CN1804866B - 在对象的平面图像上对齐图形对象的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将对象、特别是患者的身体部分的显示在显示器上的平面图像上的一个图形对象与一个用于确定该对象的至少一部分的后续成像所需的参数的图形对象对齐的方法，该方法利用用于在平面图像上定位图形对象的输入设备以及利用描写平面图像中至少一个特征模式的类型和位置的特征数据，将图形对象对齐。在显示器上的借助于输入设备预定的图形对象的位置处，检查该图形对象是否处于特征模式的一个对齐区域之中，在该对齐区域之中可以针对特征模式对图形对象进行自动对齐。如果图形对象位于该对齐区域之中，则将该图形对象与特征模式自动对齐。

Description

在对象的平面图像上对齐图形对象的方法 

技术领域

本发明涉及一种用于将对象的平面图像上的一个图形对象与一个用于确定该对象的至少一部分的后续成像所需参数的图形对象对齐的方法，其利用用于在平面图像上定位图形对象的输入设备以及利用描写平面图像中至少一个特征模式的类型和位置的特征数据，将图形对象对齐。 

背景技术

在医疗诊断和放射学中，为了准备例如待检查身体部位的磁共振成像，利用一个所谓的图形断层定位器(GSP)在当前患者的已经测量的图像上规划新的待测量断层。在此，首先利用核自旋断层造影设备拍摄患者的待检查身体部位的一幅或者多幅平面图像或参考图像，并在显示器上显示。 

具体地，对于图形断层定位器的不同功能采用不同的图形对象，这些图形对象用来对后续的成像进行图形描述和定义。为了规划实际成像，操作者将对应的图形对象在通过一幅或者多幅平面图像表示的三维患者空间中与患者的特定解剖特征对齐。这种患者特征的例子例如有：在脊柱检查中的椎体或者椎间盘，在心脏检查中的心脏的短轴和长轴，在血管检查中如大动脉分支，在关节检查中的标志性骨骼形状，以及用于导航定位的肺-肝边界面。 

为了优化器官的图像显示，必须将对应的图形对象在所有六个(三个平移的和三个旋转的)自由度上精确地对齐。为此，操作者根据在平面图像中再次找到的解剖特征利用鼠标粗略地定位图形对象。如果例如存在来自在前测量的关于患者解剖结构的附加几何信息，则操作者也可以通过菜单项目利用对齐自动装置使得图形对象自动地对齐。例如，如果图形对象位于对齐自动装置的对齐区域中，则在脊柱检查中可以沿着椎体或者椎间盘的纵轴自动精确地对齐测量断层。不过，如果图形对象不在对齐自动装置的对齐区域中，则操作者必须将图形对象重新对齐，并且通过菜单项目再次激活对齐自动装置。 

为了在已经测量的用于图像显示的3D图像数据组中定义确定的断层，也可以采用上面描述的图形断层定位的功能。在此，除了不能确定测量参数之外，该做法与已经在上面的描述相对应。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是，简化在对象的平面图像上用于对齐图形对象的操作。 

上述技术问题是通过一种用于将对象、特别是患者的身体部分的在显示器上显示的平面图像上的一个图形对象与一个用于确定该对象的至少一部分的后续成像所需参数的图形对象对齐的方法解决的，该方法利用用于在平面图像上定位图形对象的输入设备以及利用描写平面图像中至少一个特征模式的类型和位置的特征数据，将图形对象对齐。在此，在显示器上的借助于所述输入设备更改的图形对象的位置处，检查该图形对象是否处于特征模式的一个对齐区域之中，在该对齐区域之中可以针对特征模式对图形对象进行自动对齐。如果该图形对象位于该对齐区域之中，则将该图形对象与特征模式自动对齐。然后，根据图形对象的位置以及取向以及其它通过图形对象确定的控制数据，进行该对象的成像。 

优选地，实时地进行对于图形对象是否处于对齐自动装置的对齐区域之中的检查，即一直并且如此频繁地进行检查，使得在两个依次跟随的检查之间由输入设备预定的位置相互偏差不太大。 

在一个优选的实施方式中，只要借助于输入设备再次将图形对象移出了对齐区域，则再次产生图形对象的正常位置。 

附图说明

下面对照附图对本发明的一种实施方式进行说明。图中： 

图1表示一个带有用于在医疗图像数据组中对齐图形对象的方法的主要方法步骤的功能图， 

图2表示一个对齐自动装置的功能图，并且 

图3表示用于解释在医疗数据组中自动对齐成像断层的示意图。 

具体实施方式

在图1中用其主要步骤表示的用于在对象的平面图像上对齐图形对象的方法的目标是，在用于规划测量的图形断层定位中或者在根据已经测量的3D图像数据组的3D重建中，交互地支持用户对断层进行定位。该方法应用于产生和显示应该或者已经借助于磁共振产生的医疗3D图像数据组。图形断层定位的主要功能已经在本文的开始部分进行了描述。 

在图1示出的平面图像中，应该根据对一个或者多个平面图像上的特定图形对象的定位来为随后的成像确定控制参数。为此，首先拍摄一系列平面图像或者参考图像2，这些图像允许使用者在患者的解剖结构或者三维患者空间中定向。同时，平面图像2用作模式识别方法4的输入数据，该模式识别方法自动地在图像数据中确定解剖特征的解剖类型和位置。这种解剖特征在脊柱检查中例如是椎体或者椎间盘，在心脏检查中是心脏的短轴和长轴，在血管检查中例如是大动脉分支，在关节检查中是典型的骨骼形状，或者是肝成像中应该由导航器采集的肺-肝边界面。这些解剖特征分别具有一个可以通过特征数据6描述的特性模式。特征数据6除了模式的类型(例如对于椎间盘是椭圆)之外还包括模式的位置。 

现在，将平面图像2以及关于解剖特征6的类型和位置的数据送入图形断层定位器8。该图形断层定位器8支持交互地对相应的图形对象进行自动定位，如下面还要结合图2描述的那样。在将图形对象针对解剖特征对齐之后，在方法步骤10中由图形断层定位器8输出关于图形对象的位置和取向的数据，然后从中构成用于随后成像的控制数据12。根据图形对象控制数据12在测量规划的情况下给出对象中的一个或多个待测量断层的位置和取向。不过，控制数据12也可以确定患者体内的饱和区域、导航信号的状态等。在根据已经测量的3D图像数据组来3D重建特定断层的情况下，控制数据规定待显示层的位置和取向。 

图2示出了在定位图形元素时交互支持的基本功能。出发点是在平面图像14上图形对象的位置发生了改变，用户可以借助于对应的输入装置、如计算机鼠标来进行该改变，在判断步骤16中借助于适当的启发式方法确定图形对象的位置是否处于解剖特征的对齐区域中。 

在给出的实施方式中，在用户可见的图像平面中如下确定对齐区域：将通常为三维的图形对象以及在患者空间中与其对齐的解剖特征投影到显示的图像平面中。对齐区域是围绕解剖特征的中心点的、以图像点计算的 具有特定半径的圆。32个像素的半径被证明是实用的。在此，与设定的图像数据的比例无关，该对齐区域在可见的图像中为不变的32个像素。这样做的原因是，否则的话在高度放大的情况下整个可见区域会被对齐区域覆盖。 

与判断步骤16的结果对应地进行其它流程。如果图形对象的位置处在对齐区域之外，则利用由输入装置预定的位置按照方法步骤18在平面图像上进行定位。不过，如果图形对象的位置处于对齐区域的内部，则对齐自动装置在方法步骤20中根据预定的规则将图形对象对齐。 

用于自动对齐的规则通过下列的成像预先给定：对齐自动装置在三维空间中改变图形对象的位置和取向，使得按照放射学的观点来看通过该图形对象描述的随后的医疗成像最佳地显示了解剖特征或特征模式。如何来理解最佳显示要取决于相应的解剖特征。在椎间盘成像的例子中这样选择断层组的位置，使得由断层组的断层来轴对称地显示椎间盘、椎体、椎弓以及神经根部的引出开口。选择两个毗邻椎间盘的椎体端盘的斜率的平均值作为该断层组的斜率。 

为了向用户改善该定位，额外地将从自动对齐中形成的几何信息(图形对象的位置和取向)用于图形断层定位。 

为了最佳地支持通过用户进行的交互定位，一直实时地重复查询位置。用户可以借助于输入装置22间或地禁止交互的对齐自动装置。输入装置22可以通过鼠标上的对应按键或者键盘或者通过菜单中的输入区域来实现。 

根据图3解释为用户在显示器上提供的、交互定位的功能。在图3中示意地示出了带有5个椎间盘32.1至32.5的脊柱30的一个区域，所有这些椎间盘在三维患者空间上具有不同的取向。此时利用输入设备在脊柱30的平面图像上移动图形对象34，即在此的具有5个椎间盘32.1至32.5的断层块。利用光标38标记由输入设备预定的位置。此前借助于模式识别方法4确定或者通过对齐自动装置的相应用户输入识别出描述各个椎间盘32.1至32.5的类型和位置的特征数据6。 

现在，借助于输入设备和光标38的可视位置，在平面图像上移动图形对象34，即带有单个断层36.1至36.5的整个断层块，直到该断层块的位置位于下面椎间盘32.1的对齐区域中。对齐自动装置根据预定的规则将该断层块中最下面的断层36.1定位在椎间盘32.1上。对齐区域由用虚线标出的 圆39界定，尽管该圆对于操作者来说实际上是不可见的。在图3中用附图标记36.1′表示了对齐和定位后的断层。第一移动路径通过弯曲的箭头40.1示意出。如果将光标38进一步向上移动(由弯曲的箭头40.2示意出)直到其由第二椎间盘32.2的对齐区域采集到，则将在断层块34中的第二断层36.2对应于椎间盘32.2定位和对齐。用附图标记36.2′表示该对齐后的第二断层。然后，沿着光标路径40.3、40.4和40.5的其它定位对应地给出了对齐后的断层36.3′、36.4′和36.5′。随后，将对齐后的断层36.1′至36.5′的位置数据用于后续的成像，或者用于对来自已经建立的3D图像数据组的对应断层进行显示。 

Claims (8)

1.一种用于在显示器上显示的、对象的平面图像上对齐图形对象(34)的方法，其中，该图形对象(34)的定位被用来为随后成像确定参数，该方法利用用于在平面图像上定位该图形对象(34)的输入设备以及利用描写平面图像中至少一个特征模式的类型和位置的特征数据(6)，将图形对象(34)对齐，

其特征在于，在显示器上的借助于所述输入设备预定的图形对象(34)的位置处，检查该图形对象(34)是否处于该特征模式的一个对齐区域(39)之中，在该对齐区域(39)中可以针对特征模式对图形对象(34)进行自动对齐(20)，并且如果该图形对象(34)位于该对齐区域(39)之中，则将该图形对象(34)与该特征模式自动对齐(20)，其中，执行用于产生所述特征数据(6)的模式识别，将平面图像用于模式识别方法，该模式识别方法自动地在图像数据中确定解剖特征的解剖类型和位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一直重复地检查由所述输入设备预定的位置，看该位置是否处于所述对齐区域(39)之中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如果借助于所述输入设备再次将该图形对象(34)的位置移出了所述对齐区域(39)，则取消自动对齐并且再次产生通过该输入设备预定的图形对象(34)的位置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，间或地禁止对齐自动装置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在显示器上显示来自对齐自动装置的附加的几何信息。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述平面图像表示解剖的断面图像。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述图形对象(34)描述对象中的一个应该对其进行成像的断层。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述特征模式表示脊柱(30)的椎间盘(32.1至32.5)。

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