【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术提供了一种用于对关节进行建模的计算机实施的方法、一种数据处理系统、一种包括数据处理系统的系统、一种计算机程序产品以及一种计算机可读介质。
技术介绍
1、在医学图像分析和处理方面的许多最新发展需要动态解剖模型，也被称为铰接模型，例如，其表示诸如关节的屈曲或胸部的吸气/呼气的姿势。
2、例如，3d关节模型可以用于质量评估、为诊断进行准备和/或处置规划。具体地，某些诊断问题需要特定的图像采集，由此关节屈曲在特定的范围内，这是因为偏离这种屈曲可能导致诊断感兴趣的某些解剖特征在投影图像内被掩盖。
3、铰接模型可以用于仅基于图像数据来评价对象的定位，并且一旦将其拟合到可用数据，也允许判断关节动力学和移动范围的(不)正常性。
4、在广泛的患者群体上建立那些铰接模型是繁琐且耗时的。
5、此外，建立铰接模型需要使用成像模态，例如使用电离辐射，其可能对患者有害。因此，在常规成像会话之外的自愿扫描，如对患者的常规检查，可能根本没有足够的数量可用，并且还构成了伦理问题。
6、常规的成像会话，如对患者的常规检查，通常不允许显著的工作流程改变，特别是在它们耗时的情况下，例如，使用用于成像会话的成像模态对处于多种姿势的关节进行成像。临床工作流程通常不允许增加减慢常规调度和吞吐量的步骤，例如在检查期间对不同的姿势执行专用测量。例如，在不同姿势处对针对由工作流程的成像模态获得的多幅图像的屈曲进行外部测量并将其记录下来以连同图像存储，以便根据屈曲角进行共配准和排序，并在此基础上建立模型难以并入常
7、因此，可能很难建立具有足够精度的完整模型。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是允许改进对关节的建模。
2、根据独立权利要求，本专利技术提供一种用于对关节进行建模的方法、一种数据处理系统、一种包括数据处理系统的系统、一种计算机程序产品和一种计算机可读介质。
3、根据本公开的一种用于对关节进行建模的方法包括：借助于自动姿势提取方法来处理处于第一姿势的身体部分的第一3d表面图像数据，以便获得表示所述第一姿势的第一铰接参数，其中，所述身体部分包括由关节连接的第一解剖结构和第二解剖结构。
4、根据本公开的用于对关节进行建模的方法还包括：执行在所述身体部分的第一医学图像数据与处于第二姿势的所述身体部分的第二医学图像数据之间的图像配准，所述第一医学图像数据是与所述第一3d表面图像数据同时采集的，并且描绘所述第一解剖结构和所述第二解剖结构。针对第一解剖结构和第二解剖结构中的每个分别执行图像配准。
5、根据本公开的用于对关节进行建模的方法还包括确定变换数据，所述变换数据表示将第一医学图像数据中的第一解剖结构配准到第二医学图像数据中的第一解剖结构所需的一个或多个第一变换和/或将第一医学图像数据中的第二解剖结构配准到第二医学图像数据中的第二解剖结构所需的一个或多个第二变换。
6、根据本公开的用于对关节进行建模的方法还包括：至少基于变换数据、第一铰接参数和表示第二姿势的第二铰接参数来创建和/或更新统计铰接关节模型。
7、换句话说，可以通过以下方式来解决已知方法的限制：依赖于提供深度信息的额外的传感器数据(除来自成像模态以外的数据)(例如来自表面扫描器或测距相机或其他3d相机系统，例如rgbd相机)，以记录在利用成像模态的检查期间的姿势信息。这使得能够将姿势与来自在常规工作流程中获得的成像模态的图像相关。基于该相关，可以在放射科的标准工作流程内建立铰接模型。
8、具体地，本公开的方法允许采集任意姿势，而不需要额外记录信息。例如，不需要用户观察针对给定的采集的关节的铰接姿势，并且姿势数据不必由放射科医师手动测量/跟踪。当使用测量设备测量姿势参数会成为成像模态的负担时，例如由于在ct膛内的空间限制，或由于在mri扫描器中不能使用金属，这尤其有用。
9、因此，由于所提出的方法不需要中断成像工作流程，因此它允许将来自临床常规工作流程的图像包括到用于建立铰接模型的数据中。因此，大型和多样化的数据集可以用于建立模型。
10、作为一个示例，本公开能够用于铰接关节模型的发展，其中，模型是使用对关节的mr扫描来创建的，其中，关节已被预先定位于一个或多个已知的姿势或铰接。
11、铰接模型的潜在应用是骨骼x射线图像质量评估。
12、根据以上能够看出，权利要求需要创建和/或更新铰接模型。例如，所述方法需要使用可能是经验的、半经验的或理论的任何铰接模型作为起点，并且应用本公开的步骤，特别是针对一个或多个对象和/或相同对象或不同对象的一个或多个成像会话重复进行，以改进模型。改进模型可能涉及不同的方面。例如，模型可能变得不那么通用，且更接近地表示现实，特别是在大范围对象上具有统计性的。此外，可以改善模型的精度，例如，通过允许有意义地增加数据集的大小。此外，模型的范围可以相对于极端姿势朝向移动谱末端(例如，表示非常强屈曲的姿势和/或表示关节过伸的姿势)扩展。
13、在本公开中，除了对现有技术的描述外，为了可读性的目的，将术语“关节模型”与术语“统计铰接关节模型”同义地使用。
14、关节是可移动地连接身体中的骨骼的连接。
15、例如，身体部分可以是手臂、手腕、肩膀、脚踝、腿部、臀部、脚部、手部或身体中包括关节的任何其他部分。
16、在本公开中，术语“解剖结构”是指身体的表面下部分。例如，解剖结构可以是骨骼、肌肉、软骨、韧带等。应当注意，不同的解剖结构可能有不同程度的刚性，使得某些解剖结构的移动可能比其他解剖结构的移动具有更多的自由度。例如，骨骼本质上是刚性的和不可压缩的，使得其移动通常可以由平移和旋转来表示。肌肉或软骨可能有弹性变形，例如，加长、收缩或压缩，因此它们的移动也可能包括(特别是弹性的)变形和擦伤。
17、姿势是一组解剖结构的某种相对布置。例如，姿势可以由两个骨骼的相对布置来定义，例如，描述它们在一个或多个自由度中的相对布置的一个或多个角度。
18、姿势可以由铰接参数来表示。铰接参数可以是解剖结构的相对布置的任何参数化。例如，铰接参数可以包括屈曲角。
19、应当理解，第一姿势和第二姿势是不同的，例如，它们在至少一个铰接参数上有所不同。例如，第一姿势和第二姿势的不同之处可能在于它们具有不同的屈曲角。
20、自动姿势提取可以是本领域已知的任何方法，例如从游戏应用，其基于3d表面图像数据来确定身体部分的姿势。3d信息允许解决以其他方式可能无法解决的方向性歧义。
21、应当注意，根据权利要求1，使用了表示第二姿势的第二铰接参数。第二铰接参数可以是从使用自动姿势提取获得的身体部分的第二3d表面图像数据中导出的数据。备选地，第二铰接参数可以是从第二医学图像数据和/或使用不同的成像模态获得的图像数据和/或通过直接姿势测量获得的图像数据中导出的铰接参数。
22、3d表面图像数据是提供本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对关节(6)进行建模的计算机实施的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述统计铰接关节模型是3D模型。
4.根据前述权利要求中的任一项所述方法，
5.根据前述权利要求中的任一项所述方法，
6.根据前述权利要求中的任一项所述方法，其中，所述第一解剖结构(7)被用作参考解剖结构，并且所述统计铰接关节模型表示所述第二解剖结构(8)相对于所述第一解剖结构(7)的布置。
7.根据前述权利要求中的任一项所述方法，其中，所述统计铰接关节模型是表示一个或多个选定的移动类型的模型，并且所述方法包括：对表示所述一个或多个选定的移动类型的一个或多个选定的姿势，特别是对一个或多个选定的铰接参数的数据进行滤波，使得仅表示所述一个或多个选定的移动类型的数据用于创建和/或更新所述统计铰接关节模型。
8.根据前述权利要求中的任一项所述方法，还包括：
9.根据前述权利要求中的任一项所述方法，包括：
10.根据权利要求8或权利要求9所述的方
11.根据前述权利要求中的任一项所述方法，包括同时采集(S10)所述第一3D表面图像数据和所述第一医学图像数据。
12.一种数据处理系统(2)，其被配置为执行根据权利要求1至10中的任一项所述的方法的步骤和/或执行和/或控制根据权利要求11所述的方法的步骤。
13.一种系统(1)，包括根据权利要求12所述的数据处理系统(2)，并且还包括：
14.一种包括指令的计算机程序产品，当所述程序由计算机运行时，所述指令使所述计算机执行根据权利要求1至10中的任一项所述的方法和/或执行和/或控制根据权利要求11所述的方法的步骤。
15.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令当由计算机运行时，使所述计算机执行根据权利要求1至10中的任一项所述的方法和/或执行和/或控制根据权利要求11所述的方法的步骤。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种用于对关节(6)进行建模的计算机实施的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述统计铰接关节模型是3d模型。
4.根据前述权利要求中的任一项所述方法，
5.根据前述权利要求中的任一项所述方法，
6.根据前述权利要求中的任一项所述方法，其中，所述第一解剖结构(7)被用作参考解剖结构，并且所述统计铰接关节模型表示所述第二解剖结构(8)相对于所述第一解剖结构(7)的布置。
7.根据前述权利要求中的任一项所述方法，其中，所述统计铰接关节模型是表示一个或多个选定的移动类型的模型，并且所述方法包括：对表示所述一个或多个选定的移动类型的一个或多个选定的姿势，特别是对一个或多个选定的铰接参数的数据进行滤波，使得仅表示所述一个或多个选定的移动类型的数据用于创建和/或更新所述统计铰接关节模型。
8.根据前述权利要求中的任一项所述方法，还包括：
9.根据前述权利要求中的任一项所述方法，包括：
10.根据权利要求8...
【专利技术属性】
技术研发人员：A·戈森，D·贝斯特罗夫，S·克伦克希勒，H·M·布吕克，J·冯贝格，S·M·扬，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：
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