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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610971833.1 (22)申请日 2016.09.22 (30)优先权数据 62/221700 2015.09.22 US 15/238722 2016.08.17 US (71)申请人 西门子保健有限责任公司 地址 德国埃朗根市 (72)发明人 A基拉利 C诺瓦克 B奥德里 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 徐红燕 刘春元 (51)Int.Cl. A61B 6/03(2006.01) G06T 7/00(2017.01) (5。
2、4)发明名称 可视化不同类型的气道壁异常 (57)摘要 本发明涉及可视化不同类型的气道壁异常。 一种用于可视化气道壁异常的方法包括： 获取双 能量计算机断层扫描(DECT)成像数据， 其包括代 表支气管树的一个或多个图像容积。 使用DECT成 像数据导出碘图， 并从所述(一个或多个)图像容 积分割支气管树。 生成代表支气管树的树模型。 然后， 针对每个分支， 使用该树模型确定针对分 支的正常或异常厚度的指示符。 识别对应于使用 树模型的支气管树中支气管壁的位置。 接下来， 针对每个分支， 使用对应于支气管树中支气管壁 的位置以及碘图来确定正常或异常炎症的指示 符。 可以呈现具有对应于支气管壁的。
3、位置中的每 一个处的指示支气管壁是否增厚和/或发炎的视 觉指示符的支气管树的可视化。 权利要求书3页 说明书8页 附图5页 CN 106551704 A 2017.04.05 CN 106551704 A 1.一种用于可视化气道壁异常的计算机实现的方法， 所述方法包括： 获取双能量计算机断层扫描(DECT)成像数据， 其包括代表支气管树的一个或多个图像 容积； 使用DECT成像数据导出碘图； 从所述一个或多个图像容积分割支气管树； 生成代表支气管树的树模型； 针对每个分支， 使用树模型来确定针对分支的正常或异常厚度的指示符； 识别对应于使用树模型的支气管树中支气管壁的位置； 针对每个分支， 使。
4、用对应于支气管树中支气管壁的位置以及碘图来确定如分支上通过 碘摄取测量的正常或异常炎症的指示符； 以及 呈现具有对应于支气管壁的位置中的每一个处的指示支气管壁是否增厚、 发炎、 或者 增厚且发炎的视觉指示符的支气管树的可视化。 2.根据权利要求1所述的方法， 其中， 使用树模型来通过以下步骤来确定针对分支的正 常或异常厚度的指示符： 使用树模型分割支气管树中每个气道的内壁和外壁； 基于气道的对应内壁和外壁， 针对每个气道计算局部壁厚度； 基于针对每个气道计算的局部壁厚度， 针对支气管树的每个分支计算全面壁厚度； 以 及 针对每个分支， 使用跨分支的全面壁厚度来确定针对分支的正常或异常厚度的指示。
5、 符。 3.根据权利要求2所述的方法， 其中， 全面壁厚度包括使用针对每个气道计算的局部壁 厚度计算出的平均壁厚度。 4.根据权利要求2所述的方法， 其中， 全面壁厚度对应于针对每个气道计算的局部壁厚 度之中的最大壁厚度。 5.根据权利要求2所述的方法， 其中， 树模型中的每个分支对应于一个世代号， 并且通 过以下步骤来确定针对分支的正常或异常厚度的指示符： 如果全面壁厚度高于对应于世代号的预定阈值值， 则将所述分支指定为具有异常厚 度。 6.根据权利要求2所述的方法， 其中， 通过以下步骤来确定针对分支的正常或异常厚度 的指示符： 使用DECT成像数据识别与所述分支相邻的动脉； 确定所述动脉。
6、的直径； 将跨分支的全面壁厚度除以所述动脉的直径以得出针对所述分支的比率； 如果所述比率高于预定阈值值， 则将所述分支指定为具有异常厚度。 7.根据权利要求1所述的方法， 还包括针对树模型中的每个分支： 针对分支确定形成中心线的一组点； 计算在分支的中心线上的每个点处的内气道壁周线和外气道壁周线； 将落入内外气道壁周线之间的DECT成像数据中的体素指定为对应于支气管树中支气 管壁的位置。 权 利 要 求 书 1/3 页 2 CN 106551704 A 2 8.根据权利要求1所述的方法， 其中， 针对分支的正常或异常厚度的指示符是二元指示 符。 9.根据权利要求1所述的方法， 其中， 针对分支。
7、的正常或异常厚度的指示符提供分支上 的增厚程度的指示。 10.根据权利要求1所述的方法， 其中， 针对分支的正常或异常炎症的指示符是二元指 示符。 11.根据权利要求1所述的方法， 其中， 针对分支的正常或异常炎症的指示符提供分支 上的炎症程度的指示。 12.根据权利要求1所述的方法， 其中， 可视化包括从DECT成像数据进行的多平面重构， 并且视觉指示符包括区分支气管树中具有和不具有炎症的增厚壁的半透明覆盖颜色。 13.根据权利要求1所述的方法， 其中， 可视化包括支气管树的3D可视化， 并且视觉指示 符包括区分支气管树中具有和不具有炎症的增厚壁的颜色。 14.一种用于可视化气道壁异常的系统。
8、， 所述系统包括： 计算机断层扫描成像扫描仪， 被配置成获取包括代表支气管树的一个或多个图像容积 的双能量计算机断层扫描(DECT)成像数据； 显示器； 以及 计算设备， 包括一个或多个处理器和可操作地与处理器通信的非暂时性计算机可读存 储介质， 其中， 计算机可读存储介质包括一个或多个编程指令， 当其被执行时引起处理器： 使用DECT成像数据导出碘图， 从所述一个或多个图像容积分割支气管树， 生成代表支气管树的树模型， 针对每个分支， 使用树模型来确定针对分支的正常或异常厚度的指示符， 识别对应于使用树模型的支气管树中支气管壁的位置， 针对每个分支， 使用对应于支气管树中支气管壁的位置以及碘。
9、图来确定如分支上通过 碘摄取测量的正常或异常炎症的指示符， 以及 呈现具有对应于支气管壁的位置中的每一个处的指示支气管壁是否增厚、 发炎、 或者 增厚且发炎的视觉指示符的支气管树的可视化。 15.根据权利要求14所述的系统， 其中， 使用树模型来通过以下步骤来确定针对分支的 正常或异常厚度的指示符： 使用树模型分割支气管树中每个气道的内壁和外壁； 基于气道的对应内壁和外壁， 针对每个气道计算局部壁厚度； 基于针对每个气道计算的局部壁厚度， 针对支气管树的每个分支计算全面壁厚度； 以 及 针对每个分支， 使用跨分支的全面壁厚度来确定针对分支的正常或异常厚度的指示 符。 16.根据权利要求15所述。
10、的系统， 其中， 树模型中的每个分支对应于一个世代号， 并且 通过以下步骤来确定针对分支的正常或异常厚度的指示符： 如果全面壁厚度高于对应于世代号的预定阈值值， 则将所述分支指定为具有异常厚 度。 权 利 要 求 书 2/3 页 3 CN 106551704 A 3 17.根据权利要求15所述的系统， 其中， 通过以下步骤来确定针对分支的正常或异常厚 度的指示符： 使用DECT成像数据识别与所述分支相邻的动脉； 确定所述动脉的直径； 将跨分支的全面壁厚度除以所述动脉的直径以得出针对所述分支的比率； 如果所述比率高于预定阈值值， 则将所述分支指定为具有异常厚度。 18.根据权利要求14所述的系统。
11、， 还包括针对树模型中的每个分支： 针对分支确定形成中心线的一组点； 计算在分支的中心线上的每个点处的内气道壁周线和外气道壁周线； 将落入内外气道壁周线之间的DECT成像数据中的体素指定为对应于支气管树中支气 管壁的位置。 19.根据权利要求14所述的系统， 其中， 可视化包括从DECT成像数据进行的多平面重 构， 并且视觉指示符包括区分支气管树中具有和不具有炎症的增厚壁的半透明覆盖颜色。 20.根据权利要求14所述的系统， 其中， 可视化包括支气管树的3D可视化， 并且视觉指 示符包括区分支气管树中具有和不具有炎症的增厚壁的颜色。 21.根据权利要求19所述的系统， 其中， 可视化还包括一个。
12、或多个交互式接口组件， 当 其被激活时引起可视化以提供对应于展现增厚或炎症中的至少一个的一列气道的一系列 可视化。 22.一种用于可视化气道壁异常的系统， 所述系统包括： 数据库， 存储包括代表支气管树的一个或多个图像容积的计算机断层扫描(CT)成像数 据； 并行计算环境， 包括多个处理器， 被配置成 基于所述一个或多个图像容积生成支气管树的模型； 并行地针对支气管树的每个分支使用所述支气管树模型来确定(a)针对分支的正常或 异常厚度的指示符以及(b)针对分支的正常或异常炎症的指示符； 以及 基于针对每个分支确定的正常或异常厚度的指示符以及正常或异常炎症的指示符在 显示器上呈现具有对应于支气管。
13、壁的每个位置处的指示支气管壁是否增厚、 发炎、 或者增 厚且发炎的视觉指示符的支气管树的可视化。 权 利 要 求 书 3/3 页 4 CN 106551704 A 4 可视化不同类型的气道壁异常 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求2015年9月22日提交的美国临时申请序列号62/221,700的利益， 其被 通过引用以其整体并入本文。 技术领域 0003 本发明一般涉及用于可视化不同类型的气道壁异常的方法、 系统和装置。 本文中 描述的技术可应用于例如肺部疾病的临床诊断。 背景技术 0004 诸如支气管扩张、 哮喘、 囊性纤维化和慢性阻塞性肺病(COPD)之类的肺部疾病的 特征。
14、在于气道尺寸方面的异常， 包括气道壁厚度和内腔大小(内部气道(inner airway)。 随着高分辨率近均向性数据的可用性使得以与扫描仪平面倾斜的角度来评估气道是可能 的， 计算机断层扫描(CT)已经成为描绘和检测这些异常的主要手段之一。 然而当前， 气道的 临床评估通常被限制成仅主观的目检； 尚未证明在没有自动化的情况下利用高分辨率数据 的气道的系统性评估是可行的。 0005 近来， 已经提出了基于气道树的建模和自动提取的自动化方法。 在获得树模型之 后， 自动化方法可以生成气道尺寸的测量结果， 包括壁厚度。 结果可以被分类为正常或异 常。 在完成这项之后， 可以对树模型涂色以描绘正常和异。
15、常支气管， 或者以描绘严重性。 作 为结果， 可以创建针对增厚的壁相比于正常壁具有不一致涂色的支气管树的3D视图。 0006 然而， 由于炎症疾病过程或由于诸如瘢痕之类的其它过程， 气道壁可能更厚。 此 外， 增厚的炎症原因可能是潜在可治疗的(诸如采用抗炎剂)， 但是瘢痕类型过程较不可能 对治疗有反应。 因此， 知道观察到的壁增厚是否是由于炎症过程将会是有价值的， 以便更好 地对患者治疗个别处理。 0007 在先前的实验中示出， 患有气道疾病的患者中的一些气道壁在静脉内碘造影给药 之后经历碘摄取。 支气管壁中的该碘摄取被认为是由局部血流量的增加引起的， 其进而是 由炎症引起的。 此外， 我们的。
16、实验还示出了， 可以用双能量计算机断层扫描(DECT)成像来估 计碘摄取的量。 DECT成像的结果是描绘在容积中的任何给定的位置处的碘摄取量的碘图。 在给定支气管壁分割的情况下， 可以创建针对高摄取相比于低摄取量具有不一致颜色的支 气管树的3D视图。 0008 对医师的挑战是(1)快速识别增厚的气道壁； 以及(2)区分具有高碘摄取的增厚 壁指示炎症疾病与具有较少或没有碘的增厚壁指示非炎症增厚。 因此， 期望 提供一种用于允许医师进行仅这样的区分的交互式用户接口的系统。 发明内容 0009 通过提供与可视化不同类型的气道壁异常相关的方法、 系统和装置， 本发明的实 施例致力于并克服了以上缺点和缺。
17、陷中的一个或多个。 简要地， 本文中描述的技术可以应 说 明 书 1/8 页 5 CN 106551704 A 5 用于检测以下情况的气道： (i)增厚但未发炎； (ii)增厚且发炎； (iii)发炎但未增厚； 或 (iv)正常。 然后该信息可以用于通过多种交互式显示来提供疾病的视觉指示符。 例如， 在一 些实施例中， 对应于所检测的支气管壁位置的体素具有指示其对应厚度和/或炎症值的颜 色的半透明覆盖。 0010 根据一些实施例， 一种用于可视化气道壁异常的计算机实现的方法， 包括： 获取双 能量计算机断层扫描(DECT)成像数据， 其包括代表支气管树的一个或多个图像容积。 使用 DECT成像。
18、数据导出碘图， 并从所述一个或多个图像容积分割支气管树。 生成代表支气管树 的树模型。 然后， 针对每个分支， 使用该树模型确定针对分支的正常或异常厚度的指示符。 针对分支的正常或异常厚度的指示符是二元指示符， 或者该指示符可以提供分支上的增厚 程度的指示。 识别对应于使用树模型的支气管树中支气管壁的位置。 接下来， 针对每个分 支， 使用对应于支气管树中支气管壁的位置以及碘图来确定如分支上通过碘摄取测量的正 常或异常炎症的指示符。 与厚度指示符一样， 针对分支的正常或异常炎症的指示符是二元 指示符， 或者其可以提供分支上的增厚程度的指示。 0011 在执行前述方法之后， 可以呈现具有对应于支。
19、气管壁的位置中的每一个处的指示 支气管壁是否增厚、 发炎、 或者增厚且发炎的视觉指示符的支气管树的可视化。 在一些实施 例中， 可视化包括从DECT成像数据进行的多平面重构， 并且视觉指示符包括区分支气管树 中具有和不具有炎症的增厚壁的半透明覆盖颜色。 在其它实施例中， 可视化包括支气管树 的3D可视化， 并且视觉指示符包括区分支气管树中具有和不具有炎症的增厚壁的颜色。 在 一个实施例中， 可视化还包括一个或多个交互式接口组件， 当其被激活时引起可视化以提 供对应于展现增厚或炎症中的至少一个的一列气道的一系列可视化。 0012 在前述方法的一些实施例中， 树模型用于通过以下步骤来确定针对分支的。
20、正常或 异常厚度的指示符： 使用树模型分割支气管树中每个气道的内壁和外壁； 基于气道的对应 内壁和外壁， 针对每个气道计算局部壁厚度； 以及基于针对每个气道计算的局部壁厚度， 针 对支气管树的每个分支计算全面壁厚度。 然后， 针对每个分支， 使用跨分支的全面壁厚度来 确定针对分支的正常或异常厚度的指示符。 全面壁厚度可以包括使用针对每个气道计算的 局部壁厚度计算出的平均壁厚度， 或者替换地， 包括针对每个气道计算的局部壁厚度之中 的最大壁厚度。 在一个实施例中， 树模型中的每个分支对应于一个世代号， 并且通过以下步 骤来确定针对分支的正常或异常厚度的指示符： 如果全面壁厚度高于对应于世代号的预。
21、定 阈值值， 则将所述分支指定为具有异常厚度。 在一些实施例中， 通过以下步骤来确定针对分 支的正常或异常厚度的指示符： 使用DECT成像数据识别与所述分支相邻的动脉并确定所述 动脉的直径。 将跨分支的全面壁厚度除以所述动脉的直径以得出针对所述分支的比率。 如 果所述比率高于预定阈值值， 则可以将所述分支指定为具有异常厚度。 0013 前述方法的一些实施例通过以下步骤处理树模型中的每个分支： 针对分支确定形 成中心线的一组点， 以及计算在分支的中心线上的每个点处的内气道壁周线和外气道壁周 线。 然后， 可以将落入内外气道壁周线之间的DECT成像数据中的体素指定为对应于支气管 树中支气管壁的位置。
22、。 0014 根据其它实施例， 一种用于可视化气道壁异常的系统包括CT成像扫描仪、 显示器 和计算设备， 所述计算设备包括一个或多个处理器和可操作地与处理器通信的非暂时性计 算机可读存储介质。 CT成像扫描仪被配置成获取包括代表支气管树的一个或多个图像容积 说 明 书 2/8 页 6 CN 106551704 A 6 的DECT成像数据。 计算机可读存储介质包括一个或多个编程指令， 当其被执行时引起处理 器使用DECT成像数据导出碘图， 从所述一个或多个图像容积分割支气管树， 以及生成代表 支气管树的树模型。 附加地， 这些指令引起处理器使用树模型来确定针对每个分支的正常 或异常厚度的指示符，。
23、 以及识别对应于使用树模型的支气管树中支气管壁的位置。 所述指 令还引起处理器使用对应于支气管树中支气管壁的位置以及碘图来确定如每个分支上通 过碘摄取测量的正常或异常炎症的指示符。 可以在显示器上呈现具有对应于支气管壁的位 置中的每一个处的指示支气管壁是否增厚、 发炎、 或者增厚且发炎的视觉指示符的支气管 树的可视化。 可以使用上面关于用于可视化气道壁异常的前述计算机实现的方法所讨论的 方法中的任何来补充、 细化或增强所述系统的特征。 0015 根据本发明的其它实施例， 一种用于可视化气道壁异常的系统包括数据库和并行 计算环境。 数据库存储包括代表支气管树的一个或多个图像容积的CT成像数据。 。
24、并行计算 环境包括多个处理器， 其被配置成基于所述一个或多个图像容积生成支气管树的模型， 以 及并行地针对支气管树的每个分支使用所述支气管树模型来确定(a)针对分支的正常或异 常厚度的指示符以及(b)针对分支的正常或异常炎症的指示符。 所述处理器还可以被配置 成基于针对每个分支确定的正常或异常厚度的指示符以及正常或异常炎症的指示符在显 示器上呈现具有对应于支气管壁的每个位置处的指示支气管壁是否增厚、 发炎、 或者增厚 且发炎的视觉指示符的支气管树的可视化。 附图说明 0016 当结合附图阅读时， 从以下详细描述最佳地理解本发明的前述以及其它方面。 出 于例证本发明的目的， 在附图中示出了目前优。
25、选的实施例， 然而要理解的是， 本发明不被限 于所公开的特定手段。 被包括在附图中的是以下各图： 0017 图1根据一些实施例呈现了用于检测增厚的支气管壁的方法； 0018 图2提供了用于识别异常增厚的壁的比率原理的图示； 0019 图3根据一些实施例提供了用于发炎支气管壁的检测的方法； 0020 图4提供了颜色显示图的示例， 其在一些实施例中可以用于区分具有炎症和不具 炎症的增厚壁； 以及 0021 图5图示出本发明的实施例可以在其内实现的示例性CT系统。 具体实施方式 0022 以下公开根据指向与可视化不同类型的气道壁异常有关的方法、 系统和装置的若 干实施例描述了本发明。 本文中描述的技。
26、术可以用于自动地计算并显示以下情况的气道的 位置： (i)增厚但未发炎； (ii)增厚且发炎； (iii)发炎但未增厚； 或(iv)正常。 可以以允许医 师快速地识别这些不同类型的异常的交互式显示来呈现检测到的任何异常。 这样的显示赋 予医师区分具有炎症且潜在地可用抗炎药物治疗的增厚壁与具有较小希望预后的不具炎 症的增厚壁的能力。 0023 图1根据一些实施例呈现了用于检测增厚的支气管壁的方法100。 该方法在步骤 105处通过获取患者的肺的CT容积开始。 接下来， 在步骤110处， 从步骤105处获取的图像中 自动检测和分割支气管树。 可以使用本领域中一般已知的任何技术来执行步骤110处的检。
27、 说 明 书 3/8 页 7 CN 106551704 A 7 测和分割。 例如， 在一个实施例中， 使用区域生长技术， 其中具有在特定阈值区间内的灰度 值且被连接到种子点的体素被分割到树结构中。 0024 一旦分割了支气管树， 在步骤115处， 执行骨架提取和进一步后处理以创建由形成 树的分支集合B定义的树模型T， 从而从气管进行到所提取的最远端分支。 模型T(S， B， P) 包括一系列站点S、 分支B和路径P。 每个站点sS识别图像内的3D位置以及针对其属于的分 支的前进方向。 在步骤115处执行的树提取例程针对每个分支bB确定形成其中心线的点 集， 通过步骤105处获取的原始CT容积中。
28、的XYZ坐标指示。 分支具有描述树的层级的父分支 和子分支。 气管是不具有父分支的第0分支。 最远端分支不具有子分支。 每个分支还具有世 代数， 其根据需要经过多少个父分支以到达气管来计算。 气管是世代0， 左右主分支是世代 1， 肺叶分支是世代2， 节段性(segmental)分支是世代3等等。 终端分支是不具有另外的子分 支的树的 “叶子” 。 路径是一系列连接在一起的分支。 0025 接下来在步骤120处， 在给定气道树分割的情况下， 自动地分割树中每个气道的内 壁和外壁。 在步骤120处可以应用本领域中一般已知的各种技术。 用于提供气道的内壁和外 壁的可靠测量的代表性方法包括在以下文献。
29、中描述的那些： (1) “Boundary-Specific Cost F u n c t i o n s f o r Q u a n t i t a t i v e A i r w a y A n a l y s i s”， M e d I m a g e Comput.Comput.Assist.Interv.2007， 10(Pt.1)， 784-791； 和(2) “Active contour approach for accurate quantitative airway analysis” ， SPIE Proceedings Vol.6916： Medical Imaging。
30、 2008： Physiology， Function， and Structure from Medical Images， 691613(2008年3月12日)(eds.XiaopingP.Hu； Anne V.Clough)。 例如， 半峰全宽方 法基于沿着采样方向的最大和最小灰度级的强度值的一半来测量气道壁的位置， 以便确定 (a)定义气道壁的内表面和内腔之间的划分的内周线以及(b)定义气道壁的外表面和肺软 组织之间的划分的外周线。 0026 继续参考图1， 在步骤125处， 针对分支bB中的每个点， 使用垂直于中心线的平面 计算该点周围的气道壁的局部壁厚度w。 在给定与分支的每个中心。
31、线点相关联的局部壁厚 度w的情况下， 在步骤130处计算整个分支上的平均壁厚度wb。 在一些实施例中， 相比于均值 函数， 可以从沿着中心线值的中值、 最大值、 加权平均或其它函数来计算wb的值。 0027 在步骤135处， 评估每个分支以确定其是否具有正常或异常的厚度。 在正常患者 中， 气道壁厚度将随着世代的增加而减小。 换言之， 健康患者中的分支的期望壁厚度在世代 3(节段性分支)和世代5(子子节段性分支)之间相异。 例如， 对于世代3分支， 1mm的平均壁厚 度可能是完全正常的， 而同时对于世代5及更高， 1mm的平均壁厚度将指示异常增厚。 因此， 用于检测异常增厚的壁的单一的截断值将。
32、不会给出最佳结果。 替代地， 采用指定每个世代 处的正常壁厚度的上限的表格。 然后， 对于每个分支， 计算指示符tb以指示其是否具有正常 或异常厚度。 可以使用各种指示符来表示厚度。 例如， 在一些实施例中， 该指示符是二元的， 而在其它实施例中， 指示符可以适用于指示增厚程度(例如， 指示从 “轻微增厚” 到 “极度增 厚” 的范围)。 0028 在替换实施例中， 可以使用附随到分支的动脉来确定气道壁是否异常的厚。 就像 健康患者中壁厚度随世代数减小， 平行于每个气道的动脉的直径也是这样。 相比依赖于在 父代中错误分支的情况下可能是不准确的世代数， 与相邻动脉的比较可以使用绝对比率以 确定气。
33、道壁是否增厚。 用于评估气道壁的当前临床实践的建议是， 壁厚度应当不大于相邻 说 明 书 4/8 页 8 CN 106551704 A 8 动脉直径的15。 图2提供了用于识别异常增厚的壁的比率原理的图示。 气道壁的厚度(由 实线表示)应当不大于相邻动脉的直径(由点线表示)的15。 0029 可以使用本领域中已知的各种技术来自动地检测与给定分支相邻的动脉并计算 其直径dA。 在2013年4月16日提交且题为 “System and method for grouping airways and arteries for quantitative analysis” 的美国专利号8,422,74。
34、8中描述了适当技术的示 例， 通过引用将其整体并入本文。 在 “An evaluation of automated broncho-arterial ratios for reliable assessment of bronchiectasis” ， SPIE Medical Imaging 2008， Proceedings ofthe SPIE Vol.6915， p.69152M， 2008中描述了额外的示例。 由平均壁厚度 wb除以动脉直径dA以得出针对每个分支的比率rb。 高于所设阈值(诸如0.25)的值可以被识 别为异常以设置二元指示符tb的值。 替换地， 指示符可以呈现值的范。
35、围， 以便将略微高于阈 值的比率与显著高于阈值的值区别开。 0030 图3根据一些实施例提供了用于发炎支气管壁的检测的方法300。 在步骤305处， 执 行DECT获取。 原则上， 这可以是在图1中图示出的方法100的步骤105处执行的相同的CT获 取。 典型的DECT获取产生两个容积， 一个在低能量(例如， 80kV)处且一个在高能量(例如， 140kV)处。 这些容积在本文中分别称作Vlow和Vhigh。 这些值可以用于确定平均电压Vaveage。 例 如， 在具有双能量模块的西门子工作站上提供的标准软件允许通过取Vlow和Vhigh的加权平 均来创建模拟在平均电压Vaverage(例如，。
36、 120kV)处的获取的容积。 0031 在该示例中， 假定已经对患者给予碘造影。 基于该造影和DECT容积， 在步骤310处， 还可以从原始获取Vlow和Vhigh导出虚拟平扫(VNC)容积Vvnc和 “碘图” 容积Viodline。 碘图针对每 个体素示出身体中该位置处存在的计算出的碘量。 VNC图像描绘了在没有造影剂的情况下 所述获取将看起来是什么样， 并且典型地通过从造影后图像减去碘图来计算VNC图像。 应当 指出， 以上描述的用于导出容积Vaverage、 Vvnc和Viodine的方法是示例性的， 并且可以在其它实 施例中采用其它方法。 0032 接下来， 在步骤315处， 识别支。
37、气管壁。 针对每个分支bB， 自动地计算中心线上每 个点处的内气道壁周线和外气道壁周线。 落入那些周线之间的所有体素形成支气管壁内的 位置。 可以以掩码Mairway的形式存储这些位置， 所述掩码具有与3D输入容积相同的大小， 并 且其中每个体素具有用以指示其是否在支气管壁内部的值。 替换地， 对于每个分支b， 可以 存储在该分支的壁中的所有体素的列表Lb。 0033 在步骤320处， 使用形成每个分支的壁的位置(来自图Mairway或列表Lb)和在碘图 Viodire中的值的样本针对每个分支b确定如通过碘摄取测量的炎症。 然后， 在步骤325处， 在 给定碘值集合的情况下， 计算诸如算术平均。
38、、 中值、 最大值等的函数， 以针对整个分支b计算 支气管壁碘值； 这得出vb。 在步骤330处， 设置针对碘摄取的阈值(例如， 5HU)， 使得分支可以 被分类为具有炎症或没有炎症。 这得出指示壁b是否发炎的二元指示符ib。 在一些实施例 中， ib是二元的， 而在其它实施例中， ib可以呈现值的范围以指示炎症的较大或较小的程度。 0034 在给定计算出的具有分支B的树T的情况下， 我们针对每个分支bB具有其是否具 有异常增厚的指示tb以及其是否具有异常炎症的指示ib。 交互式显示向用户呈现壁是否(1) 增厚但不具炎症、 (2)增厚且具炎症、 (3)发炎但未增厚、 或正常的指示。 可以在显示。
39、上使用 涂色、 加阴影或另一视觉指示符来区别不同的值。 0035 图4提供了颜色显示图的示例， 其在一些实施例中可以用于区分具有炎症和不具 说 明 书 5/8 页 9 CN 106551704 A 9 炎症的增厚壁。 由于本文中以黑白呈现该表， 因此在炎症和增厚的每个指定下面的括号中 示出了颜色标签。 应理解的是， 在实践中， 对应于这些标签的颜色将用于对所呈现结果的快 速视觉识别。 0036 注意， 为了完整性， 图4包括用于指示具有炎症但未增厚的壁的涂色。 在实践中， 该 情况是罕见的。 因此， 大多数渲染将仅示出三种颜色： 用于指示具有炎症的增厚的红色， 用 于指示不具炎症的增厚的绿色，。
40、 以及用于指示正常气道壁的蓝色。 还可能的是创建具有附 加行和/或列以指示炎症的较大或较小的程度以及增厚的较大或较小的程度的表。 这将会 用在tb和/或ib是多值而不是二值的情况中。 这将允许医师例如可视化具有较大或较小的程 度的炎症的增厚壁。 0037 在给定类似于图4中示例的查找表的情况下， 所述系统通过多个交互式显示呈现 疾病的这些指示符。 指示轴向视图、 冠状视图和径向视图的多平面重构(MPR)示出了原始CT 值。 对应于所检测的支气管壁位置的体素具有图4中指示的颜色(或其它所选颜色方案)的 半透明覆盖。 因此， 随着医师滚动通过数据的平面视图， 他们可以根据壁是否显现出红色对 绿色来。
41、快速地识别哪些壁具有有炎症或无炎症的增厚。 0038 在一些实施例中， 还可以呈现支气管树的交互式3D渲染， 其中根据图4中的表(或 其它所选颜色方案)对每个分支涂色。 这样， 所述系统呈现支气管树的全面视图。 该视图允 许医师快速地确定壁增厚的存在以及程度； 其还允许医师确定壁增厚是否主要发生在上肺 叶对下肺叶、 或者右侧对左侧。 红色支配指示大多数增厚壁还展现出炎症， 而绿色覆盖支配 指示增厚壁不具炎症。 蓝色支配指示气道壁中的大多数是正常的。 通过使用不一致的颜色， 医师可以快速地认识到在分支的大多数中增厚是否伴随着炎症， 并且炎症是否具有差异化 分布， 诸如上对下、 或者右对左。 00。
42、39 在一些实施例中， 提供交互式 “巡回(tour)” 模式以将医师从对应于展现出增厚 和/或炎症的壁的一个位置快速地带到另一位置。 例如， 如果医师在接口上向前/向后推动 交互式组件(例如， 箭头按钮)， 则系统可以呈现下一个(或上一个)气道的放大局部视图。 该 巡回轮转经过展现出增厚的一列气道。 附加地(或替换地)， 该接口可以包括无线电按钮， 其 允许医师请求轮转经过具有或不具有炎症的一列增厚壁(例如红色对绿色)。 应当指出的 是， 这些交互是示例性的， 并且在其它实施例中可以使用其它技术， 诸如鼠标、 菜单或不同 的键盘按压。 0040 图5图示出本发明的实施例可以在其内实现的示例性。
43、CT系统500。 台架外壳525中 包括闭合的台架(图5中未示出)， 在其上布置具有相对部署的检测器515的第一X射线管 505。 可选地， 在此处示出的CT系统中布置具有相对部署的检测器520的第二X射线管510， 从 而依靠附加可用的放射源/检测器组合使能够实现更高的时间分辨率， 或者如果在放射源/ 检测器系统中使用不同的X射线能量谱， 则也使能够执行DECT检查。 0041 CT系统500附加地具有患者台530， 在其上可以在检查期间沿着系统轴535(也称作 z轴)将患者移动到测量域中， 其中扫描可以自己发生二者作为纯循环扫描而无需患者在感 兴趣的检查区域中排他性地前进。 在该场景中， 。
44、X射线源505或510在每种情况下围绕患者旋 转。 与其平行的检测器515或520分别地与X射线源505或510共同旋转以便获取投影测量数 据， 其然后用于重构节段性图像或片段。 作为其中患者被逐渐移动通过各扫描之间的检查 域的连续扫描的替换， 当然还可能的是执行螺旋扫描， 其中在借助于X射线放射的环绕扫描 说 明 书 6/8 页 10 CN 106551704 A 10 的过程中， 患者被沿着系统轴535连续地移动通过分别在X射线源505或510以及检测器515 或520之间的检查域。 用螺旋扫描， 患者沿着轴535的移动以及X射线源505或510的同时旋转 使得X射线源505或510在测量。
45、期间跟随相对于患者的螺旋状路径。 0042 通过具有驻存在存储器中的计算机程序代码的控制和计算单元570的方式来控制 CT系统500。 可以从控制和计算单元570经由控制接口550传输获取控制信号AS以便根据特 定测量协议来控制CT系统500。 0043 经由原始数据接口555将由检测器515或520获取的投影测量数据p(下文中也称作 原始数据)传递到控制和计算单元570。 在适当的预处理之后(如果有的话)， 然后在图像重 构组件560中进一步处理所述原始数据p。 在当前示例中， 在控制和计算单元570中以处理器 上的软件的形式(例如以计算机程序代码中的一个或多个的形式)实现图像重构组件560。
46、的 实施例。 然后将由图像重构组件560重构的图像数据f存储在控制和计算单元570的存储器 565中和/或以常规方式在控制和计算单元570的监控器上输出。 还可以将所述数据经由接 口(图5中未示出)馈送到连接到CT系统500的网络中， 例如放射线学信息系统(RIS)， 并将其 存储在在那里可访问的大容量存储设备中或作为图像输出。 0044 此外， 控制和计算单元570还可以用患者与控制和计算单元570之间使用的线缆 545来执行心电图(ECG)功能， 以便导出ECG电势。 此外， 图5中示出的CT系统500还具有造影 剂注射器540， 经由其可以附加地将造影剂注射到患者的血流中， 使得可以更清。
47、楚地可视化 患者的脉管， 特别是跳动心脏的心室。 此外， 这还给予了执行所提出的方法同样地适用于其 的灌注测量的可能性。 最后， 造影的使用允许计算以上描述的虚拟平扫(VNC)容积Vvnc和 “碘 图” 容积Viodine的可能性。 0045 计算单元570包括多个模块以用于根据本文中描述的技术可视化气道壁异常。 在 图5的示例中， 示出了四个示例模块575、 580、 585和590。 这些模块575、 580、 585和590每一个 都可以是可执行应用， 或者替换地， 它们可以是单个可执行应用的一部分。 树生成模块575 生成树模型并将其提供给增厚检测模块580， 其如以上参考图1描述的那。
48、样检测支气管壁的 异常增厚。 还将树模型提供给炎症检测模块585， 其使用以上参考图3描述的技术检测支气 管壁的炎症。 将由增厚检测模块580和炎症检测模块585生成的结果提供给可视化检测模块 590， 其进而在计算单元570的显示上生成任何增厚和/或炎症异常的可视化。 0046 应当指出的是， 图5中图示出的计算环境仅是示例性的。 在其它实施例中， 可以采 用可能在远离扫描仪本身的临床设置中的更专门的计算设备。 例如， 可以使用扫描仪获取 DECT成像数据并存储它。 然后， 在某稍后时段处， 计算机可以检索该数据并呈现本文中描述 的可视化。 0047 在一些实施例中， 生成气道壁异常的可视化。
49、的计算单元是并行计算环境， 其包括 多个中央处理单元(CPU)和/或图像处理单元(GPU)， 其被配置成并行地执行可视化处理中 的一些。 例如， 如以上参考图1和3所描述的那样， 部分地基于逐分支来执行增厚和炎症计 算。 在其中并行计算可用的实施例中， 可以并行地执行对多个分支的计算。 因此， 可以针对 两个不同的分支同时执行增厚和炎症计算。 替换地(或附加地)， 可以跨两个或更多处理器 并行地执行对于单个分支的增厚和炎症计算。 0048 用于实现本文中描述的技术的计算单元可以包括至少一个计算机可读介质或存 储器， 以用于保持根据本发明的实施例编程的指令， 并用于包含数据结构、 表、 记录或本文 说 明 书 7/8 页 11 CN 106551704 A 11 中描述的其它数据。 如本文中使用的术语 “计算机可读介质” 指的是参与将指令提供给计算 单元的(一个或多个)处理器以用于执行的任何介质。 计算机可读介质可以采取许多形式， 包括但不限于非易失性介质、 易失性介质和传输介质。 。