用于在医学辐射图像中分割3D对象的方法技术

基于用户输入，在表示3D对象的多个2D切片图像中限定3D对象的轮廓点的集合。在其中限定轮廓的每个平面中计算2D距离图。接下来，经由对2D距离图的线性内插来创建3D距离图。每个体素取决于其对应的距离图值而被分类为在分割掩膜中/分割掩膜外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在医学辐射图像中分割3D对象的方法
本专利技术涉及在医学辐射图像、诸如计算机断层扫描（CT）或磁共振图像中分割3D对象的方法。图像中需要被分割的典型对象是多组织器官（例如肾脏、肝脏）以及低对比的肿瘤（例如脑肿瘤、肝脏肿瘤等等）。本专利技术对于诊断、医学评估和跟进而言是有价值的。分割肿瘤或器官以随时间测量其大小并且将它与先前的测量进行比较确实是重要的。还重要的是分割这样的对象以更好地可视化并且分析它们的形状和形态方面。
技术介绍
本领域中已知用于在3D图像中分割对象的方法。已经描述了基于强度值（其反映对应组织的类型）的多个分割工具，诸如在2016年9月7日公布的AgfaHealthCare的欧洲专利申请EP3063735中所描述的区生长器。这些工具中的大多数专用于特定的器官或肿瘤，例如2016年12月13日提交的未公布的欧洲专利申请16203673.5。然而，由于强度值中的大的多样性（其由于组织组成中的混合所致），一些器官（例如肾脏、心脏等等）不能通过经典的基于强度的算法来被分割。这样的算法也不能在非常低的对比度的情况下恰当地分割肿瘤/病变。出于所有这些原因，我们提出了分割算法，其单纯是几何的，不使用任何体素强度假定。很少的内插算法存在于文献中，例如在US8,571,277中，以及在出版物IEEETransMedImaging,1996,15(6):881-92,Shape-basedinterpolationofmulti-dimensionalgrey-levelimages，GreveraGJ、UdupaJK中，已经描述了内插方法。所描述的方法使用像素强度值并且取全表面作为用户输入。本专利技术的一方面是提供一种用于在医学辐射图像中分割3D对象的增强方法，其克服以上提及的缺点。
技术实现思路
以上提及的方面由具有在权利要求1中所陈述的特定步骤的方法来实现。在从属权利要求中陈述本专利技术的优选实施例的特定特征。从以下描述和附图中，本专利技术的另外的优点和实施例将变得显而易见。在对2D图像中待分割的区进行限定的很少的2D轮廓的输入的情况下，经由在2D切片图像中所限定的轮廓距离图的几何线性内插来创建3D掩膜（mask）。算法不是纹理相关的，因为它单纯是几何的，因此它能够分割任何类型的区并且它恰当地处置分支。它还是快速的，因此它能够被用于分割大的器官、诸如肝脏。作为输入，我们的算法需要一组轮廓，典型地2个或3个（或更多以用于复杂的形状），其各自在一个平面中被限定。平面可以是对象的层析表示的切片，或它可以是经修改的切片、例如旋转切片或任何其它2D图像表示。这些轮廓由用户在几个平面中待分割的区周围绘制，需要至少两个平面（例如在图1.a中）。待分割的区域的轮廓点或者对待分割的区进行限定的区域的限定可以用其它方式来被确定。作为输出，算法通过内插轮廓点来创建3D分割掩膜（例如在图1.b中）。该算法被设计成对在平行平面中所限定的轮廓进行内插，但是它还可以处置非平行轮廓。然而，在平行平面上，内插结果准确得多。可以通过以下步骤来总结全过程：1)用户绘制一些轮廓，优选地在辐射图像表示的平行平面中（在2D切片中）。2)3D分割掩膜如下被计算：a.在其中限定轮廓的每个平面中计算2D距离图，b.经由2D距离图的线性内插来创建3D距离图，c.每个体素取决于其对应的距离图值而被分类为在分割掩膜中/分割掩膜外。本专利技术一般地以计算机程序产品的形式被实现，所述计算机程序产品被适配成当在计算机上被运行的时候、结合用于在图像平面中限定初始轮廓的用户交互来实施本专利技术的方法步骤。计算机程序产品通常被存储在计算机可读载体介质、诸如DVD中。可替换地，计算机程序产品取电信号的形式，并且可以通过电子通信而被传送到用户。附图说明图1图示了限定肾脏的3个平行轮廓的内插，图2是图1的经内插的掩膜的切片图像，图3图示了限定分支的轮廓的内插，图4是在包含一个轮廓的平面上所计算的2D距离图的示例，图5是两个平行轮廓的限界框，图6是3D距离图内插的图示。具体实施方式3D对象的辐射图像典型地通过应用图像记录技术、诸如计算机断层扫描或磁共振成像来被生成。通过这些技术所生成的医学图像表示包括通过扫描对象所获得的多个2D切片图像（也称为“平面”）。在CT成像中，通过从不同的角度曝光对象并且记录图像而生成切片图像，以便产生所扫描的对象的特定区域的横截面（层析）图像（虚拟“切片”）。在MR成像中，来自曝光的结果也是切片图像。用于成像的辐射因而可以具有不同的类型，诸如x射线、无线电波等等。本专利技术一般可适用于3D成像技术，所述3D成像技术产生切片图像或图像平面。对于本专利技术的方法的输入是对象的3D图像表示的一组切片图像、至少两个。切片图像可以是原始切片图像，但是同样地它可以是经修改的切片图像，例如经旋转的切片图像。典型地，这些切片图像不仅包括对象，而且还包括围绕对象的像素。对于一些应用、诸如诊断、医学评估和跟进，期望用于分离对象与图像的其余部分的分割过程。为了执行本专利技术的分割方法，用户在出自3D图像的所获取的图像表示的多个切片图像的显示上执行第一和单个动作。该步骤是仅有的交互式的一个（仅有的需要用户交互的步骤）。用户动作的结果被馈送到图像处理设备中，所述图像处理设备运行本专利技术的方法的软件实现方式，如更进一步所解释的那样。在第一步骤中，将被考虑的切片图像被显示在监视器上。需要至少两个切片图像以能够执行本专利技术的方法。用户在待分割的对象（肿瘤、器官等等）周围绘制很少轮廓（图1.a和图3.a）。在所显示的2D图像（平面）上绘制轮廓。这些平面可具有任何空间方向，但是它们应当优选地是平行的。在通过所有轮廓的限界框所限定的区内计算分割掩膜。在本专利技术的上下文中的限界框是包含所有所限定的轮廓的体积。优选地，这是包含所有轮廓的最小限界框。可以使用更大的限界框，然而，在最小限界框外部的所有体素将会落在分割掩膜外部。对于包含轮廓的每个平面，在通过限界框在该平面上的投影所限制的区中计算2D距离图。该距离图被限定，诸如在平面的轮廓内的所有点是正的，并且所有其余的点是负的。在给定点处的2D距离图的绝对值与其距最近轮廓点的距离线性相关；即对于平面中的每个点，在它自最近轮廓（在相同的平面中被限定）的距离更大时，距离图绝对值变得更大。图4图示了距离图计算算法。给定在经标注的平面上所计算的所有2D距离图，如以下所解释的那样对3D距离图进行内插。在通过包含所有轮廓的限界框（图5中的限界框的示例）所划界的区中限定3D距离图。对于该区内部的并且没有已经被标注（即不属于在其中限定2D距离图的平面）的每个体素，取出两个最近的平面。这两个平面如果它们平行的话必须围绕体素（位于朝向体素的相对侧中）。...

【技术保护点】
1.一种用于在通过多个2D切片图像所表示的辐射图像中分割3D对象的方法，包括如下步骤：/n- 显示所述切片图像中的至少两个，/n- 对于所显示的切片图像，将轮廓限定为在待分割的对象周围的轮廓点的集合，/n- 在其中限定轮廓的每个切片图像中计算2D距离图，所述距离图的值表示像素距在所述切片图像中所限定的轮廓的距离，/n- 限定通过包含所有所述轮廓的限界框所划界的区，/n- 对于不属于针对其限定2D距离图的平面的、通过限界框所划界的区中的每个体素，所述体素被标示为未经标注的，在切片图像之中、以自体素的最小距离并且在体素的相对侧上取出两个切片图像，/n- 从所述2D距离图中的每个未经标注的体素的对应值计算内插掩膜作为针对所述每个未经标注的体素的经内插的3D距离图值，/n- 对经内插的3D距离图进行阈值化，使得所有体素要么当属于内插掩膜的时候具有第一距离图值，并且所有其它的具有第二距离图值并且在所述3D距离图外。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171109 EP 17200804.71.一种用于在通过多个2D切片图像所表示的辐射图像中分割3D对象的方法，包括如下步骤：
-显示所述切片图像中的至少两个，
-对于所显示的切片图像，将轮廓限定为在待分割的对象周围的轮廓点的集合，
-在其中限定轮廓的每个切片图像中计算2D距离图，所述距离图的值表示像素距在所述切片图像中所限定的轮廓的距离，
-限定通过包含所有所述轮廓的限界框所划界的区，
-对于不属于针对其限定2D距离图的平面的、通过限界框所划界的区中的每个体素，所述体素被标示为未经标注的，在切片图像之中、以自体素的最小距离并且在体素的相对侧上取出两个切片图像，
-从所述2D距离图中的每个未经标注的体素的对应值计算内插掩膜作为针对所述每个未经标注的体素的经内插的3D距...

【专利技术属性】
技术研发人员：A欧吉，Y德维特，
申请(专利权)人：爱克发医疗保健公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE