專利名稱：：用于血管狹窄可視化和導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及診斷成像，并且更特別地涉及提供自動識別和診斷血管病理的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
：典型地，在計算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)中，X射線源朝受檢者發(fā)射扇形束。該束在通過受檢者衰減后碰撞輻射檢測器陣列。在檢測器陣列處接收的衰減束輻射的強(qiáng)度典型地取決于通過受檢者的X射線束衰減。檢測器陣列的每個檢測器元件產(chǎn)生獨(dú)立的電信號，其指示由每個檢測器元件接收的衰減束。這些電信號被傳送到數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)用于分析，這最終產(chǎn)生圖像。在一個特定應(yīng)用中，CT成像可以用于使例如冠狀動脈、腦動脈、或其他脈管或動脈等脈管的局部窄化(也稱為狹窄)可視化。狹窄(stenosis)的診斷、以及是否臨床干預(yù)或如何臨床干預(yù)的相關(guān)決定通?；讵M窄的評估程度，例如與脈管相鄰部位相比橫截面面積減小的百分比。然而，當(dāng)采用當(dāng)前的CT成像法時，這樣的狹窄診斷在醫(yī)務(wù)人員方面可能需要大量的時間。即，用于CT圖像數(shù)據(jù)分析的現(xiàn)有方法是半自動的并且需要放射科醫(yī)生逐步進(jìn)行一系列程序。例如，放射科醫(yī)生通過視覺檢查血管的腔并且尋找病理來逐個分析它們。這是單調(diào)的、易于出錯且耗時的過程，對每個患者花費(fèi)20至35分鐘來形成診斷，這并不罕見。當(dāng)大多數(shù)醫(yī)生主要從事檢傷分類(triage)時，他們主要試圖消除風(fēng)險并且拒絕健康的患者，并且從而這樣的漫長的診斷時間是非常不可取的，因為它們負(fù)面地影響患者容許量。從而，所需要的是用于以高效的方式自動識別并且顯示血管病理以便最小化診斷時間的方法和系統(tǒng)。另外需要的是用于自動量化血管中的狹窄水平的方法和系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容`本發(fā)明的實(shí)施例針對提供準(zhǔn)確的血管狹窄可視化和導(dǎo)航的方法和設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，CT系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)掃描架，其具有用以容納待掃描的患者的開口射線源，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且配置成朝患者的感興趣區(qū)(其包括多個血管)投射X射線；X射線檢測器，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且安置成接收由X射線源發(fā)射并且通過感興趣區(qū)衰減的X射線；以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，其可操作地連接到X射線檢測器。CT系統(tǒng)還包括計算機(jī)，對該計算機(jī)編程來獲得感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，從CT圖像數(shù)據(jù)重建多個血管的3D圖像，自動檢測多個血管中的病理，以及在3D圖像上識別多個血管中的病理，其中病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供非暫時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其具有存儲在其上的計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序包括指令，這些指令當(dāng)由計算機(jī)執(zhí)行時使計算機(jī)引起計算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)中的X射線源在掃描程序期間朝患者發(fā)射X射線并且從掃描獲得患者的感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，其中該感興趣區(qū)包括心區(qū)，該心區(qū)包括患者的主動脈和冠狀動脈。指令還使計算機(jī)生成并且顯示冠狀動脈樹(其包括來自CT圖像數(shù)據(jù)的患者的主動脈和冠狀動脈)的3D圖像、檢測主動脈和冠狀動脈中的每個的腔表面、以及使主動脈和冠狀動脈中的每個的腔表面變形來模擬理想的腔表面。指令進(jìn)一步使計算機(jī)基于相應(yīng)的檢測的腔表面與理想的腔表面的比較而確定主動脈和冠狀動脈中的每個的狹窄狀況并且在冠狀動脈樹的3D圖像上指示主動脈和冠狀動脈中的每個的狹窄狀況。根據(jù)本發(fā)明的再另一個實(shí)施例，計算機(jī)斷層攝影(CT)成像的方法包括采集患者感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，該感興趣區(qū)中包括血管結(jié)構(gòu)；分析該CT圖像數(shù)據(jù)來識別對應(yīng)于感興趣區(qū)中的血管結(jié)構(gòu)的體素；以及從識別的體素生成患者的3D動脈樹圖像。該方法還包括檢測動脈樹中的每個血管的腔表面并且使每個血管的腔表面變形來模擬理想的腔表面。該方法進(jìn)一步包括基于相應(yīng)的檢測的腔表面與理想的腔表面的比較而識別血管中的變窄區(qū)并且在3D動脈樹圖像上指示識別的變窄區(qū)中的每個的狹窄嚴(yán)重程度。各種其他特征和優(yōu)勢將從下列詳細(xì)描述和圖中變得清晰可見。附圖示出目前預(yù)想用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在圖中圖1是與本發(fā)明的實(shí)施例一起使用的CT成像系統(tǒng)的描繪圖2是在圖1中示出的系統(tǒng)的方框示意圖3是由圖1和圖2的CT成像系統(tǒng)生成的3D冠狀動脈樹的圖形表示；圖4是圖3的3D冠狀動脈樹的用戶選擇部分的圖形表示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例、用于狹窄識別和診斷的CT成像的技術(shù)的流程圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例、示出腔表面和跟蹤中心線的血管的橫截面視圖。具體實(shí)施例方式本發(fā)明的操作環(huán)境關(guān)于六十四層計算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)而描述。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識到，本發(fā)明同樣也適用于與單層或其他多層配置一起使用。此外，本發(fā)明將關(guān)于X射線的檢測和轉(zhuǎn)換而描述。然而，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將進(jìn)一步意識到，本發(fā)明同樣適用于其他高頻電磁能的檢測和轉(zhuǎn)換。利用“第三代”CT掃描儀和/或其他CT系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是能采用的。參照圖1，計算機(jī)斷層攝影(CT)成像系統(tǒng)10示出為包括代表“第三代”CT掃描儀的掃描架12。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，提供作為來自GE健康護(hù)理(GEHealthcare)的寶石光譜成像(GSI)雙能CT系統(tǒng)的CT系統(tǒng)10。掃描架12具有X射線源14，其將x射線束16朝檢測器組件或準(zhǔn)直儀18投射在掃描架12的相反側(cè)上。現(xiàn)在參照圖2，檢測器組件18由多個檢測器20和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)32形成。這些多個檢測器20感測穿過內(nèi)科患者22的投射的X射線，其中每個檢測器20產(chǎn)生模擬電信號，其表示碰撞X射線束以及由此當(dāng)其通過患者22時的衰減束的強(qiáng)度。DAS32隨后將模擬電信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(在這里稱作CT圖像數(shù)據(jù))用于后續(xù)處理。在采集X射線投影數(shù)據(jù)的掃描期間，掃描架12和安裝在其上的部件繞旋轉(zhuǎn)中心24旋轉(zhuǎn)。掃描架12的旋轉(zhuǎn)和X射線源14的操作由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26管理?？刂茩C(jī)構(gòu)26包括X射線發(fā)生器28，其提供電力和定時信號給X射線源14和掃描架馬達(dá)控制器30，該掃描架馬達(dá)控制器30控制掃描架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置。圖像重建器34從DAS32接收抽樣的且數(shù)字化的X射線數(shù)據(jù)并且進(jìn)行高速重建。重建的圖像應(yīng)用為對計算機(jī)36的輸入，該計算機(jī)36將圖像存儲在大容量存儲裝置38中。計算機(jī)36還經(jīng)由控制臺40從操作者接收命令和掃描參數(shù)，該控制臺40具有例如鍵盤、鼠標(biāo)、語音激活的控制器或任何其他合適的輸入設(shè)備等一些形式的操作者接口。關(guān)聯(lián)的顯示器42允許該操作者觀察來自計算機(jī)36的重建的圖像和其他數(shù)據(jù)。操作者供應(yīng)的命令和參數(shù)被計算機(jī)36使用來向DAS32,X射線控制器28和掃描架馬達(dá)控制器30提供控制信號和信息。另外，計算機(jī)36操作臺架馬達(dá)控制器44，其控制機(jī)動的臺架(table)46來安置患者24和掃描架12。特別地，臺架46使患者22全部或部分移動通過圖1的掃描架開口48。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，進(jìn)一步對計算機(jī)36編程來對采集的CT圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行附加的處理和分析。更具體地，對計算機(jī)36編程來自動進(jìn)行與血管結(jié)構(gòu)分析關(guān)聯(lián)的操作并且識別/檢測這些血管結(jié)構(gòu)中的病理，例如由于斑塊沉積物的冠狀動脈或靜脈的部分狹窄。計算機(jī)36進(jìn)一步確定血管狹窄的嚴(yán)重程度并且輸出關(guān)于該嚴(yán)重程度的自動化診斷，使得可導(dǎo)致心肌梗死的風(fēng)險增加的、冠狀動脈中的狹窄病變可以被識別。進(jìn)一步對計算機(jī)36編程來進(jìn)行與向用戶呈現(xiàn)血管分析和識別結(jié)果關(guān)聯(lián)的操作。即，計算機(jī)36(連同圖像重建器34)生成冠狀動脈樹的3D圖像并且使該圖像顯示在例如顯示器42上。參照圖3,提供冠狀動脈樹50的示范性3D圖像。在顯示冠狀動脈樹50的3D圖像中，進(jìn)一步對計算機(jī)36編程以在圖像上單獨(dú)標(biāo)記主動脈和冠狀動脈。從而，例如，左前降支(LAD)、左回旋支(LCx)、后降支(PDA)、后側(cè)支(PLB)和主動脈連同其他冠狀動脈或靜脈一起可以在冠狀動脈樹上標(biāo)記。如在圖3中進(jìn)一步示出的，冠狀動脈樹的3D圖像包括在其上的加亮區(qū)52，其表示在血管結(jié)構(gòu)中已經(jīng)被識別/檢測并且被認(rèn)為是明顯的任何狹窄病變。加亮區(qū)52還包括關(guān)于被識別/檢測的狹窄病變的嚴(yán)重程度的信息。根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，表示血管結(jié)構(gòu)中已經(jīng)被識別/檢測的狹窄病變的加亮區(qū)52以根據(jù)預(yù)定的顏色編碼方案的許多顏色中的一個顯示于顯示器上。例如，可實(shí)現(xiàn)綠色-黃色-紅色方案用于加亮檢測的狹窄病變，其中以綠色顯示的狹窄病變具有“低的”嚴(yán)重程度，以黃色顯示的狹窄病變具有“中間的”嚴(yán)重程度，并且以紅色顯示的狹窄病變具有“高的”嚴(yán)重程度。可設(shè)置閾值以將狹窄病變嚴(yán)重程度歸類為低、中或高，其中由于斑塊沉積物的冠狀動脈或靜脈的阻塞的百分比用作閾值設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，當(dāng)在顯示器42上顯示冠狀動脈樹50的3D圖像時，在圖2中示出的操作者控制臺40提供感興趣區(qū)域52(其在3D圖像上示出)的用戶選擇。SP，用戶可經(jīng)由操作者控制臺40在冠狀動脈樹50的3D圖像上加亮的血管結(jié)構(gòu)中的檢測的狹窄病變52上點(diǎn)擊或選擇。具體的加亮區(qū)52的選擇提供關(guān)于選擇的狹窄區(qū)的更詳細(xì)信息。如在圖4中示出的，例如，具體的狹窄病變的用戶選擇導(dǎo)致顯示關(guān)于狹窄的嚴(yán)重程度的詳細(xì)數(shù)據(jù)(例如狹窄的具體測量數(shù)據(jù)54)，以及變窄區(qū)的放大可視化(一個或多個)56。縮放的視圖(一個或多個)56可以由用戶旋轉(zhuǎn)/平移來優(yōu)化變窄區(qū)的視圖。盡管操作者控制臺40在上文描述為提供在冠狀動脈樹的3D圖像上示出的感興趣區(qū)域的用戶交互和選擇，但認(rèn)識到還可提供其他的選擇手段。例如，顯示器42可采用圖形用戶界面(GUI)或觸敏屏的形式，用戶可以經(jīng)由其在冠狀動脈樹的3D圖像上選擇加亮區(qū)?，F(xiàn)在參照圖5，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出用于自動診斷狹窄狀況的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)60，例如將由圖1和圖2的CT系統(tǒng)10的計算機(jī)36實(shí)現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，根據(jù)技術(shù)60操作CT系統(tǒng)10來獲得患者的感興趣區(qū)的CT圖像，以便允許對血管做出準(zhǔn)確的血管狹窄可視化和診斷，該患者的感興趣區(qū)中包括血管結(jié)構(gòu)，例如冠狀動脈或靜脈，其由于斑塊沉積物而部分變窄(即，堵塞)。在步驟62，例如心區(qū)等感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)由CT系統(tǒng)采集。可以經(jīng)由許多CT心臟圖像采集技術(shù)中的一種來采集圖像數(shù)據(jù)。例如，可由CT系統(tǒng)10針對至少180度加上X射線束的扇形角的角度范圍收集來自兩個或更多個心臟周期的投影數(shù)據(jù)，其中數(shù)據(jù)收集的定時選擇成接近心動周期的期望的相位。當(dāng)采集CT圖像數(shù)據(jù)時，在步驟64應(yīng)用若干已知的圖像重建方法中的一個來形成感興趣區(qū)的三維(3D)圖像。根據(jù)示范性實(shí)施例，采用進(jìn)行運(yùn)動估計和校正的圖像重建技術(shù)，以便最小化心區(qū)的圖像中由運(yùn)動引起的模糊和其他運(yùn)動偽像。認(rèn)識到重建的3D圖像不僅示出血管樹，而且示出例如骨等其他結(jié)構(gòu)。因此，在步驟66進(jìn)行進(jìn)一步的圖像處理以根據(jù)若干已知技術(shù)中的一種從CT圖像數(shù)據(jù)生成冠狀動脈樹/血管樹的隔離的3D圖像。例如，可以使用許多脈管分割技術(shù)和算法中的一種從CT圖像數(shù)據(jù)提取主動脈和冠狀動脈?？梢詫?shí)現(xiàn)的脈管分割算法和技術(shù)的示例包括模式識別技術(shù)、基于模型的方法、基于跟蹤的方法、基于人工智能的方法和基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法。從而，用于提取冠狀動脈樹的技術(shù)可包括例如閾值處理，之后的連接的部件分析，或明確的脈管模擬來提取脈管輪廓(例如用于提取關(guān)于血管表面的凸凹形狀的3D表面表示)等步驟。除生成冠狀動脈樹圖像外，在步驟68在圖像上標(biāo)記主動脈和冠狀動脈。根據(jù)一個實(shí)施例，當(dāng)分割先前采集的圖像(一個或多個)來生成冠狀動脈樹時，生成的冠狀動脈樹與一個或多個冠狀動脈樹模型比較來實(shí)現(xiàn)冠狀動脈樹分支的標(biāo)記?；趯?yīng)于模擬的冠狀動脈樹的標(biāo)記來標(biāo)記采集的冠狀動脈樹，該模擬的冠狀動脈樹具有與采集的冠狀動脈樹最接近的相似性。被標(biāo)記的冠狀動脈樹然后可以在圖2中示出的CT系統(tǒng)10的顯示器42上顯/Jnο技術(shù)60通過在步驟70確定每個主動脈和冠狀動脈的腔表面而持續(xù)。根據(jù)一個實(shí)施例，通過采用血液密度和形狀約束的方法確定腔表面。即，例如，腔具有可以基于動脈中流動的血液密度來測量的已知密度，并且腔表面的密度不同于可能在血管結(jié)構(gòu)中存在的鈣化和軟斑塊的密度。如應(yīng)該意識到的，構(gòu)成3D圖像的體素的強(qiáng)度值(即，CT數(shù)或豪斯菲爾德(Hounsfield)數(shù))是相對于組織密度的。腔、脈管壁、鈣化和斑塊從而可以基于它們相應(yīng)的強(qiáng)度值而互相區(qū)分開。從而，腔表面、鈣化和軟斑塊的分開通過使用限定每個結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度閾值而實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一個實(shí)施例，腔表面的確定包括基于截然不同的強(qiáng)度來選擇所謂的種子像素，其中該種子像素是肯定已知包括在脈管腔中的體積圖像數(shù)據(jù)的像素。該種子像素用于通過上文闡述的閾值處理程序進(jìn)行體積圖像數(shù)據(jù)的粗略分割。即，通過使用基于初始圖像像素分布而選擇的CT數(shù)閾值從剩余的組織分割脈管，來粗略地指定脈管內(nèi)部。一般，分割操作的期望的結(jié)果是區(qū)分開高強(qiáng)度像素區(qū)與相對較低強(qiáng)度像素區(qū)，或反之亦然。分割操作的結(jié)果是粗略分割的腔段。作為該過程的部分，連通性標(biāo)準(zhǔn)適用于滿足閾值標(biāo)準(zhǔn)的像素。如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識到的，該連通性標(biāo)準(zhǔn)確保未靠近粗略分割腔段的像素不包括在分割過程的輸出中。希望閾值數(shù)由用戶選擇，使得可以從鄰近材料(例如，器官組織)分割脈管同時維持沿脈管的成像部分的長度的連續(xù)通路。更特別地，選擇脈管內(nèi)的點(diǎn)并且選擇閾值極限以如上文描述的那樣從剩余組織(其包括例如由動脈供應(yīng)的器官中的結(jié)構(gòu))適當(dāng)?shù)胤指蠲}管(例如動脈)。當(dāng)閾值選為腔中的最大像素亮度的較大一部分時，腔外部的區(qū)通過粗略分割操作而排除。另一方面，還優(yōu)選地選擇閾值來確保粗略腔段沿成像部分長度連續(xù)。粗略分割提供脈管腔的初始確定，但希望設(shè)計成排除邊界像素。然后通過檢測腔表面上(在與局部腔中心線正交的方向中)的輪廓體素而從粗略分割結(jié)果進(jìn)行像素的更精確的歸類。即，如果體素與不屬于腔表面的至少一個體素相鄰，則它們可視為在腔表面的輪廓體素上。根據(jù)一個實(shí)施例，使用形態(tài)操作檢測輪廓體素，該形態(tài)操作實(shí)現(xiàn)連通性標(biāo)準(zhǔn)和脈管腔的所謂的掩膜(mask)來檢測輪廓體素?？赏ㄟ^進(jìn)行進(jìn)一步的處理而實(shí)現(xiàn)腔表面的還要更準(zhǔn)確的確定。根據(jù)一個實(shí)施例，可利用腔表面的子體素分辨率，連同應(yīng)用輪廓和徑向平滑，來實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的腔表面檢測。作為腔表面檢測的部分，還根據(jù)任何適合的中心線估計法確定跟蹤腔中心線。盡管對于冠狀動脈樹中的每個血管的腔中心線的粗略估計可以從其3D圖像確定，但希望在估計腔表面時重定位腔中心線。脈管腔表面的準(zhǔn)確識別提供限定腔的真實(shí)的中心線、取消將抑制跟蹤中心線的血管中的任何鈣化和斑塊的影響。示出腔表面的血管的橫截面視圖在圖6中提供。根據(jù)進(jìn)行的步驟70(圖5)，檢測腔表面82，連同跟蹤中心線84。再次參照圖5，技術(shù)60在步驟72繼續(xù)，其中使檢測的腔表面變形以便生成理想的或“健康”的腔表面。例如經(jīng)由施加以使腔表面收緊的力，對檢測的腔表面進(jìn)行輪廓描繪或形狀修改，來生成理想的腔表面，其模擬將描述為健康的或無狹窄的腔的腔。獲取并且存儲對理想或健康的腔表面的測量供在隨后與檢測的腔表面的比較中使用。從而，當(dāng)對冠狀動脈樹中的每個血管生成理想的腔表面時，技術(shù)60在步驟74繼續(xù)對每個脈管的檢測的腔表面與理想的腔表面的比較。根據(jù)一個實(shí)施例，該比較提供脈管中存在的狹窄程度的確定。即，可以基于對每個脈管的檢測的腔表面與理想的腔表面的比較而確定狹窄程度的測量，其包括檢測的和理想的脈管腔表面的半徑/直徑測量，以及由狹窄引起的脈管的堵塞百分比的確定?；趯γ總€脈管的檢測的腔表面與理想的腔表面的比較，可關(guān)注的變窄區(qū)被自動識別并且每個識別的狹窄區(qū)的狹窄程度在步驟76確定。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，通過將狹窄測量/計算(即，脈管的腔半徑/直徑測量和/或百分比堵塞)與一個或多個預(yù)定的閾值比較而做出識別和嚴(yán)重程度的確定。盡管認(rèn)識到還可采用其他更復(fù)雜的嚴(yán)重程度歸類，根據(jù)一個實(shí)施例，識別為可能的關(guān)注區(qū)的脈管段的狹窄的嚴(yán)重程度可簡單地歸類為“低”、“中”或“高”。重要地，注意由計算機(jī)36自動進(jìn)行步驟62-76中的每個，而不用由用戶輸入或計算。在技術(shù)60的下一個步驟中，在步驟78，識別的變窄區(qū)在冠狀動脈樹的顯示的3D圖像上加亮。如上文指示的，血管結(jié)構(gòu)中已經(jīng)被識別/檢測并且被認(rèn)為是明顯的任何狹窄區(qū)被加亮，以采用易于評估的方式提供這樣的數(shù)據(jù)給用戶/操作者。根據(jù)一個實(shí)施例，表示變窄區(qū)的加亮區(qū)可基于檢測的狹窄區(qū)的嚴(yán)重程度以綠色、黃色、或紅色顯示。以綠色顯示的狹窄區(qū)具有“低的”的嚴(yán)重程度，以黃色顯示的狹窄區(qū)具有“中間的”嚴(yán)重程度，并且以紅色顯示的狹窄區(qū)具有“高的”嚴(yán)重程度。根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，技術(shù)60在步驟80繼續(xù)，其中提供關(guān)于用戶規(guī)定的變窄區(qū)的詳細(xì)信息。即，例如經(jīng)由操作者控制臺40(圖2)點(diǎn)擊或選擇這樣的區(qū)，實(shí)現(xiàn)在顯示的3D冠狀動脈樹上識別的一個或多個加亮的變窄區(qū)的用戶選擇。選擇具體的加亮區(qū)提供關(guān)于選擇的狹窄區(qū)的更詳細(xì)的信息，例如狹窄的測量和變窄區(qū)的放大可視化的顯示。公開的方法和設(shè)備的技術(shù)貢獻(xiàn)是提供用于以高效的方式自動識別和顯示血管病理的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法和設(shè)備，以便最小化診斷時間。公開的方法和設(shè)備提供用于自動量化和診斷血管中的狹窄水平的計算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法和設(shè)備。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識到本發(fā)明的實(shí)施例可由在其上存儲計算機(jī)程序的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)聯(lián)接和控制。該計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)包括例如電子部件、硬件部件和/或計算機(jī)軟件部件中的一個或多個等的多個部件。這些部件可包括一個或多個計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其一般存儲用于進(jìn)行序列的一個或多個實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤├囊粋€或多個部分的、例如軟件、固件和/或匯編語言等指令。這些計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)一般是非暫時的和/或有形的。這樣的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的示例可包括計算機(jī)和/或存儲裝置的可記錄數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)。這些計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可采用例如磁、電、光、生物和/或原子數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中的一個或多個。此外，這樣的介質(zhì)可采取例如軟盤、磁帶、⑶_R0M、DVD-R0M、硬盤驅(qū)動器和/或電子存儲器的形式。沒有列出的非暫時的和/或有形的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)的其他形式可與本發(fā)明的實(shí)施例一起采用。許多這樣的部件可以在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中結(jié)合或分開。此外，這樣的部件可包括采用許多編程語言中的任何語言編寫或用其實(shí)現(xiàn)的一組和/或一系列計算機(jī)指令，如將由本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員意識到的那樣。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，CT系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)掃描架，其具有用以容納待掃描的患者的開口射線源，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且配置成朝患者的感興趣區(qū)(其包括多個血管)投射X射線；x射線檢測器，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架上并且安置成接收由X射線源發(fā)射并且通過感興趣區(qū)衰減的X射線；和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)，其可操作地連接到X射線檢測器。CT系統(tǒng)還包括計算機(jī)，對該計算機(jī)編程來獲得感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，從CT圖像數(shù)據(jù)重建多個血管的3D圖像，自動檢測多個血管中的病理，以及在3D圖像上識別多個血管中的病理，其中病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供非暫時性計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其具有存儲在其上的計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序包括指令，這些指令當(dāng)由計算機(jī)執(zhí)行時使計算機(jī)引起計算機(jī)斷層攝影(CT)系統(tǒng)中的X射線源在掃描程序期間朝患者發(fā)射X射線并且從掃描獲得患者的感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，其中該感興趣區(qū)包括心區(qū)，其包括患者的主動脈和冠狀動脈。指令還使計算機(jī)生成并且顯示冠狀動脈樹(其包括來自CT圖像數(shù)據(jù)的患者的主動脈和冠狀動脈)的3D圖像，并且使主動脈和冠狀動脈中的每個的腔表面變形來模擬理想的腔表面。指令進(jìn)一步使計算機(jī)基于相應(yīng)的檢測的腔表面與理想的腔表面的比較而確定主動脈和冠狀動脈中的每個的狹窄狀況并且在冠狀動脈樹的3D圖像上指示主動脈和冠狀動脈中的每個的狹窄狀況。根據(jù)本發(fā)明的再另一個實(shí)施例，計算機(jī)斷層攝影(CT)成像的方法包括采集患者感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)，該感興趣區(qū)中包括血管結(jié)構(gòu)；分析該CT圖像數(shù)據(jù)來識別對應(yīng)于該感興趣區(qū)中的血管結(jié)構(gòu)的體素；以及從識別的體素生成患者的3D動脈樹圖像。該方法還包括檢測動脈樹中的每個血管的腔表面并且使每個血管的腔表面變形來模擬理想的腔表面。該方法進(jìn)一步包括基于相應(yīng)的檢測的腔表面和理想的腔表面的比較識別血管中的狹窄區(qū)并且在3D動脈樹圖像上指示識別的狹窄區(qū)中的每個的狹窄嚴(yán)重程度。該書面描述使用示例以公開本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想起的其他示例。如果這樣的其他示例具有不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則意于在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種CT系統(tǒng)(10),包括可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)，其具有用以容納待掃描的患者的開口；X射線源(14)，其安置在所述可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上并且配置成朝所述患者的感興趣區(qū)投射X射線，所述感興趣區(qū)包括多個血管；X射線檢測器(18)，其安置在所述可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上并且安置成接收由所述X射線源(14)發(fā)射并且通過所述感興趣區(qū)衰減的X射線(16)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)(32)，其可操作地連接到所述X射線檢測器(18);以及計算機(jī)(36)，對所述計算機(jī)(36)編程來獲得所述感興趣區(qū)的CT圖像數(shù)據(jù)；從所述CT圖像數(shù)據(jù)重建所述多個血管的3D圖像；自動檢測所述多個血管中的病理；以及在所述3D圖像上識別所述多個血管中的所述病理，其中所述病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。2.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對所述計算機(jī)(36)編程來檢測所述多個血管中的每個的腔表面；使所述多個血管中的每個的所述腔表面變形來模擬理想的腔表面；將所述多個血管中的每個的檢測的腔表面與所述理想的腔表面比較來識別所述多個血管中的斑塊材料；以及基于所述識別的斑塊材料在所述3D圖像上自動加亮所述多個血管中的狹窄病變。3.如權(quán)利要求2所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對所述計算機(jī)(36)編程來基于所述識別的斑塊材料確定所述多個血管中的每個的狹窄病變的嚴(yán)重程度；以及基于確定的所述狹窄病變的嚴(yán)重程度以多個預(yù)定的顏色中的一個加亮所述多個血管中的所述狹窄病變。4.如權(quán)利要求3所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對所述計算機(jī)(36)編程來基于所確定的所述狹窄病變的嚴(yán)重程度以綠色、黃色和紅色中的一個加亮所述狹窄病變。5.如權(quán)利要求4所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對所述計算機(jī)(36)編程來從所述CT圖像數(shù)據(jù)重建冠狀動脈樹的3D圖像；以及在所述冠狀動脈樹的所述3D圖像中自動識別并且標(biāo)記主動脈和冠狀動脈。6.如權(quán)利要求2所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對所述計算機(jī)(36)編程以使用血液密度分析和形狀約束中的至少一個使所述多個血管中的每個的所述腔表面隔離。7.如權(quán)利要求6所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對所述計算機(jī)(36)編程來確定所述多個血管中的每個的所述腔表面的中心線；在與所述中心線正交的方向中檢測所述多個血管中的每個的所述腔表面上的輪廓體素；以及對所述多個血管中的每個的所述腔表面的所述輪廓體素應(yīng)用輪廓和縱向平滑。8.如權(quán)利要求2所述的CT系統(tǒng)(10)，其中，進(jìn)一步對所述計算機(jī)(36)編程以施加力到所述多個血管中的每個來對所述腔表面進(jìn)行輪廓描繪和修改形狀，以便生成所述理想的腔表面。9.如權(quán)利要求1所述的CT系統(tǒng)(10)，進(jìn)一步包括圖像顯示器，其配置成顯示所述多個血管的所述重建的3D圖像。10.如權(quán)利要求9所述的CT系統(tǒng)(10)，進(jìn)一步包括用戶輸入裝置，其配置成在所述顯示的3D圖像上提供所述識別的病理的用戶選擇，其中識別的病理的用戶選擇使與病理有關(guān)的測量數(shù)據(jù)和涉及所述用戶選擇的病理的縮放可視化在所述圖像顯示器上顯示。全文摘要公開用于血管狹窄可視化和導(dǎo)航的系統(tǒng)和方法。CT系統(tǒng)(10)包括可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)，其具有用以容納待掃描的患者的開口；x射線源(14)，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上用以朝患者的感興趣(ROI)區(qū)投射x射線，該感興趣區(qū)包括多個血管；x射線檢測器(18)，其安置在可旋轉(zhuǎn)掃描架(12)上來接收由x射線源(14)發(fā)射并且通過ROI衰減的x射線；和DAS(32)，其可操作地連接到x射線檢測器(18)。該CT系統(tǒng)(10)還包括計算機(jī)(36)，對其編程來獲得ROI的CT圖像數(shù)據(jù)，從CT圖像數(shù)據(jù)重建多個血管的3D圖像，自動檢測多個血管中的病理，以及在3D圖像上識別多個血管中的病理，其中病理的嚴(yán)重程度在3D圖像上指示。文檔編號A61B6/03GK103054598SQ201210337409公開日2013年4月24日申請日期2012年9月13日優(yōu)先權(quán)日2011年9月13日發(fā)明者C.普魯沃特,D.M.哈斯,A.L.多比希,G.魯伊斯申請人:通用電氣公司