解剖树的自动化分层拆分制造技术

一种用于对与解剖树结构（１２）有关的数据集进行拆分的方法包括：在树结构内确定多个种子点（２４）；确定沿着该树结构从多个种子点（２４）中的每一个到多个其他点（１４）中的每一个的路径（２０）的长度；确定从多个种子点（２４）中的每一个到多个其他点（１４）中的每一个的欧几里得距离（２６）；基于所确定的长度（２０）和距离（２６），将种子点（２４）与表示该种子点是根点的似然度的度量相关联；将树结构（１２）的根点识别为与用于表示相应种子点是根点的似然度的最大度量相关联的种子点（２４）；以及基于根点来确定主要分叉点（６４）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于对数据集表示的解剖树结构进行拆分的方法，该 数据集标识了解剖树结构中的多个点。本专利技术还涉及一种系统以及一种计 算程序产品。
技术介绍
WO 03/034337公开了一种用于对对象数据集进行分析的方法，在该对 象数据集中出现了具有多个分支(branch)和分叉(bifiircation)的管状结构，其 中，所述对象数据集分配数据值给多维空间的位置，该数据值与待检査的 对象相关，并且其中，对沿着所述管状结构的分支的所述管状结构的分叉 的位置进行标记，每个分支和分叉具有唯一的标记。当特别地为了实现全 自动脉管跟踪，特别是针对病人脑中的脉管结构使用该方法时，为了提高 精确度，提出下列步骤在该管状结构的感兴趣的分支或分叉中或者附近 选择起始点；对在所述起始点周围包含球体以及经过该球体中心的平面的 探针进行定向，从而使该平面经过所述起始点；调整探针的方向，从而使 该平面垂直于该管状结构，并且使该球体的中心处于该管状结构的中心轴 上；从而通过使用该球体内的表面顶点，根据沿着分支的分叉的最靠近位 置的标记来标记所述表面顶点，其中仅具有与感兴趣分支或分叉的标记或 沿着感兴趣分支的下一个分叉或末端的标记相等的标记的表面顶点用于调 整探针的方向。'已知的方法以作为定量脉管分析算法中的处理步骤，来提供分支和分 叉的标记过程。
技术实现思路
.本专利技术的目标是提供一种用于检查解剖树结构的改进方法。通过提供 一种包含以下步骤的方法来实现该目标查找表示该解剖树结构的主流入和/或主流出的根点(48);基于所述根点，査找对所述解剖树结构中的两个主子树进行约束的主 要分叉点(64);以及在所述主要分叉点处对所述解剖树结构进行拆分。 '所述数据集可以由用于标识解剖树结构中的多个点的数据集来表示。 所述多个点是多维空间中的点，通常是三维空间，因为人体本质上是三维 的。例如，如果将三维数据集投影到二维平面上，则二维空间也适用。例 如，当包含时间维度时，四维空间也适用。如下文所说明的，主要分叉点连接两个主子树。通过首先查找根点然 后查找主要分叉点，就可以识别出在每个分叉点处的相关子树，这对确定 关于分叉点的重要性而言是非常重要的。这两个主子树很有可能具有特定 解剖含义，例如所述子树可以供给不同的器官或同一器官的不同叶。根点通常在识别主要分叉点中扮演重要的角色。能够分层次地确定多 个主要分叉点，这时更靠近根点的主要分叉点通常在分层中比进一步远离 根点的主要分叉点更高。主要分叉点可以用作拆分点，用于在具有解剖含义的某个位置上对分 层树进行拆分。例如，可以将脉管树拆分为多个部分，每个部分供给器官(例 如，肾或肺)的不同叶。在表示支气管树的树结构的情况下，可以使用主要 分叉点来识别支气管树的多个部分，各个部分传递空气到肺的不同叶。本 专利技术使得临床医生用户更易于区分该树的各个重要部分，因为拆分点已经 被自动指示出。在一个实施例中，查找根点的步骤包括在树结构内选择多个种子点(24);'计算沿着所述树结构从所述多个种子点(24)中的每一个到多个其他点 (14)中的每一个的路径(20)的长度；计算从所述多个种子点(24)中的每一个到所述多个其他点(14)中的每一个的距离(26);.基于所确定的长度(20)和距离(26)，针对每个种子点(24)计算表示该种 子点是所述根点的似然度的度量；以及基于与表示相应种子点是所述根点的似然度的最大度量相关联的种子点(24)，识别所述树结构(12)的所述根点。这种查找根点的方式利用了以下认知，即，从根点到任何其他点的路 径平均起来比任何两个随机点之间的路径短。在一个实施例中，识别根点的步骤包括査找所述树结构中最靠近与表示相应种子点是所述根点的似然度的最大度量相关联的种子点(24)的叶子；以及 将所述叶子识别为所述根点。这里，叶子是树结构的端点。最靠近该种子点的叶子可以被视为这样 的叶子该叶子到该种子点的路径与其到树结构中的任何其他叶子的路径 相比更短或至多相等。在本专利技术的一个实施例中，将根点识别为与用于表示相应种子点是根点的似然度的最大度量相关联的种子点(24)。这在计算上更有效率。一个实施例包括识别一组候选种子点，该组候选种子点受与根据所述表示似然度的度量当前最有可能是根点的种子点之间的距离所约束；从该组候选种子点中选择用以包含在所述多个种子点中的点(30);以及'减少所述距离。可以使用任何启发式优化方法来查找所述最大可能的根点。优化方法 的示例是模拟退火。在一个实施例中，查找主要分叉点的步骤包括 ,识别解剖树结构的多个分叉点(64);针对每个所识别的分叉点(64)，计算与所述树结构(66)的一部分相关的 度量，其中，所述树结构(66)的该部分不包含所述根点(48)并且受到相应分 叉点(64)约束；以及将所述主要分叉点(64)识别为所述多个分叉点之中具有最大相关度量 的分叉点。通过对树结构中受到不包括根点在内的主要分叉点约束的该部分进行 分析来查找主要分叉点。分叉点的重要性可以相对于根点来确定。与树结 构的一部分相关的度量可以包括在树结构的该部分内的脉管的体积或长 度。还可以包括其他值，例如在树结构的该部分内的分叉数量。 ' 一个实施例包括，针对所述多个分叉点之中的每个分叉点，7对在该分叉点处连接的多个子树(60，62)进行区分； 计算所述多个子树中的每一个的尺寸；将与所述树的该部分相关的度量计算为所述多个子树中各个子树的尺 寸之中的最小值。，主要分叉点一般地将树结构分为至少两个相对较大的子树。包括所述 多个子树中各个子树的尺寸之中的最小值会避免仅将较小的子树从较大的 子树分离的分叉被错误地识别为主要分叉。在一个实施例中，对解剖树结构进行拆分的步骤包括对在所述主要分叉点(64)处连接的多个子树(60,62)进行区分；以及 绘制所述树结构，以便可以由人来区分出所述多个子树中的至少一个 子树。例如通过把主要分叉点作为用于进一步计算处理步骤的输入，来实现 其他方式的拆分，所述进一步计算处理步骤例如为诸如在主要分叉点处连 接的两个子树的体积之类的定量值的计算和显示。'该方法有利地适用于由主要分叉所分离的子树的可视化。这可以包括 一次仅绘制一个子树、或在不同绘制区域中绘制两个子树、和/或使用不同 颜色和/或纹理来绘制每个子树。这使得更易于査看子树或者对例如器官的 叶进行可视化。在脉管分析程序包中可以应用该方法以及处理步骤。例如， 在识别出主要分叉之后，脉管分析程序包内的脉管分析工具可能应用于所 识别的多个子树中的一个。一个实施例包括使用户能够选择解剖树结构的子树；以及仅考虑所述多个分叉点之中位于所选择的子树内的分叉点，将另一主 要分叉点识别为所述多个分叉点之中具有最大相关度量的分叉点。 .这是一种用于快速识别出解剖树结构中的特定部分的简便方法。在一些实施例中，所述树结构表示人体和/或动物体的脉管树和/或支气 管树。本专利技术适用于在人体解剖中出现的任何类型的解剖树结构。本专利技术同 样适用于在动物或植物中出现的任何类型解剖树结构。'在一个实施例中，所述数据集与三维图像体数据集相关，所述体数据 集是借助于计算机断层成像、磁共振成像、3D-X-射线和减超声成像所得到的。一个实施例包括根点查找装置，其用于查找表示所述解剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对数据集表示的解剖树结构（４２）进行拆分的方法，该数据集标识了所述解剖树结构中的多个点，该方法包括：　查找表示所述解剖树结构的主流入和／或主流出的根点（４８）；　基于所述根点，查找对所述解剖树结构中的两个主子树进行约束的 主要分叉点（６４）；以及　在所述主要分叉点（６４）处对所述解剖树结构进行拆分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】EP 2006-6-16 06115588.31、一种用于对数据集表示的解剖树结构(42)进行拆分的方法，该数据集标识了所述解剖树结构中的多个点，该方法包括查找表示所述解剖树结构的主流入和/或主流出的根点(48)；基于所述根点，查找对所述解剖树结构中的两个主子树进行约束的主要分叉点(64)；以及在所述主要分叉点(64)处对所述解剖树结构进行拆分。2、 如权利要求l所述的方法，其中，所述査找根点的步骤包括 在所述树结构内选择多个种子点(24);计算沿着所述树结构从所述多个种子点(24)中的每一个到多个其他点(14)中的每一个的路径(20)的长度；计算从所述多个种子点(24)中的每一个到所述多个其他点(14)中的每一个的距离(26);基于所确定的长度(20)和距离(26)，针对每个种子点(24)计算表示该种 子点是所述根点的似然度的度量；以及基于与表示相应种子点是所述根点的似然度的最大度量相关联的种子 点(24)，识别所述树结构(12)的所述根点。3、 如权利要求2所述的方法，其中，所述识别所述根点的步骤包括査找所述树结构中最靠近与表示相应种子点是所述根点的似然度的最 大度量相关联的种子点(24)的叶子；以及将所述叶子识别为所述根点。4、 如权利要求2所述的方法，进一步包括-识别一组候选种子点，该组候选种子点受与根据所述表示似然度的度 量、当前最有可能是根点的种子点之间的距离所约束；从该组候选种子点中选择用以包含在所述多个种子点中的点(30);以及减少所述距离。5、如权利要求1所述的方法，其中，所述查找主要分叉点的步骤包括 识别所述解剖树结构中的多个分叉点(64);针对每个所识别的分叉点(64)，计算与所述树结构(66)的一部分相关的 度量，其中，所述树结构(66)的该部分不包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：R维姆科，T比洛，R奥普弗，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]