[发明专利]对解剖结构的基于模型的分割

说明书

提供了一种用于对解剖结构进行分割的系统和方法，其中，用户可以交互地指定医学图像的视图中的解剖结构的边界点的限制的集合。边界点的集合本身可以被认为是医学图像中的解剖结构的不充分的分割，而是用于从多个不同的分割模型选择分割模型。选择基于边界点与分割模型中的每个之间的拟合优度量度。例如，最佳拟合模型可以被选择并被用于对解剖结构的分割。因此，用户不需要描绘整个解剖结构，这将是耗时的并且最终是容易出错的，分割算法也不需要必需自主地选择可能产生错误选择的分割模型。

技术领域

本发明涉及一种用于在医学图像中执行对解剖结构的基于模型的分割的系统和方法。本发明还涉及包括所述系统的工作站和成像装置，并且涉及包括用于令处理器系统执行所述方法的指令的计算机程序产品。

背景技术

对医学图像中的各种解剖结构的鲁棒自动分割是在改进临床工作流程中的关键使能器。此处，术语分割是指通过例如对解剖结构的边界的描绘、通过对由边界包围的体素进行标记等而对医学图像中的解剖结构的识别。一旦已经执行这样的分割，就能够提取临床参数，诸如，在例如心脏结构的情况下，心室质量、射血分数以及壁厚度。当交叠在医学图像上面或者以其他方式应用到医学图像时，分割还可以提供医学图像中的解剖结构的标注。

已知手动地分割医学图像中的解剖结构。例如，用户可以使用图形用户接口来勾画医学图像中的解剖结构的边界。不利地，这样的人工分割是耗时的，并且因此繁琐的活动，并且最终倾于错误。

还已知使用模型来自动地分割医学图像中的解剖结构。这种类型的分割也被称为基于模型的分割。可以由模型数据来定义模型。模型数据可以定义解剖结构的几何结构，例如以三角网格或(密集采样的)点云的形式。可以通过将仿射变换分配到网格的每个部分来对患者间和疾病阶段间形状变化进行建模。仿射变换覆盖平移、旋转、沿不同坐标轴的缩放以及剪切。可以通过对在模型的不同部分之间的过渡处的仿射变换的内插来维持网格规律性。这样的仿射变换通常用作所谓的“可变形”模型中的分量。

模型到医学图像的图像数据的拟合可以涉及适应技术，在基于网格的模型的情况下也被称为“网格适应”。这样的应用因此也被称为“适应”。适应技术可以优化基于外部能量项和内部能量项的能量函数，所述外部能量项使模型适应于图像数据，所述内部能量项维持模型的刚度。

上述类型以及其他类似的模型本身是已知的，将这样的模型应用于医学图像的各种适应技术同样也是已知的。

例如，O.Ecabert等人的题为“Automatic Model-based Segmentation of theHeart in CT Images”(IEEE Transactions on Medical Imaging 2008,27(9),第1189-1201页)的出版物描述了一种用于从三维(3D)计算机断层摄影(CT)图像对心脏的自动分割的基于模型的方式。

发明内容

自动分割算法有时会产生错误的分割结果。具体地，如果不同的模型可用于分割解剖结构，则自动算法可能会在模型的选择中出错。这样一来，分割结果可能是次优的，并且因此在各种应用中具有有限的价值或没有价值，包括但不限于临床参数的提取，用作图像标注，在基于训练模型的分割中用作金标准数据等

具有解决上述缺陷中的一个或多个的用于对解剖结构进行分割的系统或方法将是有利的。

本发明的以下方面涉及用户在医学图像的视图中交互地指定解剖结构的边界点的限制的集合。边界点的集合本身可以被认为是医学图像中的解剖结构的不充分的分割，而是用于从多个不同的分割模型中选择分割模型。选择基于边界点和分割模型中的每个之间的拟合优度量度。例如，可以选择最佳拟合模型并将其用于解剖结构的分割。

本发明的第一方面提供了一种用于对解剖结构进行分割的系统，包括：

-图像数据接口，其用于访问表示医学图像的图像数据，所述医学图像包括要分割的解剖结构；