專利名稱：利用可變形格網的幫助圖像后處理的方法
利用可變形格網的幫助圖像后處理的方法本發明總體涉及一種使用可變形格網以方便圖像后處理的方法，并且 更具體的，涉及一種便于例如器官的解剖結構圖像的后處理，所述結構通 過可變形格網被分割。在醫療圖像處理應用中，通常對圖像執行各種處理任務。 一種具體的 在很多圖像處理應用中是基本任務的處理任務，就是對特定器官的分割。 對于很多器官，以約束形狀的可變形模型成功進行分割。它們基于在分割 圖像的調整期間保持不變的拓撲格網結構。基于模型的分割被認為對各種從簡單到復雜的器官很有效(如骨骼、肝臟、具有巢狀(nested)結構的心臟)。 實際上，近來的研究結果表示這種技術允許對如心臟的復雜解剖結構進行 完全自動的分割。在分割器官后，該器官通常受到一次或多次額外的使用格網模型的圖 像處理任務，即后處理任務。B卩，在應用后處理任務后顯示從原始圖像獲 得的該器官的圖像，使用格網模型繪制原始圖像和獲得的圖像間的區別。如果不是全部也是大部分后處理任務需要用戶的交互，例如選擇或限 定開始點、種子點或關注區來對算法初始化。例如，為初始化血管跟蹤算 法，就需要將種子點設置在要跟蹤或分割的血管內，并且此種子點必須通 過手動選擇或確認。需要用戶交互以啟動后處理任務，醫學圖像處理應用就不能在最佳條 件下進行。缺陷包括負責處理圖像的個人(通常是放射技師)缺少效率，使用 圖像分析設備的難度或缺少經驗，這樣，手動選擇或確定后處理任務的初 始條件就會產生誤差，并且需要手動行為就導致對后處理任務的復雜性的 限制。因此，自動后處理任務可以幫助增加放射技師的效率，導致應用后處 理任務中較少或沒有誤差的、改進的便于使用的圖像分析產品，并允許具 有更復雜后處理任務的圖像應用。本發明的形格網以幫助圖像的后處理。本發明的另一個目的在于提供新的和改進的方法和系統，以幫助如器 官的解剖結構圖像的后處理，該解剖結構圖像通過可變形格網分割。本發明的另一個目的在于提供新的和改進的方法和系統，通過消除初 始化圖像處理算法所需的用戶交互從而加速醫學圖像后處理任務。具體的， 該方法可以避免需要用戶手動確定圖像處理算法中使用的開始點、種子點 或關注區域，并通過利用從其中導出圖像后處理任務所需信息的先前圖像 分割的結果來實現此目的。本發明的另一個目的在于提供新的和改進的方法和系統，其轉換通過 正確圖像分割獲得的知識到隨后的圖像處理任務中，以減少并甚至消除初 始化隨后處理步驟的手動用戶交互，并由此實現完全自動的圖像處理鏈。為了實現這些和其他目的，依照本發明的一種方法通過在其上附加信 息來擴展如器官的對象的可變形的格網模型，以簡化和/或方便所需的后處 理任務，從而在將格網用于附加圖像的同樣對象時，該實施的后處理任務 可以有益地使用此信息。在創建之后，例如分割若干訓練圖像中同樣對象 時，該信息可以附加到格網上。因此，可以自動執行后處理任務，而不需 要分割附加圖像中對象并將同樣的格網模型用于該圖像或對象后的用戶交 互。此構思的一種實現是列舉格網的三角形或頂點的列表，其在隨后的后 處理任務中將要被考慮。此列表或格網的特定三角形或頂點可以在格網上 編碼或在格網中區分開。此外，如每個列出的三角形或頂點的距離值或映 射圖或一些可能性值的附加信息可以在格網上編碼。基于訓練圖像分割獲 得的信息因此可以是概率函數，表示格網的每個三角形或頂點可用于后處 理任務的概率。例如，在分割心腔和附著的大動脈后，可以自動限定冠狀動脈從大動脈分支的口(ostia)的位置，冠狀血管的搜索空間可以自動限定在心肌層周圍 的薄層內，因為知道冠狀血管接近于心外膜壁，并且在初始心腔分割可能 不詳細處理的乳頭肌的精細分割可以被自動限制到有益的(beneficial)位置。 更一般地，依照本發明使用可變形或適應性格網加速圖像中被分割對 象后處理的方法包括在使用格網分割對象后標識要執行的后處理任務，確定后處理任務所需的信息、在格網上編碼信息、使用具有編碼信息的格 網分割新的或附加的圖像中的對象、并通過從格網提取編碼信息來執行后 處理任務。因此，在應用后處理任務后，后處理任務使為觀察目的而顯示 的圖像與從原始圖像獲得的顯示圖像一起顯示。確定后處理任務需要的信息需要獲得包括對象的至少一個訓練圖像、 通過格網分割(多個)訓練圖像中的對象、并基于(多個)訓練圖像的分割推導 信息。還可以想到，后處理任務需要的信息可以基于用戶的解剖知識來確 定，例如用戶可以指定預先存在的格網的三角形或頂點列表而不需要預先 分割的圖像。可以定義多個后處理任務，每個任務具有不同的所需信息以執行其本 身。這樣，可以將不同的信息編碼到格網和/或格網的不同部分上。例如， 后處理任務需要的不同類型數據可以被編碼到格網的不同區域中，使得在 新圖像的分割中可以對格網不同區域使用不同的后處理任務。在示例性實施例中，被分割的圖像中的對象是心臟，且后處理任務所 需的信息是口位置，因此后處理任務用于確定該口位置；冠狀血管的存 在，因此后處理任務是血管跟蹤或分割；對其施加精細分割的心臟區域的 位置；以及將要人工平坦化的心臟瓣區的標識。后處理任務所需的信息可 以是但不必是從對(多個)訓練圖像的分割得到的。還可以替換地基于用戶的 解剖知識和識別所需信息的技巧。對于口位置確定，在格網上編碼信息是(多個)訓練圖像中到實際口位置 預定距離內的格網的三角形或頂點的標識，該格網編碼有所標識的三角形 或頂點、以及每個三角形或頂點和口位置間的距離。后處理任務可以執行 算法來分析標識的三角形或頂點以確定口在其中或在其上的可能性。此外， 額外的后處理任務可以執行冠狀動脈樹算法，其接收從確定口位置獲得的 種子點作為輸入。在此情況下，將顯示從原始圖像獲得的圖像并示出口位 置，并可以劃分、描繪或利用其他方式與圖像的其余部分區別開。對于血管跟蹤，格網上編碼信息是格網的每個三角形或頂點包含接近 冠狀血管，即在預定或閾值距離內的表面的可能性。后處理任務可以隨后 執行算法，其僅分析這些很有可能包含接近冠狀血管的表面的部分圖像， 即數據集。該信息還可以是格網每個三角形或頂點與冠狀血管的坐標間的8距離值。在此情況下，后處理任務是執行算法來僅分析距冠狀血管坐標預 定距離內的圖像部分，即數據集，其中距離可能依賴于算法執行的結果而 增加。已經從心臟的原始圖像推導或繪制的示出一個或多個冠狀血管位置 的圖像，可能被劃分、描繪或以其他方式區別于圖像的剩余部分，并因此 形成和可以顯示。對于精細分割，其是普通的并且可以隨后用于使用格網的任何形式的 圖像分割，在格網上編碼的該信息是要經受精細分割的格網的區域的標識， 格網編碼有每個標識區域中的三角形或頂點。后處理任務可以執行精細分 割算法來附加分割編碼的三角形或頂點表示的圖像部分。對于瓣區平坦化，格網上編碼信息是通過執行平坦化算法的后處理任 務以偏移所標識的三角形或頂點而平坦化的瓣區的區域中的三角形或頂點 的標識。依照本發明的可以執行上述方法的圖像處理系統包括圖像獲取設備， 用于獲取要處理的對象的圖像；顯示器，用于在處理之前和之后顯示圖像 獲取設備獲取的圖像；處理單元，耦接到圖像獲取設備、顯示器，且處理 單元和用戶接口用于控制圖像獲取設備和處理單元。處理單元可以通過用 戶接口開始圖像獲取、啟動基于格網模型的分割圖像中的對象、標識使用 格網分割后在對象上要執行的后處理任務、以及確定后處理任務所需的信 息。此外，處理單元在格網上編碼確定的信息、使用具有編碼信息的格網 分割圖像獲取設備獲取的新圖像中的對象、通過從格網提取編碼信息來自 動執行后處理任務、以及在顯示器上顯示后處理之后的圖像。由此從原始 圖像獲得顯示的圖像，并且該圖像反映執行的后處理任務。如果將一個或 多個訓練圖像用于確定后處理任務所需的信息，該處理單元就可以通過圖 像獲取設備獲得(多個)訓練圖像、通過格網分割圖像獲取設備獲取的(多個) 訓練圖像中的對象、并基于(多個)訓練圖像的分割推導該信息。本發明還包括計算機可讀介質，其實現為可以執行該方法的步驟的軟 件。為此目的，該計算機可讀介質實現圖像處理系統中的圖像處理，該圖 像處理系統包括用于獲得要處理的對象圖像的圖像獲取設備；用于在處 理之前和處理之后顯示圖像獲取設備獲得的圖像的顯示器；以及用于控制 圖像獲取設備的用戶接口。該介質設置為經過用戶接口啟動圖像獲取，經過用戶接口啟動基于格網模型的圖像中對象的分割；經過用戶接口標識在 使用格網分割后將為對象執行的后處理任務；經過用戶接口確定后處理任 務所需的信息；在格網上編碼所確定的信息；利用具有編碼信息的格網， 分割圖像獲取設備獲得的新圖像中的對象；通過從格網提取編碼信息來自 動執行后處理任務；并在顯示器上顯示后處理之后的圖像。顯示的圖像從 原始圖像推導而來，并反映所執行的后處理任務。如果一個或多個訓練圖 像用于確定后處理任務所需的信息，該介質還進一步設置為可以經過圖像 獲取設備獲取(多個)訓練圖像；在圖像獲取設備獲得的(多個)訓練圖像中通 過格網分割對象；并基于(多個)訓練圖像的分割來推導信息。本發明與其進一步的目的和優點將通過參照下面結合附圖的描述得到 更好的理解，其中類似的附圖標記表示類似的部件。
圖1示出依照本發明的圖像處理配置的示意性表示，其可以執行依照 本發明的方法；圖2是依照本發明使用可變形格網進行圖像后處理的方法的流程圖。參照附圖，其中類似的附圖標記表示相同或相似的部件。圖1示出圖 像處理系統10的實施例的簡化示例性表示，該系統可以應用依照本發明的 圖像處理方法。系統IO包括圖像獲取設備12，其獲得要處理以從其獲得信 息的圖像。圖像獲取設備12可以是超聲成像設備，其獲得包括關注的器官 的超聲圖像以及與其相關的通過圖像處理應用尋找的信息。本發明可以使 用的其他圖像獲取設備包括CT設備，MRI設備等。系統10包括處理單元14，耦接到圖像獲取設備12，并且從其中以電 子形式獲得圖像。處理單元14可以控制圖像獲取設備12以基于命令獲得 圖像。處理單元14包括通常的硬件部件，諸如存儲部件，以及軟件，以使 其可以通過可變形格網分割圖像、存儲格網并將格網用于另一圖像。軟件 嵌入在計算機可讀介質上，并駐留在處理單元14中，使得處理單元14控 制系統10的各種部件，以執行根據下面描述的本發明的方法的步驟。顯示器16還耦接到處理單元14并顯示圖像獲取設備12獲得的圖像或 處理單元14從圖像獲取設備12獲得的圖像推導出的圖像。處理單元14推導得到的圖像可以是從原始圖像推導出來的，其通過應用以下述方式的后 處理任務而獲得。該原始圖像不必改變，而是從其中推導出另外的圖像。例如掃描儀的圖像獲取設備12獲得的原始圖像可以是三維圖像，而顯示器 16上顯示的、以及從分割處理和下面描述的后處理任務的使用推導出的其 他圖像可以是三維繪制顯示，或穿過體積或另一種類型的圖像。用戶接口 18耦接到處理單元14來控制處理單元14，例如，控制處理 單元14從圖像獲取設備12獲得的圖像推導的圖像。用戶接口 18可以通過 處理單元14控制圖像獲取設備12。因此，用戶接口 18用于確定圖像獲取 設備12執行的圖像獲取任務，和處理單元14執行的圖像處理任務。現在參照圖2，使用系統10，依照本發明使用可變形格網方便圖像后 處理的方法包括預備階段和操作階段。在預備階段，該方法包括從圖像獲 得設備12獲得訓練圖像20，其包含分析的對象；以及標識在圖像22中的 對象上執行的具體后處理任務。此后，確定自動執行此后處理任務所需的 信息24。下面描述不同后處理任務需要的不同信息項。該圖像的全部或僅該訓練圖像中的對象被可變形或適應性格網分割 26。通過可變形或適應性格網限定和分割對象的方式是與本發明相關的領 域中公知的。通過格網分割對象之后，就推導后處理任務需要的信息28并將其插入 格網30。通常，在格網上編碼該信息，即某些信息與格網的每個三角形或 頂點相關聯。還可以認為該格網被標記，因為將信息附加其上以對其標識。 該信息可以是表示該三角形或頂點包含關注對象的概率或可能性的值，以 及表示該三角形或頂點與圖像的關注位置間距離的值。每條信息都可以與 每個三角形或頂點相關聯，或者多條信息可以與每個三角形或頂點相關聯。該編碼思想的一種基本的實現是列舉該格網的三角形或頂點的列表，這在后處理任務中需要被考慮。該列表或該格網的具體三角形或頂點將在格網上編碼或在格網中區別開。此外，附加信息，諸如每個列出的三角形或頂點的距離圖或某些概率值，可以在格網上編碼。附加信息的其他例子可以是局部預計的血管半徑和/或朝向。在格網上編碼信息之后，具有相關信息的該格網可選地存儲在處理單元14中32。本發明使用的可變形格網的一種基本屬性在于在對被分割的新圖像的 調整期間該格網的結構(拓撲)是固定的。這種不變性對于將要在格網上編碼 圖像后處理任務的所用信息來說是很重要的。例如，如果后處理任務涉及 搜索關注的具體對象或結構，可變形格網的三角形就被編碼有信息，該信 息關于每個三角形是否在距該結構預定距離內。如下面例子所述，這些結 構可以是其中冠狀動脈從大動脈分支的口，或是心外膜壁上冠狀動脈的典 型位置。作為使用訓練圖像以推導后處理任務所需信息的替換方式，可以基于 用戶的解剖知識確定后處理任務所需的信息。該用戶可能具有足夠的技術 來指定預先存在的格網中的適當的三角形或頂點列表，其用于執行后處理任務而不需要分割訓練圖像。在此情況下，就不需要圖2所示方法中的步 驟20、 26和28，并且該方法將從確定后處理任務所需的信息24直接前進 到在格網上編碼此信息30。在操作階段，在新圖像將要經受同樣后處理任務時，其中用于自動應 用的信息已經編碼到該格網上，獲得新圖像34，且該圖像或僅其中的對象 通過與分割訓練圖像中對象的同樣格網分割36，即該格網對每個附加圖像 中的對象調整。從格網中提取后處理任務的信息38，并且使用提取的信息 自動執行該后處理任務40。在對新圖像調整格網之前，確定圖像獲取設備 12獲得的新圖像是不是要經受同樣的后處理任務，該任務的用于自動應用 的信息已經編碼到該格網上。如果不是，就標識不同的后處理任務，并且 標識用于此新后處理任務的信息，且該方法相應地前進。在執行后處理任務40之后，處理單元14導出的修改圖像可以在顯示 器18上顯示42。從圖像獲取設備12獲得的原始圖像和具有編碼信息的格 網推導修改圖像。通過使用這些源來產生修改圖像，可以獲得圖像中器官 分析的改進，包括分析器官的速度、器官的清楚程度、以及顯示關注的部 分器官用于觀看目的。通過提供啟動后處理任務所需的信息，提取的信息被設計為便于和加 速執行后處理任務。由于在將格網應用到新圖像并分割其中對象時，這種 信息立即可用，就不需要用戶交互來啟動后處理任務。取消這種用戶交互 使得后處理任務自動化，由此增加了處理圖像的人員的效率、增加了圖像獲取設備和圖像處理裝置的便用性，導致在應用后處理任務中較少或沒有 誤差，并允許更復雜的后處理任務的圖像應用。在格網上的編碼信息可以是后處理任務所需的不同類型的數據，且不 同類型的數據可以編碼到格網的不同區域上，以使在格網的不同區域上不 同的后處理算法有效。因此， 一種后處理算法可以是在格網的一個區域上 有作用，且使得自動執行此算法的一類數據可以編碼在格網的各個區域上， 而另一個后處理算法可以在格網的不同區域上起作用，且使得自動執行此 算法的另一類數據可以編碼在格網的各個區域上。可以想到，該區域可以 重疊，且兩類不同的數據可以編碼在格網的同樣部分上，即， 一個或多個 三角形或頂點與兩類或多個不同類型的數據相關聯。在格網上的編碼信息還可以包括區域地變化的參數，其控制后處理算 法，即在所有的三角形和頂點上，與格網的三角形和/或頂點相關聯的參數 并不一樣。在格網上編碼信息使得可以有優勢地使用關于器官的通常位置或要結 合到格網中的解剖結構的先驗知識，從而在使用格網分割類似器官或解剖 結構時，即使沒有消除也可以減少用戶交互。本發明主要用于分割和解釋復雜的器官和相關的解剖結構。這包括但 不限于心臟應用，其中腔、心肌和大血管(大動脈、肺動脈等)的初始分割用 作隨后后處理任務的開始點。對各種后處理任務使用該方法的例子涉及下面描述的心臟圖像處理。 具體的，提供了與心臟的分割相關執行的后處理任務的四個例子，即，確定冠狀動脈口的位置、冠狀血管跟蹤、分割精練以及虛擬(virtual)關閉的打 開的心瓣。對于確定口的位置來說，該口通常被限定為一定程度上凸出的、大動 脈壁上的分歧區域，其中兩個主要冠狀動脈， 一左和一右，從大動脈分支 或離開。可能的口位置通常限制在接近主動脈頂(aortic roof)的區域，艮P， 稍微在主動脈瓣上，在這里主動脈連接到左心室。確定口的位置是有用的，因為口位置可以用作隨后冠狀動脈樹提取算 法的種子點。在此情況下，要執行的后處理任務可以是應用冠狀動脈樹提 取算法，其中需要關于該口位置的信息。在現有技術中，必須使用戶手動限定冠狀動脈樹提取算法的種子點的位置，即通過操作用戶接口設備來標 識該種子點。相對的，在本發明中，種子點的位置從格網上的編碼信息推 導得到，從而在將格網施加到心臟的圖像上后(使用該格網分割心臟)，就可 以立即給冠狀動脈樹提取算法自動提供種子點的位置。因此，將格網施加 到包含心臟的圖像上，并分割該心腔和附加的主動脈，就可以限制口可能 的位置，并由此更加容易地標識冠狀動脈樹提取算法的種子點。通過初始識別在分析的圖像或多幅圖像，即(多幅)訓練圖像中與實際口 位置足夠接近的格網的三角形來獲得對于口定位確定編碼需要的信息。從 所標識的格網三角形形成一個或多個數據集。與觀察的口位置距離較小的 格網三角形也包括在該(多個)數據集中，以解決模糊的圖像。在例如數據文 件中列出所標識的三角形。通過三角形，可以包括三角形和口位置間的距 離信息，并且實際上對于與分析圖像中己知口非常接近的三角形，優選包 括距離信息。在包含心臟并對其使用格網的新圖像中搜索口的時候，距離 信息是有用的。因此，格網不僅包括要分割心臟的方式，而且還包括格網上三角形的 相關列表，這些三角形確定為與(多幅)訓練圖像中的口非常接近。通過接近 口，就表示與口在預定距離內，其中該距離可以由本領域技術人員容易地 確定。在形成允許的或似乎可能的格網三角形的列表并將其在格網上編碼 后，按照下面的方式使用編碼信息。使用格網模型分割包含心臟的新圖像， 其包括主動脈中口的預計位置的部分。在列出的三角形附近的區域，即通 常在大動脈外的區域被適當的算法自動處理，并且試圖最大化圖像中某些 表示冠狀血管，具體的說冠狀動脈的特征的標準。例如，可以使用存在血 管的可能性或一些其他標準。此標準，即血管存在的可能性可以與關于三 角形有多少可能與各個口接近的信息結合。這就將搜索限制為并關注于識 別與最可能的三角形靠近的血管，該三角形具有最多從主動脈分支的冠狀 動脈，因此，改進了最佳口候選位置的選擇，即選擇最可能包含口的三角 形或頂點。可選的，具體調整的血管存在可能性標準可以對每個被搜索的三角形 編碼，即在格網上的編碼信息不僅是距離或口存在可能性信息，而且還可以是對于不同口區域的一些動脈特征。在左和右冠狀動脈具有類似的特征的時候，這種選擇提供了名義上的好處(nominalbenefits),但是在搜索如器 官的兩個對象的位置、且該對象沒有類似的特征的其他應用中，這種選擇 就是有用的。作為一種替換方式，每個三角形或頂點可以通過單獨調整的算法編碼。 即，在將格網用于新圖像時，針對標識哪個三角形或頂點包含或可能包含 冠狀血管，將執行多個和不同的算法，每個算法用于每個三角形或頂點， 該三角形或頂點的存在將提供關于口位置或口本身的信息。應用口位置確定后處理任務，表示口位置的新圖像將基于原始圖像形 成或從原始圖像推導而自動形成。優選的，口將被劃分或描繪以將其與新 圖像的剩余部分區別開。依照本發明的該方法的第二應用是分割和跟蹤冠狀血管，即冠狀動脈 和靜脈。在心臟圖像分析中，分割心臟和及其腔后通常執行搜索冠狀動脈 和/或靜脈，并且一旦對其定位，就分割冠狀動脈。冠狀動脈的分割是一項 困難的任務，因為它們的尺寸非常小，即通常與圖像分辨率、圖像中的偽 對artefact)、狹窄區域以及心臟圖像中很多令人誤解的結構接近。將依照本發明的方法用于冠狀血管分割和跟蹤，就可以限制冠狀動脈 和靜脈的搜索空間為心肌周圍的薄層，因為知道這些血管靠近心外膜壁。 更具體的，通過使用預先獲得的信息進行的血管跟蹤，使得心臟及其周圍 區域圖像中冠狀動脈和靜脈的搜索空間被限制或匯聚，該預先獲得的信息 關于分割的結構(心臟)和(多個)血管之間的關系，其中已經在分割結構中進 行了搜索。在冠狀動脈的情況下，知道冠狀動脈接近于心外膜壁，并且由于主動 脈通常位于充分限定的區域中，例如，在心房和相關心室之間的溝中，所 以可以推到出此壁上的概率分布。因此，在格網上編碼預先推出的關于冠狀血管的預計位置或區域的信 息對于提高分割算法的效率是很重要的，該算法的執行構成后處理任務。 因此，該方法涉及分析一個或多個包含心臟的訓練圖像并手動產生冠狀動 脈樹坐標。冠狀動脈樹坐標是動脈中心線的坐標組。一旦從分析的(多個)訓練圖像確定了冠狀動脈樹坐標，就對坐標和格網15的每個三角形或頂點之間的關系執行分析，以用于計算每個三角形或頂點 包括冠狀動脈位于其上的心外膜表面的可能性。除了或替代計算每個三角 形或頂點包括心外膜表面的可能性，還可以計算格網的每個三角形或頂點 和坐標之間的距離。關于每個三角形或頂點包含心外膜表面的可能性的信息和/或關于每 個三角形或頂點和坐標之間距離的信息在格網上編碼。即，產生三角形或 頂點的列表，并將其與推導的信息相關聯。在對于包含心臟的、對其搜索冠狀動脈位置的新圖像調整格網之后， 在冠狀動脈樹分割前，就利用在格網上的編碼信息以限定或匯聚的新圖像 中的冠狀動脈搜索。基于關于每個三角形或頂點包含心外膜表面的可能性 的信息和/或關于每個三角形或頂點與動脈中心線坐標間距離的信息，在被 搜索的新圖像的這些部分上自動執行分割算法來分割該冠狀動脈，其中如 果需要任何用戶交互也只需要最少的交互。使用冠狀血管分割和跟蹤后處理任務，基于原始圖像或從原始圖像推 導而可以自動形成示出一個或多個冠狀血管的新圖像。每個冠狀血管可以 被劃分或描繪為與圖像的剩余部分區別開。還可以有益地通過使用上述尋找口的方法獲得的種子點來初始化冠狀 動脈樹的分割。依照本發明的方法的另一種應用在于使用具體算法的精細心臟分割，例如適當地考慮乳頭肌D由于其在心臟的初始分割之后發生，這也可以稱 作精細分割。一些應用需要對具體解剖結構非常詳細的分割，例如對于心臟結構的 詳細分割。例如，在電生理學處理計劃中，必須具有關于左心房和相連的 血管的幾何形狀高精度信息。其他應用可能需要對心室中乳頭肌的精細分 割，這經常不能通過初始心腔分割獲得。使用的心臟精細分割作為一種非限制性類型的解剖結構，依照本發明 的方法可以標識心臟中必須對其施加精細分割的后處理的區域，并隨后相 應地在該區域中標記格網的三角形或頂點。確定要對每個標記的格網部分 執行的該后處理任務。因此，格網的三角形或頂點的列表就被標識為需要 使用每個精細分割算法，因此在將格網應用到另一個心臟的時候，每個分割算法就可以被應用到與其關聯的那些三角形或頂點。精細分割的一個例子，從初始的基于格網模型分割所限定的區域開始，首先限定格網表面圍住的區域，例如，左心室體積或心肌(myocard)，并隨 后重新指定在第一區域到第二區域的區域邊緣上或接近該邊緣的體素，如 果這增加了在分配給第一和第二區域的所有體素上限定的均勻性條件。該 均勻性條^^可以測量第一和第二區域內的灰度值分布，并且在該分布變得 更加均勻的時候執行從一個區域到另一個區域的重新指定。該分割算法可 以設計為對應用該算法的那些三角形或頂點實現這種體素重新指定。在使用基于格網模型的分割來分割新圖像之后，就在這些格網表面包 圍的限定區域和/或各個三角形上自動執行每個精細分割算法。以此方式， 精細分割算法的執行不需要用戶交互，且可以自動給圖像分析器提供這樣 的圖像，其中例如左心房和相連血管在顯示器上的顯示比僅基于格網模型 分割后所顯示的更加清楚。這種改進的清楚度來自于執行了(多個)精細分割 算法。依照本發明的另一種應用在于解決在心房收縮期間打開的心瓣的虛擬 關閉。這對于用于射血分數測量以獲得心室體積的基本固定的限定來說是 很重要的。在心動周期中，心房和心室之間的瓣，即心臟左腔之間的二尖瓣和心 臟右心腔之間的三尖瓣，循環地打開以允許血從心房流到心室，以及閉合 以防止在心臟收縮期間血流回心房。射血分數測量基于心臟循環期間的心 室體積，并且對于具有良好限定的心室輪廓來說是重要的。根據心臟測量 協議，即使對于打開的心瓣，在瓣使用對應于沒有血從心房流到心室的瓣 的剩余位置的"平坦化的虛擬瓣"的基礎上，心室"虛擬關閉"。然而，良 好調節的模型通常得到分割打開的瓣，而不對應于用于測量的虛擬關閉的 瓣。因此，在此情形下，后處理任務將表示打開的瓣的模型表面的調整部 分替換為模擬盡可能平坦的虛擬關閉的瓣。應用依照本發明的方法，標識 出在后處理期間要被"平坦化"的瓣區的三角形和/或頂點，并且形成這些 三角形或頂點的列表。在這些三角形或頂點處的心臟部分的平坦化就是對 所研究的瓣的后處理任務。在對心臟進行分割或調整格網模型之后，使用該平坦化過程通過偏移 列出的頂點使得三角形化的模型表面不受拘束，因此使得所有瓣三角形的 邊長度的平方和最小。沒有包括在列表中的頂點保持固定，因此將瓣建模 為類似彈性板，其想最小化其表面張力。施加虛擬關閉后處理任務，就基于原始圖像或從原始圖像推導而自動 形成示出平坦化瓣的新圖像。如上所述，本發明在初始成功執行的如器官的解剖結構分割和類似器 官的相關圖像處理任務間提供接口，其中使用成功的初始分割和在類似器 官的分割中使用的編碼格網所提供的信息和鏈接，允許或改進該相關圖像 處理任務。上述的系統和方法尤其適合于如CAD包的軟件調整，諸如心臟CT探 測和干涉式計劃包，諸如EP計劃。盡管參照附圖在這里描述了本發明的示例性例子和實施例，但是可以 理解本發明不限于這些具體的實施例，并且本領域技術人員在不脫離本發 明的精神和范圍的情況下還可以實現各種變形和改進。
權利要求
1、一種加速使用格網分割圖像中對象的后處理的方法，包括在使用該格網進行分割后，標識要在該對象上執行的后處理任務(22)；確定該后處理任務所需的信息(24)；在該格網上編碼該信息(30)；使用有編碼信息的格網對新圖像中的該對象進行分割(36)；以及通過從該格網提取該編碼信息來執行該后處理任務(40)。
2、 根據權利要求l的方法，其中，該后處理任務所需的信息是將對其執行該后處理任務的格網的三角形或頂點的列表。
3、 根據權利要求l的方法，其中，該后處理任務所需的信息是表示該格網的每個三角形或頂點和該后處理任務所關注的對象之間距離的距離 值。
4、 根據權利要求l的方法，其中，該后處理任務所需的信息是表示該格網的每個三角形或頂點對該后處理任務有用的概率的概率函數。
5、 根據權利要求l的方法，其中，確定該后處理任務所需信息的步驟包括獲取包括該對象的至少一個訓練圖像(20)，通過該格網分割該至少一個訓練圖像中的對象(26)，并基于對該至少一個訓練圖像的分割來推導該信 息(28)。
6、 根據權利要求1的方法，還包括限定多個后處理任務，每個任務具 有不同的所需信息來允許執行該任務。
7、 根據權利要求l的方法，其中根據對該新圖像中對象的分割，自動 執行該后處理任務而沒有用戶交互。
8、 根據權利要求l的方法，其中，在該格網上編碼信息包括在該格 網的不同區域中編碼該后處理任務所需的不同類型數據，使得在該格網的 不同區域上可以應用不同的后處理任務。
9、 根據權利要求1的方法，其中，該后處理任務涉及執行后處理算法， 且在該格網上編碼信息包括編碼控制該后處理算法的區域地變化的參數。
10、 根據權利要求1的方法，其中，該圖像中的對象是心臟，該后處 理任務所需的信息是到實際口位置預定距離內的格網的三角形或頂點的標 識，該格網被編碼有所標識的三角形或頂點、以及每個三角形或頂點與該 口位置間的距離，執行該后處理任務包括執行算法分析所標識的三角形 或頂點，以確定其中或其上存在口的可能性。
11、 根據權利要求1的方法，其中，該圖像中的對象是心臟，該后處 理任務所需的信息是該格網的每個三角形或頂點包括其中接近冠狀血管的 表面的可能性，執行該后處理任務包括執行算法僅分析很有可能包括其 中接近冠狀血管的表面的那些三角形或頂點。
12、 根據權利要求ll的方法，其中，該后處理任務所需的信息是該格 網的每個三角形或頂點與該冠狀血管的坐標間的距離，執行該后處理任務 包括執行算法僅分析距該冠狀血管的坐標預定距離內的那些三角形或頂 占。v、、、 o
13、 根據權利要求1的方法，其中，該后處理任務所需的信息是要經 受精細分割的格網的區域的標識，該格網被編碼有每個所標識區域中的三 角形或頂點，執行該后處理任務包括執行精細分割算法以額外地分割該 編碼的三角形或頂點所表示的圖像部分。
14、 根據權利要求l的方法，其中，該圖像的對象是心臟，該后處理 任務所需的信息是要人為平坦化的瓣區范圍中三角形或頂點的標識，執行該后處理任務包括執行平坦化算法以偏移所標識的三角形或頂點。
15、 一種用于處理圖像并顯示所處理的圖像的方法，包括 在預備步驟中，在使用格網進行分割后，標識要在對象上執行的處理任務(22); 確定該處理任務所需的信息(24);以及 在該格網上編碼該信息(30);以及 在操作步驟中，獲得包含相同對象的新圖像(34);使用有編碼信息的該格網對該新圖像中的對象進行分割(36);通過從該格網提取該編碼信息來執行該處理任務(38， 40)，以及 顯示通過執行該處理任務而修改的該新圖像的衍生圖(42)。
16、 根據權利要求15的方法，其中，確定該處理任務所需信息的步驟 包括獲取包括該對象的至少一個訓練圖像(20)，通過該格網對該至少一個 訓練圖像中的該對象進行分割(26)，并基于對該至少一個訓練圖像的分割推 導該信息(28)。
17、 根據權利要求15的方法，其中，該處理任務所需的信息是將對其 執行該處理任務的該格網的三角形或頂點的列表。
18、 根據權利要求15的方法，其中，該處理任務所需的信息是表示該 格網的每個三角形或頂點與該處理任務所關注的對象之間距離的距離值。
19、 根據權利要求15的方法，其中，該處理任務所需的信息是表示該 格網的每個三角形或頂點可用于該處理任務的概率的概率函數。
20、 一種圖像處理系統(IO)，包括 圖像獲取設備(12)，用于獲取要被處理的對象的圖像； 顯示器(16)，用于顯示處理前和處理后的所述圖像獲取設備(12)獲取的圖像；處理單元(14)，耦接到所述圖像獲取設備(12)以及所述顯示器(16);以及用戶接口(18)，用于控制所述圖像獲取設備(12)和所述處理單元(14);所述處理單元(14)被設置為可以通過所述用戶接口(18):啟動圖像獲 取、啟動對該圖像中對象進行基于格網模型的分割、在使用該格網進行分 割后標識要對該對象執行的后處理任務、以及確定該后處理任務所需的信 息，所述處理單元(14)進一步設置為在該格網上編碼該后處理任務所需的 信息、使用有編碼信息的該格網分割所述圖像獲取設備(12)獲取的新圖像中 的對象、通過從該格網提取該編碼信息來自動執行該后處理任務、以及在 所述顯示器(16)上顯示從該新圖像的后處理推導出的圖像。
21、 一種計算機可讀介質，用于使圖像處理系統(10)進行圖像處理，該 圖像處理系統包括圖像獲取設備(12)，用于獲取要處理的對象的圖像；顯 示器(16)，用于顯示處理前和處理后的該圖像獲取設備(12)獲取的圖像；以 及用戶接口(18)，用于控制該圖像獲取設備(12);該介質被設置為通過該用戶接口(18)啟動圖像獲取；通過該用戶接口(18)啟動對該圖像中的對象進行基于格網模型的分割； 通過該用戶接口(18)在使用該格網進行分割后，標識要對該對象執行的 后處理任務；通過該用戶接口(18)確定該后處理任務所需的信息； 在該網格上編碼該信息，使用有編碼信息的該格網對該圖像獲取設備(12)獲取的新圖像中的對 象進行分割，通過從該格網提取該編碼信息來自動執行該后處理任務；以及 在該顯示器(16)上顯示從該新圖像的后處理推導出的圖像。
全文摘要
使用可變形格網幫助圖像后處理的方法和系統，其中諸如器官的對象的可變形格網模型通過在其上附加信息而擴展，以簡化和/或幫助所需的后處理任務，因此在將格網用到附加圖像上同樣對象時可以使用此信息加快該后處理任務。該信息可以在創建之后附加到格網上，例如，在對一些訓練圖像中的同樣對象進行分割后。基于對附加圖像中對象的分割，該后處理任務因此可以不要用戶交互而自動執行。通過列舉需要在隨后的后處理任務中考慮的格網的三角形和頂點的列表，并且可選的提供限定所用的準確的(多個)后處理算法的附加參數來在格網上編碼信息。
文檔編號G06T5/00GK101331517SQ200680047698
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月14日 優先權日2005年12月19日
發明者C·洛倫茨, J·馮貝格, J·威斯, J·彼得斯, O·艾卡伯特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司