C#開發PACS醫學影像處理系統(十五)：Dicom影像交叉定位線算法

1.定位線概念：某個方位的影像在另一個方向的影像上的投影相交線，例如橫斷面(從頭到腳的方向)在矢狀面(從左手到右手)上的影像投影面交線。

舉個例子：右邊的是MR(核磁共振)的某一幀切片，這是從頭開始掃描，掃描到眼睛這個位置，

而左邊圖像是從左手到右手的掃描切片，那么右邊圖像的位置就恰好在左邊圖像的眼睛的位置，用紅線標出的位置則為定位線，一般用於醫生參考病灶在矢狀面、冠狀面和橫斷面的具體方位。

 

2.檢查設備示意圖

在笛卡爾空間直角坐標系中，Y 右肩膀到左肩膀，X 后背到前胸，Z 足到頭

 

 

 

3.算法流程

 

 

 4.代碼實現：

創建圖像結構

public FrameGeometry(DicomDataset image)
            : this(image.GetString(DicomTag.FrameOfReferenceUID),
                  image.GetValues<double>(DicomTag.ImagePositionPatient),
                  image.GetValues<double>(DicomTag.ImageOrientationPatient),
                  image.GetValues<double>(DicomTag.PixelSpacing),
                  image.GetSingleValue<int>(DicomTag.Columns),
                  image.GetSingleValue<int>(DicomTag.Rows))
        {
            // TODO: 
　　　　　　　　　　 FrameOfReferenceUID:圖片UID
　　　　　　　　　　 ImagePositionPatient：病人方向
　　　　　　　　　　 ImageOrientationPatient：圖片方向
　　　　　　　　　　 PixelSpacing：像素間距
　　　　　　　　　　 Columns：寬度
　　　　　　　　　　 Rows：高度

        }

判斷是否符合定位條件：

　　　　 /// <summary>/// 判斷是否可以畫定位線
        /// </summary>
        /// <param name="sourceFrame">源圖像結構</param>
        /// <param name="destinationFrame">目標圖像結構</param>
        /// <returns></returns>
        public static bool CanDrawLocalizer(FrameGeometry sourceFrame, FrameGeometry destinationFrame)
        {
            // 檢查圖像結構
            if (sourceFrame == null) return false;
            if (destinationFrame == null) return false;

            // 如果兩個幀中的任何一個不是空間坐標系，則無法定位
            if (sourceFrame.Orientation == FrameOrientation.None || destinationFrame.Orientation == FrameOrientation.None) return false;
            // 只有正交圖像才能繪制，方向相同則退出
            if (sourceFrame.Orientation == destinationFrame.Orientation) return false;

            // 檢查FrameOfReferenceUid
            if (string.IsNullOrEmpty(sourceFrame.FrameOfReferenceUid) || string.IsNullOrEmpty(destinationFrame.FrameOfReferenceUid)) return false;
            if (sourceFrame.FrameOfReferenceUid != destinationFrame.FrameOfReferenceUid) return false;

            return true;
        }

計算交線點：

 　　　　/// <summary>
        ///回兩個圖像相交處公共像素線
        /// </summary>
        /// <param name="sourceFrame">源圖像結構</param>
        /// <param name="destinationFrame">目標圖像結構</param>
        /// <param name="startPoint">起點輸出</param>
        /// <param name="endPoint">重點輸出</param>
        /// <returns></returns>
        public static bool CalcualteIntersectionLocalizer(FrameGeometry sourceFrame, FrameGeometry destinationFrame, out Point2 startPoint, out Point2 endPoint)
        {
            double t; // 平面方程系數
            double nA, nB, nC, nD, nP;
            var lstProj = new List<Point3D>();

            // 初始化
            startPoint = Point2.Origin;
            endPoint = Point2.Origin;

            // 驗證
            if (destinationFrame.DirectionNormal.IsZero)
                return false;

            nP = destinationFrame.DirectionNormal * destinationFrame.PointTopLeft;
            nA = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointTopLeft;
            nB = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointTopRight;
            nC = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointBottomRight;
            nD = destinationFrame.DirectionNormal * sourceFrame.PointBottomLeft;

            //  AB
            if (Math.Abs(nB - nA) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nA) / (nB - nA);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointTopLeft + t * (sourceFrame.PointTopRight - sourceFrame.PointTopLeft));
            }

            // BC
            if (Math.Abs(nC - nB) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nB) / (nC - nB);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointTopRight + t * (sourceFrame.PointBottomRight - sourceFrame.PointTopRight));
            }

            // CD
            if (Math.Abs(nD - nC) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nC) / (nD - nC);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointBottomRight + t * (sourceFrame.PointBottomLeft - sourceFrame.PointBottomRight));
            }

            // DA
            if (Math.Abs(nA - nD) > Constants.Epsilon)
            {
                t = (nP - nD) / (nA - nD);
                if (t > 0 && t <= 1)
                    lstProj.Add(sourceFrame.PointBottomLeft + t * (sourceFrame.PointTopLeft - sourceFrame.PointBottomLeft));
            }

            if (lstProj.Count != 2)
                return false;

            // 從空間坐標系返回平面坐標系
            startPoint = destinationFrame.TransformPatientPointToImage(lstProj[0]);
            endPoint = destinationFrame.TransformPatientPointToImage(lstProj[1]);
            return true;
        }

得到坐標之后就可以利用繪圖操作類(參考本系列教程之圖形標記)來自己繪制定位線。

看效果：

 

 

對於較復雜的身體部位，也可以同時繪制定位線范圍，來確定當前序列的定位范圍，思路是先計算第一幀和最后一幀，用黃色虛線標出，再計算當前幀。

看效果：