[发明专利]方向统计可视化工具

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2006年5月5日向美国专利和商标局递交的临时申请号为No.60/789,355的临时申请的权益，该申请在此整体被引入作为参考。

技术领域

本公开内容涉及扩散张量成像，并且更具体地涉及用于扩散张量成像(DTI)的方向统计可视化。

背景技术

扩散张量图像扫描包括足以在诸如脑扫描中确定扩散张量的至少六个梯度方向。根据该扩散张量，可以确定诸如部分各向异性(Fractional Anisotropy，FA)的扩散各向异性量度。此外，该扩散张量的主方向可以被用于推断脑白质的连通性并将其建模为束。

用于这种束的可视化策略是以数据点的子集再现扩散椭球。由于椭球的三维场将彼此遮挡，所以通常是对数据的二维切片进行这种可视化。另外，为了辨别出每个椭球，只能再现稀疏网格上的椭球。这种类型的可视化可能在视觉上变得混乱，从而遮蔽要传达的信息。

可视化的前期工作已经包括基于纹理(texture)的方法，通过在每个点处在向量场的方向上钝化源图像来产生图像。线积分卷积(LIC)是一种用于实现这种可视化的技术。另一种具有基本上相似的视觉效果的方法使用偏微分方程(PDE)的解。

用于基于纹理的DT-MRI可视化的再现技术包括平面表面再现和体积再现。在平面表面再现中，针对DT-MRI数据的平面切片确定图像，并将该图像显示为纹理四边形。体积再现技术包括确定在体积中的每个点处的纹理并通过光线投射或者一些相似技术再现场。这些技术可能在计算上是昂贵的。

因此，需要用于扩散张量成像的方向统计可视化。

发明内容

根据本公开内容的实施方式，用于扩散张量图像的可视化的计算机实现方法包括提供扩散张量图像输入和提供该扩散张量图像输入内的感兴趣体积。该方法包括确定该感兴趣体积的多个基于方向的分类，其中用一组参数来定义类别。然后通过使用被定义为惯性指示器的比率的准则在分类中选择最佳解。为了表示所选择的分类，针对要显示或存储的方向类别中的每一个确定锥形图，每个锥形对都是类别参数的几何解释。该方法进一步包括确定利用用于可视化方向类别中的至少一个方向类别的锥形图所扩增的感兴趣体积的球形散点图，以及显示和/或存储该散点图。

根据本公开内容的实施方式，用于扩散张量图像的可视化的设备，该设备包括：用于提供扩散张量图像输入的装置；用于提供该扩散张量图像输入内的感兴趣体积的装置；用于确定该感兴趣体积的多个基于方向的分类的装置，其中用一组参数来定义类别；用于使用被定义为惯性指示器的比率的准则确定类别的最佳数量的装置；用于确定利用用于可视化方向类别中的至少一个方向类别的锥形图所扩增的该感兴趣体积的球形散点图的装置；以及用于显示该散点图的装置。

根据本公开内容的实施方式，提供计算机可读介质，该计算机可读介质包含可由处理器执行以执行用于扩散张量图像的可视化的方法的指令。该方法包括：提供扩散张量图像输入；提供该扩散张量图像输入内的感兴趣体积；确定该感兴趣体积的多个基于方向的分类，其中用一组参数来定义类别；使用被定义为惯性指示器的比率的准则确定类别的最佳数量；以及确定利用用于可视化方向类别中的至少一个方向类别的锥形图所扩增的感兴趣体积的球形散点图。

附图说明

下面将参考附图更详细地描述本发明的优选实施方式：

图1A是原始散点图的例子；

图1B是密集的散点图的例子；

图1C是根据本公开内容的实施方式在分类之后的散点图；

图2是根据本公开内容的实施方式在2D方向空间中的距离图；

图3A-3C示出根据本公开内容的实施方式的、最佳数量的聚类(cluster)的检测；以及

图4是根据本公开内容的实施方式的方向统计的示范性可视化；

图5是根据本公开内容的实施方式用于扩散张量图像可视化的方法的流程图；以及

图6是根据本公开内容的实施方式的系统的图示。

具体实施方式

根据本公开内容的实施方式，用于方向数据的可视化工具使用锥形图扩增具有方向信息的扩散张量体素的球形可视化。

一种表示扩散张量数据的方式是在3维球体上显示单位向量的散点图(例如，参见图1A)。然而，这种方法具有以下局限性：随着点的数量越来越大，从噪声中识别主方向变得越来越困难。