半自动化手术前切除规划.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103049638 A(43)申请公布日 2013.04.17CN103049638A*CN103049638A*(21)申请号 201210367712.8(22)申请日 2012.09.2861/540,211 2011.09.28 US13/622,394 2012.09.19 USG06F 19/00(2006.01)(71)申请人西门子公司地址美国新泽西州申请人西门子公司(72)发明人 N.Y.埃尔-泽希里 L.格拉迪M.索夫卡 C.蒂金 周少华(74)专利代理机构中国专利代理(香港)有限公司 72001代理人马永利 刘春元(54) 发明名称半自动化手术前切。

2、除规划(57) 摘要本发明涉及半自动化手术前切除规划。由计算机来辅助手术前切除规划。作为依赖于用户输入的内插的替代，使用互连的图。用户在一个或多个二维视图上输入一个或多个多段线。该多段线用来用未分配位置的带对切除和残余种子进行分配。将2D种子与互连的图一起使用以将体积中不同的体素（包括未分配的位置）分配为切除体积的一部分或残余体积的一部分。(30)优先权数据(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书11页 附图5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 5 页1/2页21.一种用于手术前切除规划的方法， 该方法包括 ：获取表示病人的。

3、肝的体积的数据 ；从该数据生成肝的切片的二维视图 ；从用户输入设备接收相对于二维视图的多个点或线的用户输入 ；由处理器从所述点或线来产生切片中的轮廓 ；由处理器从切片的数据来识别被轮廓和轮廓周围的带分离的第一和第二种子 ；由 处 理 器 基 于 来 自 切 片 的 第 一 和 第 二 种 子 来 将 所 述 体 积 分 割 成 第 一 和 第 二 三 维 部 分 ；以及将示出切除部分的图像作为第一三维部分输出。2.权利要求 1的方法， 其中， 获取数据包括获取计算机断层成像数据。3.权利要求 1的方法， 其中， 获取数据包括从周围组织将肝分割， 该数据是肝的体素且不是周围组织。4.权利要求 1。

4、的方法， 其中， 生成二维视图包括响应于用户对切片的选择而生成。5.权 利 要 求 1的 方 法， 其 中， 产 生 包 括 将 点 或 线 作 为 切 片 中 的 肝 的 边 缘 之 间 的 连 续 曲线来扩展。6.权利要求 1的方法， 其中， 识别包括 ：计算从轮廓到切片中的每个点的欧几里德距离 ；基 于各点中的每一个出现在其上的轮廓的一侧向每个欧几里德距离分配符号 ；将 第 一 种 子 设 置 为 用 于 在 正 阈 值 之 上 的 欧 几 里 德 距 离 中 的 正 的 欧 几 里 德 距 离 的 点， 并将第二种子设置为用于在负阈值以下的欧几里德距离中的负的欧几里德距离的点。7.权利。

5、要求 1的方法， 其中， 分割包括应用随机游走算法。8.权利要求 1的方法， 其中， 所述第二种子用于前景且所述第一种子用于背景， 并且其中， 分割包括 ：根据体积的体素产生互连的图 ；计算针对每个体素与第一和第二种子中的每一个相关联的概率 ；以及根据该概率将体素分配给前景和背景， 其中， 前景包括第一部分且背景包括第二部分。9.权利要求 1的方法， 还包括 ；从用户输入设备接收相对于体积的另外多个点或另一线的用户输入 ；由处理器来产生另一轮廓 ；以及测试轮廓与另一轮廓之间的冲突。10.权 利 要 求 9的 方 法， 还 包 括 在 所 述 测 试 示 出 无 冲 突 的 情 况 下 使 得 。

6、种 植 在 所 述 轮 廓与另一轮廓之间是一致的， 其中， 所述第一和第二种子是随所 述轮廓和另一轮廓而变的。11.权 利 要 求 9的 方 法， 还 包 括 在 所 述 测 试 示 出 冲 突 的 情 况 下 将 所 述 轮 廓 和 另 一 轮 廓组合， 其中， 所述第一和第二种子是随所述轮廓和另一轮廓而变的。12.权利要求 1的方法， 还包括 ：根据肝中的血管对分割加权， 使得血管被加权成在第二三维部分中。13.在 其 中 存 储 有 数 据 的 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质 中， 所 述 数 据 表 示 可 由 编 程 处理器执行以进行肝切除规划的指令， 该存储介质。

7、包括用于以下各项的指令 ：根据病人的肝的扫描数据来产生互连的图 ；权 利 要 求 书CN 103049638 A2/2页3根据该图将该图分离成切除体积和残余体积 ；以及输出切除体积或残余体积。14.权利要求 13的非瞬时性计算机可读存储介质， 其中， 产生该图包括形成体素的 6连接网格。15.权利要求 13的非瞬时性计算机可读存储介质， 还包括 ：根据通过肝的平面的二维图像上的用户输入来生成前景和背景种子 ；其中， 分离包括根据前景和背景种子来将肝体积进行分离。16.权 利 要 求 13的 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质， 其 中， 分 离 包 括 向 该 图 应 用 随 。

8、机 游走算法。17.权 利 要 求 13的 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质， 其 中， 分 离 包 括 根 据 与 一 个 或 多 个血管相关联的位置来进行分离。18.权 利 要 求 13所 述 的 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质， 其 中， 输 出 包 括 输 出 具 有 相 对于残余体积被突出显示的切除体积的图像。19.在 其 中 存 储 有 数 据 的 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质 中， 所 述 数 据 表 示 可 由 编 程 处理器执行以进行肝切除规划的指令， 该存储介质包括用于以下各项的指令 ：根据平面中的位置 的用户输入。

9、来生成切除和残余种子 ；以及根据切除和残余种子及肝体积的互连网格将肝体积划分成切除体积和残余体积。20.权 利 要 求 19的 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质， 其 中， 生 成 包 括 根 据 肝 体 积 的 切 片的 计 算 机 断 层 成 像 图 像 上 的 用 户 输 入 来 进 行 生 成， 并 且 其 中， 划 分 包 括 使 用 随 机 游 走 函 数且在没有用于肝体积的强度信息的情况下将肝体积的体素分配给切除和残余体积。权 利 要 求 书CN 103049638 A1/11页4半自动化手术前切除规划0001 相关申请本 专 利 文 献 要 求 2011年 9。

10、月 28日 提 交 的 临 时 美 国 专 利 申 请 序 号 61/540,211的 根 据35 U.S.C.119(e)的提交日的权益， 其被通过引用结合到本文中。技术领域0002 本 实 施 例 涉 及 用 于 切 除 的 规 划。 手 术 前 手 术 规 划 是 用 于 肿 瘤 切 除 程 序 的 预 备 步骤。背景技术0003 为了规划切除， 执行病人的计算机断层成像 （CT） 扫描。表示体积的结果得到的数据在一系列平行切片中被呈现给医生。 医生可以观察该系列中的切片以在三个维度上限定切除表面。然而， 逐个切片地在病人的 CT扫描中标记切除表面是非常乏味的。0004 计算机辅助肝切除。

11、工具可以根据医生进行的有限输入来提供三维 （3D） 切除表面。例如， 用户输入许多点。 使用辐射基底函数 （RBF） 或主分量分析 （PCA） 来将轮廓内插到体积中 以 获 得 切 除 表 面。 然 而， 内 插 技 术 既 不 是 准 确 的 也 不 是 直 观 的。 内 插 表 面 的 准 确 度 取 决于 由 用 户 提 供 的 点 的 数 目。 输 入 点 的 微 小 变 化 可 能 高 度 地 影 响 PCA或 RBF的 系 数， 使 得 输入 的 微 小 变 化 不 一 定 意 味 着 切 除 表 面 的 微 小 变 化。 有 冲 突 的 输 入 （ 即 暗 示 用 于 同 一 体。

12、 素 的切 除 和 残 余 的 不 同 标 记 的 输 入 ） 高 度 地 降 低 切 除 表 面 的 质 量。 有 冲 突 的 输 入 可 以 随 着 用 户在 2D平 面 内 画 出 切 除 部 分 （resector） 而 容 易 地 发 生， 因 为 用 户 不 具 有 这 些 多 个 切 除 部 分在 3D中可以如何相互作用的概念。发明内容0005 通 过 介 绍， 下 述 优 选 实 施 例 包 括 用 于 手 术 前 切 除 规 划 的 方 法、 系 统、 指 令 和 计 算 机可读介质。 下面提供了使用 CT的肝切除规划， 但是可以使用任何器官和 /或模式。 作为依赖 于 用 。

13、户 输 入 的 内 插 的 替 代， 使 用 互 连 的 图。 用 户 在 一 个 或 多 个 二 维 视 图 上 输 入 一 个 或 多个多段线 （polyline） 。 该多段线用来为切除和残余种子 （seed） 分配一条未分配位置的带。该 种 子 与 互 连 的 图 一 起 使 用 以 将 体 积 中 的 不 同 体 素 （ 包 括 未 分 配 位 置 的 带 ） 分 配 为 切 除 体积的一部分 或残余体积的一部分。0006 在 第 一 方 面 中， 提 供 了 一 种 用 于 手 术 前 切 除 规 划 的 方 法。 获 取 表 示 病 人 的 肝 的 体积的数据。 根据该数据生成肝。

14、的切片的二维视图。 从用户输入设备接收相对于二维视图的多 个 点 或 线 的 用 户 输 入。 处 理 器 从 该 点 或 线 产 生 切 片 中 的 轮 廓， 从 切 片 的 数 据 识 别 被 轮 廓和 轮 廓 周 围 的 带 分 离 的 第 一 和 第 二 种 子， 并 基 于 来 自 切 片 的 第 一 和 第 二 种 子 将 该 体 积 分 割成第一和第二三维部分。输出将切除部示为第一三维部分的图像。0007 在 第 二 方 面 中， 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质 具 有 存 储 在 其 中 的 表 示 可 由 编 程 处理器执行以进行肝切除规划的指令的数据。 。

15、该存储介质包括用于根据病人的肝的扫描数据来 产 生 互 连 的 图、 根 据 该 图 将 该 图 分 离 成 切 除 体 积 和 残 余 体 积 以 及 输 出 切 除 体 积 或 残 余 体说 明 书CN 103049638 A2/11页5积的指令。0008 在 第 三 方 面 中， 非 瞬 时 性 计 算 机 可 读 存 储 介 质 具 有 存 储 在 其 中 的 表 示 可 由 编 程 处理器执行以进行肝切除规划的指令的数据。 该存储介质包括用于根据平面中的位置的用户输 入 来 生 成 切 除 和 残 余 种 子、 并 根 据 切 除 和 残 余 种 子 以 及 肝 体 积 的 互 连 。

16、网 格 将 肝 体 积 划 分成切除体积和残余体积的指令。0009 由 以 下 权 利 要 求 来 定 义 本 发 明， 并 且 不 应 将 本 节 中 的 任 何 内 容 视 为 对 那 些 权 利 要求 的 限 制。 下 面 结 合 优 选 实 施 例 来 讨 论 本 发 明 的 其 它 方 面 和 优 点， 并 且 可 以 在 稍 后 独 立 地或以组合方式对其要求保护。附图说明0010 部 件 和 图 不 一 定 按 比 例， 而 是 将 重 点 放 于 举 例 说 明 本 发 明 的 原 理。 此 外， 在 图 中，相同的附图标记遍及不同的视图指示相应的部分。0011 图 1是用于切。

17、除规划的方法的一个实施例的流程图 ；图 2举例说明识别具有一致的种植 （seeding） 的多个切片中的种子的示例 ；图 3举例说明识别具有不一致的种植的多个切片中的种子 的示例 ；图 4举例说明基于在同一切片中所画的轮廓将来自两个连续切除的切除结果相组合 ；图 5举例说明包括根据一个实施例的用于识别种子的损伤位置 ；图 6是 示 出 肝 的 三 个 2D视 图 （ 一 个 具 有 用 户 所 画 轮 廓 ） 和 肝 的 3D呈 现 的 示 例 医 学 图像 ；图 7是图 6的示例医学图像， 但具有替换用户所画轮廓的由处理器确定的切除线和 3D呈现中的切除的突出显示 ；图 8是示出被切除体积和。

18、残余体积的 3D呈现的示例医学图像 ；以及图 9是用于肝切除规划的系统的一个实施例。具体实施方式0012 在 肝 手 术 中， 使 用 肿 瘤 切 除 来 去 除 肝 的 有 害 部 分。 这 程 序 在 实 际 干 预 之 前 使 用 手术 前 规 划。 规 划 的 主 要 目 的 是 限 定 肝 切 除 表 面， 其 将 要 切 除 的 那 部 分 肝 从 肝 的 残 余 或 剩 余部分分离。 切除表面应在没有健康肝实质体素或残余部分的血行阻断的情况下提供肿瘤的去除。0013 计 算 机 辅 助 交 互 式 肝 切 除 帮 助 限 定 切 除 表 面， 但 与 在 三 个 维 度 上 手 。

19、动 地 限 定 整 个表面相比具有最小或减少的用户交互。 提供了 用于肿瘤切除的交互式系统。 外科医生在病人的 CT扫描的 2D视图中画出多段线。 该系统使用多段线来提供将体积划分成残余肝和切除肝的 3D表面。0014 切 除 工 具 或 系 统 可 能 是 快 速、 直 观 的 且 能 够 从 最 小 的 用 户 输 入 提 供 准 确 的 切 除 表面。 在单个视图中使用简单的单个 2D切除部分提供最小的用户输入。 在单个视图中， 多段线 可 以 由 仅 仅 两 个 点 组 成。 在 没 有 切 除 表 面 的 强 烈 变 化 的 情 况 下， 通 过 在 同 一 视 图 或 不 同视图中。

20、分辨多个轮廓的输入， 系统可以是直观的。 该系统可以对肝的分割掩膜进行操作， 并且不要求存在除肝之外的组织的原始图像体积。0015 在 一 个 实 施 例 中， 将 肝 切 除 视 为 图 划 分 问 题。 该 图 被 定 义 为 表 示 预 先 分 割 的 肝 的说 明 书CN 103049638 A3/11页63D 体素网格的一部分 （ 即该图是针对表示肝的体素定义的 ） 。 该图中的顶点与 3D CT扫描中的 分 割 肝 中 的 每 个 体 素 相 关 联， 并 且 目 标 是 用 表 示 切 除 肝 和 残 余 肝 的 两 个 不 相 交 集 来 划 分该 图。 为 了 解 决 此 划。

21、 分 问 题， 产 生 来 自 从 用 户 输 入 点 导 出 的 轮 廓 的 有 符 号 距 离 映 射 （map） 。对 该 距 离 映 射 确 定 阈 值 以 在 画 出 了 用 户 输 入 的 平 面 中 生 成 2D前 景 （foreground） 和 背 景（background） 种子。用该种子来执行 3D随机游走分割以获得有目标的划分。输入点的微小 变 化 可 以 仅 引 起 距 离 映 射 计 算、 结 果 得 到 的 种 子 位 置 和 结 果 得 到 的 划 分 中 的 微 小 变 化。切除系统可能比基于内插的切除技术更加可靠和稳定。0016 作 为 肿 瘤 分 割 和 。

22、切 除 的 替 代， 可 以 提 供 叶 分 割 和 切 除。 虽 然 在 本 文 中 讨 论 肝 的 切除， 但可以将该方法应用于任何其它器官的切除。 该系统是一般化的， 并且可以在要求切除规划的任何肿瘤学应用中使用。 相对于去除肿瘤来讨论切除， 但是可以将其用于 其它目的。同 样 地， 本 文 中 的 讨 论 使 用 CT数 据， 但 是 可 以 使 用 其 它 成 像 模 式 （ 例 如 超 声 波、 发 射 断 层 成像或磁共振 ） 。该图像用来指导用户画出切除部分， 无论模式如何。0017 图 1示 出 用 于 手 术 前 肝 切 除 规 划 的 方 法 的 流 程 图。 该 方 法。

23、 用 于 手 术 前 肝 切 除 规划。 对通过肝的三维的表面进行定位。 切除表面在肝的边缘之间延伸。 切除表面可以具有一般形状， 诸如圆柱、 平面、 圆锥或其它形状， 或者可以具有更复杂的形状。 可以约束该形状以去除间隙和 /或避免高频变化。0018 该方法是由图 9的系统或另一系统实现的。 例如， 在与磁共振 （MR） 、 计算机断层成像 （CT） 、 超 声 波、 发 射、 x射 线 或 其 它 成 像 系 统 相 关 联 的 计 算 机 或 处 理 器 上 实 现 该 方 法。 作为另一示例， 在图片归档和通信系统 （PACS） 工作站或服务器上实现该方法。 在另一示例中，在个人计算机。

24、或其它处理器上实现该方法。0019 按照所示的顺序或其它顺序来执行该动作。 可以提供附加、 不同或更少的 动作。 例如， 用 在 没 有 动 作 12 22中 的 一 个 或 多 个 的 情 况 下 确 定 的 种 子 来 执 行 该 方 法。 作 为 另 一示例， 不执行动作 34。 动作 26 30表示一个方法， 但是可以使用其它方法， 其根本不使用动作 26 30或使用少于其全部的动作。0020 在动作 12中， 获取表示病人的肝的体积的数据。 该数据是在给定时间或时段表示病人的数据的帧。例如， 该数据表示 NMP体积中的体素， 其中， N、 M和 P是大于一的正整数。 该数据表示病人的。

25、三维区域。 数据可以采取任何格式。 数据可以用笛卡尔或极坐标格式来表示不同的位置。该数据是强度、 灰度值或色值 （ 例如 RGB值 ） 。0021 可以使用任何模式来获取数据。在一个实施例中， 用计算机断层成像 （CT） 扫描来获 取 数 据。 可 以 使 用 磁 共 振、 超 声 波、 正 电 子 发 射 断 层 成 像 或 单 光 子 发 射 计 算 机 断 层 成 像。通过对病人进行扫描来获取数据。 扫描病人的全部或一部分。 可以仅扫描肝或肝和周围组织。0022 在 替 换 实 施 例 中， 通 过 从 另 一 设 备 传 输 或 从 存 储 装 置 加 载 来 获 取 数 据。 该 数。

26、 据 可以来自用于病人的肝的模型或来自前一扫描。0023 选择与病人的肝相关联的数据。 用于肝的数据是数据的全部或子集。 在用于肝的数 据 是 子 集 的 情 况 下， 从 用 于 其 它 组 织 或 结 构 的 数 据 分 割 用 于 肝 的 数 据。 识 别 并 选 择 可 对肝组织进行响应的扫描体积的体素。不选择周围组织。0024 可 以 使 用 任 何 分 割。 例 如， 使 用 强 度 阈 值 确 定、 表 面 检 测、 边 缘 检 测、 梯 度 过 程、 滤波、 其 组 合 或 其 它 分 割。 该 分 割 可 以 是 自 动 的、 手 动 的 或 半 自 动 的。 在 一 个 实。

27、 施 例 中， 使 用说 明 书CN 103049638 A4/11页7经过机器训练或已学习的分类器从用于周围组织的体素分割用于肝的体素。 根据该数据来计算 Haar小波、 可操纵和 /或其它特征。 这些特征被输入到分类器。 由分类器针对每个体素输出作为肝的或不作为肝的标签。0025 可 以 将 该 分 割 表 示 为 肝 分 割 掩 膜 L， 其 中 ， 如 果 体 素 v是 肝 体 素 ， 则 L(v) = 1， 且 如果体素 v不属于肝， 则 L(v) = 0。针对给定数据集产生掩膜和 /或从电子存储设备、 存储器或从外部源或其它过程提供分割掩膜的通信信道加载该掩模。0026 在 动 作。

28、 14中， 生 成 肝 的 切 片 的 二 维 视 图。 该 视 图 是 根 据 在 动 作 12中 获 取 的 数 据生成的。 替换地， 根据不同的数据来生成该视图， 诸如在不同时间表示肝或从不同模式表示肝的数据。 使用数据处理、 校准或其它测量， 使用一个数据空间中的位置的坐标和到另一数据空间的相应变换来使视图中的位置与表示该体积的数据相关。0027 该 二 维 视 图 是 通 过 肝 的 平 面 的 视 图。 可 以 使 用 任 何 的 任 意 或 标 准 平 面。 例 如， 用户对平面进行定位以提供包括肿瘤和 /或血管的剖面。 可以提供自动化剖面观看。 可以使用 不 止 一 个 二 维。

29、 视 图， 诸 如 向 显 示 器 输 出 多 平 面 重 构。 多 平 面 重 构 可 以 示 出 用 于 通 过 肝 的三 个 正 交 平 面 的 图 像。 例 如， 图 6示 出 在 上 面 两 个 图 像 和 左 下 图 像 中 的 相 对 于 病 人 进 行 定向的三个二维视图。0028 该 二 维 视 图 可 以 包 括 对 肝 进 行 分 割 之 前 的 数 据， 因 此 包 括 如 图 6所 示 的 其 它 组织。替换地， 该二维视图仅是肝的视图。0029 在动作 16中， 接收用于切除轮廓的用户输入。 接收来自用户输入设备的信号。 该信号可以来自键盘、 鼠标、 触控板、 触摸。

30、屏、 轨迹球和 /或其它用户输入设备。0030 该输入是二维视图上的多段线。 例如， 参考图 6， 用户在二维视图中的一个上通过肝 38画一条线 36。 该线在两个点上与肝边界相交， 但是可以缩短 （ 即在一个点上与肝边界相交 ） 。 作为连续线的替代， 用户可以输入两个或更多点作为多段线。 例如， 可以以 比该数据的 分 辨 率 更 小 的 分 辨 率 对 用 户 所 感 知 的 连 续 线 进 行 采 样， 使 得 该 线 是 一 系 列 的 未 连 接 点。作 为 另 一 示 例， 用 户 输 入 两 个 或 更 多 点 以 指 示 一 般 地 在 不 必 画 一 条 线 的 情 况 下。

31、 该 线 将 在 哪里。该线或一系列点是直的或弯曲的。0031 从用户接收 2D视图上的期望切除的多段线的用户输入。 该点或线在视图的 2D平面中， 尽管肝是三维对象。0032 使 用 单 个 2D多 边 形 来 定 义 3D切 割 表 面 是 个 含 糊 的 问 题。 在 实 际 上， 外 科 医 生 可能 在 不 同 的 平 面 中 画 出 多 个 轮 廓 以 指 导 切 除 过 程。 可 以 输 入 不 止 一 条 线 或 一 系 列 点。 例如， 用 户 可 以 在 同 一 2D视 图 上 输 入 多 条 线 或 一 系 列 点。 作 为 另 一 示 例， 用 户 可 以 在 不 同 。

32、的2D视图上输入不同的线或一系列点， 诸如在图 6的正交多平面视图中的两个或三个上进行输入。 用户可以针对堆叠的平行平面中的不同平面输入不同的线或点。 用户在少于通过肝的所有平面上进行输入。0033 在动作 18中， 从接收到的多段线产生轮廓。 使用用户输入点或 线来生成相对于数据 的 分 辨 或 采 样 的 连 续 线。 处 理 器 在 没 有 进 一 步 用 户 输 入 的 情 况 下 生 成 轮 廓， 但 是 可 以 提供更多的输入。0034 该 轮 廓 处 于 为 其 提 供 了 多 段 线 的 2D视 图 的 平 面 或 切 片 中。 该 轮 廓 相 对 于 用 于 肝体 积 的 数。

33、 据 在 平 面 中 定 义 切 除。 在 用 户 输 入 小 于 从 一 个 边 缘 至 另 一 边 缘 的 连 续 线 的 情 况下， 处理器完成该轮廓。点或线作为肝的边缘之间的连续曲线延伸。说 明 书CN 103049638 A5/11页80035 通过外推、 内插和 /或线拟合来产生轮廓。 在一个实施例中， 用每两个连续点的线性内插来计算输入点的连续轮廓。 在每对点之间拟合线。 通过对输入切除部分进行内插来完 成 由 用 户 提 供 的 不 完 整 切 除 部 分。 针 对 在 肝 内 而 不 是 在 边 缘 处 的 端 点， 可 以 将 端 点 投 影到 最 近 的 边 缘。 该 投。

34、 影 可 以 是 从 包 括 输 入 的 端 点 的 两 个 点 进 行 的 外 推。 例 如， 将 多 段 线 的前 两 个 点 内 插 到 直 线， 并 且 找 到 该 线 与 平 面 中 的 图 像 或 肝 边 界 的 交 集。 被 外 推 到 该 交 集 的线是轮廓的一部分。 同样地， 将多段线的最后两个点内插到直线， 并找到该线与平面中的图像或肝边界的交集。被外推到该交集的线是轮廓的一部分。0036 在其它实施例中， 执行线拟合。可以约束该线拟合， 诸如拟合有限阶的多项式。0037 可 以 对 所 产 生 的 轮 廓 进 行 修 改 或 限 制。 例 如， 对 所 产 生 的 轮 廓。

35、 进 行 低 通 滤 波 以 去除高频变化。可以将任何角度限制为小于最大角。0038 可 以 以 相 同 或 不 同 的 方 式 将 用 于 同 一 体 积 的 不 同 多 段 线 形 成 为 轮 廓。 例 如， 如 果将 不 完 整 的 多 段 线 用 于 第 一 轮 廓， 则 用 其 体 素 的 线 性 内 插 来 完 成 不 完 整 的 多 段 线。 可 以 将相 同 或 不 同 的 方 法 用 于 任 何 后 续 产 生 的 轮 廓。 在 提 供 了 多 个 用 户 输 入 多 段 线 的 情 况 下， 产生多个轮廓。替换地或另外， 将多个多段线组合成一个轮廓。0039 引 入 多 个。

36、 轮 廓 造 成 使 来 自 不 同 轮 廓 的 种 子 冲 突 和 关 于 该 轮 廓 是 其 它 轮 廓 的 修 正、替 换、 扩 展、 修 改 还 是 独 立 于 其 它 轮 廓 的 含 糊 不 清 的 问 题。 针 对 不 同 平 面 上 的 多 段 线， 对 每个产生独立的轮廓。0040 在动作 20中， 处理器测试不同轮廓之间的冲突。 该测试是随着每个新轮廓被生成或在产生了所有轮廓之后执行的。测试的结果可以用来修改或限制轮廓和 /或种植。0041 可 以 执 行 不 止 一 个 测 试。 例 如， 识 别 种 植 之 间 的 冲 突。 每 个 轮 廓 将 可 能 的 种 子 相互分。

37、离。 一个种子用于切除且另一种子用于残余。 不同平面上的种子应是一致的。 如果集合 Res表 示 被 切 除 肝 且 集 合 Rem表 示 残 余 肝， 则 所 有 平 面 中 的 所 有 前 景 种 子 必 须 是 Rem的子集且所有背景种子必须是 Res的子集。0042 图 2示出在种植中没有冲突的轮廓 R1和 R2。 轮廓 R1和 R2在平行平面中。 由于轮 廓 R1和 R2的 相 同 侧 被 种 植 为 背 景 和 前 景， 所 以 未 发 现 冲 突。 在 不 同 平 面 上 的 轮 廓 之 间种植是一致的。 如果由所有轮廓产生的种子未展示出任何冲突， 则轮廓集合是非冲突轮廓。004。

38、3 图 3示出不一致的种植。 轮廓 R1的左侧被种植为背景， 但是平行平面中的轮廓 R2的左侧被种植为前景。 当一个轮廓暗示体素将被种植到特定标签且另一轮廓暗示用于平行切 片 中 的 类 似 体 素 （ 同 一 体 素、 相 邻 体 素 或 具 有 空 间 关 系 的 体 素 ） 的 不 同 种 植 时， 发 生 不 一致的种植， 这可能引起切除表面中的不期望的扭绞。0044 为 了 测 试 一 致 的 种 植， 针 对 第 一 切 除 部 分 或 轮 廓 计 算 2D有 符 号 距 离 映 射 1。 计算用于平面中的每个位置与轮廓的距离。 符号是基于轮廓的侧面。 一侧被分配为正 的 且 另 。

39、一 侧 为 负 的。 1的 符 号 被 从 平 面 传 播 到 整 个 体 积， 使 得 该 体 积 中 的 每 个 体 素 与基于第一切除部分或轮廓的符号相关联。 该传播与平面是正交的。 这产生大量的正和负符号。 此体积是参考符号映射 r。 针对每个附加切除部分或轮廓， 基于给定切除部分或轮廓来 计 算 附 加 轮 廓 的 平 面 中 的 2D有 符 号 距 离 映 射 。 计 算 当 前 符 号 映 射 与 参 考 符 号 映 射r 之间的附加轮廓的平面中的重叠。 如果该重叠小于其中画出附加轮廓的切片的 50%， 则种植是不一致的。 种植是反向的， 诸如定义 = 。 在图 1的动作 22中。

40、使用已更新距说 明 书CN 103049638 A6/11页9离映射 来产生种子。 可以使用用于种子一致性的其它测试， 诸如测试沿着正交于与原始轮廓间隔开的位置的一条或多条线的一致性。0045 另 一 测 试 是 针 对 轮 廓 本 身 中 的 细 化、 变 更、 结 合、 修 改 或 其 它 不 一 致 性。 此 不 一 致性可以表示现有轮廓的修改。 多个轮廓在两种情况下是不冲突的。 首先， 如果在不同的平行切 片 中 画 出 所 有 输 入 轮 廓 （ 即 至 不 同 深 度 的 同 一 视 图 方 向 ） ， 则 在 轮 廓 中 不 存 在 不 一 致 性。由这些切除部分产生的种子不会相。

41、互冲突， 但是可能是不一致的。 其次， 如果轮廓在相交平面的自由带 （free band） 内， 则不存在不一致性。针对第一平面中的第一切除部分， 限定自由带。 在各个平面中的每个切除部分周围限定自由带。 如果来自其它平面的切除部分在给定平面的自由带内， 则不存在冲突。0046 如 果 来 自 一 个 平 面 的 切 除 部 分 在 自 由 带 外 面 的 区 域 或 另 一 平 面 的 将 被 种 植 的 区域 内， 则 存 在 冲 突。 平 面 的 正 交 或 非 平 行 位 置 意 味 着 用 于 一 个 平 面 的 轮 廓 可 以 指 示 交 集处 的 位 置 被 种 植， 而 交 集。

42、 的 另 一 平 面 的 轮 廓 可 以 指 示 交 集 处 的 位 置 未 被 种 植 或 被 不 同 地 种植。这表示冲突。0047 轮 廓 中 的 冲 突 被 视 为 连 接、 细 化、 修 改 或 变 更 的 用 户 输 入。 有 冲 突 的 轮 廓 将 被 组合。 在这种情况下， 切除表面应尽可能地考虑所有输入轮廓， 其中对所画的最后一个轮廓给定最高优先级。可以通过不使用有冲突的较低优先级的轮廓来解决冲突。0048 为了组合， 基于最高优先级轮廓来执行动作 24的分割。 由第一切除来定义残余和切除体积 Res1和 Rem1。针对每个附加有冲突的切除部分 R（ 即轮廓 ） ， 计算具有。

43、 Res1和 Rem1中 的 每 一 个 的 R的 交 集。 如 果 具 有 Rem1的 交 集 比 具 有 Res1的 更 大 （ 较 大 数 目 的 体 素 ） ， 则通过用 Rem1替换整个肝掩膜 L来执行动作 24中的切除算法或分割， 得到第一切除的残余。对残余掩膜执行新的切除。 如果具有 Res1的交集大于具有 Rem1的交集， 则通过用切除集合Res1替换整个肝掩膜 L来执行动作 24中的切 除或分割。0049 图 4示出示例。 左图像上的 R1是原始轮廓。 在中心图像中添加的 R2是同一平面中的添加轮廓。 添加的轮廓可以在相交平面中。 使用来自左图像的 Res1而不是整个肝， 因。

44、为 R2的交集主要具有 Res1。 在中间图像中， 根据 Res1来确定 Res和 Rem体积。 结果被添加到原始 Res1和 Rem1， 形成右图像的 Res2和 Rem2。 将切除和残余集成， 使得保持最终 Res2和Rem2的连接性。 结果得到的轮廓是原始轮廓 R1和后续轮廓 R2的组合。 可以使用修改或组合的其它方法。0050 在动作 22中， 从轮廓识别种子。 种子与轮廓间隔开， 因此还识别轮廓周围的带。 此自由带的体素未被分配给种子。 前景种子和背景种子是前景 （ 表示残余 ） 和背景 （ 表示切除 ）的子集。针对每个轮廓识别种子的两个集合。0051 在轮廓的平面中识别种子。 该自。

45、由带也在其中产生轮廓的平面中。 种子和自由带是沿着平面的体素。0052 处 理 器 根 据 2D多 段 线 的 用 户 输 入 来 生 成 前 景 和 背 景 种 子。 使 用 切 片 上 的 输 入 来在 画 出 了 切 除 部 分 的 该 平 面 中 产 生 种 子。 例 如， 通 过 在 剖 面 切 片 的 视 图 的 2D CT图 像 上 输入线或点， 由处理器来确定用于种植 3D分割的切除和残余位置。 前景指的是将被保持的部分， 并且背景指的是要去除的部分。0053 在 一 个 实 施 例 中， 使 用 欧 几 里 德 或 其 它 距 离 来 计 算 种 子。 针 对 相 交 或 在。

46、 与 轮 廓 相同的平面中的每个体素 v， 计算到轮廓的距离。 产生从点到轮廓的最小欧几里德距离 d(v)说 明 书CN 103049638 A7/11页10的映射。0054 对距离加符号。 针对每个距离分配正或负值。 该符号是基于平面中的体素位于其上 面 的 轮 廓 的 一 侧。 为 了 使 用 于 每 个 点 处 的 距 离 的 符 号 相 关 联， 将 平 面 划 分 成 被 切 除 部 分（ 即 轮 廓 ） 分 离 的 两 侧 P1和 P2。 正 的 被 分 配 到 一 侧 （ 例 如 P1） ， 负 的 被 分 配 到 另 一 侧 （ 例 如P2） 。 可 以 使 用 用 于 两 侧。

47、 的 面 积 （area） 来 确 定 符 号， 诸 如 对 较 大 面 积 侧 使 用 正 的。 该 分 配被记录在距离映射中。0055 使 用 有 符 号 距 离 来 建 立 种 子。 种 子 的 一 个 集 合 是 由 与 正 距 离 相 关 联 的 体 素 形 成的， 并且种子的另一集合是由与负距离相关联的体素形成的。0056 作 为 使 用 所 有 体 素 的 替 代， 种 子 由 子 集 形 成。 在 到 轮 廓 的 阈 值 距 离 内 的 体 素 的 带被从种子排除。0057 对 正 和 负 距 离 应 用 相 同 或 不 同 的 阈 值 量 值。 可 以 使 用 任 何 阈 值。

48、。 例 如， 使 用 凭 经验确定的值。 在一个实施例中， 该阈值自适应于距离。 例如， 将该阈值设置成正距离的最大正 和 最 大 负 距 离 中 的 最 小 值， 全 部 除 以 十。 可 以 使 用 除 十 之 外 的 其 他 数。 该 阈 值 被 设 置 成所述最小值的一部分， 使得在轮廓的两侧上建立种子 （ 即阈值未被设置成超过肝 ） 。0058 如 果 距 离 的 量 值 大 于 阈 值， 则 分 配 前 景 和 背 景 种 子。 阈 值 距 离 内 的 体 素 是 自 由 的且未被分配给种子。此自由带中的体素未被种植。0059 可 以 使 用 用 于 种 植 的 其 它 方 法。 。

49、例 如， 将 与 轮 廓 间 隔 开 的 预 定 或 自 适 应 尺 寸 的 区域 分 配 为 种 子。 作 为 不 依 赖 于 强 度 的 基 于 距 离 的 方 法 的 替 代， 可 以 将 强 度 与 距 离 一 起 使 用以便分配种子。0060 可以在种植中包括其它考虑。 例如， 无论距离如何， 可以将与冲突的轮廓输入相关联 的 平 面 的 任 何 体 素 添 加 到 此 自 由 体 素 集 合。 作 为 另 一 示 例， 切 除 和 残 余 体 积 中 的 每 一 个都 各 局 限 于 一 个 连 接 部 分。 如 果 发 生 分 离， 则 选 择 最 大 的 种 子 或 者 将 居 间 的 体 素 分 配 给 种子。0061 在 另 一 示 例 中， 在 背 景 或 切 除 种 子 中 包 括 与 要 切 除 的 一 个 或 多 个 损 伤 相 关 联 的 平面 中 的 体 素。 执 行 切 除 的 目 标 是 从 肝 去 除 肿 瘤 ， 同 时。