医学图像系统和方法

xiaoxiao2020-7-22  2

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医学图像系统和方法
【专利摘要】一种用于通过同时显示示出解剖结构的三维[3D]图像数据的一组视图而使得用户能够在示出所述解剖结构的所述3D图像数据中导航的医学图像系统100,所述系统包括:数据输入部140,其用于接收取向数据142;用户输入部120,其用于接收来自用户的导航命令;平面处理器160,其根据所述导航命令调整一组平面102的空间配置以获得与所述3D图像数据相交的另一组平面162;以及视图处理器180,其用于根据所述另一组平面和取向数据建立所述3D图像数据的另一组视图182从而将所述另一组视图作为所述一组视图的更新加以显示。
【专利说明】医学图像系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于显示三维(3D)图像数据的一组视图的医学图像系统和用于显示 三维(3D)图像数据的一组视图的方法。本发明还涉及包括所述医学图像系统的工作站和 成像装置,以及用于令处理器系统执行所述方法的计算机程序产品。
[0002]在医学图像查看和医学图像采集领域,存在各种各样的使得用户能够在3D图像 数据中导航的系统和方法。例如,工作站可以通过接收来自临床医师的移动、平移或缩放导 航命令并响应于所述导航命令示出3D图像数据的视图而使临床医师能够在3D图像数据中 导航。例如,可以通过3D图像数据可视化领域已知的多平面重新格式化(MPR)技术或者最 大强度投影(MIP)技术来生成这样的视图。所述视图通常是二维(2D)视图,但其同样可以 是3D图像数据的3D视图。
[0003]所述工作站可以同时显示3D图像数据的一组视图。例如,第一视图可以示出解剖 结构沿横向面的交截面,第二视图可以示出解剖结构沿冠状面的交截面,第三视图可以示 出解剖结构沿矢状面的交截面。这里,横向、冠状和矢状是指相应的平面相对于患者取向的 取向。这样的预先定义的取向是医学成像领域已知的。因此,临床医师在3D图像数据中导 航时可以同时获得解剖结构的多幅视图。
【背景技术】
[0004]在3D图像数据中导航的同时,临床医师可以获得不对应于所述预定义取向的视 图。例如,视图可以对应于解剖结构的关于所述横向面围绕所述冠状面和矢状面的相交定 义的轴朝向所述冠状面和矢状面发生了旋转的交截面。可以将所产生的旋转交截面称为倾 斜面,可以将所述视图称为倾斜视图。可以使所述交截面围绕所述倾斜面和所述矢状面定 义的轴进一步朝向(例如)所述矢状面倾斜。可以将所产生的交截面称为双重倾斜面,可以 将所述视图称为双重倾斜视图。
[0005]Maximilian F.Reiser 等人编辑的书籍 “Magnetic Resonance Tomography”, (Springer Publisher, 1st edition, 15Nov2007,第 1451 页)讨论了 图像四边的标记,其中, 所述标记将指示该图像是基本取向图像,即对应于横向、冠状或矢状视图,还是倾斜图像或 双重倾斜图像。文中指出其有助于阐明图像的解剖取向。此外,文中指出所显示的图像可 以具有进一步的平面内旋转,应当采用旋转角或者图标对此给出指示。

【发明内容】

[0006]上述措施的问题在于它们不能充分地适用于使临床医师直观地在3D图像数据中 导航。
[0007]如果一种能够使临床医师更加直观地在3D图像数据中导航的医学图像系统或方 法将是有利的。
[0008]为了解决这一问题,本发明的第一方面提供了一种用于通过同时显示示出解剖结 构的三维[3D]图像数据的一组视图而使得用户能够在示出所述解剖结构的所述3D图像数据中导航的医学图像系统,所述一组视图是通过与所述3D图像数据相交的相关联的相应 一组平面定义的,所述一组平面在所述3D图像数据中具有空间配置,所述系统包括:数据 输入部,其用于接收指示所述解剖结构在参考视图中的参考取向的取向数据,所述参考视 图是通过与所述3D图像数据相交的参考平面定义的;用户输入部,其用于接收来自用户的 导航命令;平面处理器,其用于根据所述导航命令调整所述一组平面的空间配置从而获得 与所述3D图像数据相交的另一组平面;视图处理器,其用于根据所述另一组平面建立所述 3D图像数据的另一组视图从而将所述另一组视图作为所述一组视图的更新加以显示;并 且所述视图处理器被布置为通过如下方式建立所述另一组视图的至少第一视图(331): (i) 确定以下两者之间的空间差异:一个方面是所述另一组平面中与所述第一视图相关联的第 一平面(304),并且另一个方面是所述参考平面,并且(ii)根据所述空间差异调整所述第 一视图在所述第一平面内的旋转以使所述解剖结构在所述第一视图内的解剖取向与在所 述参考视图中的参考取向更好地对齐。
[0009]在本发明的另一方面中,提供了一种包括前述医学图像系统的工作站或成像装置。
[0010]在本发明的另一方面中,提供了一种用于通过同时显示示出解剖结构的三维[3D] 图像数据的一组视图而使得用户能够在示出所述解剖结构所述3D图像数据中导航的方 法,所述一组视图是通过与所述3D图像数据相交的相关联的相应一组平面定义的,所述一 组平面在所述3D图像数据中具有空间配置,所述方法包括:接收指示所述解剖结构在参考 视图中的参考取向的取向数据,所述参考视图是通过与所述3D图像数据相交的参考平面 定义的;接收来自所述用户的导航命令;根据所述导航命令调整所述一组平面的空间配置 从而获得与所述3D图像数据相交的另一组平面;根据所述另一组平面建立所述3D图像 数据的另一组视图,从而将所述另一组视图作为所述一组视图的更新加以显示;以及通过 如下方式建立所述另一组视图的至少第一视图:(i)确定以下两者之间的空间差异:一个 方面是所述另一组平面中与所述第一视图相关联的第一平面,并且另一方面是所述参考平 面,并且(ii)根据所述空间差异调整所述第一视图在所述第一面内的旋转以使所述解剖结 构在所述第一视图内的解剖取向与在所述参考视图中的参考取向更好地对齐。
[0011]在本发明的另一方面中,提供了一种计算机程序产品,所述计算机程序产品包括 令处理器系统执行前述方法的指令。
[0012]前述措施使得用户能够在具有至少具有三个维度的图像数据中导航。出于该目 的,所述医学图像系统同时显示所述3D图像数据的一组视图。视图是所述3D图像数据的 至少部分的表示。通过显示一组视图向用户提供了多个这种表示。所述一组视图可以被显 示在(例如)作为所述医学图像系统的部分的显示器上,或者显示在外部显示器上。所述一 组视图是通过与所述3D图像数据相交的相关联的一组平面定义的。因而,所述一组视图中 的每一视图由所述一组平面中的相关联的一个平面明确表征,其中,所述平面与所述3D图 像数据相交。所述一组平面在所述3D图像数据中具有空间配置,所述空间配置表示所述一 组平面中的每个平面相对于(例如)参考点的取向和/或位置或者相对于所述一组平面中的 其他平面的取向和/或位置的取向和/或位置。
[0013]所述3D图像数据是诸如器官(例如心脏)或者患者整个身体的解剖结构的表示,因 而其本身还进一步包含着解剖子结构。所述一组视图提供了对所述解剖结构的多重表示。[0014]所述医学图像系统包括用于接收取向数据的数据输入部。所述取向数据为所述医 学图像系统提供有关所述解剖结构在参考视图中的参考取向的信息。所述参考取向指示所 述解剖结构在所述参考视图内具有怎样的取向。所述视图可以是临床医师或放射科医师容 易解释的所述解剖结构的临床建立的视图,例如,放射学视图。所述参考取向可以是所述解 剖结构在所述参考视图内的临床建立的取向,例如,其可以指示患者身体的前侧朝向参考 视图的上方,患者身体的左侧朝向所述视图的右方。所述参考视图是通过与所述3D图像数 据相交的参考平面定义的。
[0015]所述医学图像系统还包括用于接收来自用户的导航命令的用户输入部。因而,用 户可以采用诸如鼠标、键盘、触敏表面的连接至所述用户输入部的输入设备来提供所述导 航命令。一般而言,所述医学图像系统采用导航命令来使得用户能够在所述3D图像数据中 导航。
[0016]所述医学图像系统还包括平面处理器。所述平面处理器接收来自所述用户输入部 的导航命令,并采用所述导航命令调整所述一组平面在所述3D图像数据内的空间配置。这 样,所述一组平面中的至少一个平面的取向和/或位置被更改。因而,获得了另一组与所述 3D图像数据相交的数据。
[0017]所述医学图像系统还包括视图处理器。所述视图处理器接收有关来自所述平面处 理器的另一组平面的信息,并采用所述信息建立所述3D图像数据的另一组视图。作为被更 改的所述一组平面中的至少一个平面的取向和/或位置的结果,所述另一组视图中的至少 一个视图不同于所述一组视图中的对应视图。所述医学图像系统响应于所述导航命令采用 所述另一组视图作为所述一组视图的更新,由此使得用户能够在所述3D图像数据中导航。
[0018]所述视图处理器被布置为通过执行下述操作而建立所述另一组视图中的至少第 一视图。首先,确定作为一个方面的所述另一组平面中作为定义所述第一视图的根据的平 面和作为另一方面的所述参考平面之间的空间差异。所述空间差异指示所述两个平面之间 的取向和/或位置差异。之后,采用所述空间差异调整所述第一视图在所述第一平面内的 旋转,由此执行所谓的平面内旋转。所述旋转可以是围绕旋转中心进行的,例如,可以通过 所述一组平面的公共交叉点定义所述旋转中心。因此,当在显示器上显示具有固定的视图 取向和位置的第一视图时,第一视图在所述第一平面内的旋转造成了视图内容的旋转。所 述视图处理器被布置为对所述第一视图进行旋转,从而使所述解剖结构在所述第一视图内 的解剖取向与在所述参考视图中的参考取向更好地对齐。因而,相对于与之相当的但未经 调整的第一视图而言,所述第一视图是在使所述解剖取向与所述参考取向更好地对齐的情 况下建立的。
[0019]根据本发明的措施的效果在于,所述系统通过显示另一组视图作为对用户提供导 航命令的响应,其中,所述视图中的至少一个被调整,从而使该视图示出的解剖结构的解剖 取向与所述解剖结构在参考视图中的参考取向更好地对齐。因而,在由于用户自由地在所 述3D图像数据中导航的原因而使得所述第一视图不对应于所述参考视图时,与不这样处 理的情况相比,仍然向用户提供了与解剖结构的参考取向更好地对齐的解剖结构取向。
[0020]本发明部分地基于以下认识:临床医师可能对参考视图所示的解剖结构最为熟 悉,在所述参考视图中,所述解剖结构具有参考取向。例如,在观看患者身体的3D图像数据 时,临床医师可能熟悉该身体的冠状视图,在该视图中,该身体是在头部朝向视图上方,身体左侧朝向视图的右方的情况下示出的。所述冠状视图可以是通过将该身体划分为腹侧部 分和背侧部分的冠状面定义的。类似地,临床医师可能熟悉分别通过横向面和矢状面定义 的所谓的横向和矢状视图。
[0021]与此同时,临床医师可能希望获得患者身体的不同于所述参考视图的视图,从而 (例如)更加密切地检查特定的解剖子结构。因而,可能希望自由地在所述3D图像数据中导 航。但是,因此临床医师可能会不那么熟悉或者困惑于因自由地在所述3D图像数据中导航 而获得的视图。本发明的措施的作用在于,使(例如)具有一系列第一视图的形式的视图发 生旋转,从而使这些视图中的解剖结构的解剖取向与参考视图中的参考取向更好地对齐。 有利地,将所述视图按照与参考视图更加类似的方式呈现给临床医师。有利地,可以减少斜 视图以及双重倾斜视图给临床医师造成的困惑。有利地,临床医师可以自由地在所述3D图 像数据中导航,而不必通过对导航进行人工调整以使解剖结构保持在参考取向上。有利地, 在所述第一平面内对所述第一视图的旋转进行调整不会影响所述另一组平面的空间配置, 也不会影响所述另一组视图中的其他视图。
[0022]任选地,所述视图处理器被配置为对所述第一视图在所述第一平面内的旋转加以 调整,从而使所述解剖结构的解剖取向与所述参考取向完全对齐。
[0023]因而,在所述第一视图中示出的解剖结构具有与所述解剖结构在所述参考视图中 的参考取向完全对齐的取向。有利地,所述医学图像系统为临床医师提供了按照与参考视 图最为相似的方式呈现的解剖结构的视图。
[0024]任选地,所述视图处理器还被布置为:将所述第一视图关于所述第一平面内的镜 像轴进行镜像映射,以使所述解剖结构的所述解剖取向与所述参考取向更好地对齐。
[0025]可以通过如下方式将所述第一视图在所述3D图像数据中取向和/或定位:与单 独在第一平面内旋转所述第一视图相比,镜像映射能够提供解剖结构的解剖取向与参考取 向的进一步对齐。例如,矢状视图内的身体矢状取向可以示出,身体的腹部朝向参考视图的 左方,头部朝向参考视图的上方。第一视图最初可以不出为,身体的腹部朝向第一视图的右 侧,头部朝向第一视图的顶部。因而,在第一平面内相对于从患者头部朝向其脚部延伸的镜 像轴对所述第一视图进行镜像设置能够使该身体在所述第一视图内的解剖取向获得比单 独对所述第一视图进行旋转所能达到的对齐更进一步的对齐。有利地,进一步提高了所述 解剖取向与所述参考取向的对齐。
[0026]任选地,所述一组视图和另一组视图中的每组包括三幅同时示出所述解剖结构的 三个部分的视图。显示所述3D图像数据的三幅视图非常适合当在所述3D图像数据中导航 时向用户示出所述解剖结构。
[0027]任选地,所述平面组是相互正交的平面组,并且所述平面处理器被配置为提供相 互正交的另一组平面作为所述另一组平面。
[0028]因而,所述平面处理器响应于所述导航命令提供相互正交的另一组平面。所述相 互正交的另一组平面将使得所述视图处理器建立起相互正交的另一组视图,其中,所述相 互正交的另一组视图非常适合当在所述3D图像数据中导航时向用户示出所述解剖结构。
[0029]任选地,所述参考平面是通过所述3D图像数据的两个坐标轴定义的。因而,所述 参考平面与所述3D图像数据的坐标系一致,或者平行于所述3D图像数据的坐标系的平面 延伸。这样的平面通过如下方式与所述解剖结构时常相交:其中,与之对应的视图将示出所述解剖结构的临床确立参考取向。
[0030] 任选地,所述解剖结构是患者的身体,并且其中,参考平面是包括与身体相交的横 向面、冠状面和矢状面的组中的一项。患者身体的横向、冠状和矢状交截面是对该身体临床 建立的交截面。这里,冠状面是任何将身体划分为腹侧和背侧部分垂直面,所述矢状面是从 前到后将身体划分右侧部分和左侧部分的垂直面。所述横向面又称为水平面、轴平面或者 贯穿轴平面,它是将身体划分成上面部分和下面部分的水平面。其垂直于所述冠状和矢状 面。这里,垂直是指平行于身体的长向延伸的面,水平是指与身体的长向正交(即,相交)延 伸的面。
[0031 ] 任选地,所述参考取向是由所述身体的横向取向、冠状取向和矢状取向构成的组 中的一项。所述身体的横向、冠状和矢状取向是在医学成像【技术领域】沿用已久的取向。这 里,横向取向是指身体的取向处于由横向面定义的视图中,即横向视图内的取向,其中,身 体前侧朝向视图上方,身体左侧朝向视图右方。矢状取向是指身体的取向处于由矢状面定 义的视图中,即矢状视图内的取向,其中,头部朝向视图的上方,前侧朝向左。冠状取向是 指身体的取向处于由冠状面定义的视图中,即冠状视图内的取向,其中,头部朝向视图的上 方,身体左侧朝向视图的右方。
[0032]任选地,所述解剖结构是心脏,并且所述参考平面与与心脏相交的垂直长轴面、双 室视平面、水平长轴面、四室视平面构成的组中的一项。所述的与心脏的交截面对于临床医 师而言具有独特的临床重要性。
[0033]任选地,所述视图处理器被配置为通过以下方式确定所述空间差异:(i)确定所 述第一平面的第一法向矢量,(ii)确定所述参考平面的参考法向矢量,并且(iii)将所述第 一法向矢量和所述参考法向矢量进行比较。
[0034]第一法向矢量指示第一平面的取向。参考法向矢量指示参考平面的取向。通过将 所述第一法向矢量和所述参考矢量进行比较,能够在所述第一平面和所述参考平面之间确 定空间取向的差异,即空间差异。确定空间差异的所述方式是有效率的。
[0035]任选地,所述取向数据指示所述解剖结构相对于与所述3D图像数据相交的多个 参考平面的多个参考取向,并且所述视图处理器被布置为(i)确定以下两者之间的多个空 间差异:一个方面是所述另一组平面中的与所述第一视图相关联的第一平面,并且另一方 面是所述多个参考平面中的相应参考平面,(ii)根据所述多个空间差异选择所述多个参考 取向中的一个,并且(iii)调整所述第一视图的旋转以使所述解剖结构的解剖取向与所述 多个参考取向中的选定的一个更好地对齐。
[0036]因而,提供了多个参考取向,并且所述视图处理器被布置为根据所述多个空间差 异选择所述多个参考取向中的一个。有利地,所述视图处理器被布置为在所述多个参考取 向中选择与在空间上最相似于所述第一平面的参考平面相关联的平面参考取向。因此,所 述视图处理器使所述解剖结构与通过在空间上最为相似的参考平面定义的参考视图的参 考取向自动对齐。因而,在导航过程中,所述解剖取向被自动地对齐到与具有在空间上最为 相似的参考平面的参考视图的参考取向。
[0037]本领域的技术人员将要认识到,可以通过任何认为有用的方式组合上述本发明的 实施例、实施方式和/或方面中的两个或更多。
[0038]本领域技术人员基于本说明书能够与所述的医学图像系统的修改和变型相对应地对成像装置、工作站、方法和/或计算机程序产品进行修改和变型。
[0039]本领域技术人员将认识到,可以将所述方法应用于多维图像数据,例如,二维 (2D )、三维(3D )或四维(4D )图像,所述图像可以是通过各种采集模态采集的,例如,所述模 态可以是但不限于标准X射线成像、计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、超声(US)、正 电子发射断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)和核医学(匪)。所述多维图 像数据的维次可以涉及时间。例如,四维图像可以包括三维图像的时域系列。
[0040]在独立权利要求中界定了本发明。在从属权利要求中界定了有利的实施例。
【专利附图】

【附图说明】[0041]参考下文描述的实施例本发明的这些和其他方面将变得显而易见并将得以阐明。在附图中,[0042]图1示出了根据本发明的医学图像系统;[0043]图2a_c示出了身体的参考取向;[0044]图3示出了一组视图和相关联的一组平面;[0045]图4示出了医学图像系统响应于导航命令建立的另一组视图和相关联的另一组平面;[0046]图5示出了作为双重倾斜一组视图的另一组视图;[0047]图6示出了在执行平面内旋转之后的另一组视图;[0048]图7示出了根据本发明的方法;[0049]图8示出了包括指令的计算机程序产品。
【具体实施方式】
[0050]图1示出了医学图像系统100,其用于通过同时显示示出解剖结构的三维图像数 据的一组视图以使得用户能够在所述解剖结构的所述3D图像数据中导航。出于该目的,医 学图像系统100可以被连接至显示器,或者尽管图1未示出,但是医学图像系统100可以包 括显示器。所述一组视图是通过与所述3D图像数据交会的相关联的相应的一组平面102 定义的,一组平面102在所述3D图像数据中具有空间配置。医学图像系统100包括用于接 收取向数据142的数据输入部140,所述取向数据指示所述解剖结构在参考视图中的参考 取向,所述参考视图是由与所述3D图像数据交会的参考平面定义的。可以通过任何适当的 数据表示对所述取向数据142进行编码。医学图像系统100还包括用于接收来自用户的导 航命令122的用户输入部120。尽管图1未示出,但是用户可以通过诸如鼠标、键盘或触摸 屏表面的用户输入部设备向用户输入部120提供导航命令122。
[0051]医学图像系统100还包括平面处理器160,平面处理器160用于根据导航命令122 对一组平面102的空间配置进行调整,以获得与所述3D图像数据交会的另一组平面162。为 了接收导航命令122,平面处理器160被示为连接至用户输入部120。医学图像系统100还 包括视图处理器180,视图处理器180用于根据所述另一组平面162建立另一组视图182, 从而对所述的另一组视图182加以显示。尽管图1未示出,但是视图处理器180可以将所 述另一组视图182提供给显示器,另一组视图182在所述显示器上作为所述一组视图的更 新显示。[0052]如图1所示,医学图像系统100可以包括缓存存储器110,缓存存储器110接收另 一组平面162继而对其缓存。为了接收另一组平面162,缓存存储器110被示为连接至所 述平面处理器160。在医学系统100的持续工作过程中,用户可以提供进一步的导航命令。 这时,平面处理器160可以根据所述进一步的导航命令对一组平面的空间配置进行迭代调 整,其方式是从所述缓存存储器110中接收所述一组平面,调整其空间配置,并将结果存储 在缓存存储器110内以供下一次迭代之用。
[0053]注意,应当将术语“3D图像数据”理解为指代任何适当类型的3D图像数据,例如, 体积3D图像数据或通过2D图像的叠置(即,所谓的2D图像片层的叠置)而形成的3D图像 数据。所述3D图像数据可以是通过(例如)磁共振成像(MRI)、X射线成像、计算机断层摄影 (CT)或者任何其他适当的医学图像采集模态获得的。
[0054]此外,术语“视图”指代3D图像数据的至少部分的表示。所述表示可以具有2D图 像或者3D图像的形式。后者可以用于显示在3D显示器上。可以通过3D图像数据可视化 【技术领域】任何适当技术建立视图,例如,多平面重新格式化(MPR)技术或者最大强度投影 (MIP)技术。
[0055]术语一组平面的“空间配置”指代相应的平面在所述3D图像数据中的取向和/或 位置。所述取向和/或位置可以是(例如)相对于彼此表示的相对取向和/或位置,或者可 以是通过(例如)3D图像数据的坐标系表示的绝对取向和/或位置。
[0056]由相关的一组平面“定义”的一组视图,指代所述一组视图是由所述平面清楚地表 征的。例如,在通过上述MPR技术生成视图时,S卩,视图对应于片层时,相关联的平面可以对 应于贯穿3D图像数据的切片平面。此外,在通过上述MIP技术生成视图时,相关联的平面 可以对应于在视图生成过程中采用的贯穿3D图像数据的投影平面。
[0057]术语“参考取向”指代解剖结构在参考视图中具有的取向。参考取向和参考视图 的组合在医学领域沿用已久,例如,分别处于横向、冠状和矢状视图内的预定义取向。
[0058]术语“解剖取向”指代解剖结构当前在第一视图中具有的取向,即,显示给用户的 取向。使解剖取向与参考取向进一步对齐指代在解剖取向和参考取向之间获得更好的对应 或匹配。
[0059]作为参考视图和参考取向的例子,图2a示出了横向视图200,其示意性地示出了 通过横平面(未示出)获得的与身体的交截面。通过两个箭头的组合象征性地指示相关联的 横向取向202,所述两个箭头指示与身体的背部平行的方向和正交方向。类似地,图2b示意 性地示出了通过冠状面(未示出)的身体交截面的冠状视图210和相关联的冠状取向212。 最后,图2c示意性地示出了通过矢状面(未示出)的身体交截面的矢状视图220以及相关联 的矢状取向222。
[0060]应当认识到,上述参考取向、参考视图和参考平面都是例子,根据3D图像数据的 类型和/或解剖结构还存在很多其他的可能性。例如,在解剖结构为心脏时,可以通过(例 如)垂直长轴面、双室视平面、水平长轴面或者四室视平面来定义参考视图,其中,心脏的取 向是相对于所述参考视图中的每个定义的。一般而言,可以将本发明应用于任何器官或者 解剖子结构,其中,针对所述具体器官或解剖子结构存在参考视图和对应的参考取向的专 用约定,所述参考视图是由与所述具体器官或解剖子结构相交的参考平面定义的。
[0061]在医学图像系统100的操作期间,医学图像系统100可以同时显示示出解剖结构的3D图像数据的一组视图。图3对此给出了图示,其中,所述3D图像数据示出患者的身体, 所述3D图像数据是通过MRI采集的。第一视图300、第二视图310和第三视图320 —起形 成了一组视图,它们对应于分别沿第一平面、第二平面和第三平面贯穿所述3D图像数据的 片层,所述平面一起形成了与所述3D图像数据相交的一组平面。
[0062]为了向用户提供视觉反馈,图3中的视图中的每个对相应的相关联平面与其余平 面的相交线进行了可视化。例如,第一视图300示出了第二平面312和第三平面322与第一 平面302的交线,第一平面302平行于所述第一视图300延伸,因而未示出。对于第二平面 312而言,所述交线被示为实线,对于第三平面322而言,所述交线被示为虚线。因而,对应 于第二平面312的实线向用户指示了第二视图310是如何相对于第一视图300定义的,所 述虚线向用户指示了第三视图320是如何相对于第一视图300定义的。类似地,所述第二 视图310示出了与第一平面302和第三平面322的交线,所述第三视图320示出了与第一 平面302和第二平面312的交线。应当认识到,所述可视化允许用户直观地获取有关所述 一组平面的空间配置的反馈,并由此获取有关所述一组视图的空间配置的反馈。然而,所述 医学图像系统可以提供所述可视化,也可以不提供所述可视化,即,这是一个任选的要素。
[0063]图3还示出了采取与所述一组视图中的相应视图一致的取向的身体的图形表示 303、313、323。例如,用第一视图300示出的图形表示303从脚这一边示出了该身体,其中 脚朝上。因而,图形表示303表明,第一视图300是横向视图。类似地,用第二视图310示 出的图形表示313表明第二视图310是冠状视图,用第三视图320示出的图形表示323表 明第三视图320是矢状视图。应当认识到,医学成像系统100可以显示所述图形表示,也可 以不显示,即,这是任选的要素。此外,通过两个箭头的组合,即指示该身体的横向取向的取 向符号305以利符号的方式指不第一视图300中身体取向。
[0064]用户可以(例如)通过操作(例如)鼠标将第一视图300内的第三平面322的虚线 拖向右侧,由此提供导航命令。医学图像系统100可以将用户的拖曳动作解释为请求围绕 第三平面322和第二平面312的交会轴旋转第三平面322,或者围绕第三平面322、第二平 面312和第一平面302之间的交点旋转第三平面322。在图3的第一视图300中通过弯曲 箭头360示出了用户请求的旋转。响应于所请求的旋转,平面处理器160于是可以相应地 调整第三平面322在3D图像数据中的取向。
[0065]图4示出了平面处理器160对图3所示的第一视图300中的第三平面322的取向 进行调整的结果。第三平面322被旋转了由弯曲箭头360指示的量,从而得到了在另一第 一视图301中通过虚线指示的另一第三平面324。此外,在图3中将第三平面322和第二 平面312示为相互正交。平面处理器160可以被配置为保持正交性,其保持正交性的方式 是:在对第三平面322的取向进行调整时,相应地调整第二平面312的取向。因此,在图4 中,第二平面312也被旋转由弯曲箭头360指示的量,从而得到由实线表示的另一第二平面 314。因此,在图4中将另一第三平面324和另一第二平面314示为相互正交。同样,在图3 中,第一平面302被示为与第二平面312和第三平面322正交。然而,第三平面322的旋转 并不影响其相对于第一平面302的正交性。因此,平面处理器160不必对第一平面302的 取向进行调整,从而得到等同的未经调整的另一第一平面304。
[0066]在图4中还示出了视图处理器180响应于平面处理器160提供了另一第二平面 314和另一第三平面324而分别生成另一第二视图311和另一第三视图321的结果。应当认识到,另一第二视图311示出了具有不同于图3所示的第二视图310的取向的贯穿该身 体的片层。还通过图3和图4之间的身体313的图形表示的取向的差异对此给出了指示。 类似地,另一第三视图321示出了具有不同于图3所示的第三视图320的取向的贯穿身体 的片层。应当认识到,在这一具体例子中,未对第一平面302的取向进行调整,即,另一第一 平面304等同于第一平面302。因此,视图处理器180可以提供第一视图300作为另一第一 视图301,从而得到等同的未经调整的另一第一视图301。
[0067]应当认识到,用户还可以通过拖曳(例如)图3所示的第三视图320中的粗虚线而 对第一平面302进行调整。在这种情况下,视图处理器180可以建立不同于第一视图300 的另一第一视图301。此外,平面处理器160可以被配置为不维持正交性。因此,在平面处 理器160对第三平面322的取向进行调整时,可以不相应地调整第二平面312的取向。因 此,尽管图4中未示出,但是可以使另一第三平面324和另一第二平面314朝向彼此旋转, 从而得到相互倾斜的另外的平面。应当注意,可以将被配置为保持所述一组平面和一组视 图的正交性的医学图像系统称为平面模式或者正交观察器模式。
[0068]图5示出了另一组视图的例子,即,另一第一视图330、另一第二视图340和另一第 三视图350。所述另一组视图可以对应于用户在所述3D图像数据中导航的某一时刻。在这 一例子中,将相关联的另一组平面,即,另一第一平面304、另一第二平面314和另一第三平 面324示为是相互正交的另一组平面。但是,应当认识到另一组平面未必一定是相互正交 的。此外,另一组平面的空间配置使得所述平面中的每个都是相对于图3所示的所述一组 平面(即第一平面302、第二平面312和第三平面322)双重倾斜的。
[0069]在下文中,可以将图3所示的一组平面看作是一组参考平面,其中,第一平面302 是横向面、第二平面312是诞状面,第二平面322是矢状面,第一视图300、第二视图310和 第三视图320是相关联的参考视图,身体的横向取向、冠状取向和矢状取向是相关联的参 考取向。
[0070]注意,所述另一组平面中的每一平面都是相对于所述一组参考平面双重倾斜的。 通过图3和图5之间的相应身体图形表示303、313、323的取向差异对此给出了指示。此 外,通过指示身体当前取向的取向符号305示意性地指示了另一第一视图330中的身体取 向。当在图3和图5之间对取向符号305的取向进行比较时,显然可以看出图5中的取向 符号相对于图3中的取向符号发生了旋转。图3中的取向符号305表不身体的横向取向。 因此,图5中的身体取向相对于图3中的身体横向取向发生了旋转。应当认识到,尽管另一 第一视图330与贯穿身体的横向面并不吻合,但是临床医师基本上仍然可以将另一第一视 图330解释为横向视图。其原因可能在于,所述视图与冠状视图或矢状视图相比更加对应 于横向视图。
[0071]图6示出了视图处理器180调整另一第一视图330的结果,即执行对另一第一视 图330的平面内旋转,从而得到旋转后的另一第一视图331的结果。这里,所述身体取向被 示为相对于图5所示的另一第一视图330中的身体取向受到了调整。其旋转度使得该身体 基本上具有与图3所示的第一视图300中的身体相同的取向,S卩,前侧朝向视图的上方并且 身体的左侧朝向视图的右方的横向取向。因此,在经旋转的另一第一视图331内该身体的 后侧被示为平行于所述视图的水平轴延伸。当在图3和图6之间对取向符号305的取向进 行比较时,显然可以看出图6中的取向符号具有与图3中的取向符号基本上相同的取向。因而,取向符号305表明,经旋转的另一第一视图331中的身体的当前取向与图3的第一视图 300中基本相同。就此而言,应当指出,身体取向基本上相同并不是说经旋转的另一第一视 图331是横向视图,而是说尽管经旋转的另一第一视图331并不完全对应于横向视图,但是 经旋转的另一第一视图331内的身体取向对应于横向视图中的身体取向,即,前侧具有朝 向视图上方的取向并且身体的左侧朝向视图的右方。
[0072]图6还示出了视图处理器180调整另一第二视图340和另一第三视图350的旋转 的结果,由所述调整得到了经旋转的另一第二视图341和经旋转的另一第三视图351。此 外,应当认识到,医学图像系统100可以被配置为在没有在先显示图5所示的另一组视图的 情况下显示图6所示的经旋转的另一组视图。因而,出于解说的目的,可以将图5所示的另 一组视图理解为视图处理器180不对视图的旋转进行调整的状况。
[0073]视图处理器180可以被配置为通过确定作为一方面的另一第一平面304和作为另 一方面的图3所示的第一平面302之间的空间差异而对另一第一视图330的旋转加以调 整。第一平面是定义横向视图(即图3所示的第一视图300)的横向面,其示出了身体的横 向取向。可以通过比较第一平面302和另一第一平面304的取向和/或位置而确定所述空 间差异。对所述取向加以比较可以包括确定另一第一平面304的第一法向矢量,确定第一 平面302的参考法向矢量,以及通过计算两法向矢量之间的差而对所述第一法向矢量和所 述参考法向矢量进行比较。应当认识到,确定所述空间差异还可以包括,例如,确定第一平 面302和另一第一平面304的平面方程之间的差异。
[0074]可以借助欧几里得几何学领域的原理利用所述空间差异来调整另一第一视图330 在另一第一平面304内的旋转。其原因在于,横向取向在几何上与第一平面302,即横向面 相关联,其中,可从曲线数据获得所述横向取向。此外,所述空间差异使得所述横向面与另 一第一平面304在几何上相关联。由此能够确定身体在另一第一视图330内具有怎样的取 向。此外,能够由横向取向和所述身体在另一第一视图330内的取向之间的差异确定需要 怎样对另一第一视图330进行旋转才能使所述身体取向与所述横向取向更好地对齐。应当 认识到,所述视图处理器180可以被配置为部分补偿所述取向差异,S卩,通过使两取向更好 地对齐,或者可以将其配置为使所述取向完全对齐。图6示出了后一种情况。
[0075]Peter Kellman等人发表的“Automatic In-Plane Rotation for Doubly-Oblique Cardiac Imaging” (Journal of Mag.Res.1mag., vol.18, 2003,第 612 页-615 页)描述 了自动计算双重倾斜片层几何结构的平面内旋转,从而使心脏成像的给定视场的翘曲伪影 (wrap artifact)降至最低。因而,对心脏成像的参数进行调整,以考虑所述平面内旋转,由 此减少图像内的所谓的翘曲伪影。尽管该文献并未讨论在显示视图时执行平面内旋转,但 是可以让本领域技术人员参考“说明和理论”部分的数学教导,从而使本领域技术人员能够 根据所述空间差异对所述另一第一视图的旋转进行调整。
[0076]视图处理器180可以被布置为使另一第一视图330关于另一第一平面304内的镜 像轴进行镜像映射,从而使身体取向与横向取向更好地对齐。所述镜像轴可以对应于另一 第一平面304与另一第二平面314或者另一第三平面324的交线中的任何一者。所述镜像 轴还可以对应于在图5中未明确指示的任何其他镜像轴,例如,垂直划分所述另一第一视 图330的水平轴或者水平划分所述另一第一视图330的垂直轴。
[0077]应当认识到,在上文中,可以不采用横向面作为参考平面,横向视图作为参考视图,以及横向取向作为参考取向,而是可以选择任何其他适当的参考平面、参考视图和参考 取向。例如,在解剖结构为心脏时,参考平面可以是(例如)垂直长轴面,参考视图可以是垂 直长轴视图,参考取向可以是心脏在所述垂直长轴视图中的临床确立取向。此外,参考平面 可以是由3D图形数据的两个坐标轴定义的,例如,在所述两个坐标轴定义了适当的交会平 面时。
[0078]取向数据142可以指示解剖结构相对于与所述3D图形数据相交的多个参考平面 的多个参考取向。例如,取向数据142可以指示横向取向、冠状取向、矢状取向以及它们的 相关的多个参考视图和参考平面。视图处理器180可以被布置为确定作为一方面的另一第 一平面304和作为另一方面的所述多个参考平面中的相应的一个参考平面之间的多个空 间差异。之后,视图处理器180可以通过判断所述多个参考平面中的哪个参考平面具有最 低的空间差异而判断所述多个参考视图中的哪一视图与所述另一第一视图330最为相似。 最后,视图处理器180可以对所述另一第一视图330的旋转加以调整,从而使身体取向与那 个和所述多个参考视图中最为相似的参考视图相关联的参考取向更好地对齐。例如,在图5 中,视图处理器可以判断另一第一视图330与横向视图最相似,因而使另一第一视图330中 的身体取向与横向取向对齐。类似地,视图处理器180可以判断另一第二视图340与冠状 视图最相似,并使另一第二视图340中的身体取向与冠状取向对齐。最后,视图处理器180 可以判断另一第三视图340与矢状视图最相似,并使另一第三视图340中的身体取向与矢 状取向对齐。
[0079]图7示出了一种通过同时显示示出解剖结构的三维[3D]图形数据的一组视图而 使得用户能够在所述解剖结构的所述3D图像数据导航的方法400,所述一组视图是通过与 所述3D图形数据相交的相关联的一组平面定义的,所述一组平面在所述3D图形数据内具 有空间配置,并且所述方法包括:接收410指示所述解剖结构在参考视图中的参考取向的 取向数据,所述参考视图是通过与所述3D图像数据相交的参考平面定义的;接收420来自 用户的导航命令;根据所述导航命令调整430所述一组平面的空间配置,从而获得与所述 3D图形数据相交的另一组平面;根据所述另一组平面建立440所述3D图像数据的另一组 视图,从而将所述另一组视图作为所述一组视图的更新加以显示;并且通过以下方式建立 450所述另一组视图的至少第一视图:(i)确定460以下两者之间的空间差异:一个方面是 所述另一组视图中的与所述第一视图相关联的第一平面,并且另一方面是所述参考平面, 并且(ii)根据所述空间差异调整470所述第一视图在所述第一平面内的旋转以使所述解 剖结构在所述第一视图内的解剖取向与所述参考视图中的参考取向更好地对齐。
[0080]图8示出了一种计算机程序产品500,其包括用于令处理器系统执行如图7所示的 方法400的指令502。指令502可以作为物理标记体现在计算机程序产品500上,或者可 以通过对计算机程序产品500的磁化而将指令502体现在所述计算机程序产品500上。但 是,也可以设想任何其他适当的实施例。此外,应当认识到,尽管在图8中将计算机程序产 品500示作光盘,但是计算机程序产品500可以是任何适当的计算机可读介质,例如,硬盘、 固态存储器、闪存盘等,其可以是不可记录的,也可以是可记录的。
[0081]一般而言,视图处理器可以被配置为对所述第一视图加以旋转,从而使得,
(i)在第一视图大致为横向视图时,所述水平图像方向(即,从右到左,RU处于不成角 (non-angulated)的冠状面内,(ii )在所述第一视图大致为矢状视图时,所述垂直图像方向(从脚到头,FH)处于不成角的冠状面内,并且(iii)在所述第一视图大致为冠状视图时,所 述垂直图像方向(从脚到头,FH)处于不成角的矢状面内。此外,在所述第一视图大致是倾 向于矢状的所谓的双重成角冠状视图时,所述第一视图被对齐为使其看起来就像是矢状视 图,即垂直图像方向(FH)处于不成角的冠状面内。但是,也可以采用不同的用于自动计算 平面内取向的策略。
[0082]应当认识到,本发明还适用于适于将本发明付诸实践的计算机程序,尤其是处于 载体上或载体内的计算机程序。所述程序可以具有以下形式:源代码、目标代码、介于源代 码和目标代码之间的代码,例如,具有部分编译形式的代码,或者所述程序可以具有任何其 他适用于根据本发明的方法的实现的形式。还要认识到,这样的程序可能具有很多不同的 架构设计。例如,实施根据本发明的方法或系统功能的程序代码可以细分成一个或多个子 例程。对于技术人员而言,在这些子例程之间分配功能的很多不同方式将是显而易见的。可 以将子例程一起存储在一个可执行文件中以形成自含的程序。这样的可执行文件可以包括 计算机可执行指令,例如,处理器指令和/或解释器指令(例如Java解释器指令)。可以在至 少一个外部库文件中存储一个或多个或所有子例程并且在将其与主程序静态或动态地(例 如,在运行时)链接。主程序包含至少一个对至少一个子例程的调用。子例程还可以包括彼 此之间的函数调用。涉及计算机程序产品的实施例包括与这里阐述的方法中的至少一个的 每个处理步骤对应的计算机可执行指令。可以将这些指令细分成子例程和/或存储在可以 静态或动态链接的一个或多个文件中。涉及计算机程序产品的另一实施例包括与本文中阐 述的系统和/或产品中的至少一个的每个模块相对应的计算机可执行指令。可以将这些指 令细分成子例程和/或存储在可以静态或动态链接的一个或多个文件中。
[0083]计算机程序的载体可以是能够承载程序的任何实体或装置。例如,载体可以包括 存储介质,例如R0M,例如CD ROM或半导体R0M,或磁记录介质,例如硬盘。此外,载体可以 是可传输载体,例如电信号或光信号,可以经由电缆或光缆或通过无线电或其他手段传输 它们。当在这种信号中实现程序时,载体可以由这样的电缆或其他设备或模块构成。或者, 载体可以是其中嵌入了程序的集成电路,该集成电路适于执行相关方法或在执行相关方法 时使用。
[0084]应当指出,上述实施例例示而非限制本发明,本领域技术人员在不偏离权利要求 的范围的情况下能够设计很多替代实施例。在权利要求中,置于括号之间的任何附图标记 都不应被解释为对权利要求的限制。动词“包括”及其词形变化的使用不排除存在权利要 求中所述那些之外的元件或步骤。元件前的冠词“一”不排除存在多个这样的元件。可以 利用包括若干不同元件的硬件以及利用适当编程控制的计算机来实施本发明。在枚举了若 干模块的装置型权利要求中,可以由同一件硬件实现这些模块中的几个。在互不相同的从 属权利要求中记载了特定措施这一仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
【权利要求】
1.一种用于通过同时显示示出解剖结构的三维[3D]图像数据的一组视图(300,310, 320)而使得用户能够在示出所述解剖结构的所述3D图像数据中导航的医学图像系统(100),所述一组视图是通过与所述3D图像数据相交的相关联的相应一组平面(302,312, 322)定义的,所述一组平面在所述3D图像数据中具有空间配置,所述系统包括:-数据输入部(140),其用于接收指示所述解剖结构在参考视图(200,210,220)中的参考取向(202,212,222)的取向数据(142),所述参考视图是通过与所述3D图像数据相交的参考平面(302,312,322)定义的;-用户输入部(120),其用于接收来自所述用户的导航命令(122); -平面处理器(160),其用于根据所述导航命令调整所述一组平面的空间配置从而获得与所述3D图像数据相交的另一组平面(304,314,324);-视图处理器(180),其用于根据所述另一组平面建立所述3D图像数据的另一组视图 (301,311,321 ;330,340,350 ;331,341,351),从而将所述另一组视图作为所述一组视图的更新加以显示;并且所述视图处理器被布置为通过如下方式建立所述另一组视图的至少第一视图(331):(i)确定以下两者之间的空间差异:一个方面是所述另一组平面中与所述第一视图相关联的第一平面(304),并且另一方面是所述参考平面,并且(ii)根据所述空间差异调整所述第一视图在所述第一面内的旋转以使所述解剖结构在所述第一视图内的解剖取向与在所述参考视图中的所述参考取向更好地对齐。
2.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述视图处理器(180)被布置为对所述第一视图(331)在所述第一平面(304)内的旋转进行调整以使所述解剖结构的所述解剖取向与所述参考取向完全对齐(202 )。
3.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述视图处理器(180)还被布置为:将所述第一视图(331)关于所述第一平面(304)内的镜像轴进行镜像映射,从而使所述解剖结构的所述解剖取向与所述参考取向更好地对齐。
4.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述一组视图(300,310,320)和所述另一组视图(301,310,321 ;330,340,350 ;331,341,351)中的每组包括三个用于同时示出所述解剖结构的三个部分的视图。
5.根据权利要求4所述的医学图像系统(100),其中,所述一组平面(302,312,322)是相互正交一组平面,并且其中,所述平面处理器(160)被布置为提供相互正交的另一组平面作为所述另一组平面(304,314,324)。
6.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述参考平面(302,312,322)是通过所述3D图像数据的两个坐标轴定义的。
7.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述解剖结构是患者的身体, 并且其中,所述参考平面是包括与所述身体相交的横向面(302)、冠状面(312)和矢状面 (322)的组中的一项。
8.根据权利要求7所述的医学图像系统(100),其中,所述参考取向是包括所述身体的横向取向(202)、冠状取向(212)和矢状取向(222)的组中的一项。
9.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述解剖结构是心脏,并且其中, 所述参考平面是包括与所述心脏相交的垂直长轴面、双室视平面、水平长轴面、四室视平面的组中的一项。
10.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述视图处理器(180)被配置为通过以下方式确定所述空间差异:(i)确定所述第一平面(304)的第一法向矢量,(ii)确定所述参考平面(302)的参考法向矢量,并且(iii)将所述第一法向矢量与所述参考法向矢量进行比较。
11.根据权利要求1所述的医学图像系统(100),其中,所述取向数据(142)指示所述解剖结构相对于与所述3D图像数据相交的多个参考平面(302,312,322)的多个参考取向 (202,212,222),并且其中,所述视图处理器(180)被布置为:(i)确定以下两者之间的多个空间差异:一个方面是所述另一组平面中与所述第一视图相关联的所述第一平面,并且另一方面是所述多个参考平面中的相应参考平面,(ii)根据所述多个空间差异选择所述多个参考取向中的一个,并且(iii)调整所述第一视图的旋转以使所述解剖结构的所述解剖取向与所述多个参考取向中的选定的一个更好地对齐。
12.一种包括根据权利要求1所述的医学图像系统(100)的工作站或成像装置。
13.一种用于通过同时显示示出解剖结构的三维[3D]图像数据的一组视图而使得用户能够在示出所述解剖结构的所述3D图像数据中导航的方法(400),所述一组视图是通过与所述3D图像数据相交的相关联的相应一组平面定义的,所述一组平面在所述3D图像数据中具有空间配置,并且所述方法包括:-接收(410)指示所述解剖结构在参考视图中的参考取向的取向数据,所述参考视图是通过与所述3D图像数据相交的参考平面定义的;-接收(420)来自所述用户的导航命令;-根据所述导航命令调整(430)所述一组平面的空间配置从而获得与所述3D图像数据相交的另一组平面;-根据所述另一组平面建立(440)所述3D图像数据的另一组视图,从而将所述另一组视图作为所述一组视图的更新加以显示;并且通过以下方式建立(450)所述另一组视图的至少第一视图:(i)确定(460)以下两者之间的空间差异:一个方面是所述另一组平面中与所述第一视图相关联的第一平面,并且另一方面是所述参考平面,并且(ii)根据所述空间差异调整(470)所述第一视图在所述第一平面内的旋转以使所述解剖结构在所述第一视图内的所述解剖取向与在所述参考视图中的参考取向更好地对齐。`
14.一种计算机程序产品(500),其包括用于令处理器系统执行根据权利要求13所述的方法的指令(502)。
【文档编号】G06T19/00GK103534733SQ201280022118
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年4月26日 优先权日:2011年5月6日
【发明者】R·F·J·霍尔特辉泽恩, J·M·登哈德 申请人:皇家飞利浦有限公司

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