CN101292268A - 使用轮廓标志来交互式探测和注释医学图像的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法(100)和系统(800)，用于基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据，该方法包括：实例化步骤(105)，用于实例化探头，施加步骤(115)，用于将探头施加到对象表面上的一位置；以及确定步骤(120)，用于基于探针位置根据感兴趣数据确定轮廓。探头是用于从感兴趣数据中提取信息的虚拟工具。基于根据相关图像数据绘制的视图研究该工具。探头还包括用于确定探测范围的装置。这样，该方法(100)和系统(800)使用户可以从感兴趣数据中提取所期望信息。

Description

使用轮廓标志来交互式探测和注释医学图像的方法和系统

本发明涉及一种基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据的方法。

本发明还涉及一种基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据的系统。

本发明还涉及一种包括所述系统的用于获取图像数据的获取设备。

本发明还涉及一种包括所述系统的工作站。

本发明还涉及一种计算机程序，包括用于执行所述方法的程序代码模块。

本发明还涉及一种计算机程序产品，包括存储在计算机可读介质上的程序代码模块，当在计算机上运行所述程序产品时，用于执行所述方法。

由Bernhard Preim，Christian Tietjen，Wolf Spindler和Heinz-Otto Peitgen发表在Proceedings of IEEE Visualization 2002，第21-28页上的题为″Integration of Measurement Tools in Medical 3d Visualizations″的文章描述了在开篇段落中所述的这类方法的实施例。该文章描述了一种工具，例如，距离线和角测量工具，用于可查看对象的交互式和自动3D测量。通过提供支持以确定对象直径和在对象之间的角度，可以使用分割信息来增强测量。然而，该方法适于并限于提取与在根据图像数据绘制的视图中所表示的对象相关的几何信息。在其它方面，存在很多进一步的信息，包含在图像数据中以及在与图像数据相关的感兴趣数据中，例如使用与通常获取图像数据的数据获取设备不同的数据获取设备获取的数据。例如对于内科医生来讲感兴趣的是使整个股骨的局部密度可视化，局部密度可从体积计算机断层摄影(CT)图像数据的亮度导出。另一个例子是T₂磁共振(MR)的弛豫时间图，其表示在覆盖膝关节表面的关节软骨中的组织性质。这样，就需要一种工具，其允许基于包括在相关图像数据中的并在根据所述相关图像数据绘制的视图中表示的对象探测感兴趣数据。

本发明的目的是提供一种在开篇段落中描述的类型的方法，其适于基于在相关图像数据中的对象从感兴趣数据中提取有用信息。

可用一种方法实现本发明的该目的，该方法基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据，该方法包括：

实例化步骤，用于实例化探头；

施加步骤，用于将探头施加到对象表面上的一位置；以及

确定步骤，用于基于探头位置根据感兴趣数据确定轮廓。

探头是一种工具，它可以与要探测的感兴趣数据相关联。探头还包括用于确定探测范围的装置。该感兴趣数据作为标量或矢量场存储，将来自与感兴趣数据相关的图像数据的其多个位置指定为存储在感兴趣数据中的该场的各个值。实例化该探头并将其施加到在根据相关图像数据绘制的视图中表示的对象表面上的一位置。在探测之前，可以通过分割图像数据来定义对象，而图像数据可以包括分割结果以及图像亮度场或颜色编码。根据相关图像数据绘制的视图使得可以对感兴趣数据进行研究。例如，探头是诸如磁共振波谱仪或偏光计的虚拟测量器件。探头的范围，即表示感兴趣数据的场的子域是基于探头的位置确定的。例如，该子域可以包括在施加探头位置处垂直于对象表面的间隔上的位置。表示感兴趣数据的场的值对应包括在该子域中的位置，通过该场的值确定轮廓，例如所述场的部分图。因而，本发明的方法适于基于在相关图像数据中的对象从感兴趣数据中提取有用信息。

在根据本发明的方法实施例中，该方法包括设定步骤，其用于设定探头的参数。该参数可以定义探头的范围，即，表示感兴趣数据的场的子域。任选地，该参数可以定义轮廓的类型。例如，该参数可指示该轮廓包括感兴趣的原始数据，感兴趣数据的方向导数，或感兴趣数据的局部平均值。任选地，该探头的参数可假定为缺省值，其可以在设定步骤中修改。或者，该探头的参数可以被预定和固定。

在根据本发明的进一步方法实施例中，该参数定义探头方向，探头深度，和/或探头界限。探头方向，探头深度，和/或探头界限提供了用于确定探头范围的有利方法。

在根据本发明的进一步方法实施例中，该方法还包括可视化步骤，用于使轮廓可视化。可将该轮廓显示在根据相关图像数据绘制的视图之外的单独窗口中，或智能化地显示在该视图内。

在根据本发明的进一步方法实施例中，该探头包括一标志，用于使轮廓可视化。包含轮廓的该标志显示在根据相关图像数据绘制的视图中。例如，还可以使用标志杆(flagpole)，来指示探头方向和/或在探头所施加的对象表面上的位置。

在根据本发明的进一步方法实施例中，该探头包括割平面，用于使感兴趣数据的横截面可视化。在一种实现方式中，该割平面基本上在探头施加位置处与对象表面垂直。该割平面定义了对象的横截面。该横截面包括来自感兴趣数据的灰度编码或颜色编码的多个轮廓。任选地，割平面可以围绕探头轴旋转。

在根据本发明的进一步方法实施例中，该方法还包括浏览步骤，用于浏览感兴趣数据。为了避免可能使根据相关图像数据绘制的视图模糊的许多探头实例，该方法包括浏览步骤，用于改变探头在对象表面上的位置。在探头的每个选定位置，查看各个轮廓。

在根据本发明的进一步方法实施例中，该方法还包括参考步骤，用于根据感兴趣数据设定参考轮廓。实例化参考探头并将其施加在对象表面上的一位置，用于确定参考轮廓，同时可使用另一个探头来浏览感兴趣数据。参考探头允许将与在对象表面上的不同的探头位置对应的轮廓进行比较。

在根据本发明的进一步方法实施例中，在确定步骤中基于参考轮廓确定轮廓。例如，该轮廓可以是表示在基于探头的所选位置确定的轮廓和参考轮廓之间的差异的差异轮廓。

在根据本发明的进一步方法实施例中，该方法还包括注释步骤，用于使用该轮廓来注释根据相关图像数据绘制的视图。这可以是探测的最终步骤。可存储用于对根据在对象表面上探头的所选位置处的相关图像数据绘制的视图进行注释的轮廓以备将来参考。

本发明的进一步目的是提供一种在开篇段落中描述的类型的系统，其适于基于在相关图像数据中的对象从感兴趣数据中提取有用信息。可用一种系统实现该目的，该系统基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据，该系统包括：

实例化单元，用于实例化探头；

施加单元，用于将探头施加到对象表面上的一位置；以及

确定单元，用于基于探头位置根据感兴趣数据确定轮廓。

本发明进一步的目的是提供一种在开篇段落中描述的类型的图像获取设备，其适于基于在相关图像数据中的对象从感兴趣数据中提取有用信息。可用一种图像获取设备实现该目的，该图像获取设备包括用于基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据的系统，该系统包括：

实例化单元，用于实例化探头；

施加单元，用于将探头施加到对象表面上的一位置；以及

确定单元，用于基于探头位置根据感兴趣数据确定轮廓。

本发明进一步的目的是提供一种在开篇段落中描述的类型的工作站，其适于基于在相关图像数据中的对象从感兴趣数据中提取有用信息。可用一种工作站实现该目的，该工作站包括用于基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据的系统，该系统包括：

实例化单元，用于实例化探头；

施加单元，用于将探头施加到对象表面上的一位置；以及

确定单元，用于基于探头位置根据感兴趣数据确定轮廓。

本发明进一步的目的是提供一种在开篇段落中描述的类型的计算机程序，其适于基于在相关图像数据中的对象从感兴趣数据中提取有用信息。可用一种计算机程序实现该目的，当在计算机上运行所述程序时，所述程序包括用于执行下述任务的程序代码模块：

实例化探头；

将探头施加到对象表面上的一位置；以及

基于探头位置根据感兴趣数据确定轮廓。

本发明进一步的目的是提供一种在开篇段落中描述的类型的计算机程序产品，其适于基于在相关图像数据中的对象从感兴趣数据中提取有用信息。可用一种计算机程序产品实现该目的，该计算机程序产品包括存储在计算机可读介质上的程序代码模块，当计算机上运行所述程序产品时，用于执行下述任务：

实例化探头；

将探头施加到对象表面上的一位置；以及

基于探头位置根据感兴趣数据确定轮廓。

根据本发明，本领域技术人员可以执行所描述的与方法及其变型的修改对应的对系统、图像获取设备、工作站、计算机程序、和/或计算机程序产品的修改以及变化。

本发明的方法尤其用于基于包括在相关3D图像数据中的对象探测感兴趣数据。然而，该方法也用于基于包括在相关2D图像数据和4D图像数据中的对象探测感兴趣数据。基于本发明的描述可以执行对本领域技术人员来说显而易见的对方法，系统，图像获取设备，工作站，计算机程序和/或计算机程序产品的修改。通常，现在该图像数据可由各种数据获取模态产生，这些模态例如但不限于，磁共振成像(MRI)，计算机断层摄影(CT)，超声(US)，正电子发射断层摄影(PET)，以及单光子发射计算机断层摄影(SPECT)。

根据本发明的方法，系统，图像获取设备，工作站，计算机程序和计算机程序产品的这些和其它特征将通过此后参照附图所描述的实现方式和实施例而变得显而易见并被阐明，其中：

图1示出了该方法示范性实施例的流程图；

图2示意性地示出了实例化示范性探头(probe)的步骤；

图3示意性地示出了示范性探头的部件；

图4示意性地示出了将针头映射为轮廓的轴的步骤；

图5示意性地示出了带轮廓的示范性标志(flag)；

图6示出了感兴趣数据的示范性横截面；

图7示出了示范性参考探头和另一探头；

图8示意性地示出了系统的实施例；

图9示意性地示出了图像获取设备的实施例；以及

图10示意性地示出了工作站的实施例。

使用相同的附图标记表示所有附图中的相似部分。

图1示出了本发明的方法100的示范性实施例的流程图。在开始步骤101之后，本方法100继续到用户界面(UI)步骤102，用于显示与用户通信的用户界面。从那里本方法100可继续到用于实例化探头的实例化步骤105或用于设定探头参数的设定步骤110。该探头的参数可以在实例化探头之前或之后设定。探头的参数可以进一步修改。使用施加步骤115中的UI将探头施加到包括在相关图像数据中的对象表面上。在确定步骤120中，根据感兴趣数据确定轮廓。在可视化步骤125中使该轮廓可视化。在可视化步骤125之后，该方法100继续前进到继续步骤150。在继续步骤150中确定该方法100的下一个步骤。下一个步骤可以是实例化步骤105，设定步骤110，浏览步骤130，选择步骤135，破坏步骤140，注释步骤145，和结束步骤199中的任意一个。可以由用户选择下一步骤。任选地可以存在缺省的下一步骤。

在浏览步骤130中，该探头可以在对象表面上平移到新位置。在浏览步骤130之后，该方法100继续到施加步骤115，然后到确定步骤120和可视化步骤125。在可视化步骤125之后，该方法100继续到前述的继续步骤150。在选择步骤135中，选择探头。向当前所选探头施加在设定步骤110中设定的探头参数，在浏览步骤130中移动探头，并且在破坏步骤中破坏探头的过程。在选择步骤135之后，该方法100继续到前述的继续步骤150。在破坏步骤140中，破坏在选择步骤135中所选的探头。在破坏步骤140之后，该方法继续到前述的继续步骤150。在注释步骤145中，用轮廓来注释图像，即，存储轮廓和探头的参数用于今后参考。在注释步骤145之后，该方法100进一步继续到前述的继续步骤150。方法100以结束步骤199结束。

在根据本发明的方法100的实施例中，UI可以是图形用户界面(GUI)。使用UI可以在任何时间以任何顺序选择实例化步骤105，设定步骤110，浏览步骤130，选择步骤135，破坏步骤140，注释步骤145，和结束步骤199。然而，当选择至少一个探头时，浏览步骤130和破坏步骤140将起作用。类似地，设定步骤110允许设定所选探头的参数。如果没有选择探头，将在设定步骤1 10中设定的参数施加到在实例化步骤105中实例化的探头。本领域技术人员应该明白，UI可以有许多其它手段来确定方法100的流程和参数。一些手段在本发明方法100的实施例的描述中进行了描述。UI还包括用于在根据相关图像数据绘制的视图中操纵视图和/或对象的手段。

在根据本发明的方法100的实例化步骤105中，实例化用于根据感兴趣数据确定轮廓的探头。图2示意性地示出了实例化示范性探头的步骤。第一图像201示出了对象的表面200(由解剖扫描MR数据重建的膝软骨的关节表面200)和使用用户输入器件例如但不限于鼠标或轨迹球来操作的指示器210。在软骨表面200上的一位置处，用户可按下鼠标或轨迹球的键。结果，如在第二图像202中所示的，探头220在该位置处被实例化。探头220使得来自感兴趣数据的轮廓230可视化，该感兴趣数据是基于探头在根据相关图像数据绘制的视图202中的表面200上的位置所确定的。如果需要，可以在软骨表面200上的不同位置处实例化多个探头。任选地，实例化的探头可以自动成为所选探头，如同它在选择步骤135中被选择一样。

在根据本发明的方法100的实施例中，方法100包括设定步骤110，用于设定探头的参数。优选地，当探头被实例化时，探头的参数被设定为缺省值。在设定步骤110中用户可以修改缺省值。在选择步骤135中可以选择一个或多个所实例化探头。在设定步骤110中设定的参数分别施加给所选探头或多个所选探头。任选地，如果没有选择探头，在设定步骤110中设定新的缺省值。该参数可以定义探头的范围，即，表示感兴趣数据的场的子域。探头的另一个参数可以定义轮廓的类型。例如，该参数可指示该轮廓包括感兴趣的原始数据，感兴趣数据的方向导数，或感兴趣数据的局部平均值。而且，该参数可以定义这些轮廓将如何显示和/或多少个轮廓将被显示。

可以使用用于设定探头参数的UI窗口来设定探头参数。该窗口可包括文本框，列表，按钮和本技术人员公知的小配件。任选地，可以使用探头的图形表示来设定参数。

本技术人员应该理解，可使用许多参数来使方法100有效，并且在本说明书中使用的参数是用于举例而不解释为限制本发明范围。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，该参数定义了探头方向，探头深度，和/或探头界限。探头方向，探头深度，和/或探头界限提供了用于确定探头范围的有利方法。在实例化探头之前和/或之后，可以使用前述专用的UI窗口来设定这些参数，并在实例化探头之后可以修改这些参数。或者，用户可使用用户输入器件，例如但不限于，鼠标或轨迹球来操纵探头的表示。后面的情况可由后续的例子来说明。

图3示意性地示出了由方法100使用的示范性探头300的部件。探头300的部件还可以布置用于设定探头方向，探头深度，探头界限和/或另一参数。探头300包括标志杆310，针头320，圆锥体330，标志340和割平面350。当探头300施加到对象表面上的一位置时，标志杆310，圆锥体330和标志340是可见的。仅为了设定探头参数而显示针头320和/或割平面350，或者可以完全不显示。例如可以使用在专用的UI窗口中的文本框，列表或按钮来定义探头参数。或者，可以通过使用用户输入器件，例如但不限于鼠标或轨迹球操纵探头300来定义探头300的参数。可在实例化探头300之前和/或之后定义探头300的参数。

标志杆310是用于设定探测方向的方向选择器的示范性实施例。用户可以通过使用用户输入器件，例如但不限于鼠标或轨迹球围绕标志杆310的底端旋转标志杆310来设定标志杆310的方向。施加到对象表面的新实例化的探头的标志杆310的缺省方向可以基本上与其表面垂直的。或者，标志杆310的方向可以固定在预定方向上，例如，在基本上与对象表面垂直的方向上。

针头320是用于设定探测深度的深度选择器的示范性实施例。针头320可以是标志杆310的延伸并对准标志杆310。因此，针头也定义了探测方向。这样，可使用针头320来设定探头的方向。然而，首先，针头用于设定探测深度。探测深度由针头320的长度定义。通过在用于设定探头参数的UI窗口中输入长度数值来设定针头320的长度。或者，使用用户输入器件，例如但不限于鼠标或轨迹球，用户可以通过拉针头的尖端来调节针头320的长度。这种类型的针头320被称为绝对针头(absolute needle)。或者，可以设定针头320的参数来定义自适应针头。自适应针头使对象的探测深度与在对象表面上的探头300的位置和探头300的方向相适应。例如，自适应针头可以在与沿针头延伸、包括在对象的第一表面和第二表面之间的位置对应的位置中探测感兴趣数据，例如在膝软骨的关节表面和下软骨表面之间。当将探头300被施加到对象表面时，针头320是不可见的，隐藏在对象表面的下面。然而，在设定步骤110期间，针头320被变成可见的以便设定探测深度。

圆锥体330是用于设定探测界限的界限选择器的示范性实施例。界限选择器使得能够设定所探测的邻域的大小。圆锥体轴与由标志杆310和针头320定义的探头300的轴对准。可使用用于设定探头300参数的UI窗口来设定圆锥体330的直径。或者，圆锥体330的直径可以通过使用鼠标或轨迹球拖动圆锥体的底面来设定。圆锥体的底面定义了一个圆柱体。该圆柱体的轴基本上与探头的轴相同。该圆柱体包括多个针头，每个针头基本上与圆柱体的轴平行。针头的数目可自动确定或者由用户在设定步骤110中设定。针头可以是绝对针头。在该情况下，所有针头具有相同的长度。或者，这些针头可以是自适应针头。无论是绝对针头还是自适应针头，每个针头的一端位于对象的第一表面上。在自适应针头的情况下，每个针头的另一端位于对象的第二表面上。

该方法100还布置为用于确定与沿包括在圆柱体内的针头的位置对应的轮廓。可确定多个轮廓，每个轮廓对应一个针头。或者，如在本发明说明书稍后描述的，可确定多个轮廓的上下包络轮廓。如果圆锥体的直径为零，只确定与针头320上的位置对应的一个轮廓。

使用标志340和割平面350来使所确定的轮廓可视化并且稍后将更详细地对其进行描述。该标志的尺寸与针头的长度和根据感兴趣数据确定的值的界限相对应。将标志340和割平面350布置为便于使从感兴趣数据中提取的轮廓可视化。

应该理解的是，本领域技术人员了解如何使用许多方法来操纵标志杆310，针头320和圆锥体330，例如使用用户输入器件(例如鼠标，轨迹球，键盘)控制的指示器，或者使用用于输入探头300的参数数值的文本框。在本发明的方法100的实施例说明中描述的方法是说明性的而不是限制本发明。

本领域技术人员应该明白，可以有其它的用于执行本发明的方法100的步骤的探头实现方式，而上述该探头300的实现方式是用于说明本发明实施例而不是用于限制权利要求书的范围。

在根据本发明方法100的施加步骤115中，将探头施加到对象表面上的位置。可在实例化步骤105或浏览步骤130中定义探头的位置。计算在对象表面上探头所放置的位置的坐标。这些坐标与探头范围的定义一起用在确定步骤120中，以根据感兴趣数据确定一个轮廓或多个轮廓。

在确定步骤120中，基于探头的位置和探头的范围来根据感兴趣数据确定轮廓。探头的位置在实例化步骤105或浏览步骤130中定义，并且探头的范围在设定步骤110中定义。确定感兴趣数据可以涉及任何采样技术，例如对丢失的数据进行插值和/或外推。还可以使用有用的平滑滤波器。另外，确定轮廓还可能涉及变换感兴趣数据。可在设定步骤110中设定有用的变换。或者，可以预定该变换。

感兴趣数据可以是与根据相关图像数据绘制的视图中的对象表面上的位置相关的任何数据。通常，感兴趣数据是对于空间位置的场指定值(fieldassigning value)，例如标量或矢量值。例如，感兴趣数据可以是MR T₂弛豫时间图，其根据与从解剖MR扫描获得的图像数据有关的单一回波图像序列计算。其它例子包括但不限于，电介质极化率，磁化率，局部密度，元素或化学成份的局部浓度和Hounsfield值。在特殊情况下，感兴趣数据可以是图像数据本身。另一方面，现在通常，相关图像数据可以是由数据获取模态产生的，包括但不限于，MRI，CT，US，PET和SPECT。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，该方法还包括可视化步骤125，用于使轮廓可视化。可视化步骤允许查看和分析该轮廓。可将轮廓显示在根据相关图像数据绘制的视图之外的单独窗口中，和/或可以智能化地在该视图内显示，例如在探头300的标志区域或在根据相关图像数据绘制的视图中所显示的对象的横截面内。第二个选项特别有利，因为该选项可以容易并迅速地将感兴趣数据与包括在相关图像数据中的并显示在根据相关图像数据绘制的视图中的对象表面上的位置相关联。可视化模式可由可在设定步骤110中设定的方法100的参数来定义或者可以被预定。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，探头300包括标志340，用于使轮廓可视化。标志340提供用于使根据感兴趣数据确定的轮廓可视化的区域。针头320上的位置被映射在轮廓的第一轴上。感兴趣数据的值映射到轮廓的第二轴上。轮廓的第一轴基本上与标志杆310平行。轮廓的第二轴基本上与标志杆310垂直。标志杆的方向和标志杆310的底端有利地指示探头300的位置，以根据感兴趣数据确定轮廓。在图2的图像202中示出示范性轮廓230。可视化第一轴和第二轴是可选的。在图像202中，轴是不可见的。

存在在内容上不同的、且以标志内容可视化的方式的各种类型标志。例如，一种类型的标志与针头的类型对应。这在图4中示意性地示出，图4示出了将针头映射为轮廓轴的映射。绝对针头410被映射到第一轴420的间隔中。每个绝对针头的间隔由第一轴上的间隔来缩放和表示。第一轴420的间隔长度与绝对针头410的各个间隔长度的比值是恒定的，并与包括绝对针头410的探头的位置或包括绝对针头410的探头的实例无关。

还参考图4，第一自适应针头430和第二自适应针头440具有不同的长度。自适应针头430和440映射到长度1的第一轴450的相同标准化的间隔中。第一轴450的两个间隔的长度比值与自适应针头440的两个各个间隔的长度比值相同，并且与自适应针头450的两个各个间隔的长度比值相同。因而，该比值与包括自适应针头430和/或自适应针头440的探头的位置，或包括自适应针头430和/或自适应针头440的探头的实例无关。

另一种类型的标志与该标志内容对应。图5示意性地示出了具有标准化的轮廓的示范性标志。根据内容分类的标志包括但不限于，单一轮廓标志510，平均轮廓标志520，轮廓界限标志530和偏差标志540。单一轮廓标志510包括与探头300的针头320上的位置对应的单一轮廓511。平均轮廓标志520包括与包括在圆柱体内的针头上的位置对应的轮廓f₁……，f_n的平均轮廓521，该圆柱体由探头300的圆锥体330定义。在标准化的第一轴上的每个位置x处，将平均轮廓定义为在该位置x处的轮廓f₁，……，f_n值的平均值，即f^平均(x)＝(l/n)[f₁(x)+...+f_n(x)]。界限标志530示出了基于轮廓f₁……，f_n确定的上包络轮廓531和下包络轮廓532，该轮廓f₁……，f_n与包括在由探头300的圆锥体330定义的圆柱体内的针头上的位置对应。轮廓f₁，……，f_n的上包络是在标准化的第一轴上的每个位置x处定义为在该位置x处的轮廓f₁，……，f_n值的最大值的轮廓，即f^上(x)＝max{f₁(x)+...+f_n(x)}。轮廓f₁，……，f_n的下包络是在标准化的第一轴上的每个位置x处定义为在位置x处的轮廓f₁，……，f_n值的最小值的轮廓，即f^下(x)＝min{f₁(x)+...+f_n(x)}。偏差轮廓标志540对使用多个标志使多个轮廓可视化来说是重要的。将这些标志之一指定为参考标志。例如，包括在参考标志中的单一轮廓511或单一平均轮廓521是参考轮廓。偏差标志540包括偏差轮廓541，其被定义为在包括偏差标志的探头位置处确定的各个轮廓与参考轮廓之间的差值。偏差标志540还包括零线542。

本领域技术人员应该明白，存在可以使用本发明的方法100确定和可视化的许多其它有用类型的标志和轮廓。而上述标志类型和轮廓类型是用于说明本发明实施例的而不是限制权利要求书的范围的。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，探头300包括割平面350，用于使感兴趣数据的横截面可视化。通过用多个基本上互相平行的针头探测数据，割平面定义了另一个用于使感兴趣的数据可视化的方法。通过探头的轴来确定探测的方向。在割平面中的平行针头的密度可以是预定参数或者可以由用户设定。割平面350基本上与在探头300的施加位置处的对象表面垂直。优选地，割平面基本上与包括探头轴和与查看方向垂直的线的平面一致，并且。割平面的其它选择也是可行的。

图6中示出通过割平面定义的感兴趣数据的示范性横截面。这里，通过探头620的割平面、在分布在膝软骨600的横截面610上的位置处探测MT T₂弛豫时间数据。割平面前面的结构被从相关图像数据的所绘制视图中移除。来自感兴趣数据的T₂弛豫时间数据的值可以被颜色编码或灰度编码。因而，横截面610包括来自感兴趣数据的颜色编码或灰度编码的多个轮廓。

为了能够研究与探头轴上的位置对应的轮廓的领域，割平面可以围绕基本上与所述探头轴一致的轴旋转。或者，整个对象可以围绕基本上与所述探头轴一致的轴旋转。未绘制出针头，以便不沿针头隐藏横截面轮廓，这也可以被在探头620的单一轮廓标志内可视化。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，该方法还包括选择步骤135，用于选择和取消选择探头。所选探头可以标记为已选。对于本领域技术人员来说标记已选对象例如探头的方法是公知的。设定步骤110，浏览步骤130和破坏步骤140都可施加到所选探头。可选择多个探头。对于本领域技术人员来说，使用用户输入器件，例如但不限于，鼠标或轨迹球来选择和取消选择一个探头或多个探头的方法是公知的。

在根据本发明的方法的进一步实施例中，该方法还包括浏览步骤130，用于浏览感兴趣数据。在选择步骤135中，可以由用户使用输入器件，例如但不限于鼠标或轨迹球来选择用于浏览的探头。任选地，可选择多个用于浏览的探头。所选探头可在所查看对象的表面上平移以在其表面上不同位置处研究轮廓。或者，该对象可以在空间内平移或旋转，同时所选探头处于根据相关图像数据绘制的视图中的固定位置处，且标志杆的底端在对象的表面上。在标志内可视化的轮廓可定时更新。在预定时间周期之后，该方法从浏览步骤130继续到施加步骤115。在施加步骤115中，确定探头的当前位置，且该方法继续到确定步骤120。在确定步骤120中，确定与探头位置和探头的设置对应的一个轮廓或多个轮廓，且该方法继续到可视化步骤125。在可视化步骤125中，可视化与可视化模式对应的一个轮廓或多个轮廓。本领域技术人员应该理解，存在用于实现浏览步骤的备选方法，并且在该实施例中描述的方法只是用于说明的目的，而不限制权利要求书的范围。浏览步骤130提供了用于选择探头的期望的位置的有利方法。浏览步骤130也允许检查多个轮廓而避免可能使根据相关图像数据绘制的视图模糊的太多的探头实例。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，该方法还包括参考步骤110，用于根据感兴趣数据设定参考轮廓。图7示出了施加到软骨表面700的示范性参考探头710和另一个探头720。在例证步骤105例证参考探头710并将其施加在对象表面700上的一位置用于确定参考轮廓。要被例证的探头类型可在设定步骤110中设定为参考类型。或者，可在选择步骤135中选择现有探头，并在设定步骤110中将所选探头的类型设定为参考类型。在优选实施例中，在任何时刻至多有一个参考探头。接着可使用另一个探头720用于浏览感兴趣数据，并且在该另一个探头720中可视化的轮廓可以与参考轮廓比较。在设定步骤110中对参考探头取消参考。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，在确定步骤120中，基于参考轮廓确定轮廓。例如，通过另一个探头720确定的轮廓可以是偏差轮廓，例如如图5所示的偏差轮廓541。在临床应用中，参考探头可以定位在显示健康T₂轮廓的位置处。施加附加探头以使在它们的位置处的轮廓从参考轮廓的偏差可视化。局部轮廓的偏差可以用不同的颜色另外图示。还可以预期用于确定轮廓的其它方法。例如，可通过将该轮廓的每个值除以参考轮廓的各个值来确定商轮廓。另外，横截面还可以使基于参考轮廓，例如偏差轮廓确定的轮廓可视化。

当参考探头在浏览步骤130中平移时，更新由参考探头可视化的参考轮廓，如在详细描述浏览步骤130的段落中描述的。另外，所有基于参考轮廓确定的轮廓还可以根据更新的参考轮廓更新。

在优选实施例中，当参考探头在设定步骤110中被取消参考时，所有基于参考轮廓确定的轮廓变为缺省轮廓。

在根据本发明的方法100的进一步实施例中，该方法还包括注释步骤145，用于使用该轮廓注释根据相关图像数据绘制的视图。这可以是探测的最终步骤。通过使用一个或多个标志，一个人可以很容易地注释包含可疑轮廓的对象区域。在临床实践中，该步骤对传送来自检查放射线学者的诊断到例如进行关节内窥镜检查的整形外科医师是非常重要。这可以以通过结合解剖环境加亮对象的损坏区域的有效方法来实现。用于在对象表面的探头的所选位置处注释根据相关图像数据绘制的视图的轮廓可存储在在注释步骤145中创建的或附加的文件中以备将来参考。

本领域技术人员应该明白，本发明的方法100也可以用于非医学应用的的实事，非医学应用包括但不限于，细胞形态学，材料科学，和地质学。例如，应用该方法来探测地球外壳以在特定地理位置处确定跨越地质层的局部密度的轮廓。

本发明方法的所述实施例中的步骤顺序不是强制的，本领域技术人员可以改变某些步骤的顺序或使用线程模式(threading models)，多处理器系统或多处理过程同时执行某些步骤，而不脱离如本发明所述的想法。任选地，本发明方法的两个或多个步骤可合并为一个步骤。任选地，本发明方法100的一个步骤可分解为多个步骤。

将本发明的方法100，例如图1所示的一个，作为计算机程序产品来实现并可存储在任何合适的介质上，例如，磁带，磁盘或光盘。该计算机程序可下载到包括处理单元和存储器的计算机布置中。在下载之后，计算机程序产品给处理单元提供执行方法100的步骤的能力。

图8示意性地示出了系统800的实施例，系统800用于基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据，该系统包括：

实例化单元805，用于实例化探头；

设定单元810，用于设定探头参数；

施加单元815，用于将探头施加到对象表面上的一位置；以及

确定单元820，用于基于探头位置根据感兴趣数据确定轮廓；

可视化单元825，用于使轮廓可视化；

浏览单元830，用于浏览感兴趣数据；

选择单元835，用于选择探头；

破坏单元840，用于破坏探头；

注释单元845，用于使用该轮廓注释根据相关图像数据绘制的视图；

用户界面865，用于与系统800通信。

在如图8所示的系统800的实施例中，有三个用于输入数据的输入连接器881，882和883。将第一输入连接器881布置为用于接收从数据存储器例如硬盘，磁带，闪存或光盘输入的数据。将第二输入连接器882布置为用于接收从用户输入器件，例如但不限于鼠标或触摸屏输入的数据。将第三输入连接器883布置为用于接收从用户输入器件，例如键盘输入的数据。输入连接器881，882和883与输入控制单元880连接。

在如图8所示的系统800的实施例中，有两个用于输出数据的输出连接器891和892。将第一输出连接器891布置为用于向数据存储器(例如硬盘，磁带，闪存或光盘)输出数据。将第二输出连接器892布置为用于向显示器件输出数据。输出连接器891和892通过输出控制单元890接收各个数据。

本领域技术人员应该明白，存在许多方法将输入器件与输入连接器881，882和883连接，并将输出器件与系统800的输出连接器891和892连接。这些方法包括但不限于，有线和无线连接，例如局域网(LAN)和广域网(WAN)的数字网络，因特网，数字电话网和模拟电话网。

在根据本发明的系统800的实施例中，系统800包括存储单元870。将系统800布置为通过任何输入连接器881，882和883从外部器件接收输入数据，并将所接收输入数据存储在存储单元870中。将数据下载到存储单元870允许通过系统800的单元快速访问相关数据。输入数据包括感兴趣的数据和相关图像数据。存储单元870可以通过例如随机存取存储器(RAM)芯片，只读存储器(ROM)芯片，和/或硬盘的器件来实现。优选地，存储单元870包括RAM，用于存储感兴趣数据和相关图像数据。存储单元870还布置为从系统800的单元接收数据并向其传递数据，系统800的单元包括通过存储总线875的实例化单元805，设定单元810，施加单元815，确定单元820，可视化单元825，浏览单元830，选择单元835，破坏单元840，注释单元845和用户界面845。存储单元870还布置为使数据对于外部器件来说是通过输出连接器891和892可用的。存储在存储单元870中的来自系统800的单元的数据有利地改善了系统800的单元的性能，以及从系统800的单元到外部器件的数据传输。

或者，系统800不包括存储单元870和存储总线875。系统800使用的输入数据由至少一个外部器件供应，例如连接到系统800的单元的外部存储器或处理器。类似地，系统800产生的输出数据供应到至少一个外部器件，例如连接到系统800的单元的外部存储器或处理器。将系统800的单元布置为用于接收通过内部连接或数据总线来自彼此的数据。

在根据本发明的系统800的实施例中，系统800包括用户界面865，用于与系统800通信。用户界面865可以包括用于向用户显示数据的显示单元和用于作出选择的选择单元。将系统800与用户界面865结合使用户可与系统800通信。将用户界面865布置为用于将根据相关图像数据绘制的视图显示给用户。用户界面865还布置为用于显示探头和UI窗口，以设定和检查探头的参数。任选地，用户界面包括多个系统800的操作模式，例如用于使用特定可视化方法的模式。本领域技术人员应该明白，在系统800的用户界面865中可有利地实现更多功能。

或者，系统可通过输入连接器882和/或883和输出连接器892使用连接到系统800的外部输入器件和/或外部显示器。本领域技术人员应该明白，存在着许多可有利地包括在本发明的系统800中的用户界面。

本发明的系统800，例如图8所示的一个，作为计算机程序产品实现并可存储在任何合适的介质上，例如，磁带，磁盘或光盘。该计算机程序可下载到包括处理单元和存储器的计算机布置中。在下载之后，计算机程序产品向处理单元提供执行指定任务的能力。

图9示意性地示出了使用本发明系统800的图像获取设备900的实施例，所述图像获取设备900包括通过内部连接与系统800连接的图像获取设备单元910，输入连接器901和输出连接器902。该布置有利地提高了图像获取设备900的能力，以为所述图像获取设备900提供系统800的有利的探测和可视化能力。图像获取设备的例子包括但不限于，CT系统，X-ray系统，MRI系统，US系统，PET系统和SPECT系统。

图10示意性地示出了工作站1000的实施例。该系统包括系统总线1001。处理器1010，存储器1020，盘片输入/输出(I/O)适配器1030和用户界面(UI)1040可操作地连接到系统总线1001。盘片存储器件1031可操作地连接到盘片I/O适配器1030。键盘1041，鼠标1042和显示器1043可操作地连接到UI 1040。实现为计算机程序的本发明系统800存储在盘片存储器件1031中。将工作站1000布置为用于下载程序并将数据输入到存储器1020，并在处理器1010上执行该程序。用户可使用键盘1041和/或鼠标1042将信息输入到工作站1000上。将工作站布置为用于将信息输出到显示器件1043和/或盘片1031上。本领域技术人员应该明白，可以有若干本领域公知的工作站的其它实施例，而本实施例只是作为说明本发明的目的而不解释为将本发明限制到该特定实施例上。

应该注意的是，上述实施例用于说明而不是限制本发明，那些本领域技术人员在不脱离所附权利要求书的范围的情况下，可设计出备选实施例。在权利要求书中，任何放在圆括号之间的附图标记不应该构成对权利要求的限制。词语“包括”不排除在权利要求中未列出的元件和步骤的存在。元件之前的词语“一个”或“一个”不排除存在这样的多个元件。本发明可以通过包括几个独立元件的硬件设备和通过适当编程的计算机来实现。在枚举了几个单元的系统权利要求书中，这些单元中的几个通过硬件或软件的一个或相同项目来具体实现。使用词语第一，第二和第三等不表明任何顺序。将这些词语解释为名称。

Claims (15)

1、一种基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据的方法(100)，该方法包括：

实例化步骤(105)，用于实例化探头；

施加步骤(115)，用于将所述探头施加到所述对象表面上的一位置；以及

确定步骤(120)，用于基于所述探头位置根据所述感兴趣数据确定轮廓。

2、如权利要求1所述的方法，还包括设定步骤(110)用于设定所述探头的参数。

3、如权利要求2所述的方法，其中，所述参数定义了：

所述探头方向；

所述探头深度；和/或

所述探头界限。

4、如权利要求1所述的方法，还包括可视化步骤(125)，用于使所述轮廓可视化。

5、如权利要求4所述的方法，其中，所述探头包括用于使所述轮廓可视化的标志。

6、如权利要求1所述的方法，其中，所述探头包括用于使所述数据的横截面可视化的割平面。

7、如权利要求1所述的方法，还包括浏览步骤(130)，用于浏览所述感兴趣数据。

8、如权利要求1所述的方法，还包括参考步骤(110)，用于根据所述感兴趣数据设定参考轮廓。

9、如权利要求8所述的方法，其中，在所述确定步骤(120)中基于所述参考轮廓确定所述轮廓。

10、如权利要求1所述的方法，还包括注释步骤(145)，用于使用所述轮廓注释根据所述相关图像数据绘制的视图。

11、一种基于包括在相关图像数据中的对象探测感兴趣数据的系统(800)，该系统包括：

实例化单元(805)，用于实例化探头；

施加单元(815)，用于将所述探头施加到所述对象表面上的一位置；以及

确定单元(820)，用于基于所述探头位置根据感兴趣数据确定轮廓。

12、一种用于获取图像数据的图像获取设备(900)，包括如权利要求11所述的系统(800)。

13、一种包括如权利要求11所述的系统(800)的工作站(1000)。

14、一种计算机程序，包括程序代码模块，当在计算机上运行所述程序时，用于执行权利要求1所述的所有步骤。

15、一种计算机程序产品，包括程序代码模块且存储在计算机可读介质上，当在计算机上运行所述程序产品时，用于执行权利要求1所述的方法。

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