在另一解決方案中，專利申請(qǐng)W02010/009040A1涉及一種用于將X射線圖像的診斷內(nèi)容與非診斷內(nèi)容進(jìn)行分離以便實(shí)現(xiàn)最優(yōu)圖像再現(xiàn)和開窗的方法。具體地，公開了用于通過在單個(gè)顯示窗口中疊加每個(gè)放射密度圖像的灰度圖像來在單個(gè)圖像觀察窗口中顯示多幅放射密度圖像的實(shí)施例。
[0009]在對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的評(píng)估中，醫(yī)學(xué)專家頻繁地面臨比較來自不同成像模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像的另外的期望。一種成像模態(tài)可以例如示出結(jié)構(gòu)性圖像特征，并且第二成像模態(tài)可以例如示出功能性圖像特征。由于更容易識(shí)別功能性數(shù)據(jù)涉及的諸如器官的物理區(qū)域，因此通過比較兩幅圖像來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的診斷。在專利申請(qǐng)W02010/084390中公開的一個(gè)方法中，關(guān)于強(qiáng)度譜來顏色編碼第二圖像，強(qiáng)度譜的部分被設(shè)定為透明以生成顏色編碼的第二圖像。該圖像與第一圖像進(jìn)行組合以生成融合圖像，并且顯示所述融合圖像。
[0010]然而，這些解決方案遭受以下缺點(diǎn):S卩，當(dāng)顯示來自不同成像模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像時(shí)，一些圖像特征仍然被隱藏，混淆圖像分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是改進(jìn)對(duì)具有不同成像模態(tài)的特性的同時(shí)顯示的醫(yī)學(xué)圖像中的圖像特征的顯示。有關(guān)于本發(fā)明公開了一種方法、系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
[0012]在本發(fā)明中通過在其中對(duì)來自不同成像模態(tài)的主圖像與次圖像進(jìn)行融合的方法來實(shí)現(xiàn)該目的。在融合圖像中，將來自具有在第一范圍之內(nèi)的主圖像數(shù)據(jù)值的主圖像的第一像素組映射到灰度圖像值。識(shí)別來自具有在至少第二范圍之內(nèi)的主圖像數(shù)據(jù)值的主圖像的第二像素組，并且將所述次圖像中的對(duì)應(yīng)像素的次圖像數(shù)據(jù)值映射到所述融合圖像中的色彩圖像值?；叶葓D像值表示灰度強(qiáng)度，并且色彩圖像值表示一個(gè)或多個(gè)色彩的強(qiáng)度。
[0013]本發(fā)明準(zhǔn)許對(duì)與具體灰度范圍相關(guān)聯(lián)的主圖像中的特征的顯示，允許用戶集中注意力在這些灰度圖像特征上。在該灰度范圍之外，本發(fā)明準(zhǔn)許對(duì)來自不同成像模態(tài)的次圖像的為色彩圖像的顯示；有利地準(zhǔn)許對(duì)兩幅圖像的同時(shí)顯示而不發(fā)生所述次圖像遮蔽灰度圖像中的特征。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述方法還包括顯示醫(yī)學(xué)圖像的方法步驟。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述主圖像是結(jié)構(gòu)性圖像并且所述次圖像是功能性圖像。諸如CT圖像的功能性圖像常常以灰度來顯示，并且因此將結(jié)構(gòu)性圖像作為所述主圖像的使用可以用于以用戶熟悉的格式來顯示圖像，同時(shí)使用色彩來區(qū)分涉及所述次圖像的特征，從而改進(jìn)診斷。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述主圖像和所述次圖像具有從以下組中選擇的不同成像模態(tài)的特性:CT、X射線、PET、SPECT、MR、超聲。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，識(shí)別第一范圍的方法步驟包括對(duì)指示所述第一范圍的用戶輸入進(jìn)行接收；并且識(shí)別至少第二范圍的方法步驟包括對(duì)指示所述至少第二范圍的用戶輸入進(jìn)行接收。通過允許用戶輸入這樣的范圍，所述用戶可以確定應(yīng)當(dāng)顯示哪些主圖像特征、具體主圖像數(shù)據(jù)值范圍的特性，允許用戶專注于那些具體范圍。在一個(gè)范例中，所述主圖像可以是具有亨氏單位形式的像素?cái)?shù)據(jù)值的灰度CT圖像。所述用戶可以只對(duì)700HU至1000HU范圍中的骨骼窗口感興趣，在這種情況下，所述用戶可以只選擇該范圍。例如，可以從鍵盤或鼠標(biāo)接收所述用戶輸入。備選地，用戶可以使用滑動(dòng)條從被顯示在顯示器上的灰度色彩面板選擇具體灰度范圍。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，識(shí)別第一范圍的方法步驟包括對(duì)指示所述第一范圍的用戶輸入進(jìn)行接收；并且由在所述第一范圍之上和/或之下的主圖像數(shù)據(jù)值的一個(gè)或多個(gè)范圍來定義至少第二范圍。因此，所述用戶可以識(shí)別感興趣的所述第一范圍，并且由在所述第一范圍之上或之下或之上和之下的所述主圖像數(shù)據(jù)值范圍中的剩余的主圖像數(shù)據(jù)值的一個(gè)或多個(gè)范圍來定義所述第二范圍和任何另外的范圍。有利地，所述用戶輸入流程被簡(jiǎn)化。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將在所述第一范圍之內(nèi)的最低數(shù)據(jù)值映射到黑色并且將在所述第一范圍之內(nèi)的最高數(shù)據(jù)值映射到白色。在如此做的過程中，整個(gè)灰度圖像值范圍用于對(duì)所述主圖像的顯示。通過將所述整個(gè)灰度圖像值范圍用于對(duì)所述第一范圍的顯示，主圖像數(shù)據(jù)值的小的變化變得更加明顯，并且有利地，用戶可以看見被隱藏在原始主圖像中的圖像特征。本發(fā)明的該方面對(duì)應(yīng)于等級(jí)和窗口技術(shù)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，將來自所述次圖像的每個(gè)對(duì)應(yīng)像素的次圖像數(shù)據(jù)值映射到表示從以下的組中選擇的單個(gè)色彩的強(qiáng)度的色彩圖像值:紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫。通過將所述次圖像值映射到單個(gè)色彩圖像值，很容易將次圖像特征與主圖像特征區(qū)分開來。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述方法還包括在至少感興趣區(qū)域之內(nèi)將所述主圖像與所述次圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的方法步驟。有利地，改進(jìn)了所述主圖像和所述次圖像中的感興趣區(qū)域的特征的對(duì)應(yīng)性。由于可以如例如同時(shí)采集的PET-CT圖像中的情況而預(yù)配準(zhǔn)所述主圖像和所述次圖像，因此這樣的配準(zhǔn)不是必要步驟。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述方法還包括以下步驟:識(shí)別在所述主圖像數(shù)據(jù)值范圍之內(nèi)的第三范圍，所