CN1556504A

CN1556504A - Ct医学影像成像方法

Info

Publication number: CN1556504A
Application number: CNA2004100157324A
Authority: CN
Inventors: 张如鸿; 孙晓光; 穆雄铮; 王丽萍; 韦敏
Original assignee: University Shanghai 2nd Medical
Current assignee: University Shanghai 2nd Medical
Priority date: 2004-01-09
Filing date: 2004-01-09
Publication date: 2004-12-22

Abstract

本发明是一种CT医学影像成像方法，利用个人计算机读取CT扫描的数据文件信息和体数据，从体数据中分别提取骨组织像素和皮肤像素，分别计算骨和皮肤等值面法向量，并且分别设置骨和皮肤的颜色、透明度，再分别加入视窗形成完整图像。本发明通过上述CT医学影像成像方法，能将三维CT的影像数据在PC机上完成显像、重组、测量、分析和手术设计、结果预演和分析，从而使计算机手术设计更具灵活性、便捷性和可操作性。

Description

CT医学影像成像方法

技术领域

本发明涉及一种医学影像成像方法，特别是一种可以对影像进行个性化分析的CT医学影像成像方法。

背景技术

目前的医学影像成像方法一般是通过螺旋三维CT的扫描和成像***来进行，首先通过螺旋三维CT的扫描来采集数据，然后将这些数据通过大型的工作站建立医学三维电子影像，并且可以将有关的三维数据刻入普通的光盘进行保存。这种方法形成医学影像、三维CT成像和分析工作目前必须借助大型的工作站。这种依赖价格昂贵的工作站的分析，不仅成本高，且不便于外科医师灵活、独立的对具体的每一个病例进行个性化的测量、设计和手术模拟。

另外一种方法是X光二维测量取得二维的图像胶片，然后通过像素叠加成像技术，可以将二维的图像胶片通过扫描后建立三维图像。但是，二维测量远不如三维测量精确，同时无法进行真正意义上的手术模拟。通过胶片扫描将二维图像转化为三维图像，不是电子图像，其信息的完整性和测量分析的精确性都无法同CT工作站的结果相比较，而且针对胶片扫描所进行的后期修补工作：噪声滤波、图像定位及匹配等工作也具有相当的困难。这种非人机交互模式不利于医师和患者在手术前能针对手术后的效果进行感性的领悟和交流，达成共识。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CT医学影像成像方法，以克服上述现有技术的不足，使得三维CT的影像数据能在PC机上完成显像、重组、测量、分析和手术设计、结果预演和分析，从而使计算机手术设计更具灵活性、便捷性和可操作性。

为实现上述目的，本发明提供一种CT医学影像成像方法，它包括：a利用个人计算机读取CT扫描的数据文件信息；b读取体数据；c从体数据中分别提取骨组织像素和皮肤像素；d分别计算骨和皮肤等值面法向量；e分别设置骨和皮肤的颜色、透明度；f分别加入视窗形成完整图像。

本发明的另一目的在于提供一种形成水平、冠状、矢状面切片集的CT医学影像成像方法。根据这一目的的CT医学影像成像方法包括如下步骤a利用个人计算机读取CT扫描的数据文件信息；b读取体数据；c设置插值模式；d设置重切片参数；e根据插值模式和切片参数分别计算生成水平、冠状、矢状面切片集。

本发明的又一目的在于提供一种显示并测量二维CT的影像数据的CT医学影像成像方法。根据这一目的的CT医学影像成像方法包括如下步骤：a利用个人计算机读取CT扫描的数据文件信息；b读取切片像素数据；c在个人电脑显示器上显示二维图像；d利用个人电脑图像处理功能对二维图像进行调整 e测量二维图像像素间的各种数据。

PC机三维CT成像和分析***的建立，摆脱了CT工作站的依赖，降低了工作成本，使整形外科医师灵活、独立的对具体的每一个病例进行个性化的测量、设计和手术模拟。人机交互模式的应用有利于医师和患者在手术前能针对手术后的效果进行感性的领悟和交流，达成共识。三维测量的实现，为建立真正意义上的手术模拟确立了基础图像的建立是通过三维CT数据的转化而得到的，是真正意义上的电子图像，无信息的丢失和测量分析的精确性同CT工作站的结果是一致的。

以下结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1为本发明形成三维影像的流程图。

图2为本发明形成水平、冠状、矢状面切片集的流程图。

图3为本发明显示并测量二维影像的流程图。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，现就结合附图说明如下：

首先参阅图1，这是本发明形成三维影像的流程图。个人计算机在输入文件名称后便开始读取数据文件信息11，这类信息是关于数据文件格式方面的信息，包括有：文件名模式、文件数量、影像设备类型、数据存储格式、切片像素间距、切片片层间距，这里的文件名模式是指保存系列医学影像数据文件名的定义规律；切片像素间距是指每张切片均由大量等间距像素构成，任意相邻两个像素间的距离；切片片层间距是指医学影像由多层等间距的切片构成，任意相邻两个切片间的距离。在读取完这些相应的数据文件格式信息后，个人计算机便根据这些数据文件格式所确立的方式来读取体数据12。读入了体数据后，因为皮肤和骨骼具有不同的特性，例如，二者像素的灰度值不同。因此本发明将皮肤和骨组织像素分别从读取的体数据中提取出来，即提取骨组织像素13和提取皮肤像素13。将皮肤和骨组织像素分别提取出来后，计算机就可以根据相对应的算法，例如表面绘制重建算法等，来分别来计算骨等值面法向量14和皮肤等值面法向量14了，这里的等值面法向量是指由相等灰度值构成等值面，在该曲面上的法线向量称为等值面法向量。结合读入的体数据和计算出来的骨和皮肤法向量数值就可以够建成骨和皮肤的影像了，根据这些数值分别设置骨的颜色、透明度以及皮肤的颜色、透明度15，再将这些设定分别加入视窗就在显示器上显示了完整的三维图像16。在一个实施例中，读取数据文件信息11这一步骤中采用的三维空间数据文件是从CT等医学影像设备上输出的电子文档，该文档为DICOM 3.0国际标准格式。在本实施例中，三维空间数据场的可视化算法采用经典的表面绘制算法。在上述三维重建模块中，将经典的Marching Cubes算法和PC计算机中的OpenGL程序、Windows操作***的GUI结合在一起，可以充分利用现有显卡可编程的特点，从而达到加速图像生成和显示的目的。同时，采用了多层表面绘制技术，可以同时显示骨组织和软组织，如皮肤等，并可分别设置颜色和透明度，形成具有透视感的伪彩色图像。

请参阅图2，这是本发明形成水平、冠状、矢状面切片集的流程图。个人计算机在输入文件名称后便开始读取数据文件信息21，这类信息是关于数据文件格式方面的信息，包括有：文件名模式、文件数量、影像设备类型、数据存储格式、切片像素间距、切片片层间距。在读取完这些相应的数据文件格式信息后，个人计算机便根据这些数据文件格式所确立的方式来读取体数据22。读入了体数据后，根据生成的面切片的要求不同，进行插值模式设置23，这些插值模式分别有：最近点插值，即由离最近点的值作为新的插值数值；线性插值，即由待插值点两端的值进行线性插值得到的数值和三次插值，由待插值点周围8个点分别进行线性插值得到的数值。接下来设置重切片参数24，所谓的重切片参数是指为了进行重新切片而需要设置的参数，如插值平面方向、插值数量、片层间距等参数。根据读入的体数据和设置好的插值模式和重切片参数计算机就可以分别生成水平面切片、冠状面切片和矢状面切片25了。

在上述模块中，利用一系列CT片层数据，生成其他两组平面的系列数据，也就是以水平面片层数据生成冠状面和矢状面的系列数据。该生成算法是在未进行三维重建立体图像的条件下生成的，因此其生成速度快。同时，在具体实施过程中，提供了三种插值运算模式，供用户选择。

请参阅图3，这是本发明显示并测量二维影像的流程图。个人计算机在输入文件名称后便开始读取数据文件信息31，这类信息是关于数据文件格式方面的信息，包括有：文件名模式、文件数量、影像设备类型、数据存储格式、切片像素间距、切片片层间距。在读取完这些相应的数据文件格式信息后，个人计算机便根据这些数据文件格式所确立的方式来读取切片像素数据32。根据这些数值计算机就可以显示二维切片图像33，接下来计算机就可以利用其图形处理功能对显示的二维切片图像进行调整34。这些调整包括：图像旋转、剪切变形、图像反色、灰度调整、亮度调整、对比度调整、窗口调整、窗位调整以及图像的缩小和放大。由于这里的图像都是来源于数据文件而非对胶片的扫描，因此计算机很容易就可以对图像上的各种位置和距离进行测量35，这类测量主要是对直线距离的测量以及夹角角度的测量。在一些实施例中还包括对这些图像文件进行保存以及转化为其他类型计算机可读的图像文件格式，如tif、gif等。

本发明的以上实施例为医师提供了一系列二维及三维图像处理功能。二维图像处理的主要功能有：CT图像的缩放、旋转、剪切变形、反色、灰度调整、亮度调整、窗口及窗位调整、长度和角度的测量及将DICOM图像转换为TIFF图像等功能。三维图像预处理功能主要是将原始的CT系列图像进行重新剖分，重建水平面、矢状面和冠状面的二维图像，剖分的尺寸和像素间距均可灵活调整。三维图像处理的主要功能主要有：高精度三维表面重建，三维体的缩放、旋转、剖分、色彩调整、长度、面积及体积测量。

这些实施例的应用例子之一是建立颅颌面外科个性化的三维分析，测量和手术模拟***。PC机三维CT成像和分析***的建立，摆脱了CT工作站的依赖，降低了工作成本，使整形外科医师灵活、独立的对具体的每一个病例进行个性化的测量、设计和手术模拟。人机交互模式的应用有利于医师和患者在手术前能针对手术后的效果进行感性的领悟和交流，达成共识。三维测量的实现，为建立真正意义上的手术模拟确立了基础。图像的建立是通过三维CT数据的转化而得到的，是真正意义上的电子图像，无信息的丢失和测量分析的精确性同CT工作站的结果是一致的。

以上所介绍的，仅仅是本发明的较佳实施例而已，不能以此来限定本发明实施的范围，即本技术领域内的一般技术人员根据本发明所作的等同的变化，例如将以上实施例中的三个功能组进行组合变化。以及本领域内技术人员熟知的改进、变化，都应仍属于本发明专利涵盖的范围。

Claims

1、一种CT医学影像成像方法，其特征在于它包括以下步骤：a利用个人计算机读取CT扫描的数据文件信息；b读取体数据；c从体数据中分别提取骨组织像素和皮肤像素；d分别计算骨和皮肤等值面法向量；e分别设置骨和皮肤的颜色、透明度；f分别加入视窗形成完整图像。

2、根据权利要求1所述的CT医学影像成像方法，其特征在于该方法还包括对完成的图像进行长度、面积、体积和角度的测量。

3、根据权利要求1所述的CT医学影像成像方法，其特征在于该方法还包括对完成的图像进行调整。

4、一种CT医学影像成像方法，其特征在于它包括以下步骤：a利用个人计算机读取CT扫描的数据文件信息；b读取体数据；c设置插值模式；d设置重切片参数；e根据插值模式和切片参数分别计算生成水平、冠状、矢状面切片集。

5、一种CT医学影像成像方法，其特征在于它包括以下步骤：a利用个人计算机读取CT扫描的数据文件信息；b读取切片像素数据；c在个人电脑显示器上显示二维图像；d利用个人电脑图像处理功能对二维图像进行调整；e测量二维图像像素间的各种数据。

6、根据权利要求1至6所述的CT医学影像成像方法，其特征在于所述的CT扫描的数据文件是DICOM国际标准格式文档。