СИСТЕМА НАВИГАЦИИ ДЛЯ МЕДИЦИНСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2020 года по МПК G16H30/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к системе и способу, которые позволяют пользователю осуществлять навигацию в интерактивном режиме по набору изображений срезов. Изобретение также относится к рабочей станции и устройству формирования изображения, содержащим систему, и компьютерному программному продукту, содержащему инструкции для побуждения процессорной системы к осуществлению способа.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Методы получения медицинских изображений, такие как компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ) и т.д., могут обеспечивать набор или стопку изображений срезов, которые вместе представляют объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента. Такой объем изображений может обеспечивать трехмерное (3D) представление анатомических структур, таких как кровеносные сосуды, узелки, участки поражения или дыхательные пути. Навигация по объему изображений часто требуется клиническим врачам, включая без ограничений рентгенологов, например, для диагностирования заболевания в анатомической структуре. Для того чтобы обеспечить пользователю возможность осуществлять навигацию по объему изображений, объем изображений может быть отображен пользователю в виде отдельных изображений срезов, которые пользователь может последовательно прокручивать. Таким образом, объем изображений может быть наглядно представлен пользователю срез за срезом. Одно или более изображений срезов из набора изображений срезов могут содержать область, представляющую особый интерес для пользователя. Например, набор изображений срезов может показывать кровеносный сосуд, причем одно или более изображений срезов объема изображений могут показывать бифуркацию или стеноз кровеносного сосуда, которые могут представлять особый интерес для рентгенолога.

Хотя известны и другие методы визуализации, в том числе для визуализации объема изображений, такие как объемный рендеринг, который описан, например, в US 2012/306849 A1, врачи, как известно, предпочитают выводить на экран изображения срезов, по меньшей мере для диагностических целей.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы изобретения признают, что отображение изображений срезов не всегда оптимально для обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по объему изображений.

Было бы полезно иметь улучшенную систему или улучшенный способ обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов.

Первой из особенностей настоящего изобретения, направленных на более эффективное решения этой проблемы, является предложение системы обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, представляющему в совокупности объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента, при этом система содержит:

- интерфейс данных изображения, выполненный с возможностью получения доступа к набору изображений срезов;

- пользовательский входной интерфейс, выполненный с возможностью приема команд навигации из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем, причем упомянутый прием команд навигации вызывает переключение системы из статического режима просмотра в режим навигации;

- дисплейный процессор, выполненный с возможностью:

- формирования в статическом режиме просмотра выходного изображения, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов; и

- замены в режиме навигации упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений.

Пользовательский входной интерфейс может быть выполнен с возможностью обеспечения подачи пользователем команд навигации вперед или назад в режиме навигации. Дисплейный процессор может быть выполнен с возможностью корректировки размера блока относительно соответствующего направления в объеме изображений в ответ на команды навигации вперед или назад. Вышеуказанные меры предполагают обеспечение интерфейса данных изображения, выполненного с возможностью получения доступа к набору изображений срезов. Набор изображений срезов, который может также называться «стопкой изображений», может содержать изображения поперечного сечения, которые могут быть получены с помощью различных методов формирования изображения, создающих изображение в виде плоскости, пересекающей поперек тело вместе со структурами. В число таких методов формирования изображения могут входить КТ и МРТ, позитронно-эмиссионная томография, сканирование ОФЭКТ, ультрасонография и т.д. Разница между последовательными положениями каждого среза в наборе изображений срезов может служить показателем расстояния между срезами в объеме изображений, представленном этим набором изображений срезов.

Вышеуказанные меры дополнительно предполагают пользовательский входной интерфейс для приема команд навигации из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем. Для подачи команд навигации пользователь может использовать пользовательское устройство ввода, например компьютерную мышь. Например, пользователь может нажимать кнопку мыши во время работы с колесиком прокрутки. Прием команд навигации, таких как действие колесиком прокрутки при нажатой кнопке мыши, побуждает систему переключаться из статического режима просмотра в режим навигации. Переключения системы могут означать, что по меньшей мере процессор, например, дисплейный процессор, переключает режим.

Вышеуказанные меры дополнительно предполагают дисплейный процессор, выполненный с возможностью формирования в статическом режиме просмотра выходного изображения, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов. В статическом режиме просмотра выходное изображения может отображаться на дисплее, чтобы позволить пользователю просматривать требуемое одно из изображений срезов. В режиме навигации пользователь может, например, осуществлять навигацию по объему изображений и переходить от текущего отображаемого изображения среза к другой части объема изображений. Дисплейный процессор дополнительно выполнен с возможностью в режиме навигации замены изображения среза, содержащегося в выходном изображении, посредством объемного рендеринга блока объема изображений. Поэтому в режиме навигации дисплейный процессор может рассчитывать объемный рендеринг блока объема изображений и отображать объемную визуализацию блока, а не отдельные изображения срезов. Таким образом, ранее отображавшееся изображение среза заменяется в выходном изображении посредством рассчитанного объемного рендеринга.

Следует отметить, что под изображением среза может пониматься поперечное сечение объема изображений, определяемое одной плоскостью, тогда как под блоком может пониматься часть объема изображений, например, которая определена двумя параллельными плоскостями, пересекающими объем изображений. Такие изображения срезов могут представлять, например, трансаксиальные данные или быть получены путем многоплоскостного реформатирования объема изображений, имеющего нулевую или ограниченную толщину. Напротив, толщина блока ненулевая и превышает толщину одного среза. По сути блок может таким образом содержать визуальную информацию двух или более изображений срезов. Поэтому объемный рендеринг может быть рассчитан на основе двух или более изображений срезов набора изображений срезов. Изображения срезов, содержащиеся в блоке, могут быть соседними или отстоящими друг от друга на некоторое расстояние изображениями в наборе изображений срезов.

Однако авторы изобретения установили также, что несмотря на непригодность для визуализации, подвергнутые объемному рендерингу изображения подходят для навигации, например потому, что они обычно основаны на нескольких срезах и поэтому предоставляют большее поле обзора объема изображений и тем самым обеспечивают пользователю «упреждающий просмотр» во время навигации. Такой упреждающий просмотр может облегчить навигацию, например тем, что он может помочь пользователю более точно следовать анатомическим структурам во время навигации. Это может иметь место, например, когда анатомические структуры перпендикулярны или расположены по диагонали к плоскости просмотра, когда анатомические структуры имеют ответвления и т.д. Поэтому в соответствии с настоящим изобретением во время навигации дисплейный процессор автоматически переключается на объемный рендеринг, тогда как в статическом режиме просмотра (т.е. не навигации) дисплейный процессор возвращается к показу изображения среза. Преимуществом является то, что переключаясь из посрезового просмотра в статическом режиме просмотра на объемный рендеринг в режиме навигации и обратно, пользователь получает возможность просматривать изображения среза посередине навигации, тогда как во время навигации пользователю предоставляется дополнительная визуальная информация в виде объемного рендеринга, причем эта дополнительная информация обеспечивается соседним изображением среза. Эта дополнительная визуальная информация может преимущественно помочь пользователю быстрее и точнее выявлять подходящие изображения срезов во время навигации.

В режиме навигации пользователь может корректировать размер блока с помощью команд навигации вперед и назад. Это может привести к включении большего или меньшего количества изображений срезов в блок, который подвергается объемному рендерингу, и корректировке тем самым глубины, обеспечиваемой посредством объемного рендеринга. Например, в ответ на команды навигации вперед, размер блока может быть увеличен в конкретном направлении, тогда как в ответ на команды навигации назад, размер блока может быть снова уменьшен. В качестве другого примера команды навигации «вперед» могут увеличить размер блока в конкретном направлении, тогда как команды навигации назад могут увеличить размер блока в противоположном направлении. Такая корректировка размера по сути представляет тип навигации по объему изображений, так как различные части объема изображений тем самым включаются в объемный рендеринг.

Таким образом, система и способ, описанные в формуле изобретения, в статическом режиме просмотра показывают «оригинальные», т.е. не подвергнутые объемному рендерингу, изображения срезов. Однако, как только пользователь начинает навигацию, изображение среза заменяется посредством объемного рендеринга объема изображений, и тем самым пользователю предоставляется дополнительная визуальная информация, обеспечиваемая соседними изображениями срезов и недоступная в статическом режиме просмотра. Преимуществом является то, что таким образом пользователь может получить возможность более точно следовать структурам при навигации по объемному изображению.

При необходимости, дисплейный процессор выполнен с возможностью дополнительной корректировки местоположения блока на основе команд навигации в режиме навигации. Устанавливая размер и/или местоположение блока с помощью команд навигации, пользователь получает возможность осуществления навигации по объему изображений. Например, включив больше изображений срезов в блок, пользователь может увеличить глубину, обеспечиваемую посредством объемного рендеринга, а корректируя местоположение блока, он может по сути «перемещать» блок по объему изображений. Обе корректировки, как вместе, так и по отдельности, приводят к тому, что пользователь может визуализировать другие части объема изображений, что позволяет пользователю осуществлять навигацию по объему изображений.

При необходимости, дисплейный процессор выполнен с возможностью формирования, при выходе из режима навигации после навигации от одного изображения среза к целевому изображению среза, выходного изображения, которое содержит целевое изображение среза, причем целевое изображение среза выбирают на основе текущего размера и/или местоположения упомянутого блока, подвергнутого объемному рендерингу. Таким образом, пользователь получает возможность выбирать требуемую часть объема изображений и, следовательно, по меньшей мере косвенно, целевое изображение среза, так как целевое изображение среза выбирают на основе размера/местоположения блока, подвергнутого объемному рендерингу. Следует отметить, что подвергнутый объемному рендерингу блок — это тот блок, на котором рассчитан объемный рендеринг.

При необходимости, целевое изображение среза является серединным или внешним изображением среза в блоке. Определив заранее, т.е. «зафиксировав», выбор целевого изображения среза относительно блока, пользователь может быстро понять, какое изображение среза относительно блока отображается в статическом режиме просмотра сразу после навигации.

При необходимости, дисплейный процессор выполнен с возможностью вычисления объемного рендеринга с использованием метода объемного рендеринга, выбранного по меньше мере из одного следующего: проекции максимальной интенсивности, проекции минимальной интенсивности, отображения с затененной поверхностью, прямого объемного рендеринга и виртуальной эндоскопии. Эти методы являются пригодными методами объемного рендеринга.

При необходимости, объемный рендеринг вычисляют с использованием метода объемного рендеринга, который присваивает весовые коэффициенты влиянию доли вокселей изображений срезов, содержащихся в блоке, причем это влияние корректируют на основе градации изображения, указанной с помощью указателя на экране. Диапазон срезов, вносящих вклад в объемный рендеринг, может быть ограничен с целью удаления вкладов срезов, расстояние которых от текущего среза больше указанного предела. Преимуществом является то, что в этом случае при использовании больших структур видимость находящихся на удалении структур может постепенно снижаться, например, для осуществления навигации на большие расстояния по набору изображений срезов. Дальнейшая корректировка влияния на основе градации серого цвета изображения, указанной с помощью указателя на экране, позволяет пользователю указывать, а именно путем соответствующего позиционирования указателя на экране, какая градация серого цвета изображения считается подходящей, например, представляющей интересующую ткань, и поэтому должна иметь большее влияние на объемный рендеринг, и наоборот.

При необходимости, дисплейный процессор выполнен с возможностью при вычислении объемного рендеринга корректировки вклада каждого изображения среза, содержащегося в блоке, на основе расстояния между каждым соответствующим изображением среза и упомянутым одним изображением среза из набора изображений срезов. Преимуществом является то, что информация, предоставляемая изображениями срезов, ближайшими к текущему изображению среза, может быть акцентирована при отображении пользователю. Кроме того, объемный рендеринг может более похожим на изображение среза, что может преимущественно ограничить эффект последующего переключения в режим навигации. Ограничение эффекта переключения может помочь пользователю, например, более точно сравнивать информацию, обеспечиваемую текущим срезом, и дополнительную информацию, предоставляемую в блоке добавленными срезами.

При необходимости, дисплейный процессор выполнен с возможностью формирования цветного наложения на объемный рендеринг на основе вклада каждого из изображений срезов, содержащихся в блоке. Это может помочь пользователю проще и точнее различать информацию, обеспечиваемую срезами, ближайшими к интересующему срезу, что может помочь пользователю точнее визуализировать/анализировать интересующий срез.

Описанная система может содержаться на рабочей станции.

Описанная система может содержаться в устройстве формирования изображения.

Другой особенностью настоящего изобретения является предложение способа обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, представляющему в совокупности объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента, при этом способ включает:

- получение доступа к набору изображений срезов;

- прием команд навигации из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем;

- в ответ на упомянутый прием команд навигации, переключение из статического режима просмотра в режим навигации;

- формирование в статическом режиме просмотра выходного изображения, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов; и

- замену в режиме навигации упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений.

Способ может, но в не заявленных в формуле изобретения вариантах реализации не должен, дополнительно включать:

- обеспечение подачи пользователем команд навигации вперед или назад в режиме навигации; и

- в ответ на команды навигации вперед или назад, корректировку размера блока относительно соответствующего направления в пределах объема изображений.

Компьютерный программный продукт может содержать инструкции для побуждения процессорной системы к выполнению предложенного способа.

В варианте реализации, который не входит в объем формулы изобретения поданной заявки, может быть предложена система, которая в целом выполнена с возможностью обеспечения пользователю навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, представляющему в совокупности объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента, при этом система содержит:

- интерфейс данных изображения, выполненный с возможностью получения доступа к набору изображений срезов;

- пользовательский входной интерфейс, выполненный с возможностью приема команд навигации из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем, причем упомянутый прием команд навигации вызывает переключение системы из статического режима просмотра в режим навигации;

- дисплейный процессор, выполненный с возможностью:

- формирования в статическом режиме просмотра выходного изображения, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов; и

- замены в режиме навигации упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений.

В другом варианте реализации, который не входит в объем формулы изобретения поданной заявки, может быть предложен соответствующий способ.

Специалистам в данной области техники понятно, что два или более вариантов осуществления, реализаций и/или особенностей настоящего изобретения могут быть скомбинированы любым образом, который полагается полезным.

Модификации и изменения устройства получения изображения, рабочей станции, способа и/или компьютерного программного продукта, которые соответствуют описанным модификациям и вариантам системы, могут быть выполнены специалистом в данной области техники на основе настоящего описания.

Специалисту в данной области техники понятно, что настоящий способ может быть применен к данным многомерного изображения, например, к трехмерным (3-D) или четырехмерным (4-D) изображениям, полученными различными методами получения изображений, такими как, без ограничений, формирование стандартных рентгеновских изображений, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), ультразвуковое исследование (УЗИ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОФЭКТ) и ядерная медицина (ЯМ).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие особенности настоящего изобретения очевидны из вариантов реализации, описанных здесь, и будут пояснены со ссылкой на данные варианты реализации. Содержание чертежей:

на Фиг. 1 представлена система обеспечения пользователя возможностью навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, который представляет объем изображений, показывающие анатомическую структуру пациента;

на Фиг. 2 представлен набор изображений срезов, представляющий объем изображений;

на Фиг. 3a представлен вид сверху набора изображений срезов, показанного на Фиг. 2, где одно из изображений среза отображается пользователю в статическом режиме просмотра;

на Фиг. 3b представлен блок объема изображений, который подвергнут объемному рендерингу в режиме навигации, причем этот блок содержит ранее отображавшееся изображение среза;

на Фиг. 4a представлен вид сверху набора изображений срезов, показанного на Фиг. 2;

на Фиг. 4b представлен другой блок объема изображений во время навигации в направлении целевого изображения среза;

на Фиг. 4c представлен размер бока, показанного на Фиг. 4b, который в ответ на команды навигации увеличивается путем добавления изображений срезов;

на Фиг. 4d представлен вид сверху набора изображений срезов, где целевые изображения срезов указаны как изображение, отображаемое пользователю в статическом режиме просмотра после навигации, показанной на Фиг. 4c;

на Фиг. 5a представлен вид сверху набора изображений срезов, показанного на Фиг. 2;

на Фиг. 5b представлен блок объема изображений, который подвергнут объемному рендерингу во время навигации в направлении целевого изображения среза;

на Фиг. 5c представлен блок, перемещенный в направлении целевого изображения среза в ответ на команды навигации в режиме навигации;

на Фиг. 5d представлен вид сверху набора изображений срезов, где целевые изображения срезов указаны как изображение, отображаемое пользователю в статическом режиме просмотра после навигации, показанной на Фиг. 5c;

на Фиг. 6a представлен вид сверху набора изображений срезов, показанного на Фиг. 2;

на Фиг. 6b представлен другой блок объема изображений во время навигации в направлении целевого изображения среза;

на Фиг. 6c представлен размер бока, показанного на Фиг. 6b, который в ответ на команды навигации увеличивается путем добавления изображений срезов;

на Фиг. 6d представлено местоположение блока, показанного на Фиг. 6c, которое скорректировано в направлении целевого изображения среза;

на Фиг. 6e представлен вид сверху набора изображений срезов, где целевые изображения срезов указаны как изображение, отображаемое пользователю в статическом режиме просмотра после навигации, показанной на Фиг. 6d;

на Фиг. 7 представлен другой блок объема изображений во время навигации, где представленная интенсивностью доля каждого изображения среза, содержащегося в блоке, установлена на основе расстояния между каждым изображением среза и первым изображением среза блока;

на Фиг. 8 представлен набор изображений срезов, в совокупности представляющих объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента;

на Фиг. 9a представлен статический вид изображения среза из набора изображений срезов, показанного на Фиг. 8, который может отображаться пользователю;

на Фиг. 9b представлен объемный рендеринг блока объема изображений, заменяющий во время навигации замещенное изображение среза, показанное на Фиг. 9a;

на Фиг. 9c представлено другое изображение среза из множества изображений срезов, показанного на Фиг. 8, которое отображается пользователю после навигации, показанной на Фиг. 9b;

На Фиг. 10 представлен способ обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, причем этот набор срезов в совокупности представляет объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента; и

на Фиг. 11 представлен компьютерный программный продукт, содержащий инструкции для побуждения процессорной системы к выполнению способа.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На Фиг. 1 представлена система 100 обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, причем этот набор срезов в совокупности представляет объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента. Система 100 содержит интерфейс 120 данных изображения, выполненный с возможностью получения доступа к набору изображений срезов. В примере на Фиг. 1 показано, что интерфейс 120 данных изображения соединен с внешним репозиторием 020 изображений, который содержит данные 022, представляющие набор изображений срезов. Например, репозиторий 020 изображений может представлять собою или являться частью системы архивации и передачи изображений (PACS) больничной информационной системы (HIS), к которой может быть подключена, или в которую может входить система 100. Соответственно, система 100 может получать доступ к данным 022 набора изображений срезов посредством HIS. В альтернативном варианте данные 022 изображения могут быть доступны из внутреннего хранилища данных системы 100. Вообще, интерфейс 120 данных изображения может принимать любые пригодные формы, такие как сетевой интерфейс с локальной или глобальной вычислительной сетью, такой как Интернет, интерфейс хранилища с внутренним или внешним хранилищем данных и т.д.

Система 100 дополнительно содержит пользовательский входной интерфейс 160, выполненный с возможностью приема команд навигации из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем, причем упомянутый прием команд навигации понуждает систему 100 переключаться из статического режима просмотра в режим навигации. Поэтому пользовательский входной интерфейс 160 может обеспечивать пользователю возможность переключения из статического режима просмотра в режим навигации на основе команд навигации, принимаемых из пользовательского устройства 070 ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем. Данные 072 пользовательского ввода, представляющие команды навигации, могут быть получены из пользовательского устройства 070 ввода. Следует отметить, что пользовательское устройство 070 ввода может принимать различные формы, включая без ограничений компьютерную мышь 070, сенсорный экран, клавиатуру и т.д. Пользовательский входной интерфейс 160 может содержать входной интерфейс 170, тип которого может соответствовать типу пользовательского устройства 070 ввода, т.е. он может быть к тому же соответствующим интерфейсом пользовательского устройства. Пользовательский входной интерфейс 160 может содержать дисплейный выход 180 для приема выходного изображения 142 и для предоставления данных 082 отображения дисплею 080, Дисплей может быть любым подходящим дисплеем, таким как, например, компьютерный монитор или телевизор. Данные отображения могут, например, содержать выходное изображение, включающее в себя одно изображение среза из множества изображений среза.

Система 100 дополнительно содержит дисплейный процессор 140. Дисплейный процессор 140 выполнен с возможностью формирования в статическом режиме просмотра выходного изображения 142, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов. Дисплейный процессор 140 дополнительно выполнен с возможностью замены в режиме навигации упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений, причем блок содержит более одного изображения среза. Как показано в примере, представленном на Фиг. 1, дисплейный процессор 140 принимает данные 022 изображения среза из входного интерфейса 120 изображения, принимает данные 072 пользовательского ввода из пользовательского входного интерфейса 160 и выводит выходное изображение 142.

Система 100 может быть реализована в виде или внутри отдельного устройства или аппарата. Устройство или аппарат может содержать один или более микропроцессоров, которые исполняют соответствующее программное обеспечение. Программное обеспечение может быть загружено и/или храниться в соответствующей памяти, например, в энергозависимом запоминающем устройстве, таком как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), или в энергонезависимом запоминающем устройстве, таком как флэш-память. В альтернативном варианте функциональные блоки системы, например, дисплейный процессор 140, могут быть реализованы в устройстве или аппарате в виде логики, выполненной с возможностью программирования, например, программируемая пользователем вентильная матрица, ППВМ (FPGA). Вообще, каждый функциональный блок системы может быть реализован в виде схемы. Следует отметить, что система 100 также может быть реализована в распределенном виде, например, включающем в себя различные устройства или аппараты. Например, распределение может быть выполнено в соответствии с моделью клиент-сервер.

На Фиг. 2 представлен набор 200 изображений 210–270 срезов, представляющий объем изображений. Набор 200 изображений срезов может быть, например, стопкой изображений срезов, полученных, например методами формирования изображения КТ, МРТ. Объем изображений может быть трехмерной реконструкцией анатомической структуры человека. Система 100, показанная на Фиг. 1, может принимать данные изображения, представляющие набор изображений 210–270 срезов, и может формировать выходное изображение, содержащее изображение среза из набора изображений срезов. При выборе статического режима просмотра пользователю может быть предоставлена возможность просмотра одного среза из набора изображений срезов на дисплее, показанном на Фиг. 1.

На Фиг. 3a представлен вид сверху набора 200 изображений срезов, показанного на Фиг. 2, где одно из изображений 310 среза указано в качестве изображения, отображаемого пользователю в статическом режиме просмотра. Система 100, показанная на Фиг. 1, может дополнительно предоставлять пользователю возможность навигации в интерактивном режиме по набору 200 изображений срезов, когда пользователь выбирает режим навигации системы 100 вместо статического режима просмотра. В режиме навигации объемный рендеринг блока 315 объема изображений может быть рассчитан и отображен взамен упомянутого единственного изображения 310 среза в выходном изображении. На Фиг. 3b блок 315 объема изображений, показанный на Фиг. 2, представлен в режиме навигации. Блок 315 может охватывать множество изображений срезов. Как показано на Фиг. 3b, этот блок содержит указанное изображение 310 среза, изображенное на Фиг. 3a, и еще два изображения среза, соседних с указанным изображением среза. Объемный рендеринг, рассчитанный на основе такого блока, может обеспечивать большее поле обзора объема изображений, например, содержать ряд изображений срезов, и тем самым предоставлять пользователю возможность следовать анатомическим структурам, которые могут содержаться в объеме изображений во время навигации.

Следует также отметить, что объемный рендеринг известен в таких областях, как визуализация и компьютерная графика. Объемный рендеринг можно определить, в целом, как набор методов, используемых для отображения двумерной (2D) проекции трехмерного (3D) набора данных, полученного путем дискретной выборки, обычно скалярного 3D-поля. Объемный рендеринг может быть рассчитан на основе различных методов, таких как проекция максимальной интенсивности, проекция минимальной интенсивности, отображение с затененной поверхностью, прямой объемный рендеринг, виртуальная эндоскопия и т.д. В неограничивающем примере может быть использован прямой объемный рендеринг, который может потребовать отображения каждого значения выборки на непрозрачность и цвет. Это можно сделать с помощью передаточной функции. К примерам таких передаточных функций можно отнести кусочно-линейную функцию, простую линейно изменяющуюся функцию, произвольную таблицу и т.д. После преобразования в значение RGBA полученное в результате составное значение RGBA может быть спроектировано на соответствующий пиксель буфера кадра. Следует отметить, что RGBA означает red, green, blue, alpha (красный, зеленый, синий, альфа). В другом неограничивающем примере может быть использована проекция минимальной интенсивности. В проекции минимальной интенсивности отобраны и спроектированы могут быть только воксели с минимальной интенсивностью, которые встречаются на пути параллельных лучей, проведенных из точки просмотра к плоскости проекции. В примере проекции минимальной интенсивности для каждой координаты XY представлен может быть только пиксель вдоль оси Z, имеющий наивысшее число Хаунсфилда. В результате на одном двумерном изображении могут наблюдаться все плотные структуры в данном объеме. С помощью этого подхода можно, например, найти сверхплотные структуры в объеме вне зависимости от их положения.

Следует также отметить, что для обеспечения возможности навигации пользовательское устройство 070 системы 100, показанной на Фиг. 1, может быть компьютерной мышью, содержащей колесико прокрутки. Колесико прокрутки — это устройство, выполненное с возможностью механического вращения, с помощью которого пользователь может осуществлять навигацию по набору изображений срезов. Например, вращая колесико прокрути вперед можно подать команду «следующее» или «вперед», а вращая колесико прокрутки назад, можно подать команду «предыдущее» или «назад». Поэтому навигация может позволить пользователю перемещаться от одного изображения среза к другим изображениям среза в наборе изображений срезов. Направления назад или вперед в навигации по набору изображений срезов могут позволить пользователю перемещаться к конкретному изображению среза, представляющему интерес, или от него и просматривать изображения срезов, соседние с этим конкретным изображением среза и удаленный от него. Как только такая команда навигации, например, прокрутка вперед с помощью колесика прокрутки, принята системой, система может автоматически переключиться на объемный рендеринг. Следует отметить, что команды навигации могут подаваться различными путями, например, с помощью пользовательских устройств ввода различных типов и/или иного взаимодействия с пользовательским устройством ввода.

Следует также отметить, что пользователю может быть дополнительно предоставлена возможность перетаскивать указатель по экрану, используя, например, компьютерную мышь. В примере, где пользователь перетаскивает указатель, система 100 может быть выполнена с возможностью разрешения пользователю осуществлять навигацию по набору изображений в режиме навигации и, в частности, автоматически переключаться на объемный рендеринг. Система 100 может быть выполнена с возможностью выхода из режима навигации и возврата в статический режим просмотра, как только пользователь отпускает указатель, таким образом показывая пользователю на экране дисплея одно единственное изображение среза из набора изображений срезов пользователю.

На Фиг. 4a представлен вид сверху набора 200 изображений срезов, показанного на Фиг. 2, а на Фиг. 4b представлен другой блок 415 объема изображений во время навигации в направлении целевого изображения 450 среза. Система 100, показанная на Фиг. 1, может предоставлять пользователю возможность корректировать размер блока посредством команд навигации в режиме навигации. Как показано в примере, представленном на Фиг. 4c, пользователь корректирует размер блока 415. Как показано на Фиг. 4a, блок 415 увеличивается в размере за счет добавления изображений срезов к блоку 415 для получения увеличенного блока 425, показанного на Фиг. 4c. Увеличивая размер блока 415, пользователь по сути осуществляет навигацию в направлении требуемого целевого изображения среза, так как при увеличении размера блока 415 вид объема изображений, представленный выходным изображением, отображается «с упреждением» в объеме изображений. Таким образом, установка размера блока 415 может позволить пользователю получить доступ к дополнительной информации объема изображений в увеличенном блоке 425, обеспеченной дополнительными изображениями срезов, и просмотреть ее. Используя предоставленную информацию в увеличенном блоке 425, пользователь может иметь возможность получать более точно визуализацию и следовать структурам во время навигации по объему изображений. После навигации, когда пользователь переключается обратно в статический режим просмотра, любое изображение среза, содержащееся в блоке 425 или находящееся вблизи блока 425, может быть выбрано автоматически или пользователем и отображено. На Фиг.4d представлен вид сверху набора изображений срезов, где целевые изображения 450 срезов указаны как изображение, отображаемое пользователю в статическом режиме просмотра после навигации, показанной на Фиг. 4c. Следует отметить, что в качестве целевого изображения среза может быть выбрано любое изображение среза, содержащееся в блоке, например изображение внутреннего или крайнего среза блока, или это может быть изображение за пределами текущего блока, например, это может быть изображение среза из соседнего блока.

На Фиг. 5a представлен вид сверху набора 200 изображений срезов, показанного на Фиг. 2, а на Фиг. 5b представлен другой блок 515 объема изображений во время навигации в направлении целевого изображения 550 среза. Система 100, показанная на Фиг. 1, может предоставлять пользователю возможность корректировать местоположение блока 515 посредством команд навигации в режиме навигации таким образом, чтобы пользователь мог получить возможность доступа к дополнительной информации и просмотра ее. На Фиг.5c представлен перемещенный блок 525, местоположение которого скорректировано по сравнению с показанным на Фиг. 5b блоком 515, в направлении целевого изображения 550 среза. За счет смещения блока 525, которое может быть в направлении целевого изображения 550 среза или от него, пользователь может осуществлять навигацию назад и вперед по объему изображений и выбирать, какие изображения среза, по его мнению, желательны для включения в блок 525 и тем самым в объемный рендеринг во время осуществления навигации назад и вперед. На Фиг. 5d представлен вид сверху набора изображений срезов, где целевые изображения 550 срезов указаны как изображение, отображаемое пользователю в статическом режиме просмотра после навигации, показанной на Фиг. 5c.

На Фиг. 6a представлен вид сверху набора 200 изображений срезов, показанного на Фиг. 2, а на Фиг. 6b представлен другой блок 615 объема изображений во время навигации в направлении целевого изображения 650 среза. Система 100, показанная на Фиг. 1, может предоставлять пользователю возможность корректировать размер и местоположение блока 615 посредством команд навигации в режиме навигации. На Фиг. 6c представлен размер бока 615, показанного на Фиг. 6b, который в ответ на команды навигации увеличивается до блока 625 путем добавления изображений срезов. На Фиг. 6d представлено местоположение блока 625, показанного на Фиг.6c, которое скорректировано в направлении целевого изображения 650 среза. Регулируя размер и местоположение блока 615, пользователь может добиться гибкого выбора количества и местоположения изображений срезов, которые требуется включить в объемный рендеринг. На Фиг. 6e представлен вид сверху набора изображений срезов, где целевые изображения 650 срезов указаны как изображение, отображаемое пользователю в статическом режиме просмотра после навигации, показанной на Фиг. 6d.

На Фиг. 7 представлен другой блок 715 объема изображений во время навигации, где вклад каждого из изображений 710–740 среза, содержащихся в блоке 715, корректируется на основе расстояния между каждым изображением среза и первым изображением 710 среза блока 715. Как показано в примере, показанном на Фиг. 7, вклад каждого изображения 710–740 среза представлен в виде интенсивности изображения среза. Показано, что чем ближе изображение среза к первому изображению 710 среза блока 715, тем выше интенсивность изображения среза. Поэтому изображения 720–740 срезов, расположенные ближе к первому изображению 710 среза, могут быть отчетливо видны при представлении пользователю, и пользователь может сфокусироваться больше на отчетливо видных частях объемного рендеринга. Фокусируясь на отчетливых частях, пользователь может получить возможность точнее и удобнее следовать структурам, так как визуальное отвлечение пользователя, вызванное менее отчетливой информацией, может быть уменьшено.

На Фиг. 8 представлен набор 800 изображений срезов, в совокупности представляющих объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента. В статическом режиме просмотра пользователю может быть предоставлена возможность посрезовой визуализации изображения среза. На Фиг. 9a представлен статический вид изображения 910 среза из набора 800 изображений срезов, показанного на Фиг. 8, который может отображаться пользователю. Когда пользователю требуется более точно следовать анатомической структуре путем навигации по объему изображений, при подаче команды навигации пользователем может быть рассчитан объемный рендеринг частичного объема изображений (например, блока) и автоматически представлен пользователю вместо изображения 910 среза, показанного на Фиг. 9. Как показано в этом примере, указатель 915 перетаскивается пользователем по экрану таким образом, чтобы подать команду навигации. На Фиг. 9b представлен объемный рендеринг 920 блока объема изображений, заменяющий во время навигации смещенное изображение среза, показанное на Фиг. 9a. Как видно на Фиг. 9b указатель, показанный на Фиг. 9a, перетаскивается и смещается пользователем, что позволяет подать команду навигации на вычисление, переключение в режим навигации и представление объемного рендеринга пользователю. В этом примере благодаря объемному рендерингу пользователь может получить возможность, например, более точно следовать ответвлениям 925 сосудов в анатомической структуре. Как только пользователь отпускает указатель, может произойти автоматический выход из режима навигации и пользователю может быть представлено изображение среза. На Фиг. 9c представлено другое изображение 930 среза из множества 800 изображений срезов, показанного на Фиг. 8, которое отображается пользователю после навигации, показанной на Фиг. 9b.

На Фиг. 10 представлен способ 1000 обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, причем этот набор срезов в совокупности представляет объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента. Способ 1000 включает операцию под названием «ПОЛУЧЕНИЕ ДОСТУПА К ИЗОБРАЖЕНИЯМ СРЕЗОВ», обеспечивающую получение доступа 1010 к набору изображений срезов. Способ 1000 дополнительно включает операцию под названием «ПРИЕМ КОМАНД НАВИГАЦИИ», обеспецивающую прием 1020 команд навигации из пользовательского устройства ввода, которые выполнено с возможностью его управления пользователем. Способ 1000 дополнительно включает операцию под названием «ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ РЕЖИМА», обеспечивающую переключение 1030 из статического режима просмотра в режим навигации в ответ на указанный прием команд навигации. Способ 1000 дополнительно включает операцию под названием «ФОРМИРОВАНИЕ ВЫХОДНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ», обеспечивающую формирование 1040 выходного изображения, которое содержит одно изображение среза из набора изображений срезов. Способ 1000 дополнительно включает операцию под названием «ОБНОВЛЕНИЕ ВЫХОДНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ», обеспечивающую в режиме навигации замену 1050 упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений, причем блок содержит более одного изображения среза.

Способ 1000 может быть реализован на компьютере в виде компьютеризованного способа, в виде специализированного оборудования или в виде их сочетания. Как показано на Фиг. 11, инструкции для компьютера, т.е. исполнимый код, могут храниться в компьютерном программном продукте 1070, например, в виде последовательности 1071 машиночитаемых физических меток и/или последовательности элементов, обладающих разными электрическими, например, магнитными, или оптическими свойствами или значениями. Исполнимый код может храниться с использованием или без использования физического носителя данных. В число примеров компьютерных программных продуктов входят запоминающие устройства, оптические запоминающие устройства 1070, интегральные схемы, серверы, интерактивное программное обеспечение и т.д. На Фиг. 11 показан оптический диск.

В соответствии с вышесказанным и рефератом настоящей заявки предложены система и способ обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, причем этот набор срезов в совокупности представляет объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента. Пользователю может быть предоставлена возможность переключения из статического режима просмотра в режим навигации на основе команд навигации, принимаемых из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем. Дисплейный процессор может быть выполнен с возможностью формирования в статическом режиме просмотра выходного изображения, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов. Дисплейный процессор дополнительно может быть выполнен с возможностью замены в режиме навигации упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений, причем блок содержит более одного изображения среза. Таким образом, система и способ избирательно переключают на объемный рендеринг, а именно во время навигации, тогда как в статическом (т.е. не навигации) режиме просмотра отображается изображение среза. Преимуществом является то, что пользователь может таким образом более точно следовать структурам во время навигации по объемному изображению, тем самым быстрее и точнее выявляя изображения срезов, представляющие интерес.

Понятно, что изобретение также распространяется на компьютерные программы, в частности, на компьютерные программы на или в носителе, приспособленном для воплощения изобретения на практике. Программа может быть в виде исходного кода, объектного кода, промежуточного источника кода и объектного кода, например, в частично компилированном виде или любом ином виде, пригодном для использования в реализации способа согласно настоящему изобретению. Понятно также, что такая программа может иметь множество различных структур на архитектурном уровне Например, программный код, реализующий функциональные возможности способа или системы в соответствии с настоящим изобретением, может быть подразделен на одну или несколько подпрограмм. Специалистам в данной области техники понятны множество различных способов распределения функциональных возможностей между этими подпрограммами. Подпрограммы могут быть сохранены вместе в одном исполняемом файле с образованием независимой программы. Такой исполняемый файл может содержать инструкции, которые могут быть выполнены компьютером, например, инструкции процессору и/или инструкции интерпретатору (например, инструкции интерпретатору Java). В альтернативном варианте одна или более либо все подпрограммы могут храниться в по меньшей мере одной внешней библиотеке файлов и связываться с основной программой статически или динамически, например во время исполнения. Основная программа содержит по меньшей мере одно обращение к по меньшей мере одной из подпрограмм. Подпрограммы могут также содержать обращения к функциям друг друга. Вариант реализации, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит выполненные с возможность исполнения инструкции, соответствующие каждому этапу обработки по меньшей мере одного из способов, изложенных в настоящем описании. Эти инструкции могут подразделяться на подпрограммы и/или храниться в одном или более файлов, которые могут быть связаны статически или динамически. Другой вариант реализации, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит выполненные с возможность исполнения инструкции, соответствующие каждому средству по меньшей мере одной из систем и/или продуктов, изложенных в настоящем описании. Эти инструкции могут подразделяться на подпрограммы и/или храниться в одном или более файлов, которые могут быть связаны статически или динамически.

Носитель компьютерной программы может быть любым объектом или устройством, выполненным с возможностью содержания программы. Например, носитель может включать в себя носитель информации, такое как постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), например, ПЗУ на компакт-диске (CD ROM) или полупроводниковое ПЗУ, носитель магнитной записи, например, накопитель на жестком диске. Кроме того, носитель может быть носителем, выполненным с возможностью передачи, таким как электрический или оптический сигнал, который может быть передан по электрическому или оптическому кабелю, или по радио, или другими средствами. Когда программа реализована в виде такого сигнала, носитель может быть выполнен в виде такого кабеля, или другого устройства или средств. В альтернативном варианте носитель может быть интегральной схемой, в которой реализована программа, причем эта интегральная схема адаптируется для выполнения или использования при выполнении соответствующего способа.

Следует отметить, что вышеупомянутые варианты реализации иллюстрируют, а не ограничивают, настоящее изобретение, и что специалисты в данной области техники в состоянии разработать множество альтернативных вариантов реализации, не выходящих за пределы объема прилагаемой формулы изобретения. В пунктах формулы любые ссылочные позиции, заключенные в скобки, не должны толковаться как ограничивающие этот пункт. Использование глагола «содержит/включает в себя» и его спряжений не исключает наличия других элементов или этапов, кроме указанных в пункте формулы изобретения. Грамматические средства выражения единственного числа, используемые с элементом, не исключает наличия множества таких элементов. Настоящее изобретение может быть реализовано посредством оборудования, содержащего несколько различных элементов, и посредством соответствующим образом запрограммированного компьютера. В описывающем устройство пункте, перечисляющем несколько средств, некоторые из этих средств могут быть реализованы одним и тем же элементом оборудования. Сам факт того, что определенные меры изложены во взаимно отличающихся различных пунктах формулы, не означает того, комбинация этих мер не может быть использована эффективно.

Изобретение относится к навигации для медицинских изображений. Технический результат заключается в обеспечении возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов. Такой результат достигается тем, что обеспечивают возможность переключения из статического режима просмотра в режим навигации на основе команд навигации, принимаемых из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем, дисплейный процессор выполнен с возможностью формирования в статическом режиме просмотра выходного изображения, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов и дополнительно выполнен с возможностью замены в режиме навигации упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений, причем блок содержит более одного изображения среза. 5 н. и 8 з.п. ф-лы, 24 ил.

1. Система (100) обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, представляющему в совокупности объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента, при этом система (100) содержит:

- интерфейс (120) данных изображения, выполненный с возможностью получения доступа к набору изображений срезов;

- пользовательский входной интерфейс (160), выполненный с возможностью приема команд навигации из пользовательского устройства ввода, которое выполнено с возможностью его управления пользователем, причем упомянутый прием команд навигации вызывает переключение системы из статического режима просмотра в режим навигации;

- дисплейный процессор (140), выполненный с возможностью:

- формирования в статическом режиме просмотра выходного изображения, содержащего одно изображение (310, 410, 510, 610) среза из набора изображений срезов; и

- замены в режиме навигации упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга (920) блока (315, 415, 425, 515, 525, 625, 635, 715) объема изображений;

причем:

- пользовательский входной интерфейс (160) выполнен с возможностью обеспечения подачи пользователем команд навигации вперед или назад в режиме навигации; а

- дисплейный процессор (140) выполнен с возможностью корректировки размера указанного блока относительно соответствующего направления в объеме изображений в ответ на команды навигации вперед или назад.

2. Система (100) по п. 1, в которой дисплейный процессор (140) выполнен с возможностью дополнительной корректировки местоположения блока (315, 415, 425, 515, 525, 625, 635, 715) на основе команд навигации в режиме навигации.

3. Система (100) по п. 1 или 2, в которой дисплейный процессор (140) выполнен с возможностью формирования, при выходе из режима навигации после осуществления навигации от одного изображения среза к целевому изображению среза, выходного изображения, которое содержит целевое изображение (450, 550, 650, 930) среза, выбранное на основе текущего размера и/или местоположения упомянутого блока, подвергнутого объемному рендерингу.

4. Система (100) по п. 3, в которой целевое изображение среза является серединным или внешним изображением среза в блоке.

5. Система (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой дисплейный процессор (140) выполнен с возможностью вычисления объемного рендеринга с использованием метода объемного рендеринга, выбранного по меньше мере из одного следующего: проекции максимальной интенсивности, проекции минимальной интенсивности, отображения с затененной поверхностью, прямого объемного рендеринга и виртуальной эндоскопии.

6. Система (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой объемный рендеринг (920) вычислен с использованием метода объемного рендеринга, который присваивает весовые коэффициенты влиянию вклада вокселей изображений срезов, содержащихся в блоке,

причем это влияние скорректировано на основе градации изображения, указанной указателем на экране.

7. Система (100) по любому из предшествующих пунктов, в которой дисплейный процессор (140) выполнен с возможностью при вычислении объемного рендеринга (920) корректировки вклада каждого изображения среза, содержащегося в блоке, на основе расстояния между каждым соответствующим изображением среза и упомянутым одним изображением среза из набора изображений срезов.

8. Система (100) по п. 7, в которой дисплейный процессор (140) выполнен с возможностью формирования цветного наложения на объемный рендеринг на основе вклада каждого из изображений срезов, содержащихся в блоке.

9. Система (100) по п. 1, в которой пользовательское устройство ввода является компьютерной мышью, содержащей кнопку мыши, а команды навигации вперед и назад представляют одно из:

- действий колесиком прокрутки компьютерной мыши в соответствующем направлении при нажатой кнопке мыши; или

- перемещения экранного указателя в соответствующем направлении с помощью компьютерной мыши при нажатой кнопке мыши.

10. Рабочая станция с возможностью осуществления навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, содержащая систему (100) по п. 1.

11. Устройство формирования изображения, содержащее систему (100) по п. 1.

12. Способ (1000) обеспечения пользователю возможности навигации в интерактивном режиме по набору изображений срезов, представляющему в совокупности объем изображений, показывающий анатомическую структуру пациента, при этом способ (1000) включает:

- получение доступа (1010) к набору изображений срезов;

- прием (1020) команд навигации из пользовательского устройства ввода, выполненного с возможностью его управления пользователем;

- в ответ на упомянутый прием команд навигации, переключение (1030) из статического режима просмотра в режим навигации;

- в статическом режиме просмотра, формирование (1040) выходного изображения, содержащего одно изображение среза из набора изображений срезов; и

- в режиме навигации, замену (1050) упомянутого одного изображения среза в выходном изображении посредством объемного рендеринга блока объема изображений;

при этом способ дополнительно включает:

- обеспечение подачи пользователем команд навигации вперед или назад в режиме навигации; и

- в ответ на команды навигации вперед или назад, корректировку размера блока относительно соответствующего направления в пределах объема изображений.

13. Машиночитаемый носитель данных, содержащий инструкции для побуждения процессорной системы к выполнению способа по п. 12.