[发明专利]用于探测在三维重建中的不良质量的系统和方法

说明书

发明领域

本发明通常涉及医学成像数据的分析，且更具体地涉及在生物细胞成像器中探测三维(3D)重建中的不良质量。

发明背景

三维层析重建需要投影图像作为输入。投影图像假定所关注的物体对曝光光源，例如穿过所关注的物体透射的光源是半透明的。投影图像于是包括沿着从光源到投影平面的光线物体的吸收的积分。在可见光谱中的光用作在光学投影层析术中的曝光光源。

在从生物细胞产生投影的情况下，一般用苏木精——一种附到在细胞染色体中发现的蛋白质上的吸收性染色剂——给细胞染色。细胞核在直径上大约为15微米，且为了促进亚细胞特征的重建，必须维持压微米分辨率。对于亚微米分辨率，照明光源的波长在与所关注的生物物体相同的空间范围内。这可导致不希望有的折射效应。作为结果，不能形成标准投影图像。为了避免这些不希望有的效应，如上所述，照相机光圈保持开着，同时聚焦平面穿过细胞被扫过。这种成像方法导致整个细胞体积的同等采样，导致伪投影图像。光学层析系统的一个好的例子被公布为于2004年4月22日美国专利申请公布2004-0076319，其相应于Fauver等人的2003年11月18日提交的未决的专利申请号10/716,744和标题为“Method and Apparatus of Shadowgram Formation for Optical Tomography”的美国专利申请号10/716,744。2004-0076319通过引用被并入本文。

光学层析系统可有利地使用用于对所关注的物体分类的分数，例如以探测在侵袭前和可治疗阶段中的肺癌。为了准确和可靠地这么做，分类分数必须基于被分类的物体的优质三维重建图像。光学层析系统的一个例子由Gig Harbor Washington的VisionGate公司——本申请的受让人——构造，在商标“Cell-CTTM”下。在一个方面，Cell-CTTM光学层析系统使用设计成提供在侵袭前和可治疗阶段中的肺癌的指示的分数。

虽然通常理解，不良质量三维重建可能不利地影响光学层析系统中的分类结果，但直到现在还缺乏用于探测这样的不良质量三维重建的自动化系统。本文公开的系统和方法第一次提供了用于探测不良质量三维重建的解决方案，其对例如光学层析系统是有用的。

概述

本概述被提供来以简化的形式介绍下面在详细描述中进一步描述的概念的选择。该概述不是用来识别所主张的主题的关键特征，也没有打算用作在确定所主张的主题的范围时的辅助。

提出了用于在光学层析系统中探测劣质图像的系统和方法。该系统包括用于获取具有质心的物体的一组投影图像的获取装置，其中这组投影图像的每个以不同的视角被获取。重建装置耦合成接收投影图像，用于将投影图像重建成三维重建图像。用于三维重建图像的分类的质量装置使用表征不良质量重建的选定特征。

附图的简要说明

虽然特别在所附权利要求中阐述了本发明的新颖特征，从结合附图理解的下面的详细描述中，本发明就组织和内容而论连同其它目的和其特征一起将被更好地理解和认识到。

图1示出包括质量分数分类器的光学投影层析系统的高度示意性视图。

图2A和图2B示出来自重建的切片，其中伪投影分别处于良好聚焦和不良聚焦中。

图3A和图3B示出来自重建的切片，其中伪投影分别处于良好对位和不良对位中。

图4示出来自重建的细胞的切片，其中示出细胞边界和相应的分割边界。

图5A和图5B示出来自重建的切片，其中伪投影分布处于良好对位和不良对位中。

图6A和图6B示出对良好质量重建的固定焦平面切片和重建切片。

图7A和图7B示出对不良质量重建的固定焦平面切片和重建切片。

图8A示出对于良好质量重建质心趋向与使用余弦函数的曲线拟合的比较。

图8B示出对于不良质量重建质心趋向与使用余弦函数的曲线拟合的比较。

图9示出质量分类器ROC曲线，其中敏感度测量对于不良重建的探测精确度。

优选实施方式的描述

下面的公开描述了用于使所关注的物体成像的几种实施方式和系统。在附图中提出和描述了根据本发明的示例性实施方式的方法和系统的几个特征。将认识到，根据本发明的示例性实施方式的方法和系统可包括与附图中所示的那些程序或特征不同的额外程序或特征。