ВИЗУАЛИЗАЦИЯ СОСУДИСТОЙ СТРУКТУРЫ Российский патент 2012 года по МПК A61B6/00 G06T11/00 

Область техники изобретения

Изобретение относится к визуализации сосудистой структуры, в частности сосудистой структуры, представленной трехмерным ангиографическим набором данных, в котором соответствующие воксельные значения связаны с соответствующими вокселами.

Уровень техники изобретения

Эмболия сосудов легких (PE) относится к легочному заболеванию с возможным летальным исходом, которое связано с тромбами в легочных артериях. Эти тромбы препятствуют движению крови через артерию, что может привести к недостаточному кровоснабжению артериального сосудистого дерева легких. Тромбы можно наблюдать в объемных изображениях компьютерной томографии (СТ) с высоким разрешением, поскольку отсутствие контрастного вещества в тромбах приводит к снижению значений величин шкалы Хаунсфилда.

В публикации «A novel method for pulmonary emboli visualization from high-resolution CT images», авторы Pichon, Novak, Kiraly и Naidich, Proc. SPIE Medical Imaging 2004, описан способ выделения возможных РЕ в трехмерном представлении легочного артериального дерева. Сосуды первого легкого сегментированы средствами математической морфологии. Значения плотности внутри сосудов затем использованы для окрашивания внешних проекций с затененной поверхностью сосудистого дерева. Поскольку РЕ выражена тромбами, имеющими существенно более низкие значения чисел Хаунсфилда, чем окружающая их кровь, усиленная по контрасту, они проявляются как яркие контрастные пятна в таком 3D визуальном воспроизведении.

В публикации «Analysis of arterial sub-trees affected by pulmonary emboli», авторы Kiraly, Pichon, Naidich и Novak, Proc. SPIE Medical Imaging 2004, предложен способ вычисления характеристик локального артериального дерева при заданном местоположении РЕ. Вычисленные данные позволяют локализовать участок артериального дерева, пораженный эмболией. Этот способ основан на сегментации артерий и вен, за которой следует вычисление локализованного дерева в заданной области. Способ определяет точки бифуркации и оставшуюся часть артериального дерева. Этот документ также раскрывает оценку пораженного объема легкого и артериального снабжения.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является обеспечение усовершенствованной визуализации сосудистой системы, а также обеспечение пользователя возможностью более легкой локализации поражения в сосудистой системе. Для достижения этого в первом аспекте изобретения представлена система, которая содержит:

средство (502) для установления соответствующих значений (314) наполнения, основанных на вексельных значениях, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение наполнения является показателем количества крови в окрестности соответствующего местоположения в сосудистой структуре;

средство (504) для определения соответствующих минимальных значений (316) наполнения, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее минимальное значение наполнения является минимальным из значений (314) наполнения, связанных с местоположениями, расположенными выше по потоку от соответствующего местоположения;

средство (506) для вычисления соответствующих значений (318) дефицита, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение дефицита вычисляется в зависимости от значения (314) наполнения, связанного с соответствующим местоположением, и минимального значения (316) наполнения, связанного с соответствующим местоположением; и

выход (514) для обеспечения визуализации (408) в зависимости от значений дефицита.

Поражение артерии, такое как эмболия, может характеризоваться тем, что значения наполнения вдоль сосуда достигают локального минимума. Для заданного местоположения вдоль сосудистой структуры система устанавливает значение наполнения наряду с минимальным из значений наполнения, связанных с местоположениями, расположенными выше по потоку от заданного местоположения. Система также вычисляет значение дефицита в зависимости от значения наполнения и минимального значения наполнения. Например, в качестве значения дефицита используется разность между этими двумя значениями или отношение этих двух значений. Обычно, в силу постепенного сужения сосудов и по причине распределения крови между ветвями, значения наполнения постепенно снижаются в направлении вниз по потоку. Вследствие этого, минимальное значение наполнения - это значение наполнения, связанное с местоположением рядом с заданным местоположением, и оно имеет значение, близкое к значению наполнения. Однако, поскольку поражение характеризуется локальным минимумом значений наполнения, значения наполнения на участке сосудистой структуры ниже по потоку от поражения не будут близкими к минимальному значению наполнения, и значение дефицита можно использовать как показатель степени тяжести поражения. Визуализация, основанная на зависимости от значений дефицита, обеспечивает более глубокое понимание возможной степени тяжести поражения. Она показывает, как поражение влияет на ток крови к местоположениям, для которых было вычислено значение дефицита. Это позволяет проводить относительно информативную визуализацию сосудистого дерева.

Воксельные значения можно измерять с использованием устройства формирования изображения медицинского назначения, такого как компьютерный томограф СТ или магнитно-резонансный томограф MRI. В зависимости от типа ангиографического исследования, такое исследование может быть выполнено в сочетании с внутривенным или внутриартериальным введением контрастного вещества. В этом случае воксельные значения могут быть чувствительны к концентрации контрастного вещества в соответствующем местонахождении воксела. Воксельные значения могут также быть чувствительны, например, к количеству жидкости, перетекающей к местонахождению воксела. Значения наполнения могут быть установлены различным образом. Например, воксельные значения, связанные с вокселами по центральной линии сосуда сосудистой структуры, можно использовать в качестве значений наполнения. Пространство в окрестности может иметь заданные форму и размер, например, пространство в окрестности может включать в себя один воксел или несколько вокселей вблизи этого местоположения, либо оно может включать в себя вокселы в сечении сосуда. Среднее из воксельных значений, относящихся к вокселам в сечении сосуда сосудистой структуры, также можно использовать как значение наполнения. Можно использовать также диаметр сечения. Сосудистая структура может представлять собой, например, легочное артериальное дерево, которое, возможно, содержит одну или несколько эмболий сосудов легких. Это может быть артериальной или венозной системой в теле человека, например внутричерепной сосудистой структурой. Минимальные значения наполнения - это минимальные из значений наполнения, связанные с местоположениями, расположенными выше по потоку. Здесь термин «выше по потоку» относится к кровотоку, т.е. местоположения, расположенные выше по потоку, включают в себя местоположения, от которых кровь перетекает к местоположению, которому соответствует минимальное значение наполнения. Местоположения, для которых вычислены значения наполнения, минимальные значения наполнения, а также значения дефицита, могут включать в себя, например, все местонахождения вокселей вдоль центральных линий сосудов сосудистой структуры. Может быть также использовано подмножество всех таких местонахождений вокселей. Возможно также, например, что значение наполнения вычисляется для большего количества местоположений, чем минимальное значение наполнения и/или значение дефицита.

По аспекту изобретения средство для установления соответствующих значений наполнения содержит:

средство (516) для вычисления карты обобщенных расстояний, в котором соответствующие значения обобщенного расстояния, основанные на воксельных значениях, связаны с соответствующими вокселами; и

средство (518) для установления центральной линии сосуда в зависимости от карты обобщенных расстояний или в зависимости от воксельных значений;

средство (520) для установления соответствующих значений наполнения в зависимости от соответствующих значений обобщенного расстояния, связанных с соответствующими вокселами на центральной линии сосуда.

Значения наполнения, вычисленные подобным образом, сочетают в себе информацию о диаметре сечения сосуда и о воксельных значениях, связанных с вокселами в сечении сосуда. Такая объединенная информация определяет значения дефицита, которые более точно указывают на степень тяжести поражения.

Карта обобщенных расстояний известна из публикации «Morphological image analysis», авторы P.Soille, Springer-Verlag, Berlin, 1999, далее упоминается как «Soille». В одном примере карты обобщенных расстояний значения обобщенного расстояния вычисляются как наименьший возможный результат интегрирования (или сложения) воксельных значений по траектории «от заднего плана» к соответствующему вокселу. Здесь «задний план» состоит из вокселей за пределами сосудистой структуры, например вокселей, которых не достигло контрастное вещество. Математически вокселы «заднего плана» могут быть определены как вокселы, воксельное значение которых ниже определенного порогового значения. Можно использовать и другие определения «заднего плана». Вместо интегрирования можно использовать другие функции, например, подсчет числа вокселей по траектории или осреднение воксельных значений вокселов по траектории.

По аспекту изобретения средство для установления центральной линии сосуда:

содержит средство для распознавания множества вокселей на линии гребня карты обобщенных расстояний или воксельных значений; и

выполнено с возможностью использования множества вокселей в качестве центральной линии сосуда.

Это в особенности эффективный способ вычисления центральной линии сосуда.

По аспекту изобретения воксельные значения являются показателями локальной концентрации контрастного вещества, и предусмотрено средство для установления соответствующих значений наполнения, выполненное с возможностью вычисления соответствующего значения наполнения в качестве оценки степени локального наполнения контрастного вещества в сечении сосуда в соответствующем местоположении в сосудистой структуре.

По аспекту изобретения средство для распознавания соответствующих минимальных значений наполнения содержит средство для установления местоположений выше по потоку от соответствующего местоположения, путем распознавания местоположений вдоль сосудистой структуры между соответствующим местоположением и определенным заранее местом входа потока сосудистой структуры.

Определив место входа потока, можно использовать известные эффективные алгоритмы для вычисления траектории между местом входа потока и местоположением. Таким образом, эффективно устанавливается расположенный выше по потоку участок сосудистой структуры.

По аспекту изобретения предусмотрено средство для вычисления соответствующих значений дефицита, выполненное с возможностью вычисления соответствующего значения дефицита в зависимости от разности между значением наполнения, связанным с соответствующим местоположением, и минимальным значением наполнения, связанным с соответствующим местоположением.

Эта разность в значениях в особенности подходит для оценки дефицита.

Аспект изобретения содержит средство (508) визуального воспроизведения для визуального воспроизведения трехмерного набора данных на дисплее в зависимости от вычисленных значений дефицита, при этом средство визуального воспроизведения содержит:

память для хранения отображений (522), связанных с соответствующими значениями дефицита с соответствующими параметрами визуального воспроизведения;

средство (524) для приложения параметров в соответствии с отображением и значениями дефицита.

Параметры визуального воспроизведения могут быть показателями в отношении, по меньшей мере, одного из: цвета, яркости, градации серых тонов или структуры ткани. С применением параметров при визуальном воспроизведении сечения можно более ясно видеть подверженные потенциальной опасности участки (или один участок) сосудистой структуры.

Аспект изобретения содержит способ визуализации сосудистой структуры (306), представленной трехмерным набором данных, в котором соответствующие воксельные значения связаны с соответствующими вокселами, при этом способ содержит:

установление соответствующих значений (314) наполнения, основанных на воксельных значениях, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение наполнения является показателем количества крови в окрестности соответствующего местоположения в сосудистой структуре;

определение соответствующих минимальных значений (316) наполнения, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее минимальное значение наполнения является минимальным из значений (314) наполнения, связанных с местоположениями, расположенными выше по потоку от соответствующего местоположения;

вычисление соответствующих значений (318) дефицита, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение дефицита вычисляется в зависимости от значения (314) наполнения, связанного с соответствующим местоположением, и минимального значении (316) наполнения, связанного с соответствующим местоположением; и

обеспечение визуализации (408) в зависимости от значений дефицита.

Краткое описание чертежей

Эти и другие аспекты изобретения будут далее разъяснены и описаны со ссылкой на чертежи, где

на Фигуре 1 показан пример изображения на СТ эмболии сосудов легких;

Фигура 2 - схема сосудистых структур и связанных с ними количественных параметров;

Фигура 3 - схема сосудистых структур и связанных с ними количественных параметров;

Фигура 4 - пример визуального воспроизведения сосудистой структуры; и

Фигура 5 - схема варианта осуществления.

Подробное описание вариантов осуществления

Эмболия сосудов легких (PE) относится к легочному заболеванию с возможным летальным исходом, которое связано с тромбами в легочных артериях. Эти тромбы препятствуют движению крови через артерию, что может привести к недостаточному кровоснабжению артериального сосудистого дерева легких. Тромбы можно наблюдать в объемных изображениях CT с высоким разрешением, поскольку отсутствие контрастного вещества в тромбах приводит к снижению значений величин шкалы Хаунсфилда. На Фигуре 1, например, показан срез CT. Белая стрелка на Фигуре 1 указывает на РЕ. Визуальный осмотр сосудов легкого на оригинальных изображениях среза СТ на предмет обнаружения тромбов в артериях часто бывает утомительным и требует больших затрат времени. Можно легко упустить дефекты наполнения, вызванные тромбами. Кроме того, при визуальном осмотре изображений СТ представляется сложным количественно оценить влияние дефекта наполнения на все сосудистое дерево легкого.

Эмболия также наблюдается и в других артериях, в том числе во внутричерепных артериях и коронарных артериях. Их также можно рассмотреть на медицинских изображениях, полученных иными способами, например, с использованием магнитно-резонансной (MR) ангиографии. Представленное в настоящем описании, которое в особенности относится к примеру эмболий сосудов легких с использованием CT изображений, может также использоваться для эмболий в других частях тела и/или могут быть использованы изображения, полученные иными способами визуализации.

Далее описаны способы автоматической визуализации и выделения местонахождения эмболий и пораженных сосудов для удобного интерактивного осмотра, выполняемого, например, врачом.

Варианты осуществления могут быть реализованы посредством программной части консоли сканера (СТ), рабочей станции для визуализации (такой как ViewForum или Extended Brilliance Workspace от Philips Medical Systems) или рабочей станции PACS. Варианты осуществления также могут быть реализованы аппаратно. Варианты осуществления могут способствовать диагностике путем предоставления возможности по выявлению и количественной оценке с помощью компьютера.

В варианте осуществления местонахождения эмболий (РЕ) сосудов легких и пораженных сосудов легкого могут автоматически визуализироваться и выделяться для удобного выполнения интерактивного осмотра. Выделяется часть сосудистого дерева легких, которая расположена «ниже по потоку» от местонахождения тромбов в артериях. Таким образом, пользователю становится интуитивно понятно не только местонахождение артериального тромба, но также и участка тела, подверженного потенциальной опасности.

Сосудистая структура может быть представлена трехмерным набором данных, в котором вокселам (элементам объема) приписаны воксельные значения. Эти вокселы соответствуют местоположениям в трехмерном пространстве, как это принято в данной области техники. Воксельные значения, связанные с вокселами, получают из выходных данных средства для трехмерной визуализации медицинского назначения, такого как CT или MR. В случае СТ воксельные значения обычно даются в единицах по шкале Хаунсфилда (HU). Эмболии сосудов легких часто имеют значения в диапазоне от 0 до 100 HU по шкале Хаунсфилда, в то время как сосуды, заполненные внутривенным контрастным веществом, часто имеют значения в диапазоне от 100 до 300 HU по шкале Хаунсфилда. Это позволяет выявлять эмболии сосудов легких путем анализа набора данных.

На Фигуре 2 показано упрощенное продольное сечение двух сегментов сосуда, которые могут иметь место в артериях легких или других артериях. Стрелка указывает направление кровотока. Сегмент 202 сосуда не поражен легочной эмболией. На этой Фигуре показано лишь упрощенное двумерное представление трубчатой артериальной структуры. На практике набор данных будет трехмерным, а сечение 206 в действительности представляет собой двумерную плоскость, пересекающую трехмерный сосуд. Значения чисел Хаунсфилда, измеренные вдоль сечения 206 сосуда, представлены в виде графика 214. В идеале, профиль 214 Хаунсфилда представляет собой ступенчатую функцию с высоким значением внутри артерии и низким значением на заднем плане (т.е. за пределами артерии). На практике, в силу шумов и рассеяния профиль значений чисел Хаунсфилда будет менее острым. Задний план определяется через вокселы, значения которых ниже определенной пороговой единицы Хаунсфилда, такой как -100 HU или 0 HU. Тромбы обычно имеют значения 0-100 HU, а сосуды, наполненные контрастным веществом, имеют значения 100-300 HU.

На этой Фигуре также показана графическая зависимость 218 для интеграла, взятого вдоль кратчайшего пути от заднего плана, соответствующего сечению 206. Интеграл, взятый вдоль кратчайшего пути, для некоторой точки представляет наименьшее возможное значение, полученное путем интегрирования (в дискретном случае - сложения) значений единиц Хаунсфилда вдоль пути из любой точки заднего плана до этой точки. Интеграл, взятый вдоль кратчайшего пути, можно использовать в качестве карты обобщенных расстояний, поскольку карта расстояний определяется как длина кратчайшего пути до заднего плана и может рассматриваться как особый случай карты обобщенных расстояний при приравнивании значений Хаунсфилда единице.

Второй сегмент 204 сосуда, показанный на Фигуре 2, содержит два тромба 210 и 212. Эти тромбы - в потенциале эмболии сосудов легких. Сечение 208 проходит по тромбу 212 и значения величин Хаунсфилда, соответствующих этому, представлены на графике 216. Соответствующая карта обобщенных расстояний показана на графике 220. Можно видеть, что максимальное значение карты обобщенных расстояний 220, соответствующее тромбу, меньше, чем максимальное значение карты обобщенных расстояний 218, соответствующее здоровой части сосуда.

На Фигуре 3а показан другой вид 302 сосуда 202 без каких бы то ни было тромбов. Он имеет центральную линию 304 сосуда, которая соответствует локальным максимальным значениям карты обобщенных расстояний 218. Такая центральная линия сосуда может быть выделена способом, известным в данной области техники, с использованием способов нахождения линии хребта или линии гребня. Такая линия гребня или линия хребта проходит по локальным максимальным значениям карты обобщенных расстояний в сосуде. См., например, публикацию «Initialization, noise, singularities, and scale in height ridge traversal for tubular object centerline extraction», авторы Aylward, S.R. и Bullitt, E., IEEE Trans. Medical Imaging, Volume 21, Issue 2, 2002.

Значение карты обобщенных расстояний на этой линии гребня можно использовать как количественную меру наполнения артерии. Она в особенности пригодна для этой цели, поскольку ее значение оказывается более низким не только тогда, когда сосуд становится более тонким, но и когда измеренные значения чисел Хаунсфилда оказываются в общем случае меньшими в данной точке артерии. Оба этих случая могут указывать на эмболию сосудов легких.

На Фигуре 3b показан другой вид 306 сосуда 204 с тромбами 310 и 312. На нем показана центральная линия 308 сосуда, вычисленная как линия гребня карты обобщенных расстояний. На графике 314 показаны значения карты обобщенных расстояний (как количественная оценка наполнения) вдоль линии 308 гребня. На нем показаны локальные минимальные значения, соответствующие тромбам 310 и 312. В здоровой артерии, не имеющей тромбов, наполнение предполагается практически постоянным и медленно убывающим в направлении дистальных частей артериального дерева. В местонахождении тромба в артерии наполнение ниже, но оно обычно снова повышается ниже по потоку от тромба (другими словами, дистально от тромба). Пунктирной линией 316 показано минимальное значение наполнения, найденное воль линии 308 гребня при пересечении сосуда от проксимального участка до более дистального участка. На этой Фигуре выявлена разность 318 между минимальным значением 316 наполнения и значением 314 наполнения, соответствующим участку сосуда, который является дистальным по отношению к тромбу 312. Эта разность 318 может быть использована для оценки степени тяжести эмболии 312 сосудов легких.

Разность 318 может быть использована для оценки степени тяжести эмболии 312 сосудов легких с применением количественного анализа или при визуальном осмотре. Возможны и другие пути использования разности 318. Количественный анализ может содержать интегрирование значений разности вдоль сосудистого дерева. При этом принимается во внимание не только значение разности, но также и протяженность артериального поддерева, кровоприток в которое нарушен тромбом. Визуальному осмотру эмболии сосудов легких может способствовать визуализация разности 318. Это можно осуществить путем варьирования яркости, цвета и/или структуры ткани сосудов в зависимости от разности 318. Разность 318 упоминается также как «значение дефицита».

На Фигуре 4 схематично представлено визуальное воспроизведение легочных артерий в пределах одного легкого. Самой проксимальной точкой сосуда является точка 402 входа потока крови. Ее иногда называют корневой точкой. Артерии 404, представленные темными, указывают на малую разность 318, а артерии 408, представленные светлыми, указывают на сравнительно большую разность 318. Эмболию сосудов легких можно обнаружить в переходной точке 406, где изменяется яркость артерии. Фигура 4 - всего лишь схематичная иллюстрация; в частности, в визуальном воспроизведении обычно присутствует намного больше оттенков серого цвета, соответствующих различным значениям разности 318, а не просто области 404 и 408 в двоичной форме «светлая»/«темная» как на этой Фигуре. Такой способ визуального воспроизведения позволяет наблюдателю судить об эмболии сосудов легких, рассматривая как значение разности 318, так и размер пораженного участка артериального дерева.

Значение 318 дефицита предпочтительно вычислять для всех вокселей сосудов в легком. Значение 318 степени дефицита можно вычислить и визуально представить полностью для легких или, например, отдельно для левого и правого легкого, или для отдельных долей легкого. Оно также может быть представлено численно в виде процентного содержания.

Значение 318 степени дефицита можно визуализировать градацией серого или наложением цвета на образы СТ, где интенсивность цвета соответствует значению 318 дефицита. Во втором способе визуализации вычисляют проекцию максимальной интенсивности (MIP) значений дефицита (Фигура 4), где значение дефицита соответствует яркости. Вычисление MIP может выполняться в венечном/сагиттальном направлении. Вычисление может быть осуществлено и выведено на дисплей для всех возможных угловых направлений (360 градусов), например, при вращении вокруг оси z набора данных. При таком подходе степень тяжести поражения в местонахождениях РЕ и их протяженность можно оценить с одного взгляда, и острые эмболии не будут пропущены в силу их яркости в MIP. Кроме того, щелчком при наведении курсора мыши (например, имеющего форму перекрестия) на РЕ, показанной в MIP, просмотровое устройство для изображений СТ (например, ортодонтическое устройство визуализации) автоматически настраивается на показ вида среза CT того местоположения в наборе данных СТ, которое соответствует РЕ.

В варианте осуществления выполняются следующие этапы. Во-первых, сегментируется легкое, включающее в себя сосуды. Во-вторых, сегментируются сосудистые структуры, например, с использованием простой пороговой сегментации. В данной области техники известны способы сегментации более высокого уровня, и их также можно применять. Для сегментированных сосудистых структур вычисляется карта обобщенных расстояний с использованием, например, интеграла, взятого вдоль кратчайшего пути. Может быть также использовано преобразование расстояний, хотя оно не учитывает фактических значений по шкале Хаунсфилда. На этом этапе можно использовать известные алгоритмы, такие как алгоритм Дейкстры и/или метод быстрого движения. В-третьих, в главной ветви легочной артерии (например, отдельно для левого и правого легкого) распознается одна или несколько начальных точек (наиболее проксимальные точки или точки входа потока). Этот этап может выполняться в ручном режиме или автоматически с использованием способов, известных в данной области техники.

В-четвертых, вычисляется траектория линии гребня от начальной точки (начальных точек), при этом используется карта обобщенных расстояний. Известные эффективные способы включают в себя наращивание областей с учетом очереди по приоритету и методы быстрого движения. В-пятых, происходит обсчет сосудов, начиная от точки (точек) входа потока и далее в направлении вниз по потоку вдоль линии (линий) гребня. На этом этапе рассчитывается разность (или, например, соотношение) между значением карты обобщенных расстояний в текущей точке и минимальным значением, обнаруженным на траектории до этого момента. Например, сравнительно высокая интенсивность задается в случае сравнительно большой разности. Кроме того, для каждого вычисленного значения разности вычисляется значение интенсивности с использованием, например, аффинного преобразования или поисковой таблицы. В-шестых, по данным интенсивностям вычисляется проекция максимальной интенсивности (MIP) и соответствующая карта дальностей. При этом щелчок клавишей мыши на визуальном воспроизведении изображения MIP может связываться с соответствующим местонахождением в подлинном объеме данных CT с использованием карты дальностей. Это позволяет пользователю лучше «осуществлять навигацию» в объеме данных CT.

На Фигуре 5 показан вариант осуществления. На нем показан аппаратный комплекс, например вычислительный комплекс сканера CT или MR. Аппаратный комплекс может также представлять собой медицинскую рабочую станцию. Аппаратный комплекс имеет вход 512 для приема трехмерного набора данных и запоминающее устройство 510 для хранения набора данных. Трехмерный набор данных ставит воксельные значения в соответствие с вокселами. Каждый воксел представляет элемент объема в определенном пространственном местонахождении. Воксельное значение может отображать значение единицы Хаунсфилда или любой иной количественной величины, получаемой путем измерений. Если сканер представляет собой сканер MR, то воксельное значение отображает количественную величину, связанную с MR. Количественная величина является показателем количества крови, протекающей через сосуд. При необходимости его можно измерить с использованием контрастного вещества, протекающего через сосуд. Аппаратный комплекс содержит средство 502 для вычисления значений наполнения. Эти значения наполнения получают из воксельных значений таким образом, чтобы единичное значение наполнения описывало степень наполнения в сечении сосуда. Эти значения наполнения могут вычисляться для каждого сечения сосуда. Например, может быть применена карта обобщенных расстояний, как обсуждалось выше. Этот этап может также включать в себя выделение структуры сосудистого дерева, т.е. нахождение точки входа потока, центральной линии (линии гребня) сосуда, а также точек бифуркации сосудов.

На Фигуре также показано средство 504 для нахождения локальных минимумов значений наполнения. Здесь значение наполнения выражено в виде функции местоположения вдоль центральных осей. Локальный минимум может указывать на эмболию. Минимальное значение наполнения соответствует местоположению в сосудистой структуре, например сечению сосуда или точки гребня, где минимальное значение наполнения определяется как наименьшее значение наполнения на пути вдоль сосудистой структуры выше по потоку от этого местоположения.

На Фигуре также показано средство 506 для вычисления значений дефицита. Значение дефицита соответствует местоположению в сосудистой структуре (например, сечению сосуда или, что то же самое, точке гребня) и служит показателем разности между значением наполнения, относящимся к этому местоположению, и минимальным значением наполнения, относящимся к этому местоположению. Это значение отображает (возможную) степень тяжести эмболии (эмболий) или сужение (сужения) сосуда, которые можно обнаружить проксимально к этому местоположению.

Значения дефицита составляют основу для выходного сигнала 514. На выходе 514 может быть обеспечена количественная и качественная информация о значениях дефицита. На выходе 514 может быть обеспечено визуальное воспроизведение трехмерного набора данных с использованием значений дефицита для применения различного цвета или значений яркости в зависимости от значений дефицита. Кроме того, на выходе 514 могут быть вычислены и обеспечены проинтегрированные значения дефицита. Значения дефицита могут подвергаться дальнейшей обработке или поступать на выход 514 в сыром формате.

В варианте осуществления средство 502 для вычисления значений наполнения содержит средство 516 для вычисления карты обобщенных расстояний, которая связывает соответствующие значения обобщенных расстояний с соответствующими вокселами на основе воксельных значений, средство 518 для распознавания соответствующих вокселей гребня на линии гребня карты обобщенных расстояний, а также средство 520 для установления соответствующих значений наполнения на основе соответствующих значений обобщенных расстояний, относящихся к соответствующим распознанным вокселам гребня.

В варианте осуществления выход 514 обеспечивается средством 508 визуального воспроизведения. Средство 508 визуального воспроизведения хранит отображение 522, которое связывает соответствующие значения дефицита с соответствующими параметрами визуального воспроизведения, такими как интенсивности, цвета или структуры ткани, а также средство 524 для приложения параметров в соответствии с отображением при визуальном воспроизведении участка сосуда в некотором местоположении в сосудистой структуре или вокруг него, для которого имеется значение дефицита. Таким образом, участки сосудистой структуры, соответствующие одному и тому же значению дефицита, воспроизводятся с одинаковыми параметрами визуального воспроизведения.

Следует понимать, что изобретение распространяется также на компьютерные программы, в особенности компьютерные программы на носителе, выполненные с возможностью применения изобретения на практике. Программа может быть в виде исходного кода, объектного кода, промежуточного кода в частично компилированном виде, или в любом ином виде, пригодном для использования в реализации способа по изобретению. Носитель может быть любым объектом или устройством, способным служить носителем программы. Например, носитель может включать в себя носитель информации, такой как ROM, например CD ROM или полупроводниковый ROM, или же магнитный носитель записи, например гибкий магнитный диск или жесткий диск. Кроме того, носителем может быть носитель с излучательной способностью, такой как электрический или оптический сигнал, который можно передавать по электрическому или оптическому кабелю, по радиосвязи или иными средствами. Если программа реализуется в таком сигнале, то носитель может быть образован таким кабелем или другим устройством или средством. По альтернативному варианту носитель может быть интегральной схемой с заложенной в нее программой, причем эта интегральная схема выполнена с возможностью осуществления, или участия в осуществлении, релевантного способа.

Следует заметить, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют, чем ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут разработать многие альтернативные варианты осуществления без отхода от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любой справочный символ, помещенный в круглые скобки, не следует истолковывать как ограничение формулы изобретения. Использование глагола «содержать» и иных сопряженных с ним глаголов не исключает наличия иных элементов или этапов помимо тех, что указаны в формуле изобретения. Элементы, представленные единственным числом, не исключают наличие множества таких элементов. Изобретение может быть воплощено посредством аппаратуры, содержащей некоторые определенные элементы, а также посредством компьютера с соответствующим программным обеспечением. В формуле изобретения устройства, где перечисляются несколько средств, некоторые из этих средств могут осуществляться одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Тот факт, что определенные меры упоминаются во взаимно отличных зависимых пунктах формулы изобретения, сам по себе не означает, что сочетание этих мер не может быть использовано с выгодой.

Изобретение относится к способам и устройствам визуализации сосудистой структуры. Система визуализации сосудистой структуры, представленной трехмерным набором данных, содержит средство для установления соответствующих значений наполнения, основанных на вексельных значениях, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом значение наполнения является показателем количества крови в окрестности соответствующего местоположения в сосудистой структуре, средство для определения соответствующих минимальных значений наполнения, связанных с соответствующими местоположениями, при этом соответствующее минимальное значение наполнения является минимальным из значений наполнения, связанных с местоположениями, расположенными выше по потоку от соответствующего местоположения, средство вычисления соответствующих значений дефицита и выход для обеспечения визуализации в зависимости от значений дефицита. Способ визуализации сосудистой структуры состоит в использовании системы визуализации. Использование изобретения позволяет упростить локализацию поражения и усовершенствовать визуализацию сосудистой системы. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система (500) для визуализации сосудистой структуры (306), представленной трехмерным набором данных, в котором соответствующие вексельные значения связаны с соответствующими вокселами, при этом система содержит:
средство (502) для установления соответствующих значений (314) наполнения, основанных на вексельных значениях, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение наполнения является показателем количества крови в окрестности соответствующего местоположения в сосудистой структуре;
средство (504) для определения соответствующих минимальных значений (316) наполнения, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее минимальное значение наполнения является минимальным из значений (314) наполнения, связанных с местоположениями, расположенными выше по потоку от соответствующего местоположения;
средство (506) для вычисления соответствующих значений (318) дефицита, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение дефицита вычисляется в зависимости от значения (314) наполнения, связанного с соответствующим местоположением, и минимального значения (316) наполнения, связанного с соответствующим местоположением; и
выход (514) для обеспечения визуализации (408) в зависимости от значений дефицита.

2. Система по п.1, в которой средство для установления соответствующих значений наполнения содержит:
средство (516) для вычисления карты обобщенных расстояний, в котором соответствующие значения обобщенного расстояния, основанные на вексельных значениях, связаны с соответствующими вокселами; и средство (518) для установления центральной линии сосуда в зависимости от карты обобщенных расстояний или в зависимости от вексельных значений;
средство (520) для установления соответствующих значений наполнения в зависимости от соответствующих значений обобщенного расстояния, связанных с соответствующими вокселами на центральной линии сосуда.

3. Система по п.2, в которой средство для установления центральной линии сосуда содержит средство для распознавания множества векселей на линии гребня карты обобщенных расстояний или вексельных значений и выполнено с возможностью использования множества векселей как центральной линии сосуда.

4. Система по п.1, в которой вексельные значения являются показателями локальной концентрации контрастного вещества, и средство для установления соответствующих значений наполнения выполнено с возможностью вычисления соответствующего значения наполнения в качестве оценки степени локального наполнения контрастного вещества в сечении сосуда в соответствующем местоположении в сосудистой структуре.

5. Система по п.1, в которой средство для распознавания соответствующих минимальных значений наполнения содержит средство для установления местоположений выше по потоку от соответствующего местоположения путем распознавания местоположений вдоль сосудистой структуры между соответствующим местоположением и определенным заранее местом входа потока сосудистой структуры.

6. Система по п.1, в которой средство для вычисления соответствующих значений дефицита выполнено с возможностью вычисления соответствующего значения дефицита в зависимости от разности между значением наполнения, связанным с соответствующим местоположением, и минимальным значением наполнения, связанным с соответствующим местоположением.

7. Система по п.1, которая дополнительно содержит средство (508) визуального воспроизведения для визуального воспроизведения трехмерного набора данных на дисплее в зависимости от вычисленных значений дефицита, при этом средство визуального воспроизведения содержит:
память для хранения отображений (522), связанных с соответствующими значениями дефицита с соответствующими параметрами визуального воспроизведения;
средство (524) для приложения параметров в соответствии с отображением и значениями дефицита.

8. Способ визуализации сосудистой структуры (306), представленной трехмерным набором данных, в котором соответствующие вексельные значения связаны с соответствующими вокселами, способ содержит этапы, на которых:
устанавливают соответствующие значения (314) наполнения, основанные на вексельных значениях, связанных с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение наполнения является показателем количества крови в окрестности соответствующего местоположения в сосудистой структуре;
определяют соответствующие минимальные значения (316) наполнения, связанные с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее минимальное значение наполнения является минимальным из значений (314) наполнения, связанных с местоположениями, расположенным выше по потоку от соответствующего местоположения;
вычисляют соответствующие значения (318) дефицита, связанные с соответствующими местоположениями в сосудистой структуре, при этом соответствующее значение дефицита вычисляется в зависимости от значения (314) наполнения, связанного с соответствующим местоположением, и минимального значения (316) наполнения, связанного с соответствующим местоположением; и
обеспечивают визуализацию (408) в зависимости от значений дефицита.