[发明专利]用于分割数据集中的结构的方法、系统和计算机程序

说明书

技术领域

本发明涉及用于分割数据集中的结构的方法，所述数据集包括为时间序列中的各个时间相位(time phase)获取的多个多维图像，每个多维图像包括有关目标组织和有关另外组织的数据。

本发明还涉及用于分割数据集中的结构的系统，所述数据集包括为时间序列中的各个时间相位获取的多个多维图像，每个多维图像包括有关目标组织和有关另外组织的数据。

本发明此外还涉及用于分割数据集中的结构的计算机程序，所述数据集包括为时间序列中的各个时间相位获取的多个多维图像，每个多维图像包括有关目标组织和有关另外组织的数据。

背景技术

在开头段落中阐述的方法的实施例从EP 0 542 414 A1已知。该已知方法被安排来特别地确定心脏中的心室容积。为此，病人的心脏区域的第一图像和第二图像以小的时间移位的间隔被拍摄。第一和第二图像相互从对方减去以产生差值图像，该差值图像指示组织，特别是目标组织比如心室组织的位置，该组织在所述间隔期间已经移动。差值图像因此指示心室边界。这个差值图像加上用户控制的门限被用于感兴趣区(region ofinterest)计算，接着是将图像体素(voxel)自动分类成心室或者非心室。对于体素大小来计数和调整连续分割的体素，以创建各个心室容积的指示。

已知方法的缺点在于它提供了一种本质上基于低级别像素的分割技术，其质量大大依赖于原始图像质量。而且，已知方法中的门限需要根据图像对比度进行调整。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种图像分割方法，该方法甚至对于低质量的图像也是鲁棒的。

为此，根据本发明的方法包括下列步骤：

-访问时间上有序的图像的二元分割结果，产生时间上有序的二元编码图像，由此对应于该目标组织和另外组织的图像部分被二元编码；

-对于来自时间序列的所有时间相位计算成对的连续二元编码图像之间的连续差，产生包括多个离散值的多维时间特征图；

-得到与能选自所述多个离散值的预定离散值相对应的数据集中的空间位置；

-访问所述结构的预定义的可变形形状模型；

-通过根据所述空间位置变形所述形状模型来分割该结构。

本发明的技术措施是基于以下认识：

-在目标组织和另外组织之间，特别是在血库和心脏成像的图像的其余部分之间具有灰度级图像对比。

-对于时间序列的不同时间相位，存在目标组织的移动；

-当采用所想结构的先验构造的形状模型时，图像分割的质量显著提高。

应当看到，这些假设被证明不仅对于心脏成像是有效的，而且对于一般的胸部成像也是有效的，由此运动是由于呼吸循环引起的。还应当看到，虽然EP 0 542 414 A1的已知方法公开了在时间上延时的两个图像之间相减，但是该相减是在原始的灰度级编码图像之间执行并且是为了粗略分割一组(band)心脏运动的目的。代替这样，根据本发明的方法，借助于执行二元分割，原始图像首先受到粗略分割。二元分割可以手动进行或者自动实现。

此外，执行根据本发明的方法中的相减步骤是用于产生边缘特征的目的，以便变形适当的可变形形状模型。可变形形状模型的例子在M.Kaus等人(在2004年8月)在医学图像分析(Medical Image Analysis)上发表的“在心脏MRI中自动分割左心室(Automated segmentation of theleft ventricle in cardiac MRI)”的245-254页中给出。根据本发明的方法的一个特别好处在于，对于基于形状模型和外观模型的分割算法，根据本发明的方法消除了对构建外观模型的需要，这样简化了计算方法。按定义的可变形形状模型不包括任何灰度级信息并且因此可跨成像模态(modality)转移。由于对于给定的所寻求结构而言可变形模型必须被只构造一次的事实，本发明的方法是高度通用的和在计算上是鲁棒的。

根据本发明的方法，依据多维时间特征图被计算的事件，先验构造的可变形形状模型根据特征图的非零值的空间分布被变形。这个技术措施是基于这样的认识，即特征图的非零体素对应心室边界，而零体素对应另外的组织(或者心室的非边界区域)，该另外的组织对于不同的时间相位基本上是静态的。而且，特征图的非零体素的符号也提供信息，如果对应于时间相位t的图像从时间相位t+1的图像中减去，则心内膜边界在心脏收缩期间将对应于-1体素而在心脏舒张期间将对应于+1体素。使用这个信息，使得能够实现鲁棒且准确的图像分割方法。