用于高级结构生成和编辑的机制

摘要

本发明的实施方案是针对用于操纵由用于放射诊断和治疗应用的放射疗法机器生成的图像的方法和机制。在一个实施方案中，提供一种用于通过以下步骤在连接的(例如，配准的)图像和图像数据集之间智能自动地传播手动或自动轮廓描绘的方法：获取一个或多个图像数据集的一个或多个图像；确定所述图像相对于所识别出的结构之间的相关性；以及生成变形映射，所述变形映射确立源图像中的每个点与靶标图像中的点的对应性。随后，所述智能传播机制将该变形映射单独地应用到所述源图像的每个结构并且将变形的结构传播到所述靶标图像。

说明书

相关申请案

本申请要求于2010年6月23日提交且标题为″Mechanism for  Advanced Structure Generation and Editing″的美国实用申请号 12/821,985和也是于2010年6月23日提交且标题为″Mechanism for  Dynamically Propagating Real-time Alterations of Medical Images″的美 国实用申请号12/821,977的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及放射疗法，并且具体来说，涉及一种用于操纵 由用于放射诊断和治疗应用中的放射疗法机器生成的图像的机制。

发明背景

众所周知使用医学成像装置来对各种内部疾病进行诊断和计划 治疗。通常，成像装置如X射线装置、计算机断层摄影(CT)或磁共 振成像(MR)装置被用于生成所关注区域的一个或多个初始扫描或图 像。可以通过使一束放射线聚焦至靶标区并且在成像器中采集通过束 来获取这些初始扫描。成像器所采集到的束被用于生成靶标区的显示 (即一个或多个图像)，显示可以被用于诊断或监控患病区域(例如， 肿瘤或病灶或周围区域)。

典型地，一旦获取到图像，就必须明确地识别处于靶标区域中的 关键结构(例如部位或器官)，以便治疗可以被最佳定向。常规医学 成像技术包括用于自动识别(“分割”)器官和大的结构的技术。这些 技术通常包括通过所得到的放射密度描绘毗邻结构和根据这些结构 的相对位置和所得到的具有已知值的密度对这些结构进行分类。然 而，即使有对解剖结构的自动分割，识别这些部位通常还包括追踪这 些或其它结构的轮廓线(“轮廓”)。例如，靶向特定器官或器官的一 部分的放射可能需要对将接受治疗的器官的(多个)部分进行特定识 别和/或分界。同样地，肿瘤也可以被明确地画出轮廓并且被识别以 用于治疗。对于某些治疗计划来说，可能优选的是通过明确地画出区 域的周长的轮廓来指明这些识别出的部分。

传统上，手动执行这种轮廓描绘并且在诊断规划CT上将这个过 程执行至少一次，而所生成的结构随后被用于预测治疗计划。较新的 技术和高级技术允许通过使用锥形束计算机化断层摄影系统(CBCT) 来改善图像采集。在常规的计算机化断层摄影系统中，从患者的一维 投影重建一个或多个2D切片，并且这些切片可以被结合以形成患者 的三维(3D)图像。除了通过转动源和成像器来获取整个体积的图像并 且从多个2D投影重建完全的3D图像之外，锥形束计算机化断层摄 影系统是类似于常规计算机化断层摄影系统的。不幸的是，在2D切 片的连续集上手动绘制单独的轮廓然后将它们结合以获得整个数据 集的每个图像可能是极其耗时且费力的。时间和劳力随着图像切片的 数量和在所关注的特定区域中的解剖结构(例如，器官、肿瘤等)的 数量和各自的大小而增加更多。

此外，具体的解剖构造随着时间和/或由于在治疗计划进程中接 受放射治疗而可能发生改变(改变有时是激烈地)。确切地说，取决 于疾病和治疗计划的疗效，靶标区的大小可能扩大或减小。因而，围 绕在初始CT扫描过程中生成的诊断图像设计的治疗计划可能是无效 的、低效的或甚至是对治疗患者有危险的。为确保最佳靶向和定位， 有时定期地通过在治疗过程中生成另外的图像来获取受治疗区域的 更新的图像，以便确保治疗放射束的适当的定位并且确定治疗方案的 有效性。最近研发的治疗机器允许通过通常在向患者施用治疗之前或 之后立即在治疗机器的位点处采用高级成像采集技术如锥形束计算 机断层摄影(CBCT)来检测解剖构造上的改变。

在更新图像的生成和治疗的时序可以根据特定患者和/或治疗计 划而不同时，一些治疗计划包括通过每天获取监控图像来进行监控。 不幸的是，对更新图像的依赖(特别是如果数据被用于计划调节)也 会增加轮廓描绘的工作量，因为在额外图像的生成过程中并且通过应 用常规自动分割技术，通常不会保存手动执行的任何额外的轮廓描 绘。由于更新图像的敏感性质，为了治疗目的而对解剖结构并且在解 剖结构内进行手动轮廓描绘可能是非常耗时的。因而，手动复制关于 大量图像的轮廓可能是极其密集和低效的过程。

发明概要

提供这个概述来介绍下文在详细描述中进一步进行描述的许多 简化形式的概念。这个概述并不意图识别所要求的主题的关键特征或 基本特征，也不意图被用于限制所要求的主题的范围。

在放射疗法规划中，手动轮廓描绘仍是耗时的过程。典型地，在 诊断规划CT上将这个过程执行一次并且所生成的结构随后被用于预 测治疗计划。然而，随着在治疗过程(例如治疗机器处的日常锥形束 CT)过程中的成像形态的可用性的提高，提高了对有效轮廓描绘工具 或调节原始轮廓/结构以适应新的解剖情况的复杂概念的要求。本发 明的实施方案是针对用于在放射诊断和治疗应用中使用的放射疗法 机器所生成的多个图像数据集之间自动传播轮廓化的特征的方法和 机制。

根据本发明的实施方案，已经在一个图像(例如在规划阶段使用 的3D CT)上定义的解剖结构可能被自动传播至另一个3D图像数据 集(例如在治疗机器上获取到的CBCT)，前提是两个数据集已经被 彼此预配准。在一个实施方案中，提供一种用于在连接的(例如已配 准的)图像和图像数据集之间智能自动传播手动或自动的轮廓描绘的 方法。如所提供，方法包括：获取一个或多个图像数据集的一个或多 个图像，确定图像相对于识别出的结构之间的相关性，生成确立源图 像中的每个点与靶标图像中的一个点的对应性的变形映射。随后，智 能传播机制将这种变形映射单独地应用到源图像的每个结构并且将 变形后的结构传播到靶标图像。在因由于时间和/或治疗而可能存在 于图像之间的内容偏差时，这允许自动传播所生成的轮廓并且允许局 部结构改变成一个给定数据集中或在多个相异数据集之间的结构。

通过执行这种方法而提供的优点包括实现了结构复制功能性，结 构复制功能性合并来自变形映射的消息以提供与靶标图像中的实际 解剖构造的更加精确的匹配。设计用于校正来自图像配准的变形场的 相同工具还可以被用于在两个或更多个已配准图像上同时校正特征， 以实现在多个已配准数据集上同时进行轮廓描绘。另外，可以实现同 时编辑多个结构的有效性。

附图简述

并入本申请文件中并且形成申请文件的一部分的附图说明本发 明的实施方案，并且与描述一起用来解释本发明的原理：

图1描绘根据本发明的实施方案的用于在多个关联数据集之间 自动地传播已定义结构的方法的流程图。

图2描绘根据本发明的实施方案的用于在单个数据集中的更新 图像之间传播更新的轮廓描绘数据的方法的流程图。

图3是根据本发明的实施方案的一个数据集中的相关图像之间 的示例性传播的图解。

图4描绘根据本发明的实施方案的用于自动地编辑多个相关图 像中的结构的方法的流程图。

图5是根据本发明的实施方案的在单个图像中的示例性结构编 辑的图解。

图6是根据本发明的实施方案的多个、相关图像中的示例性结构 编辑和传播的图解。

图7描绘根据本发明的实施方案的示例性计算环境。

具体实施方式

现在将对一些实施方案进行详细参照。虽然将会结合替代实施方 案对主题进行描述，但是应当理解，这些替代实施方案并不意图将所 要求的主题限制于这些实施方案。相反，所要求的主题意图涵盖可以 包括在如所附权利要求定义的所要求的主题的精神和范围内的替代 方案、修改和等同物。

此外，在以下详细描述中，为提供对所要求的主题的彻底理解而 阐述了许多具体细节。然而，本领域技术人员将会意识到，在没有这 些具体细节或具有其等同物的情况下可以实践实施方案。在其它情况 下，不详细描述众所周知的方法、程序以及部件，以免不必要地模糊 主题的方面和特征。

就一种方法提供并且论述了以下详细描述的部分。尽管本文中在 描述这种方法的操作的附图(例如图1、图2)中公开了步骤和其排 序，但是这些步骤和排序是示例性的。实施方案非常适合于执行各种 其它步骤或本文中的附图的流程图中所列举的步骤的变体以及以一 种不同于本文描绘和描述的排序来执行。

可以在存在于一些形式的计算机可使用介质如程序模块上的、由 一个或多个计算机或其它计算装置执行的计算机可执行指令的广义 语境下，对本文描述的实施方案进行论述。总体上，程序模块包括执 行特定任务或实施特定抽象数据类型的例行程式、程序、物体、部件、 数据结构等。程序模块的功能性可以根据各个实施方案中的需要来结 合或分布。

举例来说而并非限制，计算机可使用介质可以包括计算机存储介 质和通信介质。计算机存储介质包括以任何方法或技术实施以用于存 储信息如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据的易失的 和非易失的、可移除和不可移除的介质。计算机存储介质包括但不限 于随机存取内存(RAM)、只读内存(ROM)、电可擦除可编程ROM (EEPROM)、闪速内存或其它内存技术、高密度光盘ROM(CD-ROM)、 数字通用光盘(DVD)或其它光学存储器、磁带盒、磁带、磁盘存储器 或其它磁性存储器装置，或能够被用于存储所需要的信息的任何其它 介质。

通信介质能够具体实施已调制数据信号如载波或其它传送机制 中的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任 何信息递送介质。术语“已调制数据信号”是指一个信号，信号具有的 一个或多个特征被设定或改变以便对信号中的信息进行编码。举例来 说而并非限制，通信介质包括有线介质(如有线网络或直接有线连接) 和无线介质(如声学、射频(RF)、红外线以及其它无线介质)。以 上任一者的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。

在以下实施方案中，描述了一种在成像系统中的多个数据集之间 自动地传播手动轮廓化的效果的技术。实施方案包括一种用于从源图 像向关联的靶标图像自动地传播手动轮廓化的效果同时调整所参考 的图像之间的差异的方法。

轮廓化结构向关联数据集的自动传播

图1是根据一个实施方案的用于在多个图像之间自动传播手动 或自动轮廓化的结构的方法的流程图100。步骤101至步骤107描绘 根据本文描述的各种实施方案的包括在流程图100中描述的过程的 示例性步骤。在一个实施方案中，流程图100被实施为存储在计算机 可读介质中并且由执行用于在数据集之间自动传播手动轮廓化效果 的过程的计算装置执行的计算机可执行指令。

在步骤101，存取第一图像，第一图像包括第一多个结构和一个 或多个手动或自动轮廓化效果。第一图像可以包括例如，由医学成像 装置生成的CT数据集的第一数据扫描。第一图像还可以由在初始诊 断CT扫描过程中获取到的数据的显示组成。根据一些实施方案，用 于整个数据集的数据可以被预成像并且存储在步骤101中所存取的 数据存储库(如内存)中。在一些情况下，第一图像可以自身包括多 个解剖特征或结构。这些特征可以包括但不限于器官、肿瘤、病灶等。 一些或所有这些特征可以根据作为软件程序实施的各种识别和分割 技术来自动地分割。在另外的实施方案中，图像可以显示可以包括多 个轮廓化效果如大概轮廓的部位或结构的部分的特征。

在步骤103，存取包括第二多个结构的第二图像。例如，第二图 像可以包括(多个)相同解剖部位并且关于相同(或甚至不同)的患 者的显示。第二图像可以包括例如，由医学成像装置生成的数据集的 第二数据扫描。医学成像装置可以包括与生成用于第一数据集的数据 的成像装置相同的成像装置。在一些实施方案中，第二图像可以具有 与第一图像相同的数据集。作为替代方案，其它成像装置也可以被用 于生成第二数据集。例如，在一些情况下，放射疗法机器可以配备有 CBCT或其它成像器材。也可以通过成像器材对从放射疗法机器接受 治疗的患者进行成像。其它装置如磁共振成像装置或其它类似医学成 像装置也可以被用于获取图像数据。

在一个实施方案中，执行步骤103的计算装置可以被通信地连接 至治疗和/或成像器材，从而允许包括第二图像的数据一旦被获取到 就立即通过执行计算装置来存取。作为替代方案，用于一个图像或整 个数据集的数据可以同样被预成像并且存储在步骤101中所存取的 数据存储库中。

第二图像可以与第一图像一样包括多个解剖特征。这些特征可以 包括但不限于在第一图像中所显示的所有或部分结构。在一些实施方 案中，第二图像可以由等同于或大致上等同于显示在第一图像中的具 有等同或大致上类似的取向、轴线、尺寸、范围的一般解剖部位的显 示组成。作为替代方案，第二图像可以包括不同多个解剖特征的显示， 其中只有解剖构造的显示在第一图像中的部分是可见的，并且显示可 以在取向或其它可见配置和条件上与第一图像中的特征的显示不同。 根据一些实施方案，第二图像可以与第一图像预关联。预关联可以包 括在一个系统内的配准。

在步骤105，识别在步骤101存取的第一图像与在步骤103存取 的第二图像所共有的明确识别出的内容的任何视差，并且映射视差点 之间的关系。可以通过生成两个图像的“变形映射”来执行映射共有特 征的相异点。在一个实施方案中，可以通过确立第一图像或“源”图像 中的共有结构或解剖部位的每个像素与第二图像或“靶标”图像中的 等同像素的对应性来生成变形映射。比较像素的位置并且然后确定一 对相应像素之间的相对位移以得出像素之间的相对性。在一个实施方 案中，相应像素是通过比较相对于图像的剩余部分的各自的像素强度 来识别。这个对应性可以被实施为例如三维矢量场。作为替代方案， 也可以通过表达两个相应点之间的相对性的多个数学函数来实施对 应性。

在步骤107，根据在步骤105所生成的变形映射，将在步骤101 存取的第一图像中识别出的手动或自动轮廓化效果自动地传播到在 步骤103存取的第二图像。在一些实施方案中，可以向与第一图像配 准的每一个图像(或与第一图像的数据集配准的每一个数据集)自动 地传播轮廓化效果。

可以例如通过将变形映射应用到轮廓化效果应用并且将所得的 输出复制到第二图像上来执行传播轮廓化效果。也就是说，并不是完 全相同的轮廓化效果的直接1:1传播，而是来自第一图像的任何手动 或自动轮廓化效果将会在被调整以适应第一图像与第二图像之间的 映射视差的同时，被传播到第二图像。例如，如果在治疗之后，肿瘤 的大小、位置和/或形状被修改，那么围绕肿瘤的已画出轮廓以用于 特定靶向的区域将会理想地也相应地被修改以进行最佳治疗靶向。在 一对一传播受到影响的情况下，靶标的任何轮廓描绘可能被不适当地 变形(例如具有不足的大小或特殊性)，处于非相应的位置，或不符 合的和非理想的形状。通过向轮廓化效果的传播应用变形映射，能够 执行更加明确和精确的传播。

轮廓化结构向数据集的更新图像的传播

图2描绘根据本发明的实施方案的用于在多个数据集之间传播 更新结构的轮廓描绘数据的方法的流程图。步骤201至步骤213描述 根据本文描述的各种实施方案的包括流程图200中所描绘的过程的 示例性步骤。在一个实施方案中，流程图200被实施为存储在计算机 可读介质中并且由执行用于在多个数据集之间自动更新结构的轮廓 描绘数据的计算装置执行的计算机可执行指令。

在步骤201，通过成像装置获取靶标受试者的初始图像数据。在 一个实施方案中，图像数据包括靶标受试者的解剖构造的一部分的显 示。可以通过在成像装置如X射线、MRI或其它医学成像装置中的 数据集中生成多个图像的图像数据来执行初始图像数据的获取。根据 各种实施方案，初始图像数据可以在诊断程序过程中或在促成诊断程 序的过程中获取。一旦获取到，则初始图像数据可以被存储以供进一 步参考。在一个实施方案中，初始图像数据可以由专用软件应用程序 存储、从专用软件应用程序存取并且在专用软件应用程序中进行操 纵。通过软件应用程序的图形用户界面接收到的用户输入可以指导对 包括图像数据的(多个)文件进行存储、存取和操纵。

在步骤201中由成像装置获取到的初始图像数据可以包括多个 解剖结构(例如器官、肿瘤、病灶等)。一些或所有这些结构可以根 据实施为软件程序的各种识别和分割技术来自动地分割。在一些实施 方案中，为例如治疗规划的目的，在步骤203可以接收与用户输入相 对应的另外的轮廓描绘。

可以通过在例如在计算机系统上执行的图形用户界面中接收到 的用户输入来手动地添加轮廓描绘。作为替代方案，可以自动地从轮 廓描绘算法得出轮廓描绘。轮廓描绘的实例可以包括效果如一个或多 个部分的结构中的所有或一部分的明确的轮廓图。在一个实施方案 中，可以通过显示与图像数据相对应的图像并且经由光标和其它用户 输入装置接收用户输入来获取用户输入，输入在显示器上指示所需要 的手动轮廓描绘。

在步骤205，获取靶标受试者的更新的(例如，按时间顺序随后 的)图像数据。更新的图像数据可以由在随后时间点相同受试者的获 取初始图像数据的靶标区域的显示组成。可以例如在诊断过程之后和 在治疗进程过程中获取更新的图像数据。例如，可以通过配备有CT 或CBCT成像装置的治疗装置来获取图像数据。更新的图像数据也可 以在获取初始图像数据的相同诊断过程的随后时间区段来获取，并且 由与生成初始图像数据的成像装置相同的成像装置生成。

在一个实施方案中，根据初始图像数据描绘于图像中的相同或大 致上多数结构还可以描绘于更新的图像数据中。例如，更新的图像数 据可以表示靶标受试者(例如患者或患者的解剖构造的一部分)的相 同或大致上等同的(多个)解剖部位的显示。替代实施方案可以包括 较少量或较大量的结构或类似数量的结构，同时具有不同程度的取 向、位置和轴向部署，以便至少一个结构在更新的图像数据与初始图 像数据之间是共有的。

在步骤207，确立更新的图像数据与初始图像数据之间的关系。 在一个实施方案中，可以通过配准图像软件应用程序中的对应的数据 来执行确立更新的图像数据与初始图像数据之间的关系。可以通过从 用户(通过例如用户界面)接收手动输入来执行配准，手动输入在图 像编辑或观察应用程序内使包括更新的图像数据的文件与包括初始 图像数据的文件相关联。在替代实施方案中，可以在获取更新的图像 数据之前预定义关系。例如，一旦获取到图像数据，则针对特定受试 者或患者识别出的图像可以自动地被联系(例如配准)到应用程序内。 根据一些实施方案，可以同时一起配准多个图像。例如，可以自动地 配准包括多个图像的数据集。作为替代方案，可以将整个数据集彼此 联系，以便手动地使每个数据集的每个图像与应用程序内的每个数据 集的每一个其它图像相关联。

初始图像数据可以在步骤209被编辑以包括在步骤203接收到的 轮廓描绘。可以通过例如将与轮廓描绘相对应的数据添加到初始图像 数据来执行编辑初始图像数据。在另外的实施方案中，已编辑的初始 图像数据可以被存储以供进一步参考。在步骤211，生成映射机制以 用于对在初始图像数据与更新的图像数据之间确定的任何内容偏差 进行编目。在一个实施方案中，映射机制可以被实施为变形映射，变 形映射通过以下得出：比较更新的图像数据与初始图像数据，并且确 定两个图像共有的靶向的特征与识别出的特征之间的共有图像特征 的偏差存在。在一些实施方案中，可以为一对中的每个图像生成变形 映射，其中在映射程序中可以映射共有特征的偏差而可以忽视非共有 特征。作为替代方案，可以为图像数据对中的每个共有特征生成独特 的变形映射。

根据一些方面，可以通过将包括初始图像数据中的一个或多个共 有特征的像素的像素数据与更新的图像数据中的共有特征的像素数 据进行比较来检测内容偏差。例如，可以对包括初始图像数据中的一 个共有特征的像素的相对像素强度与包括更新的图像数据上的相同 特征的像素的像素强度进行比较。以这样的样式，可以得出针对不同 图像上的相同特征的像素之间的对应性，并且可以生成变形映射(或 其它这样的机制)。这种对应性可以被表示为三维矢量场和/或由定 义两个相应点之间的相对性的多个数学函数来表达。

在步骤213，根据在步骤211生成的映射机制(例如，变形映射)， 在步骤203接收到的初始图像数据中识别出的手动(或自动地)轮廓 化效果被自动地传播到在步骤205获取到的更新的图像数据。在一些 实施方案中，可以向与初始图像配准的每一个图像(或与初始图像的 数据集配准的每一个数据集)自动地传播轮廓化效果。根据某些实施 方案，所生成的变形映射是可逆的，并且因此，一旦已经生成了变形 映射，则接收到的用于更新的图像数据的轮廓化效果可以根据相同的 过程被传播到初始图像数据。

可以根据以上参照图1所描述的步骤107来执行传播轮廓化效 果。因此，例如可以通过将变形映射(或在步骤211获取到的其它映 射机制)应用到初始图像中的轮廓化效果并且向更新的图像的数据添 加所得的输出来传播任何轮廓化效果(或反之亦然)。因此，并不是 完全相同的轮廓化效果的明确的1:1传播，而是来自初始图像的任何 轮廓化效果将会在被自动地调整以适应初始图像与更新的图像之间 的映射视差的同时，被传播到更新的图像，因此导致针对并且适合较 新图像数据的轮廓化效果的传播。同样，来自更新的图像的轮廓化效 果向初始图像的传播将会在初始图像上创建适合于初始图像的相应 的轮廓化效果。

轮廓化结构的示例性自动传播

图3是在一个数据集中的相关图像之间的示例性传播的图解。根 据一些实施方案，第一图像301和关联的第二图像317可以表示由医 学成像系统生成的受试者解剖构造的一部分的图像，例如像CT图像 或CBCT图像。这些图像可以包括如器官或血管或其它解剖单元的结 构。在一些实施方案中，可以手动地(例如通过用户界面)或自动地 (例如通过软件程序)描绘或识别这些结构。

根据一个方面，第一图像包括从受试者解剖构造的一部分生成 (并且图形地表示受试者解剖构造的一部分)的较早的“源”图像，并 且第二图像可以包括受试者解剖构造的相同或类似部分的在时间上 稍后的“靶标”图像。例如，源图像可以在较早的诊断期间从受试者生 成，而靶标图像可以在应用治疗或例行程序之后的稍后时期从相同的 受试者生成。作为替代方案，靶标图像还可以从不同的受试者(例如 患者)生成，但是包括解剖构造的相同或大致上类似的部分的显示。

在典型的诊断和治疗过程中，由医学成像装置生成的图像数据可 以通过手动或自动轮廓描绘来增强。轮廓描绘可以被用于例如描绘、 强调或靶向图像的特定部分。如图3所呈现，第一或“源”图像301中 的手动或自动轮廓化效果可以通过执行以上参照图1和图2描述的方 法被自动地传播到第二、关联的“靶标”图像317。

在某些情况下，第一图像与第二图像(分别为图像301和图像 317)之间的关联可以被预定义在一个应用程序如图像操纵和/或图像 显示应用程序内。根据其它配置，可以通过(例如通过屏幕上的用户 界面从用户)接收到的手动输入来确定地并且明确地确立关联。在其 它配置中，一旦满足了某些先决条件(例如相同的识别出的受试者、 相同的识别出的存储位置等)，就可以自动地确立关联。

如图3所描绘，数据集内的图像可以进一步包括一个或多个层。 例如，第一图像301被呈现为有多个层(例如层303、305)。根据 一些实施方案，识别出的特征可以在一个或多个层之间被分组和/或 布置。例如，对于其中图像表示受试者的解剖构造的实施方案来说， 器官可以被呈现在一个层上，心血管系统可以被呈现在第二层上，并 且骨骼系统可以被呈现在第三层上等等。在又一个实施方案中，轮廓 化效果可以与其它特征分离并且被布置在独有的层内。

包括第一图像301的层可以与第二图像317的层相对应。因此， 例如，第二图像317的轮廓层319与第一图像301的轮廓层303相对 应，并且第二图像317的特征层321与第一图像301的特征层305相 对应。根据这些实施方案，关联图像之间的类似识别层可以被自动地 关联到一个应用程序或平台内。作为替代方案，也可以创建用户定义 的关联。

如图3所呈现，图像303包括特征层305，特征层包括特征(例 如特征307)。特征可以例如表示靶标解剖构造中的解剖器官或其它 部位。同样，相同的解剖器官或部位也可以被表示在第二图像317的 特征层321中作为特征325。如图3所示，特征325看上去小于特征 307。根据一些实施方案，一对(或更多)图像内的两个特征或单元 之间的特定像素视差可以由变形机制(例如变形映射311)映射。如 图3所呈现，可以通过确定包括一个或多个特征(例如特征309和特 征325)的像素中的对应性来执行映射。

如图3所描绘，可以通过针对每个图像生成像素的映射来映射对 应性。可以针对每个图像特定地生成每个像素映射(例如变形映射)， 并且标绘包括变形映射中的图像的特征(经由像素)之间的空间相对 性。可以通过例如以下步骤来映射第一图像301的变形映射与第二图 像317的变形映射之间的对应性：确定包括每个图像上的特征的像素 的相对像素强度、基于像素强度确定第一图像301中的像素与第二图 像317中的像素之间的对应性(例如等同性)以及确定图像的各自的 变形映射中的相关像素之间的相对位移。

因此，例如，结构309中的任何像素相对于毗邻像素的像素强度 可以被确定并且与结构325中具有相同或大致上等同的相对像素强 度的像素相关联。可以为包括图像301、317的(多个)结构的每个 像素生成一对一的映射。一旦包括每个特征的像素与相关图像中的等 同像素相关联，就可以确定并且映射源图像301的每个像素与靶标图 像317中的与每个像素等同的像素之间的相对位移。

这种相对位移可以被实施为映射表示每个各自图像(301、317)的 多个变形映射之间的相对性的配准映射(例如，311)。因此，例如， 变形映射313(与图像301相对应)与变形映射315(与图像317相 对应)中的每个像素之间的特定变形可以被确定为具有包括矢量场的 集合相对性的矢量。因此，通过应用等同或大致上等同的矢量可以类 似地修改图像301内的数据(例如像素)的其它点以用于图像317。 在替代实施方案中，作为生成矢量场的替代，可以使用下面表达包括 矢量场的矢量的代数方程来确定变形(位移)。

一旦生成了映射机制311，一个图像中的轮廓化效果就可以被传 播到另一个关联图像。如所描绘，轮廓层303中的轮廓化结构307可 以被传播到图像317的轮廓层319中。然而，与只能够直接复制的常 规方法不同，复制效果可以根据变形机制311被修改以便更加精确地 体现受试者解剖构造。因此，例如，如果特征309与特征325之间的 相对性包括一个改变(例如尺寸、形状、轴线、取向等方面的改变)， 则轮廓化效果一旦被传播就可能经受一个等同的改变。如图3所描 绘，示例性特征325包括比特征309小的总面积。同样，轮廓化效果 307一旦被变形机制311调节，就可以被体现为第二图像中的较小面 积作为轮廓化效果323，从而提供自动传播，自动传播提供响应于随 时间的任何改变的适应性输出。

示例性局部结构编辑

图4描绘根据本发明的实施方案的用于编辑一个或多个数据集 中的局部结构的方法的流程图。步骤401至步骤409描述根据本文描 述的各种实施方案的包括描绘在流程图400中的过程的示例性步骤。 在一个实施方案中，流程图400被实施为存储在计算机可读介质中并 且由执行用于在一个或多个数据集之间自动编辑结构数据的过程的 计算装置执行的计算机可执行指令。

在步骤401，通过例如执行图象操纵软件应用程序的计算装置存 取第一图像。在一个实施方案中，如根据诊断程序(例如X射线、 MRI等)获取的数据的图像数据表示靶标受试者的解剖构造的一部分 的图形显示。具体来说，解剖结构(例如器官、血管、系统单元)可 以描绘于图形显示内。在另外的实施方案中，图像可以具有维持图像 与其它配准的图像之间的相对性的相应的变形机制。在一个实施方案 中，变形机制可以被实施成包括恒等映射和配准映射。根据这类实施 方案，恒等映射可以被用于映射相同图像内的解剖结构的相对位置。

恒等映射可以被实施为例如表示二维或三维空间的坐标格网，其 中多个结构占据格网内的空间。这样空间内的任何点的特定位置可以 被表达为一组值或坐标，而每个结构为多个点的集合。因此，可以通 过将包括每个结构的特定点的相对位置映射至毗邻结构的点来实施 恒等映射。在一个实施方案中，图像数据可以由相同图像操纵软件应 用程序存储并且从相同图像操纵软件应用程序存取。通过软件应用程 序的图形用户界面接收到的用户输入可以指导在执行应用程序的计 算装置或其它通信连接的计算装置内的包括图像数据的(多个)文件 的存储、存取和操纵。

配准映射可以被实施为与预关联图像相对应的一系列恒等映射。 一个图像的恒等映射和与另一个关联图像相对应的恒等映射之间共 享的共有结构可以一起被映射在配准映射内。

根据一些实施方案，可以在步骤403接收与第一图像的一个或多 个结构(局部结构)的手动调整或编辑相对应的输入。结构，即被观 察或编辑的图像的“局部”(例如处于图像上)，可以例如通过校正 伪影来调整以达到精确，或来阐明一个或多个所生成的结构。在其它 实施方案中，根据用户输入执行的先前的手动轮廓描绘可以被校正或 调整。可以通过由软件应用程序生成的图形用户界面来接收结构编 辑。在一个实施方案中，可以通过显示与图像数据相对应的图像并且 经由一个或多个光标和其它用户输入装置接收用户输入来获取用户 输入，输入在显示器上指示所需要的结构。例如，可以这样编辑一个 结构的轮廓线或形状。

在步骤405，参考与第一图像相对应的变形机制。可以例如通过 对存储在计算系统的内存中的数据执行软件应用程序来实现参考变 形机制。在步骤407，通过根据用户输入在变形机制中编辑第一图像 的恒等映射来编辑与在步骤403接收到的用户输入相对应的结构。因 此，例如，可以在恒等映射中调整包括有待编辑的结构的多个像素， 以便符合并且表示如考虑在步骤403接收到的用户输入而编辑的结 构。在某些实施方案中，另一个恒等映射可以被创建以用于已编辑结 构，并且被映射至与第一图像相对应的原始恒等映射。未编辑结构可 以被复制在新的恒等映射中并且被修改，以便符合映射在原始恒等映 射中的编辑之前的结构与新创建的恒等映射中的已编辑结构之间的 相同的相对性。可以通过例如修改与包括在恒等映射中的已修改结构 中的一个或多个点相对应的值来执行修改结构。

在步骤407，根据与第一图像相对应的恒等映射，对在步骤403 作为用户输入被接收到的第一图像进行的手动结构编辑被自动地传 播到第一图像的其它结构。在其它实施方案中，如以下参照图6所描 述，可以向与第一图像配准的每一个其它图像(或与第一图像的数据 集配准的每一个数据集)自动地传播结构编辑的效果。

可以通过以下步骤来执行传播结构编辑：将变形机制(例如恒等 映射和/或配准映射)应用到第一图像，并且根据恒等映射来调整剩 余的结构以说明已编辑结构的效果。因此，并不是恒等编辑的效果的 直接的1:1传播，而是第一图像中的结构将会保持它们的相对大小和 位置(例如取向、比例性)。因此，导致针对并且适合原始图像数据 的初始结构编辑的效果向其它局部结构的传播。

图5是图像501中的多个结构的同时编辑的图解。根据一些实施 方案，图像501包括多个层(例如轮廓层503和结构层505)，层各 自具有一个或多个效果(例如分别为轮廓效果507和结构509)。根 据一个实施方案，图像501可以是以上参照图3描述的图像301。在 一个典型的实施方案中，例如，用于图像501的数据可以是在较早时 间点获取到并且作为计算机可读介质被存储的预生成的图像。如图5 所示，当包括图像501的一个或多个局部放置的结构被编辑时，包括 图像501的其它剩余的结构可以同样被修改以说明已编辑结构，这样 使得可以自动实现特定的、同时的编辑。

在一个实施方案中，图像501可以被存取(例如经由图像操纵或 图像观察应用程序)并且显示(例如通过图形用户界面)给用户。图 像501的一个或多个结构(包括轮廓化效果)可以在已参考图像之后 被编辑。结构可以被编辑来例如添加、修改、改善或去除轮廓描绘或 其它结构。可以通过相同图像操纵或用于观察应用程序的图像观察应 用程序的用户界面来执行编辑。根据一个实施方案，在进行编辑过程 中对图像501中的结构进行修改时，创建出新的恒等映射513，并且 配准映射527将更新的图像的恒等映射513映射至原始图像的恒等映 射511。

一旦配准映射527映射了原始图像和更新的图像各自的恒等映 射，则原始图像(例如图像501)中的未编辑结构可以被修改以体现 和/或说明已编辑结构。可以通过例如以下步骤来实现修改：向每个 未编辑结构应用对已编辑结构进行的调整以考虑结构的相对性，已编 辑结构是根据配准映射527中的恒等映射(例如恒等映射1511和恒 等映射2513)之间的已映射关系来修改，因此实现包括一个图像的 结构各自的自动的和同时的编辑，这样针对每个结构生成特定和适应 性输出。具有已修改结构(例如523、525)的所得图像(例如图像 517)可以包括相应数量的层(例如轮廓层519、结构层521)作为第 一图像(例如图像501)。另外，在随后的时间进行参考时，所得图 像517可以与原始图像(例如图像501)一起被存储，或作为替代方 案，所得图像可以取代原始图像。根据某些实施方案，变形机制可以 被实施为矢量场。

已编辑结构的示例性自动传播

根据所要求主题的其它实施方案，以上参照图3描述的自动传播 特性可以被扩展成包括手动编辑的结构，如以上参照图4描述的手动 编辑的结构。图6是图像601中的多个已编辑结构的自动传播的图解。 因此，图6被描绘为来自编辑局部结构的过程(例如以上参照图4和 图5描述的过程)与用于向关联图像自动传播修改的过程(例如以上 参照图1至图3描述的过程)的组合特征。

如图6所呈现，图像601被提供包括多个层(例如轮廓层603和 结构层605)，层各自具有一个或多个结构(例如分别为轮廓效果607 和结构609)。根据一个实施方案，图像601可以是以上参照图3和 /或图5描述的图像301。在一个典型的实施方案中，例如，用于图像 601的数据可以是在较早时间点获取到并且作为计算机可读介质被存 储的预生成的图像。如图6所示，当包括图像601的一个或多个结构 被编辑时，包括图像601的其它剩余的局部结构可以同样被修改以说 明已编辑结构，这样使得可以自动地实现特定的、同时的编辑。另外， 关联图像(例如图像635)的结构也可以被编辑以便符合已编辑结构， 同时说明预存在的相异度。例如，在一段时间内取得的展现进展(或 复原)的相同结构(例如解剖构造)的图像可以将那些结构描绘为彻 底不同的大小、形状或取向。这可以特别适用于靶向用于放射治疗的 区域。因此，在一个图像(例如在治疗规划或诊断阶段期间获得的图 像)中编辑结构可能不产生完全适当的和/或精确的结果来在稍后图 像中应用直接的等同编辑。

如图6所描绘，编辑第一图像(例如图像601)的局部结构可以 如以上图5所描述来执行。根据某些实施方案，不同数据集或甚至与 不同图像标准相对应的图像可以同样受到影响。例如，可以从计算机 断层摄影(CT)图像装置生成图像601。同样，显示于图像601中的靶 标解剖构造的相同或大致上类似部分的图像可以同样由单独标准或 方法的图像装置生成。例如，锥形束计算机断层摄影(CBCT)图像装 置可以被用于生成靶标解剖构造的相同或大致上类似部分的CBCT 图像。

根据某些实施方案，手动结构编辑可以被传播给不同标准之间的 图像。因此，与CT图像(例如图像601)相关联并且显示共有结构 (例如结构625和627)的CBCT图像(例如图像623)也可以根据 映射在第一图像601的恒等映射1613与图像623的恒等映射2615 的结构之间的相同相对性(例如在配准映射611中捕获到)来自动地 修改，从而产生具有已编辑结构(例如结构631和633)的已修改 CBCT图像(例如图像629)。

因此，当映射第一图像601的结构的恒等映射613被修改(例如 通过编辑第一图像601的一个或多个结构)时，可以将恒等映射613 与从对第一图像601的一个或多个结构进行修改而生成的恒等映射 619进行比较。已编辑结构可以随后被映射至第一恒等映射613的相 应结构(例如在配准映射617中)。来自第一恒等映射613的未编辑 结构可以在根据映射在第一恒等映射613的结构与所生成的恒等映 射619中的手动编辑的对应物之间的相同相对性进行调整的同时，被 复制在新的恒等映射619中。

因此，例如，如已被编辑成具有缩小的大小的肿瘤或块的结构可 以引起关联的结构，如具有成比例缩小的大小的手动轮廓化靶标区。 对恒等映射613进行的这些修改可以变更所显示的(例如在显示装置 中向编辑用户显示的)图像。如所呈现，对恒等映射613的修改可以 被显示为具有相应编辑的结构(例如与结构607相对应的结构637， 和与结构609相对应的结构639)的所得图像635。因此，轮廓化效 果和手动编辑的结构的特定传播可以被自动传播到其它局部结构以 及附属的图像。

示例性计算机装置

如图7所呈现，示例性系统(本发明的实施方案可以在示例性系 统上实施)包括通用的计算系统环境如计算系统700。在计算系统700 最基本的配置中，计算系统典型地包括至少一个处理单元701和内 存，以及用于传达信息的地址/数据总线709(或其它界面)。取决于 计算系统环境的准确配置和类型，内存可以是易失的(如RAM702)、 非易失的(如ROM 703、闪速内存等)或二者的一些组合。

计算机系统700还可以包括用于向计算机用户呈现信息的任选 的图形子系统705，例如通过在通过视频电缆711连接的附接显示装 置710上显示信息。根据所要求的本发明的实施方案，图形子系统 705可以通过视频电缆711直接连接至显示装置710。在计算机系统 700中执行的图像观察软件应用程序的图形用户界面可以生成于例如 图形子系统705中并且在显示装置710中向用户显示。在替代实施方 案中，显示装置710可以被集成在计算系统(例如笔记本电脑或上网 本显示面板)中并且将不会需要视频电缆711。在一个实施方案中， 可以通过图形子系统705连同处理器701和内存702来整体或部分地 执行流程100、200以及300，而任何所得输出都显示在附接的显示 装置710中。

另外，计算系统700还可以具有另外的特征/功能性。例如，计 算系统700还可以包括另外的存储器(可去除的和/或非可去除的)， 另外的存储器包括但不限于磁盘或光盘或磁带。这种另外的存储器在 图7中通过数据存储装置707来展示。计算机存储介质包括以任何方 法或技术实施的用于存储信息如计算机可读指令、数据结构、程序模 块或其它数据的易失的和非易失的、可去除和不可去除的介质。RAM  702、ROM 703以及数据存储装置707都是计算机存储介质的实例。

计算机系统700还包括任选的字母数字输入装置706、任选的光 标控制或引导装置707以及一个或多个信号通信接口(输入/输出装 置，例如网络接口卡)708。任选的字母数字输入装置706能够将信 息和命令选择传达到中央处理器701。任选的光标控制或引导装置 707被连接至总线709以用于将用户输入信息和命令选择传达到中央 处理器701。也被连接至总线709的信号通信接口(输入/输出装置) 708可以是串行端口。通信接口709还可以包括无线通信机制。使用 通信接口709，计算机系统700能够通过通信网络如因特网或内联网 (例如局域网)来通信地连接至其它计算机系统，或能够接收数据(例 如数字电视信号)。

尽管已经用针对结构特征和/或方法论行为的语言对主题进行了 描述，但是应当理解，所附权利要求中定义的主题没有必要限制于以 上描述的特定的特征或行为。而是，以上描述的特定的特征和行为是 作为实施权利要求的示例性形式被公开。