对解剖学树结构进行显示

摘要

一种可视化系统，包括：第一部件(204)，其对指示具有多个分支的弯曲管状树结构的体积图像数据进行处理，从而使所述多个分支能够并行呈现在显示窗口内，其中，所述体积图像数据是从由医疗成像系统获取的X射线投影生成的；以及第二部件(208)，其并行呈现所述经过处理的数据，从而在第一显示窗口内显示所述多个分支，在第二显示窗口内显示在所述分支之一上标识的感兴趣区，从而按照与所述多个分支的空间取向不同的空间取向呈现所述感兴趣区。

说明书

技术领域

本申请总体上涉及对解剖学树结构进行显示。尽管其在显示脉管树结构的一部分以便对其检查方面存在特定的应用，但是其还涉及非医疗应用和其他医疗应用，包括显示诸如支气管和肠管的其他管状结构的部分。

背景技术

狭窄症是指诸如血管或其他管状结构的人体通路的区域直径异常变窄或收缩。通常而言，狭窄症可能发生在沿受影响的结构的任何位置，其后果取决于具体的结构。例如，如果不加治疗，肾动脉狭窄将导致受影响的肾脏发生萎缩，最终导致肾衰竭。主动脉狭窄可能导致晕厥、心绞痛和充血性心力衰竭，所有的这些都能导致死亡。根据文献，每一万(10000)人中大概就有五(5)人患有主动脉狭窄。

经常采用诸如计算机断层成像(CT)系统的医疗成像系统获取指示脉管解剖结构和诸如狭窄症的病理的信息。借助CT系统探测穿越设置在检查区域内的脉管的X射线投影。由所探测到的辐射生成投影数据，并对所述投影数据进行重建，以生成指示所扫描的脉管的体积图像数据。

可视化软件通过诸如多平面重定格式(MPR)的技术显示体积图像数据，由此用户能够对数据体积(volume of data)或其子集实施各种显示和操纵。此外，借助这样的重定格式数据，用户能够沿相对于所述数据体积的轴、斜面或曲面由所述数据体积生成具有预期的片层宽度的片层(slice)。

为了对脉管或其他管状解剖学结构成像，弯曲MPR对弯曲脉管中的弯曲处取直，从而使脉管的整个长度在一幅图像内或者通过一系列图像可视化。一旦完成了对脉管的取直，就能够检查脉管的不正常之处，例如，狭窄症和动脉瘤。此外，能够执行诸如截面长度和脉管直径的定量测量。

经常采用诸如最大强度投影(MIP)的技术增强脉管相对于周围解剖学结构的可见度，其中，所述可见度是通过所开窗口(windowing)的放射密度的函数。例如，就脉管成像而言，经常向循环系统内有利地注入衰减造影剂，从而使其通过感兴趣的脉管，同时对所述脉管进行扫描。之后，执行MIP，以增强高放射密度的区域，从而从周围的已成像解剖学结构中实际提取感兴趣的脉管。

通过医疗成像实现的对管状解剖学结构的可视化提供了有关所述结构的状态的有用的、非侵入性信息。令人遗憾的是(并且如上文简要指出的)，脉管结构能够显现出处于沿受影响的脉管的任何位置的狭窄症区域。因而，通常必须检查整条脉管。就CT数据而言，由于其要求用户滚动浏览大量的片层，因而这种方法可能非常耗时。此外，由于脉管固有的曲率，其倾向于进出平面。因而，用户将耗费额外的时间与所述数据进行交互或者对所述数据进行操纵，从而使脉管得到充分的检查。

有人尝试通过显示额外的脉管表示或视图来缩短检查时间以及对可视化加以改进。但是引入额外的表示增加了复杂性，尤其在是用户必须在检查过程中及早决定检查哪条脉管时。例如，就一个常规可视化应用而言，用户最初由脉管选择应用选择所要检查的脉管分支，例如，右侧肾动脉。采用来自体积数据集的对应数据生成并显示沿不同的空间取向的多个不同的脉管表示。

通常将这些表示显示在新的显示窗口内，或者采用这些表示替代显示窗口内的脉管选择应用。如果用户希望检查另一脉管分支，例如，右侧髂总脉管(iliac)，那么用户可以返回至脉管选择应用。之后，用户选择右侧髂总脉管，并采用来自所述体积数据集的对应数据生成所述右侧髂总脉管的多个表示或视图，以供检查。

由于选择所要检查的各个分支的原因，对脉管或其他管状结构的检查通常需要相当大的用户交互量和充分长的时间。

发明内容

本申请的各个方面解决了上述和其他问题。

根据一个方面，一种可视化系统包括：第一部件，其对表示具有多个分支的弯曲管状树结构的体积图像数据进行处理，从而使所述多个分支能够并行呈现在显示窗口内，其中，所述体积图像数据是由医疗成像系统获取的X射线投影生成的；以及第二部件，其并行呈现所述经过处理的数据，从而在第一显示窗口内显示所述多个分支，在第二显示窗口内显示在所述分支之一上标识的感兴趣区，从而按照与所述多个分支的空间取向不同的空间取向呈现所述感兴趣区。

根据一个方面，一种方法包括：并行呈现图像数据，所述图像数据同时示出弯曲解剖学管状结构的多个分支和所述分支之一上的感兴趣区，其中，按照与所述多个分支的空间取向不同的空间取向呈现所述感兴趣区。

根据一个方面，提供了一种含有指令的计算机可读存储介质，在受到计算机执行时，所述指令使所述计算机执行这样的步骤，即，并行呈现图像数据，从而同时示出弯曲解剖学管状结构的多个分支以及所述分支之一上的感兴趣区，其中，按照与所述多个分支的空间取向不同的空间取向呈现所述感兴趣区。

根据另一方面，一种系统包括用于获得由指示管状树结构的多个片层生成的成像数据体积的模块以及用于并行呈现所述管状树结构和所述树结构的分支的子部分的模块，所述模块将按照不同的空间取向示出所述分支。

在阅读并理解了下述详细说明的情况下，本领域技术人员将认识到本发明的其他方面。

附图说明

可以通过各种部件或部件设置，以及通过各种步骤或步骤设置实现本发明。附图的作用在于对优选实施例进行图示，不应认为其对本发明构成限制。

图1示出了一种示范性成像系统；

图2示出了一种示范性可视化系统；

图3示出了一种采用局部旋转模式的示范性方法；

图4示出了经扭曲的脉管树结构的示范性图示；

图5示出了一种示范性的脱离的脉管树结构；

图6示出了一种示范性的脱离的脉管旋转技术；

图7示出了脉管树的示范性显示；

图8示出了一种采用薄块(slab)模式的示范性方法；

图9示出了一种在薄块模式下观看数据的示范性方案。

具体实施方式

参考图1，计算机断层成像(CT)扫描仪100包括旋转扫描架部分104，其以纵轴或z轴为轴围绕检查区域108旋转。

旋转扫描架部分104支撑诸如X射线管的X射线源112，其生成并发射辐射，所述辐射穿越检查区域108和设置于其内的对象。

旋转扫描架部分104还支撑X射线探测器116，其探测源112发射的穿越了检查区域108和对象的辐射。X射线探测器116在围绕检查区域108的一个或多个转周内，针对相对于检查区域108的多个投影角或视域生成指示所探测到的辐射的X射线投影数据。X射线探测器116包括由生成投影数据的探测器元件构成的通常为二维的阵列。

诸如卧榻的对象支座120支撑检查区域108内的患者或其他对象。对象支座120是可移动的，从而在执行扫描过程的同时在检查区域118内对患者或其他对象加以引导。

重建器124对所述投影数据进行重建，以生成体积图像数据。所述体积图像数据指示设置在检查区域108内的对象的部分。在图示的实现方式中，执行沿纵向覆盖对象的相连区域的多个相继的数据获取，从而使所得到的体积图像数据包括针对所述对象的受到扫描的范围的数据。

通用计算机起着操作员控制台128的作用。控制台128包括诸如监视器或显示器的人可以阅读的输出装置以及诸如键盘和鼠标的输入装置。存在于控制台上的软件允许操作员对扫描仪100加以控制以及与之交互。在一种情况下，所述交互包括通过(例如)图形用户界面(GUI)选择成像协议、设置成像参数、开始、暂停和终止扫描以及其他交互。

可视化系统132显示体积图像数据。在一种情况下，可视化系统132使这一数据扭曲(warp)或者对其进行其他处理，从而使动脉树的扫描部分处于在观察窗口内描绘的相对薄的体积内。可视化系统132实质上展开了动脉树的弯曲部分，从而使整个树的相当大的部分处于呈现在所述观察窗口内的薄块内。其允许用户对所述动脉树的任何或所有分支进行检查，以发现诸如狭窄症的异常情况，而不需要进一步的用户交互，例如，滚动浏览或旋转所显示的结构，直到使分支的预期部分变得可见为止。

可视化系统132通过沿不同的空间取向示出的视图并行呈现与分支上的选定感兴趣区的部分相关的信息。通过呈现所述数据使得用户能够并行检查多条分支，并且并行获得有关任何分支的任何具体区域的更多信息，由此能够相对于独立选择、呈现和检查脉管的各个分支的配置缩短检查时间，减少用户交互。

如图2所示，在一种实现方式中，可视化系统132包括可视化引擎，其对体积图像数据加以处理，以形成各种数据集。例如，可视化引擎204通过处理图像数据生成多平面重定格式(MPR)数据集、弯曲MPR数据集、经取直的MPR数据集和截面数据集。可视化引擎204还基于其他技术，例如，最大强度投影(MIP)技术生成数据集。

呈现部件208使数据集在多个显示区域内呈现给用户。例如，呈现部件208可以将处于冠状切面(coronal)视图内的MPR呈现在一个显示区内，将经取直的MPR呈现在另一显示区内，将一个或多个截面视图显示在另一显示区内。可以通过局部旋转模式或者薄块模式呈现所述数据，在下文中将对其予以更为详细的说明。呈现引擎208还将随着结构的旋转、移动或者受到其他操纵而更新显示区。

采用标记工具212识别感兴趣区。在一种情况下，对感兴趣区做标记将自动激活对有关受到标记的区域的更加详细的信息的显示，所述显示是通过受到标记的区域的不同视图实现的。在另一种情况下，对多个区域标记或标识，以供接下来的检查之用。

测量工具216提供了用于实施各种测量的机构。例如，可以采用测量部件216测量相关的CT编号、放射密度或者诸如脉管直径的各种尺寸。

诸如键盘、鼠标等的输入部件220允许用户与系统132交互。适当的交互的例子包括选择用于检查的数据集或其子部分，在局部旋转和薄块模式之间切换，激活和停用电影(cine)模式，人工旋转解剖学结构，人工滚动浏览解剖学结构，识别需要进一步检查的感兴趣区，保存检查结果，生成检查报告，实施各种测量。

存储部件224包括用于体积数据集的项存储的存储器以及用于在检查过程中操纵数据的动态存储器。

图3提供了一种用于将感兴趣解剖学管状结构呈现给用户以供检查的示范性方法。

在附图标记304处，采用多平面重定格式(MPR)技术或其他重定格式技术处理体积图像数据。从存储部件224的项存储或系统100中检索图像数据，并将其加载到存储部件224的动态存储器内，在该处对所述数据进行操纵，以形成体积数据集。在可视化系统132内执行的应用程序允许用户选择整个图像数据集或其子集。

如上所述，对数据进行处理，以生成扭曲(warped)数据集，在该数据集中，使预期的解剖学树结构处于具有有限的非零厚度的体积内，通过对其加以显示使得所述树的分支同时可见。图4(a)、(b)和(c)示出了针对动脉树400的部分来自不同平面的此类扭曲数据集的不同视图的例子(分别为冠状切面、横断面和矢状切面视图)，其中，所述动脉树400包括主动脉404、肠系膜上动脉(SMA)408、肾动脉412和髂总动脉416中的部分。在这一例子中，所述平面为正交平面。但是，这里也可以设想非正交平面。图4(b)和(c)示出了受到扭曲从而位于厚度428内的动脉树400。

返回图3，在308处通过局部旋转模式呈现经处理的图像数据。在这一模式中，使每一脉管分支与所述动脉树400脱离，并对其进行独立旋转。图5提供了针对动脉树400的此类绘制的例子。注意，图5是采用最大强度投影(MIP)技术生成的，该技术增强了动脉树相对于周围的扫描解剖学结构的可见度。

如图5所示，使每一脉管分支404-416在分叉处与动脉树脱离。照此脱离脉管分支将允许随着每一分支的旋转而使每一分支和分叉区域可视化。在图示的实现方式中，使脉管分支脱离，并对其加以显示，从而使每一分段的分支的部分在对应的分叉处与动脉树的部分重叠。这样有助于减轻对潜在的感兴趣区的模糊，例如，当感兴趣区位于分叉处时。

每一脱离的分支404-416围绕对应的中心线旋转。图6针对分支600示出了这样的旋转。相对于分支600的中心线612设置具有可配置的厚度608的薄块604。薄块604围绕这一中心线612旋转。在图4中，每一脉管分支404-416相对于相应的中心线围绕对应的薄块旋转。应当认识到，围绕所述中心线的旋转角是可调整的。

在图示的例子中，在加载体积图像数据的同时自动激活电影模式。结果，将使分支404-416自动脱离，并围绕对应的中心线自动旋转，如图5所示。用户可以在检查过程中随时停用或恢复电影模式。

返回图3，在312处，用户从视觉上检查或者观察所述一个或多个脱离的脉管分支。

在316处，用户标识出脉管分支内的希望更加详细地检查的感兴趣区。在一种实现方式中，用户通过采用鼠标指针或者其他指示器在这样的区域上点击而标识出所述区域。在对所述分支上的所述区域做出标记之前，通常首先停止或暂停正在旋转的分支。

在320中，针对所标识的感兴趣区呈现额外的信息。在一种情况下，所述额外的信息包括来自不同取向的额外视图，其更加详细地示出了所述感兴趣区。图7描绘了一个例子，其示出了处于第一观察窗口704内的局部旋转的动脉树400，所述动脉树上的所标识的感兴趣区708，处于第二观察窗口712内的对对象分支的经取直的多平面重建，以及处于第三观察窗口716内的多个截面图。

所述多个截面图包括示出了所标识的感兴趣区708和紧邻所述所标识感兴趣区708的区域的片层。例如，如图所示，相对于窗口712内的经取直的的多平面重建图定义具有预期厚度的片层720。图示的例子示出了五个连续的片层，每一片层具有二(2)毫米(mm)的厚度。但是，应当认识到，可以设置更多或更少的片层，并且可以设置不同的厚度。在窗口716中的截面图内绘制出了所述片层。

在324中，用户接受或者拒绝所述感兴趣区，以指示是否将继续使所述感兴趣区处于标识状态。在任一情况下，都将生成有关所述感兴趣区及其检查的报告、列表或其他信息，以记忆检查结果。

在328中，恢复局部旋转模式，并且用户将检查一条或多条脉管分支，或者选择另一所标识的感兴趣区做进一步检查。

上述讨论涉及局部旋转模式。或者，在接下来联系图8讨论的例子中，将数据通过薄块模式呈现给用户。

在804中，获得了体积图像数据，如上文所述。

在808中，使所述体积图像数据扭曲，或者对其做其他处理，从而使所扫描的脉管变平，进而容纳到相对较薄的窗口内，所述扫描脉管是作为连续的可视结构呈现的，如上面图4(a)、(b)、(c)中所示。由于所述动脉树未脱离，因而在分支分叉区域脉管的分支自然要引起注意。

在812中，检查窗口内的数据。如图9所示，在薄块模式中，将具有用户定义的可调节厚度的薄块904叠加到第一或者横断面视图908以及第二或者矢状切面视图912中的窗口上。薄块904内的体积界定了将通过第三或者冠状切面视图916呈现给用户的数据。

薄块904沿轴920来回滚动，从而滚动浏览所述数据体积。随着薄块904的滚动，脉管400处于薄块904内的部分将发生变化，并更新所述第三视图，以反映薄块904内的部分。

与局部旋转模式类似，在加载所述体积图像数据的同时将自动激活所述电影模式。因此，薄块904自动滚动浏览所述数据，第三视图916连续更新，以反映薄块904内的数据。在抵达所述数据体积的末端时，后退设置所述薄块的位置，或者使其循环回到其起始位置，并再次滚动浏览所述数据。用户可以在检查过程中随时停用或恢复电影模式。

返回图8，在816中，用户对感兴趣区做出标识。与局部旋转模式的情况一样，如果电影模式正在运行，那么使电影模式暂停或停用该模式，从而使用户能够对需要进一步检查的区域做出标记。

在820中，沿不同的空间取向示出了有关具体感兴趣区的额外信息，如上文所述。

在824中，用户指示所述感兴趣区是否仍然被标识为感兴趣区。

在828中，恢复薄块模式，并且用户将检查一条或多条脉管分支，或者选择另一所标识感兴趣区做进一步检查。

应当认识到，用户可以在检查过程中在局部旋转模式和薄块模式之间切换。

现在将描述各种变型。

应当认识到，可以将局部旋转模式或薄块模式中的任一者设为默认模式。或者，可以将所述系统配置为提示用户得到预期的模式。

在图3中，在加载所述图像数据的同时自动激活用于局部旋转模式的电影模式。在备选实施例中，用户选择要发生脱离的分支，并控制旋转。例如，在一种实现方式中，按照非脱离状态显示脉管。用户将鼠标悬停(hover)到某一分支上，或对其进行点击，从而使该分支脱离。进一步的悬停或点击将控制脱离分支的旋转。用户能够在检查过程中随时激活电影模式。

类似地，在图8中，在加载所述图像数据的同时自动激活用于薄块模式的电影模式。在备选实施例中，用户移动所述薄块904，使之通过所述体积。用户可以在检查过程中随时激活电影模式。

应当认识到，用户可以在检查过程中随时在局部旋转模式和薄块模式之间切换。

针对接下来的检查，用户可以采用任一模式或者采用两种模式标识多个感兴趣区。

在图7中，呈现额外的视图712和716，从而通过经取直的MPR视图和截面图提供额外信息。应当认识到，在视图704包括经取直的MPR视图的情况下，将不再生成并呈现额外的经取直的MPR视图712。

应当认识到，在备选实施例中，控制台128和可视化系统132是相同的系统。

可以通过计算机可读指令实现可视化系统132，在通过计算机处理器执行时，所述指令将使所述处理器执行所描述的技术。在这种情况下，将所述指令存储在与相关计算机相关或者能够为其相关计算机所访问的计算机可读存储介质中。

未必与数据获取并行执行所描述的技术。例如，可以使可视化系统132处于远离扫描仪100的位置，并且所述可视化系统132将通过适当的网络，例如，HIS/RIS系统、PACS系统、Internet等访问相关的数据。

上述内容及其变型的应用包括但不限于诸如磁共振(MR)成像的其他成像形式以及其他管状结构。

已经参考优选实施例描述了本发明。在阅读并理解了前述详细说明的同时，本领域技术人员可以想到修改和变化。这意味着，应当将本发明推断为包括所有此类落在权利要求及其等同要件的范围内的修改和变化。