CN108885797B - 成像***和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种‘基于模型的’成像***，其中要被应用于被成像主体的经分割的表面的表面值在被投射到被成像主体的体积上的投影的基础上进行确定，所述投影以在被编码在解剖模型内的信息的基础上确定的角度和深度进行。在范例中，所述角度和深度在被成像主体的综合分割的基础上进行确定，其本身在解剖模型的基础上执行。通过依据局部解剖背景而局部地改变围绕主体的投影角度和深度，被成像主体的内部结构的改善的成像可以被实现。具体地，可以生成提供具有更大临床实用性或相关性的内部结构的表示。通过使用解剖背景来维持跨过多个帧的表示中的一致性，4D数据集也可以被更好地处理。

Description

成像***和方法

技术领域

本发明涉及包括成像绘制器件的成像***、以及成像方法。

背景技术

存在用于执行实时成像绘制的各种技术，例如超声成像。这些方法包括使用2D切片或切平面的绘制或光线投射技术的3D体积绘制。2D切平面的缺点是难以得到数据集的完整三维理解或印象。

3D体积绘制通常涉及将虚拟光线投射到成像的3D体积内来获得能够被显示在最终绘制的图像中的数据的2D投影。当光线从虚拟观察者位置朝向成像对象内的感兴趣区域被投射时，各种解剖结构可能沿着路径被***，其能够阻挡或要不然干扰获得感兴趣区域的清楚图像。

至少部分的减轻这种问题的一种手段是在3D绘制之前执行3D图像数据的分割，以便切除被认为不感兴趣的一个或多个大的部分体积。这通常导致由经分割的表面或轮廓界定的更小的经整形的分割的体积部分。光线然后可以从观察者位置被投射，通过分割的表面并且进入由它界定的体积内。要被应用于经分割的表面的色值然后可以在沿着投影的光线的样本点的聚集或复合的阴影或照明梯度值的基础上进行确定。

US7233329B2公开了图像绘制方法的一个范例，所述图像绘制方法包括首先对图像数据进行分割以隔离器官(例如心脏)的外表面，并且其次，执行基本上垂直于分割的外表面的最大强度投影(MIP)。MIP涉及将针对每个体素的光线均以基本上垂直于表面的角度投射在分割的外表面上，并且从器官体积内的点延伸到器官表面上的相应体素。沿着光线的最大强度的体素被显示在心脏的表面上。公开的是基于模型的分割可以用来隔离心脏。

然而，这种方法的一个缺陷是它产生的潜在体积的表示通常从临床实用性的角度来看不是理想的。通过以基本上垂直于成像器官的表面的角度投射所有光线，所生成的任何潜在解剖结构的视图不能提供最几何忠实的或临床有用的印象。并非获得潜在结构或特征的清楚印象，人们可能通常预期到可能临床特别感兴趣的总体结构和任何具体细节的稍微失真的或要不然不完美的表示。

此外，当它进入到4D成像时，这种方法也是非常受限制的；生成反映随着时间的多个个体帧(例如通过解剖主体的实时3D成像生成的帧)的表示。在许多情况下，正在被成像的主体不随着时间保持静止，使得位于主体的分割体积内的解剖结构或感兴趣区域可能在每个个体帧之间变动位置或改变取向。这导致如被投影到经分割的表面上的感兴趣区域由于通常非对称主体或感兴趣区域的取向的变动而似乎移动和/或改变表观形状或轮廓的一组最终绘制图像。

发明内容

发明人已经意识到，因此对于用于从3D数据集生成绘制图像的成像***和方法的需要，所述3D数据集能够更如实地表示位于成像体积内的一个或多个解剖对象或感兴趣区域的外观并且所述3D数据集能够例如在表观取向或位置方面跨过多个时间分开的帧维持这些表示中的一致性。

本发明由权利要求进行定义。

根据本发明的一个方面，提供了一种成像***，包括：

输入单元，其适于接收要被成像的对象的体积的3D图像数据；

分割单元，其适于执行对由所述输入单元接收的所述3D图像数据的分割，所述分割是基于解剖模型，并且被配置为确定所述3D图像数据内的至少一个经分割的表面；

表面绘制单元，其适于生成要被分配给所述至少一个经分割的表面上的点的一个或多个表面值，所述值是基于所述3D图像数据中的沿着延伸通过所述点的投影向量下降的图像数据值，每个投影向量具有相对于至少部分地在所述解剖模型的基础上确定的所述经分割的表面的长度和/或角度；以及

图像绘制单元，其适于基于由所述表面绘制单元生成的所述表面值来生成要被成像的所述对象的一幅或多幅图像。

本发明的实施例是基于借助于解剖模型获得的成像区域的局部解剖信息的使用，以局部地调整投影向量的穿透的深度或角度，所述投影向量被投射通过在成像区域内被隔离的首先分割的表面、进入由经分割的表面界定的成像区域的子体积(或从其中出来)。在一些实施例中，投影向量或‘采样光线’至少在经分割的表面上的点与体积子区域内的第二相应点之间延伸(并且，在一些范例中，至多在其之间延伸)。要被应用于经分割的表面的穿透上的所述点的表面值在基本上沿着相应投影向量的长度下降的图像数据值的基础上进行确定。图像数据值可以被复合以形成表面值。表面值一起形成下方的体积子区域的投影或表示。

在范例中，所述表面值中的一个或多个可以通过复合沿着相应投影向量的长度下降的所有图像数据值来生成，或可以替代地通过仅仅复合沿着长度下降的图像数据值的选集或子集来生成。例如，表面值可以在复合沿着向量的长度的仅一个区段或伸长下降的图像数据值、忽略沿着其余长度区段的图像数据值的基础上进行计算或确定。取一个说明性范例，投影向量可以从表面上的点延伸到表面上方5mm的点。在这种情况下，与表面相交的点可以基于沿着投影向量的整个长度下降的图像数据值的复合被分配表面值，或者替代地可以基于仅沿着向量的一段(例如在表面上方的5mm与2mm之间延伸的伸长)下降的图像数据值被分配值。

通过‘沿着…的长度’意味着基本上沿着…的长度。这可以例如包括在给定投影向量的特定径向周边或径向延伸的区域内下降的图像数据值。通过‘沿着’广泛地意味着在附近但是并不一定隐含仅被投影向量直接相交的值被复合以形成最终阴影值。

各种投影被投射到分割体积内的角度确定在表面上产生的被包含在体积内的任何潜在解剖特征或结构的具体视图。投影被投射的深度可以确定被成像在表面上的体积的部分。本发明的实施例是基于依据被包含在解剖模型内的信息来定义这些角度和/或深度，以便例如采集正在被成像的体积的特征和结构的最佳(例如最临床有用的)视图或印象。

具体范例可以包括定义投影向量的更加复杂和较不复杂的方法。在最简单的情况下，表面绘制单元可以适于根据预定的模式或布置来构建投影向量，其中每个向量基于向量要延伸通过的经分割的表面上的点的具***置被分配一组预定的角度和深度中的一个。这些角度和深度可以例如被编码为解剖模型的一部分。预定的值可以以旨在考虑例如正在被成像的主体或体积的解剖特征的方式改变。因此在这种情况下，投影向量的长度和/或角度可以主要在解剖模型的基础上进行确定。

角度和/或深度可以以考虑子体积内的解剖特征和结构的方式被预先确定，并且被配置为以便在大多数情况下产生最佳地捕获正在被成像的主体的解剖细节的一组表面值。

在更复杂的范例中，投影向量的长度和/或角度可以至少部分地在图像数据的分割的基础上进行确定。在一些情况下，分割单元可以被配置为，针对每幅个体图像，基于解剖模型综合地对由首先分割的表面界定的子体积进行分割，并且由此生成关于子体积内的一个或多个解剖特征或结构的位置和/或尺寸的图像特异的解剖信息。该图像特异的解剖信息然后可以被表面绘制单元在确定投影被投射的角度和/或深度中使用，以便例如获得位于界定的子体积内的解剖特征的最佳视图。因此在这些范例中，投影向量的长度和/或角度至少部分地在分割的基础上进行确定。由于分割本身在解剖模型的基础上进行确定，因此在这种情况下投影向量仍然在解剖模型的基础上进行确定。

此外，在包括在不同时间捕获的多幅图像帧的4D图像数据的情况下，在至少一些实施例中通过在绘制所述帧的图像之前基于解剖模型分解每一个帧，这样的局部解剖信息可以针对每一个帧被生成。即使所述特征在两个或更多个帧之间中移动移动、变动、扩展或收缩的情况下，这也可以实现位于体积内的要跨过所有帧被捕获的具体解剖特征的一致视图(例如根据绘制图像内的位置或取向)。投影的角度和/或深度可以被相应地调整以考虑这些变动。

这样的4D稳定性也可以通过上面描述的更简单的实施例、通过将预定的角度和深度编码为具有一定的时间依赖性来实现，使得角度和深度可以在不同的帧之间(以预定的方式)改变。这会需要针对每个帧的一些进一步初始图像分析，以确定帧位于预期的移动的典型时间循环中的哪一点处。一旦这被确定，一组正确的预定向量就可以被立即应用。

根据范例，基于分割和/或解剖模型定义投影向量的过程可以为使得投影向量的至少子集被定义为具有非正交于至少一个经分割的表面的角度。

根据一个或多个范例，由表面绘制单元生成的表面值可以包括以下中的一个或多个：颜色值、阴影值、纹理值或强度值。

解剖模型可以例如包括表示人或动物体的一个或多个体积区域或区的结构、形状、密度或纹理中的一个或多个的数据或信息。它可以例如包括涉及或表示人或动物体的一个或多个体积区域或区内的一个或多个解剖特征的位置的数据或信息。模型可以包括关于建模区或区域内的各种解剖结构和/或特征之间的边界的位置和/或物理或材料性质的信息。它可以包括表示被模型覆盖的区域的物理性质或材料成分的信息或数据。

如上面讨论的，模型可以进一步包括用作到图像绘制***的输入的解剖学上联系的数据或信息。例如，模型可以包括表示一组或多组预定的投影向量的数据，其中每个投影向量被联系或被分配给被编码在模型内的解剖表面上的具***置。

模型可以包括由数据结构的任何形式表示的数据，诸如，以非限制性范例的方式，表、数据列表或阵列。

在范例中，模型可以包括通过图像表示来表示的数据，诸如曲线图、图表、映射图、计划、曲线或图解。

模型可以例如包括表示标量或向量场的数据，所述标量或向量场表示跨过被模型覆盖的解剖区域的一个或多个物理量或性质的值。

解剖模型使得表示人或动物体的体积区域的图像数据能够被分割，以便隔离图像数据内的具有解剖学意义或感兴趣的体积子区域。该体积子区域是通过经分割的表面界定、定义或限定的区域。例如，模型可以使得表示患者的胸部区的图像数据能够被分割，以便仅隔离表示被心脏占据的体积区域的数据。在这种情况下，通过分割单元确定的经分割的表面是心脏的外表面。在替代性范例中，图像数据可以覆盖心脏，并且分割可以使得能够隔离表示心脏的仅一个或多个动脉、腔室或其他解剖特征的体积数据。

解剖模型还可以实现被模型覆盖的解剖区域的一个或多个区(例如至少由通过分割单元确定的首先分割的表面界定的子体积)的综合分割。这可以诸如是使得能够生成关于子体积内的一个或多个解剖特征或结构的位置和/或尺寸的图像特异的解剖信息以供表面绘制单元使用。

在范例中，形成成像***的相应单元可以是物理上不同的实体，或可以是纯粹概念上或功能上不同的实体。单元中的两个或更多个可以例如被单个电气或计算部件包括或体现。

根据一个或多个实施例，所述投影向量的至少子集可能每个在所述至少一个经分割的表面上的相应点与成像体积内的相应点之间延伸，所述成像体积内的所述相应点由所述表面绘制单元至少部分地在所述分割、所述解剖模型的基础上和/或在用户输入的命令的基础上进行选择。

根据这些范例，投影向量的所述子集每个从上面提及的首先分割的(隔离的)表面上的点延伸到图像数据内的点。在范例中，这可以是由所述隔离的表面界定的子体积内的点。然而，根据其他范例，该端点可以是由首先分割的(隔离的)表面界定的子体积外部的点。

投影向量的端点可以由表面绘制单元至少部分地在由分割单元执行的分割的基础上进行确定。如上面描述的，分割单元可以被配置为综合分割由隔离的表面界定的子体积，以便识别位于其内的解剖特征或主体的位置和尺寸。该信息然后可以在确定每个投影向量被延伸到的端点中使用。可以使每个端点例如符合位于子体积内的解剖结构或主体的一些临床相关特征，例如包括结构或主体的一部分的边界。

端点可以额外地或替代地至少部分地在用户输入的命令的基础上进行确定。用户输入的命令可以借助于不是成像***10的一部分但是例如与成像***可操作通信的外部用户接口单元来提供。替代地，用户接口单元可以被提供为***的一部分。用户接口单元可以使得用户(例如临床医生)调整、改变或选择投影向量的端点，例如以使得能够生成提供成像体积的最清楚或临床有用的印象的绘制图像。

根据进一步的范例，投影向量的至少子集可以每个从部位于界定所述子体积的首先分割的表面上的点延伸。这些可以替代地在子体积外部的点至子体积内部的点之间延伸，其中由分配表面值的每个点相交的经分割的表面上的点在沿着向量的整个长度下降的图像数据值的基础上进行确定。

根据一个或多个实施例，所述表面绘制单元可以适于选择所述投影向量中的一个或多个的所述角度和/或所述长度，使得所述投影向量与位于所述成像体积内的一个或多个解剖特征相交。

在特定范例中，所述表面绘制单元可以还适于选择所述投影向量中的一个或多个的所述角度和/或所述长度，使得它们沿着所述特征的特定取向轴线与所述解剖特征相交。

通过取向轴线简单地意味着可关于体积数据的一些(预定的或任意的/想象的)坐标系定义的以具体取向延伸通过所述特征的中心点的线性轴线。

通过沿着简单地意味着平行于，并且不旨在限制于与任何给定的取向轴线精确地符合或交叠的投影向量。

特定投影向量在其特征的相交中所沿循的特定取向轴线可以是预定的或固定的，或替代地可以被配置为可响应于用户输入或响应于一个或多个其他参数(例如在分割的基础上确定的解剖参数)而改变。

根据一个或多个非限制性范例，所述表面绘制单元可以适于在以下中的一个的基础上生成所述表面值：沿着所述投影向量下降的图像数据值的最大值、最小值、和、或者平均值。

术语平均被宽泛地理解为简单地意味着典型或代表值。它可以例如包括模、中值、最大值、最小值或百分比。

根据进一步的范例，表面绘制单元可以适于在一些其他更宽泛地定义的复合过程的基础上生成表面值，以生成提供集合中的全部值的表示的复合值。

根据一个或多个实施例，所述分割单元可以适于基于所述分割和/或所述解剖模型来识别表示感兴趣区域的所述图像数据的子集。

在范例中，所述感兴趣区域可以是由通过分割单元确定的至少一个经分割的表面界定的子体积。然而，感兴趣区域可以替代地是被包含在所述子体积内的更小子区域，例如覆盖或包含界定的子体积内的一个或多个解剖特征或感兴趣结构的区域。

根据一个或多个范例，所述分割单元可以适于识别多个感兴趣区域，比其他更宽的一些区域，包括例如完全或部分地交叠的一个或多个区域，例如一个区域被包含在另一区域内。在这种情况下，第一感兴趣区域可以由首先分割的表面界定的子体积组成，并且第二感兴趣区域可以是被包含在所述子体积内的具体解剖特征。

根据实施例，所述表面绘制单元和所述图像绘制单元可以一起适于生成表示所述感兴趣区域的图像。

如上面讨论的，本发明提供了对4D图像数据集的改善的处理，所述4D图像数据集包括对应于多个时间分开的图像帧的3D数据集。具体地，本发明的实施例可以使得多个帧能够被绘制，以便跨帧中的每一个维持成像体积内的具体解剖特征或感兴趣区域的视图的一致表示。

相应地，对于至少一组实施例，其中接收的图像数据包括表示在不同时间点捕获的多个帧的数据，

所述分割单元可以适于识别针对所述帧中的每一个的所述图像数据内的共同感兴趣区域；以及

所述表面绘制单元和所述图像绘制单元可以一起适于生成针对所述帧中的每一个的图像，其中，每幅图像内的所述感兴趣区域的位置和/或取向被基本上对齐。

以范例的方式，所述分割单元可以被配置为将心脏的外表面隔离为首先分割的表面，并且进一步将形成心脏的一部分的具体解剖结构识别为所述感兴趣区域。心脏的跳动意味着心脏的内部和外部结构两者跨每个心跳循环改变。因此，感兴趣区域可以在帧之间中改变其(绝对)位置、其外尺寸或内尺寸和/或相对于心脏的外表面的其取向。

通常(在现有技术中)这样的变动可以导致经分割的表面上的由表面绘制单元生成的区域的表示关于区域被成像的具体视图或角度而改变。所述区域可以似乎在经分割的表面上变动或移动、或旋转，使得所述区域的稍微不同的侧面或区被呈现用于观察。

此外，心脏本身的扩展或收缩通常将会导致它们本身在绘制帧中的每一个之间变动位置的表面表示。

上面描述的实施例的示例集体通过使得表面绘制单元和图像绘制单元能够利用借助于分割和/或解剖模型采集的图像特异的解剖信息来解决这些问题。该解剖背景信息使得相应单元能够补偿这些动态变动，并且生成一个或多个感兴趣区域的图像内的取向和位置两者跨所有帧保持一致的最终绘制图像。表面绘制单元可以在帧之间改变投影向量的角度和/或深度，以便以一致角度或如同从一致视角将感兴趣区域投影到经分割的表面上。图像绘制单元可以适于改变经分割的表面被绘制的假想的观察者视角，以由此确保感兴趣区域和/或经分割的表面本身维持在图像内的一致位置中。图像绘制单元可以额外地或替代地被配置为剪裁、或要不然修改或重新配置最终图像的复合以便维持位置帧之间的一致性。

注意，根据一个或多个范例，感兴趣区域可以包括首先分割的表面的区域，即二维区域。

根据一个或多个范例，所述图像绘制单元可以适于将针对所述不同帧生成的所述图像组合为动态或移动表示，其中所述感兴趣区域的所述位置和/或取向跨所有帧是稳定的。

然而，根据替代性范例，所述图像绘制单元可以适于将针对所述不同帧生成的所述图像组复合单幅静态图像。在这种情况下，所述图像绘制单元可以适于形成复合图像，包括来自多个帧中的每个的数据，所述多个帧被组合在一起形成单个合并图像。

根据至少一组实施例，所述表面绘制单元可以适于至少部分地在所述点中的每个的周围邻域下降的进一步图像数据值的基础上生成要被分配给所述至少一个经分割的表面中的一个或多个上的所述点的所述一个或多个表面值，所述邻域沿平行于所述至少一个经分割的表面的方向和/或具有垂直于所述至少一个经分割的表面的分量的方向延伸。

在这些情况下，每个表面值因此可以不仅在沿着投影向量下降的图像数据值的基础上而且至少部分地在值对应于的表面点的周围邻域内下降的图像数据值的一些复合或合并的基础上进行确定。在范例中，邻域可以是延伸以覆盖围绕正讨论的表面点的经分割的表面的某一区中的图像数据点的纯粹2D邻域中。在其他范例中，邻域可以是例如部分地在经分割的表面的某一区上面延伸并且部分地进入下方的体积的3D区域。

根据本发明的又一方面，提供了一种超声***，包括：

超声换能器阵列，所述超声换能器阵列适于生成要被成像的对象的体积的3D超声图像数据；以及

根据前述权利要求中的任一项所述的成像***，其中，所述输入单元被配置为接收所述3D超声图像数据。

根据本发明的又一方面，提供了一种成像方法，包括：

获得要被成像的对象的3D图像数据；

在解剖模型的基础上分割所述图像数据，并且由此确定所述3D图像数据内的至少一个经分割的表面；

定义延伸通过所述至少一个经分割的表面上的一个或多个点的一个或多个投影向量，每个投影向量具有相对于至少部分地在所述解剖模型的基础上确定的所述经分割的表面的长度和/或角度；

生成要被分配给所述至少一个经分割的表面上的所述点的一个或多个表面值，所述值是基于所述3D图像数据中的沿着延伸通过所述点的所述投影向量的所述长度下降的图像数据值的；并且

基于所述生成的表面值来生成要被成像的所述对象的一幅或多幅图像。

在所述方法的范例中，每个投影向量可以具有相对于至少部分地在所述解剖模型的基础上确定的所述经分割的表面的长度和/或角度。根据一个或多个实施例，所述方法可以包括在所述经分割的表面上的相应点与成像体积内的相应点之间延伸所述投影向量的至少子集中的每一个，所述成像体积内的所述相应点至少部分地在所述分割、所述解剖模型的基础上和/或在用户输入的命令的基础上进行选择。

附图说明

现在将会参考所附附图详细地描述本发明的范例，其中：

图1示意性地描绘了根据一实施例的范例成像***；

图2示意性地图示了根据本发明的实施例的表面绘制过程的元素；

图3示意性地图示了根据本发明的实施例的表面绘制过程的另外的方面；

图4示意性地图示了根据本发明的实施例的运动补偿功能；

图5提供了根据本发明的实施例的运动补偿功能的进一步示意性图示；

图6示意性地图示了在不同距离处到处于(扩展的)舒张末期阶段(A)和处于(收缩的)收缩末期阶段(B)的左心室的假想的观察者视角；并且

图7示意性地描绘了根据本发明的实施例的范例超声成像***。

具体实施方式

本发明提供了一种‘基于模型的’成像***，其中要被应用于被成像主体的经分割的表面的表面值在被投射到被成像主体的体积上的投影的基础上进行确定，所述投影以在被编码在解剖模型内的信息的基础上确定的角度和深度进行。在范例中，所述角度和深度在被成像主体的综合分割的基础上进行确定，其本身在解剖模型的基础上进行。通过依据局部解剖背景而局部地改变主体周围的投影角度和深度，可以实现对被成像主体的内部结构的改善的成像。具体地，可以生成提供具有更大临床实用性或相关性的内部结构的表示。通过使用解剖背景来维持跨多个帧的表示中的一致性，4D数据集也可以被更好地处理。

图1示意性地描绘了根据本发明的简单实施例的成像***10的结构。要被成像的对象的体积的3D图像数据由输入单元12接收。图像数据然后被传送给分割单元14，所述分割单元14适于基于解剖模型执行3D图像数据的分割，其中，该分割被配置为确定(或隔离)3D图像数据内的至少一个经分割的表面。分割的或隔离的表面可以解剖学意义的表面，诸如器官或另一解剖结构的外表面。

在范例中，分割单元可以被配置为识别3D图像数据内的多个表面和/或识别数据内的点和区域。这些可以对应于解剖学意义表面(诸如壁或边界)或解剖学意义点或区域。

各种基于模型的分割算法在本领域中是已知的，并且本领域技术人员将会熟悉这些过程。例如在Ecabert等人的文章Automatic Model-Based Segmentation of the Heartin CT Images(IEEE Transactions on Medical Imaging,Vol.27,No.9,2008年9月,1189-1201)中描述了一种合适的分割算法。

在范例中，例如心脏的基于模型的分割可以例如利用要被分割的解剖区域或特征的‘均值(mean)’或‘平均(average)’或‘模板’模型。这可以例如包括由N个点和连接点的T个三角形组成的三角形网格。该均值或模板网格的初始形状例如描述了平均或典型形状。模型然后通过若干个步骤而调整到图像数据的特定集合。

首先，网格的一般位置和取向被确定或被定义，并且网格被相应地放置在图像内。网格中的每个三角形可以被预先编码或与给出三角形应当在哪里被放置在图像数据内的指示的一个或多个图形模式或特征相关联。对于每个三角形，在网格的初始放置之后，分割单元可以搜索数据内的相应的编码特征，并且然后相应地调整三角形的定位。也可以在模型中编码的是，哪个网格区域属于哪个解剖结构，并且这可以为以后的绘制过程提供解剖背景，例如投影向量深度和角度的定义。

然而，本发明不限于上面提及或详述的特定方法，并且这些仅仅以图示的方式进行描述。其他合适的分割算法也可以被使用。

因此分割的数据然后被传送给表面绘制单元16，所述表面绘制单元16被配置为生成要被分配给至少一个经分割的表面上的点的一个或多个表面值。在范例中，这些值可以例如包括颜色、纹理或阴影值。值在沿着延伸通过经分割的表面上的所述点的投影向量下降的图像数据值的基础上进行确定，每个投影向量具有至少部分地在分割和/或解剖模型的基础上进行确定的角度和/或长度。在范例中，这可以包括这些值的平均、或值的一些其他复合，诸如确定最大或最小值。

现在被分割并且具有表面值因此被应用的表面值的数据最终被传送给图像绘制单元18，所述图像绘制单元18被配置为对数据进行绘制以基于由表面绘制单元16生成的表面值来形成要被成像的对象的一幅或多幅图像。

在图2中提供了本发明的构思的简单图示。如上面讨论的，根据实施例，接收的3D图像数据集首先由***借助于被成像区域的解剖模型来进行分割，以由此隔离由首先分割的表面界定的成像的区域内的解剖学意义子体积。在通过图2图示的范例中，因此由***隔离的子体积是包含心脏的体积，其中首先分割的表面因此对应于心脏的外表面。

图2的左侧示意性地描绘了通过心脏22的横截面，其外表面24已经被成像***隔离。图2的右侧描绘了因此隔离的心脏的左心室的壁的小截面，通过所述小截面示出了被投射在沿着心内膜36的相应点与心外膜40上的相对点44、46、48之间的三个投影向量28、30、32的图示性样本。心外膜上的相应点中的每个(其在该实例中其正在形成由成像***隔离的分割的外表面的截面)基于沿着与它相交的相应投影向量的长度下降的图像数据值(即体素)的复合被分配颜色或阴影值。

颜色或阴影值确定将会被应用于最终绘制图像中的外表面24上的给定点的具体颜色或阴影。为了便于参考，对于本范例来说将会假设最终绘制图像仅会以灰度进行绘制，并且因此表面值应当被称为‘阴影值’。然而，在下面的描述中对阴影值的每次提及都要被理解为在不一般性的情况下可用任何替代种类的表面值(例如颜色值)代替。

每个阴影值基于沿着对应投影向量下降的图像数据值的复合来确定。应注意，通过‘沿着’广泛地意指邻近，并不一定隐含仅被投影向量直接相交的值被复合为形成最终阴影值。应进一步注意，在执行复合功能以生成阴影值中，补充值可以从捕获的图像数据值进行内插(或外插)并且被包括在复合中。内插(或外插)的值可以是对应于沿着给定投影向量的长度的一个或多个点的不被提供在接收的图像数据中值覆盖的估计的值。

在范例中，复合功能可以例如包括确定均值、中值、模式值、p百分比值、最小值或最大值。然而，在替代性范例中，任何合适的复合功能都可以被使用。

如在图2的范例中图示的，每个投影向量通常可以在其相对长度和/或方向(或取向)的角度上改变。具体地，针对每个向量在以下中的一个或两个的基础上确定角度或长度：被编码在解剖模型中的信息和由分割单元执行的分割的结果。由于分割基于解剖模型是其自己执行，因此在所有情况下，向量的长度和/或方向被至少部分地在解剖学上确定。

在图2的范例中，能够看出三个投影向量28、30、32中的每个的长度(与角度相对应)已经被选择为使得精确地在心内膜36与心外膜40之间延伸，并没有进一步延伸。因此在这种情况下，投影向量均已经被分配以与心内膜和心外膜的位置相对应的角度和长度。为了实现此，由成像***执行的分割可以包括在接收的图像数据内(基于解剖模型)识别对应于心内膜和心外膜中的每一个的轮廓或表面的过程。该信息然后可以在定义投影向量中的每一个的长度和角度中使用，以便构建仅延伸到心内膜的向量。通过这样做，生成了提供心肌38以及心内膜36和心外膜40的表面并且没有其他项的图像。

每个投影向量被投射的角度可以由成像***基于被编码在解剖模型中的与局部解剖特征或性质相关的信息来确定。角度可以例如被选择为使得形成外表面24上的提供或示出给定解剖特征的具体视图或取向的投影或表示。该特征将会在以后的段落中(关于图3)更详细地进行解释。

根据具体范例，投影向量的角度和/或长度可以至少部分地在用户输入的命令的基础上来确定。这些用户输入的命令可以通过与成像***可操作通信的外部用户接口单元来生成，或可以通过形成本发明的实施例的一部分的用户输入单元来生成。

在范例中，用户输入的命令可以对应于用户已经指示它们将会像投影向量一样被延伸到的或在其之间延伸的成像体积内的具体解剖特征或边界的用户选择。实际上，这可以对应于它们将会像最终绘制图像一样提供表示的心脏(或其他被成像主体)的深度的指示。在这种情况下，分割的结果和/或被编码在解剖模型中的信息可以在确定外经分割的表面上的每个点所需的向量的精确长度和/或角度中被采用，以便延伸到指示的解剖层或特征。

在其他范例中，用户输入的命令可以不对应于解剖特征的用户选择，而是对应于他们期望投影向量延伸跨过的特定尺寸长度或范围的用户选择。

在范例中，其他因素也可以依据被包含在解剖模型中的信息和/或依据分割而局部地改变。例如，不同的复合功能可以被应用在生成针对外表面24周围的不同点的阴影值中。

在图3中示出了成像的心脏区域22的左心室的进一步示意性描绘，其中更清楚地图示了依据解剖考虑而改变投影向量角度和深度的构思。在该范例中，成像***被配置为生成仅左心室的最终绘制图像。分割单元因此被配置为隔离左心室的界定的外表面(对于本范例，心内膜36)，并且表面绘制单元适于生成要被应用于该表面的表面值。

如在图3中示出的，左心室包含***状肌54，所述***状肌54被心尖区域中的腱索58附接到二尖瓣60，所述二尖瓣60定位为跨过心室的顶部。在本范例中，假设希望对***状肌的附接点(它们遇到心内膜36的点)进行成像。在这种情况下，假设投影向量要被定义为被统一地相对于表面36(如通过图示性范例64示出的)成90度角，得到的生成的在表面上投影将不提供这些附接点的理想表示。

相反，如所图示的，以与表面点68相关的范例的方式，用于该点的最佳投影向量(为了对***状肌附接点进行成像)可以是通过箭头66图示的向量。此外，在这种情况下通过将所有投影向量与***状肌的自然取向对齐进行对齐，相比于表面上的更分散或模糊(明亮)的区域，附接点呈现出在更暗的背景下映射的表面上的锐利且聚焦(例如明亮)的斑点，并且因此附接点可以被更好地可视化。

由于***状肌54的组织比左心室的周围腔室更致密，主要经过该组织的投影向量比向量主要经过腔室的空的空间导致在绘制表面上似乎更亮的对应表面值。因此，乳突附接点在更暗的周围表面的映衬下的表面上表现为聚焦的白色斑点。在这种情况下，存在最大化的对比和最大化的焦点两者。

对于表面周围的不同点，在一些情况下用于成像感兴趣区域或位置或点(在该范例中，***状肌附接点)最适当的具体角度和深度可以改变。通过以使得角度和/或长度依据点的相对于感兴趣解剖区域或位置的具***置和/或角度而改变的方式个体地定义每个表面点的投影向量，提供更清楚地表示或成像潜在感兴趣特征的表面投影是可能的。

根据一组范例，解剖模型可以基于其在表面上的位置利用要被应用于隔离的外表面24、36上的点的一组或多组预定的投影向量来进行编码。每组向量可以被特别地配置用于成像体积内的具体感兴趣解剖特征的理想表面表示。在每个给定组中可以编码用于分割的外表面上的每个点的一个投影向量。根据这些范例，成像***可以被配置为综合地对分割的子体积的外表面进行分割，以便使得外表面上的每个体素能够利用被编码在模型中的对应表面上的具***置-点来识别。以此方式，经分割的表面上的每个点可以基于其在表面上的位置被分配预定的投影向量。

根据甚至更简单的范例，在模型中可以编码有要跨过分割的外表面的宽的区域被应用的投影的特定角度和深度。在这种情况下，***可以被配置为对在数据内被隔离的外表面进行分割，以便识别所述宽的区域，并且应用该具有对应角度和深度的投影向量。此外，不同组的角度和/或深度可以针对每个区域根据不同的感兴趣解剖特征或结构而被编码在模型内。

在更复杂的范例中，成像***可以被配置为独立地计算用于每个给定图像中的每个表面点的理想投影向量角度和/或深度。此处，分割单元可以被配置为，针对每个个体图像基于解剖模型综合地对由首先分割的表面界定的子体积进行分割，并且由此生成关于子体积内的一个或多个解剖特征或结构的位置和/或尺寸的图像特异的解剖信息。

该图像特异的解剖信息然后可以被表面绘制单元用于确定投影被投射的角度和/或深度中，以便获得位于界定的子体积内的具体感兴趣解剖特征(如例如通过用户输入的命令指示或被预先编程)的最佳视图。例如，对于图3的范例，一旦左心室区域已经被分割，并且各种特征54、58、60的位置已经被识别，用于可视化***状肌的搜索方向然后就可以相对于这些位置被确定或被定义。例如，通过确定“指向二尖瓣中心”或“朝向二尖瓣小叶的顶端”的向量。用于向量的正确角度然后可以针对每个分割形状被动态地计算。

通过将每个向量构建为指向例如二尖瓣顶端，***状肌附接点在显著的清楚和焦点的情况下被成像，因为仅源于附接点附近的投影向量经过***状肌的组织。保持向量几乎专门经过心室腔室。靠近附接点的位置的点因此将会似乎为在要不然几乎专门对比(例如黑暗)的背景下映衬下的高亮的斑点。

此外，如果可视化心脏循环的不同阶段，最佳角度也能够随着心脏时相而改变。当基于解剖目标区域(例如“二尖瓣”)确定向量时，搜索方向可以针对每个心脏阶段被动态地计算。此外，非解剖搜索方向(如在搜索方向被预先定义的情况下)能够根据时间进行编码。

尽管上面关于图3呈现的范例涉及以使得它们依据点相对于图像数据内的具体点或感兴趣区域的位置而改变的方式定义表面点投影向量，但是在***的其他范例中，投影向量可以被定义为使得根据一个或多个其他因素而改变。

例如，投影向量的长度和/或角度可以被定义为使得依据相对于3D图像数据内的多于一个点或感兴趣区域的相应表面点的位置而改变。当确定或定义投影向量的角度和/或长度时，两个或更多个点或感兴趣区域的位置可以被考虑，例如以便获得所有这些点或区域的最佳可能视图。这会需要平衡对于点或区域中的每一个的清楚成像的优先级，以便获得所有点或区域的最佳视图。

额外地或替代地，根据一个或多个范例，每个表面点的投影向量可以至少部分地在特定感兴趣区域或对象的尺寸和/或形状的基础上进行定义。例如，可能希望定义投影向量的角度(和/或长度)，使得向量的端点的集合例如遍布对象或区域的具体边界的全部。额外地或替代地，可能希望以如下的方式定义投影向量：向量的端点跨过感兴趣区域或对象的边界被均匀地分布。

根据一个或多个范例，每个表面点的投影向量可以被定义为使得依据图像数据内的具体感兴趣表面的位置和/或取向而改变。例如，根据一个或多个范例，可能希望成像通路、管道或导管的管腔的内表面进行成像。以范例的方式，这可以例如是消化***的区段或血管的区段。在这种情况下，投影向量的角度和/或长度可以被定义为使得提供所述内部表面的均匀或一致视图。例如，它们可以被定义为使得向量的端点均匀地遍布内部表面的全部。它们可以被定义为使得投影向量均以基本上相同的角度(例如在彼此的5或10度的容差内)接近或遇到内部表面。

根据一个或多个实施例，表面绘制单元可以被配置为在位于围绕所述点的邻域内的图像数据点的基础上确定用于经分割的表面的一个或多个点的阴影值。所述邻域可以沿平行于经分割的表面的方向和/或不与表面平行的一个或多个方向延伸。根据这些实施例，相应的表面点被分配根据位于所述邻域内和位于沿着延伸通过所述点的相应投影向量的值的复合确定的阴影值。

根据一个或多个实施例，成像***可以被配置为接收和处理4D图像数据：表示在不同时间点捕获的多个个体3D帧的图像数据。不像现有技术设备，本发明的实施例能够以使得确保数据集内的特定解剖特征或感兴趣区域以跨过所有帧的一致方式进行成像的方式绘制这些4D数据集。具体地，实施例能够利用借助于每个帧和/或解剖模型的分割采集的局部解剖信息，以便绘制帧来补偿在帧之间中发生的被成像主体的任何运动，并且维持感兴趣特征或区域的一致视图。在本申请中，该功能性被称为‘运动补偿’。

这种的运动补偿一般可以涉及两个不同的方面。首先可以涉及对确保感兴趣区域针对每个帧维持在最终绘制的(2D)图像内的一致定位的补偿。其次可以涉及对确保感兴趣区域的一致视图针对每个帧被投射到经分割的表面上的补偿。前者可以涉及例如使用基于模型的分割的结果来执行绘制的经分割的表面的一个或多个简单的数据变换，以维持绘制的图像中的表面的一致总体尺寸。后者可以涉及根据解剖主体的移动的投影向量的调整，以便维持(一个或多个)感兴趣区域的一致视图。

关于图4中的左心室的范例图示了该构思。对于该范例，假设左心室80是要被成像的总体主体，并且在所述主体内，在心室壁84上示出的具体点82是希望维持一致视图的感兴趣区域或特征。因此，在这种情况下，分割单元被配置为识别和隔离接收的图像数据内的心内膜(紧密围绕左心室腔室的表面)，并且还由此隔离图像数据内的包含左心室腔室的子体积。表面绘制单元然后被配置为在沿着被定义为延伸通过所述点并进入体积内的投影向量的图像数据值的基础上生成要被分配或被应用于该表面上的点的阴影或纹理。

图4的左侧图像描绘了当心脏处于舒张末期的(ED)阶段时的时间t₀处的心室壁84，并且右侧图像描绘了当心脏处于收缩末期的阶段并且左心室已经对应地收缩时的时间t₁处的心室壁的变动。

如在图4中示出的，从t₀处的第一形式88到t₁处的第二形式90的心室的收缩导致感兴趣特征82的位置的变动。然而，因为基于模型的分割针对每个帧被个体地执行，因而感兴趣区域的移动不一定导致最终图像中的区域的位置的变动。可以简单地使用通过每个帧的分割生成的解剖背景来有效地将每个的相应经分割的表面绘制到相同的一致网格上。

这样做的一个简单手段将会是简单地将更小的收缩的表面值‘投影’到如用来表示第一(t₀)帧中的图像的相同的更大网格上。t₁的收缩表面上的每个点可以被简单地映射到t₀的更大网格的对应解剖点上。

描述该方法的替代性方法即为t₁处的第二帧的基于模型的分割的结果可以用来执行t₁处的帧的绘制表面的数学变换，以将它放大来匹配针对t₀帧的绘制表面的额尺寸。这可以例如包括执行一个或多个仿射变换。

替代地，更复杂的用途可以由通过分割生成的解剖背景组成。具体地，分割允许真实的局部解剖对应被识别并且被建立在不同帧的经分割的表面上的区域或点之间。即使例如在表面的形状、尺寸或轮廓上存在局部变形的情况下，这种解剖对应允许来自每个帧的图像数据被绘制到相同的一致网格上。仅仅一个表面到针对其他表面生成的网格上的投影不能充分补偿这种局部变化或变形。然而，解剖对应的使用可以使得这能够被更成功地实现。

如应意识到的，收缩通常不仅可以导致(即，作为整体的图像数据内的)感兴趣特征的‘绝对’位置的变动，而且导致左心室本身内的特征82的相对位置的变动。这意味着通常可以存在感兴趣特征相对于左心室的外心外膜上的一个或多个点的移位的改变。在希望分割并绘制心外膜表面而非心内膜表面的范例中，这意味着会需要对延伸通过这些点的投影向量进行调整，以便维持感兴趣区域的一致视图。具体地，会需要改变从不同图像帧中的这些点定义/被定义到不同图像帧中的这些点的投影向量的角度和/或方向，以便补偿相距特征82的移位的改变。

在范例中，这可以借助于确定针对每个帧的图像特异的背景信息来实现。这可以例如借助于被个体地应用于每个帧的分割过程来生成，其中不仅心室的外表面借助于该过程来进行识别和隔离，而且隔离表面上的每个点(或例如网格三角形)也根据表面上的其相对解剖位置来进行识别。根据上面描述的范例方法中的一个或多个，该信息然后可以用来针对每个帧将感兴趣区域的相同的具体视图或影像投影到表面上。

在图5中描绘了该构思的图示。在图5中示出了对应于时间t₀和时间t₁两者处的心室壁的表面上的范例点94的一个范例投影向量96。此处，如能够看出的，维持特征82的相同(范例)视图分别所需的理想投影向量在t₀和t₁中在尺度上以及非常略微地在角度上是不同的。当然，应意识到，在图4中示出的图像仅表示心室壁的相应横截面，并且对于在所有三个维度上从感兴趣区域移位的跨过不可见的表面的区域的其他点来说，所需的投影向量的改变会是更显著的。

此外，根据一个或多个范例，为了维持感兴趣区域或特征的一致视图，会需要或希望不仅改变投影向量的角度和方向，而且针对每个帧改变分割主体的最终图像被绘制(通过图像绘制单元)的想象观察者‘视角’。例如，在图4中示出的左心室的情况下，心室的收缩意味着，在不存在任何纠正措施的情况下，整个心室表面将会在t₁绘制图像中比在t₀绘制图像中似乎稍微更小，并且因此被提供在心室的表面上的特征82的表示似乎在位置上变动，因为位置从一帧图像移动到下一帧图像。

为了对此进行补偿，可以应用上面概述的变换或映射方法，其中t₁处的表面被映射到如用来绘制t₀的相同的更大的网格上。然而，根据一个或多个替代性范例，图像绘制单元可以被配置为调整想象观察者视角相对于被成像主体的移位，以便在不同帧之间有效地放大(或缩小)或旋转被成像主体，以便维持被成像主体(或感兴趣特征)的一致尺寸和/或取向。

这在图6中示意性地图示，其描绘了处于(扩展的)舒张末期阶段(A)和处于(收缩的)收缩末期阶段(B)的左心室80。相应的图像示出了假想的观察者视角90可以如何被移动更靠近或进一步远离分割的(隔离的)要被成像的主体，以便确保在相应的最终绘制图像中，主体的适当尺寸保持一致。

根据实施例，成像***可以以上面描述的方式(或根据替代性方法)被配置为针对给定的4D数据集(一组3D图像数据帧)生成表示成像体积的一组2D绘制图像，提供所述成像体积内或关于所述成像体积的一个或多个感兴趣特征的一致视图或表示。图像绘制单元可以被进一步配置为编制或复合所述组个体图像帧，以便提供4D数据集的全部或一部分的单个图形表示。

在范例中，图像绘制单元可以被配置为将所述帧编制为移动图像，以形成数据的影片或电影类型的表示。借助于上面描述的运动补偿过程，这样的影片可以有效地提供捕获的器官或主题的图像，其中外部结构或帧保持静止，但是其中主体的表面在时间上变动和改变以反映下方的体积的外观或性质的改变。这可以使临床医生容易集中于具体感兴趣区域或特征，因为他或她不必在循环期间跟随特征或区域的绘制位置。例如在心脏的超声成像的具体范例中，该方法能够用于正常回声强度，而且用于灌注成像，例如在当微气泡用来产生允许估计由局部灌注水平组成的随着时间的强度水平时的情况下。

根据替代性范例，图像绘制单元可以被配置为编制多个绘制帧以形成单个复合的静态图像。在范例中，这可以包括简单地叠加针对每个帧的绘制图像，以形成单个最终图像，或可以包括更复杂的复合过程，涉及例如根据多个帧确定用于成像体积的表面上的每个点的时间平均的阴影值。

根据一个或多个范例，成像***可以被配置为执行图像的实时绘制，其中4D图像数据在连续的基础上被提供给成像***(包括以规律地间隔开的间隔提供的3D图像帧)。该数据可以由成像***被可操作地耦合到的图像生成装置(例如超声探头)提供。根据这些范例，成像***可以被配置为从超声探头接收每个帧，以根据上面描述的方法对其进行处理，并且然后将绘制的2D图像输出到显示单元上以便由例如临床医生观察。

在这些范例中，成像***可以以与上面描述的相同的方式维持解剖特征或感兴趣区域的生成视图中的一致性。然而，不是成批地处理所有图像，并且然后以单个动态或静态表示的方式一起输出它们，而是每个帧被实时绘制并且在下一个帧随后被处理之前被个体地输出。

替代地，图像数据可以不被实时绘制，而是在以后的次要过程期间在图像的捕获之后被绘制。临床医生然后可以在有空时观察图像，而没有实时监测的时间压力。

尽管本发明的范例已经在上面具体地关于心脏的区域的可视化进行描述，但是这些范例仅以图示性范例的方式提供并且决不旨在限制本发明的应用的范围。本发明的构思可以被广泛地应用于要在解剖模型的基础上进行成像的任何对象的成像。在具体的范例中，这可以涉及人类或动物身体内的其他解剖结构的成像，诸如血管、肺、肾、膀胱、子宫或任何其他器官、器官或其他解剖结构的一部分。

存在用于绘制3D图像数据集内的表面的各种方法，其可以与本发明的实施例一致。根据至少一组范例，表面绘制单元被配置为构建表示或匹配到通过分割单元隔离的分割的外表面上的网格。这样的网格通常可以被建模为互锁三角形的网格，所述互锁三角形被雕塑为形成近似光滑的外表面结构。在范例中，单个阴影或颜色值可以被分配给每个三角形，或每个三角形(或三角形的子集)可以被分成多个区域，其中每一个被分配个体阴影值。

根据这些范例，网格三角形起到上面的描述中所提及的‘表面点’的作用。在上面描述的实施例和范例中的每一个中，应理解对表面‘点’的提及不一定限制于一维的点状表面元素，而且可以指的是表面的2D区域的任何形状或尺寸，以本范例的方式包括三角形。

继续本范例，每个(2D)网格三角形可以覆盖3D图像数据内的多幅图像数据体素。在这种情况下，用于所述三角形的对应阴影值可以在跨过整个三角形横截面的图像数据点的复合的基础上进行确定。三角形横截面也可以沿着针对三角形的对应投影向量的方向被向下投影到体积内，以形成投影‘轴’。表面值可以在位于所述轴内的图像数据值的复合的基础上进行确定。在进一步的范例中，所述轴可以包括任何规则或不规则横截面，例如圆柱形、矩形、或例如任何其他多边形形状。

根据这些范例，当处理4D数据集时，图像绘制单元可以被配置为将图像绘制为(如上面描述的)电影序列，被显示为动态网格(即随着正在被成像的器官的改变的循环而如实地改变扩展和形状的网格)或为静态网格(即其表面外观根据下方的体积的改变的性质而改变但是其扩展和形状保持固定的网格)。

从由3D图像数据集形成的经分割的表面浮雕绘制2D图像的各种方法。仅以图示的方式，这些包括光线投射、光线跟踪、最大强度投影、扫描线绘制和光栅化。

取光线投射纯粹作为范例，本发明可以与传统体积光线投射过程的以后步骤进行组合。在传统光线投射中，光线从假想观察者视角投射通过成像体积的表面，并且复合的表面值基于此被生成，以被应用于所述表面。在本发明的实施例中，表面值借助于上面描述的过程来生成，并且因此更类似于2D(表面)光线投射的方法可以被应用，其中光线从观察者视角被投射到现在部分绘制的表面，并且最终图像像素值在这些值的基础上结合一个或多个其他场景或图像参数(诸如照明位置等)来生成。

根据一个或多个实施例，最终绘制图像可以通过图像数据的‘展开的’或平坦的表示，其中通过分割单元隔离的分割的外表面和针对其表面上的点生成的对应表面值被映射到平坦的2D平面上。由于可以包括在腔室和管之间的多个会合点的许多器官(例如心脏)的表面的不均匀或不对称形状，在许多情况下，平坦的映射表示可以在清楚和使用的方便方面是优选的。这样的表示可以对于例如存在多个T形会合点的心脏(例如心室隔膜)的成像子区域是特别有用的。

所有上面描述的实施例都可以被应用于通过任何手段生成的3D图像数据。仅以范例方式，这可以包括，超声图像数据、磁共振图像数据或计算机辅助断层摄影(CAT)图像数据。

根据本发明的一个方面，在图7中提供了其示意性图示，提供了根据任何上面描述的实施例或范例的超声成像***106，包括超声图像生成单元108和成像***10。超声图像生成单元108包括例如被安装在超声探头中的超声换能器阵列110，用于发射超声波和接收回波信息。在范例中，换能器阵列可以替代地包括由诸如PZT或PVDF的材料形成的压电换能器元件。换能器阵列可以是能够沿三个维度扫描以生成3D图像数据的换能器元件的一或二维阵列。

除了超声探头外，信号处理单元120被提供为超声图像生成单元108的一部分，以处理接收的回波数据和形成然后可以被提供给成像***10的3D图像数据，以便处理以形成绘制的2D图像。

本发明具有多种潜在应用，而且可以例如被有用地应用在医学诊断应用中，诸如(仅以图示的方式)经胸超声心动图(TTE)和诊断经食管超声心动图(TEE)。它也可以被应用于介入TEE。

本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求，在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中，“包括”一词不排除其他元件或步骤，并且词语“一”或“一个”不排除多个。尽管在互不相同的从属权利要求中记载了特定措施，但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (15)

1.一种成像***(10)，包括：

输入单元(12)，其适于接收要被成像的对象的体积的3D图像数据；

分割单元(14)，其适于执行对由所述输入单元(12)接收的所述3D图像数据的分割，所述分割是基于解剖模型的，并且所述分割单元被配置为确定所述3D图像数据内的至少一个经分割的表面(36、40)；

表面绘制单元(16)，其适于生成要被分配给所述至少一个经分割的表面上的点的一个或多个表面值，所述值是基于所述3D图像数据中的沿着延伸通过所述点的投影向量(28、30、32、66)下降的图像数据值的，每个投影向量具有至少部分地基于所述解剖模型确定的相对于所述经分割的表面的长度和/或角度；以及

图像绘制单元(18)，其适于基于由所述表面绘制单元(16)生成的所述表面值来生成要被成像的所述对象的一幅或多幅图像。

2.根据权利要求1所述的成像***(10)，其中，所述投影向量中的一个或多个投影向量具有相对于至少部分地在所述分割的基础上确定的所述经分割的表面的长度和/或角度。

3.根据权利要求1或2所述的成像***(10)，其中，所述表面值包括颜色、阴影、纹理或强度值。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的成像***(10)，其中，至少所述投影向量(28、30、32、66)的子集中的每个投影向量都在所述至少一个经分割的表面(36、40)上的相应点与成像体积内的相应点之间延伸，所述成像体积内的所述相应点由所述表面绘制单元(16)至少部分地在所述分割、所述解剖模型的基础上和/或在用户输入的命令的基础上选择。

5.根据权利要求1-2中的任一项所述的成像***(10)，其中，所述表面绘制单元(16)适于选择所述投影向量(66)中的一个或多个投影向量的所述角度和/或所述长度，使得所述投影向量与定位于所述成像体积内的一个或多个解剖特征(54)相交。

6.根据权利要求5所述的成像***(10)，其中，所述表面绘制单元(16)适于选择所述投影向量(66)中的一个或多个投影向量的所述角度和/或所述长度，使得所述投影向量沿着所述特征(54)的特定取向轴线与所述解剖特征相交。

7.根据权利要求1-2中的任一项所述的成像***(10)，其中，所述表面绘制单元(16)适于在以下中的一项的基础上生成所述表面值：所述3D图像数据中的沿着所述投影向量(66)下降的图像数据值的最大值、最小值、和、或者平均值。

8.根据权利要求1-2中的任一项所述的成像***(10)，其中，所述分割单元(14)适于基于所述分割和/或所述解剖模型来识别所述图像数据的表示感兴趣区域的子集。

9.根据权利要求8所述的成像***(10)，其中，所述表面绘制单元(16)和所述图像绘制单元(18)一起适于生成表示所述感兴趣区域的图像。

10.根据权利要求8所述的成像***(10)，其中，所述图像数据包括表示在不同时间点捕获的多个帧的数据，并且其中：

所述分割单元(14)适于识别针对所述帧中的每个帧的所述图像数据内的共同感兴趣区域；并且

所述表面绘制单元(16)和所述图像绘制单元(18)一起适于生成针对所述帧中的每个帧的图像，其中，每幅图像内的所述感兴趣区域的位置和/或取向被基本上对齐。

11.根据权利要求10所述的成像***(10)，其中，

所述图像绘制单元(18)适于将针对不同帧生成的所述图像组合为动态或移动表示，其中，所述感兴趣区域的所述位置和/或所述取向跨所有帧是稳定的；和/或

所述图像绘制单元(18)适于将针对不同帧生成的所述图像组合为单幅静态图像。

12.根据权利要求1-2中的任一项所述的成像***(10)，其中，所述表面绘制单元(16)适于至少部分地在所述点中的每个点的周围邻域内下降的另外图像数据值的基础上生成要被分配给所述至少一个经分割的表面(36)中的一个或多个经分割的表面上的所述点的所述一个或多个表面值，所述邻域沿着平行于所述至少一个经分割的表面的方向和/或具有垂直于所述至少一个经分割的表面的分量的方向延伸。

13.一种超声***(106)，包括：

超声换能器阵列(110)，其适于生成要被成像的对象的体积的3D超声图像数据；以及

根据权利要求1-12中的任一项所述的成像***(10)，其中，所述输入单元(12)被配置为接收所述3D超声图像数据。

14.一种成像方法，包括：

获得要被成像的对象的3D图像数据；

在解剖模型的基础上分割所述图像数据，并且由此确定所述3D图像数据内的至少一个经分割的表面(36、40)；

定义延伸通过所述至少一个经分割的表面上的一个或多个点的一个或多个投影向量(28、30、32、66)，每个投影向量具有至少部分地基于所述解剖模型确定的相对于所述经分割的表面的长度和/或角度；

生成要被分配给所述至少一个经分割的表面(36、40)上的所述点的一个或多个表面值，所述值是基于所述3D图像数据中的沿着延伸通过所述点的所述投影向量的所述长度下降的图像数据值的；并且

基于所述生成的表面值来生成要被成像的所述对象的一幅或多幅图像。

15.根据权利要求14所述的成像方法，包括在所述经分割的表面上的相应点与成像体积内的相应点之间延伸所述投影向量的至少子集中的每个投影向量，所述成像体积内的所述相应点至少部分地在所述分割、所述解剖模型的基础上和/或在用户输入的命令的基础上被选择。

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