DE10392245T5

DE10392245T5 - Erkennung von Bronchialwanderverdickungen zur Verringerung falsch positiver Befunde beim Nachweis von Lungenknoten

Info

Publication number: DE10392245T5
Application number: DE10392245T
Authority: DE
Inventors: Li Zhang; Li Fan; Jianzhong Qian; Guo-Qing Wei
Original assignee: Siemens Corporate Research Inc
Current assignee: Siemens Corporate Research Inc
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2003-01-21
Publication date: 2005-03-10
Also published as: US20030144598A1; WO2003065280A2; AU2003205257A1; WO2003065280A3; JP2005515874A; CN1623160A; US7203349B2

Abstract

Verfahren zur automatischen Verringerung falsch positiver Befunde für zu untersuchende Knoten in Atemwegen, umfassend:
die Entgegennahme eines zu untersuchenden Knotens,
die Untersuchung auf mit dem zu untersuchenden Knoten verbundene Atemwegslumina und,
bei Vorliegen einer Verbindung zwischen einem Atemwegslumen und dem untersuchten Knoten, dessen Bestätigung als falsch positiv.

Description

VERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf die Offenbarung der am 5. Dez. 2001 eingereichten eigenen, gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der Patentanwaltsverzeichnisnr. 2001P22986US (8706–543) und dem Titel "Vessel-Feeding Pulmonary Nodule Candidate Generation", die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist. Die vorliegende Anmeldung bezieht sich ferner auf die Offenbarung der am 5. Dez. 2001 eingereichten eigenen, gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der Patentanwaltsverzeichnisnr. 2001P22990US (8706–542) und dem Titel "Vessel-Feeding Pulmonary Nodule Detection by Volume Projection Analysis", die hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit au genommen ist.

Lungenkrebs stellt gegenwärtig eine Hauptursache für Krebserkrankungen mit tödlichem Ausgang dar. Die Früherkennung krebsbedingter Lungenknoten kann die beste Möglichkeit zur Vermeidung von durch Lungenkrebs herbeigeführten Todesfällen bieten. Nichtinvasive, hochauflösende, Dünnschicht- oder Mehrschicht-Computertomographen (CT) sind dazu in der Lage, umfangreiche Mengen detaillierter Bilddaten zu anatomischen Strukturen bereitzustellen. Daher präsentiert sich die nichtinvasive Früherkennung von Lungenknoten anhand von CT-Aufnahmen als sehr vielversprechend.

Wenngleich CT-Untersuchungen den Nachweis kleiner Knoten im Frühstadium ermöglichen, so zeigen sich bei großen CT- Datenmengen leider die Unzulänglichkeiten bestehender automatischer, zum Nachweis von Knoten eingesetzter Verfahren, die in der Regel einen hohen Anteil falsch positiver Befunde aufweisen. Der Anteil falsch positiver Befunde stellt beim automatischen Nachweis von Knoten jedoch einen wichtigen Gesichtspunkt dar, und es ist an sich wünschenswert, diesen Anteil falsch positiver Befunde beim automatischen Nachweis von Lungenknoten zu verringern.

KURZDARSTELLUNG

Diesen und weiteren Unzulänglichkeiten und Nachteilen des Standes der Technik wird durch ein System und ein Verfahren zur automatischen Verringerung falsch positiver Befunde für zu untersuchende Knoten in Atemwegen, das die Entgegennahme eines zu untersuchenden Knotens, die Untersuchung auf mit dem zu untersuchenden Knoten verbundene Atemwegslumina und, bei Vorliegen einer Verbindung zwischen einem Atemwegslumen und dem untersuchten Knoten, dessen Bestätigung als falsch positiv, umfasst und bei dem die Untersuchung für Atemwege, die verhältnismäßig senkrecht zu einer Untersuchungsebene verlaufen, eine Untersuchung in Senkrechtrichtung bzw. für Atemwege, die verhältnismäßig parallel zu einer Untersuchungsebene verlaufen, eine Untersuchung in Parallelrichtung umfasst, Rechnung getragen.

Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die es gemeinsam mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen gilt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Lehre der vorliegenden Offenbarung besteht in einem Ansatz zur Verringerung falsch positiver Befunde beim Nachweis von Lungenknoten.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm eines Systems zur automatischen Erkennung von Bronchialwandverdickungen anhand von CT-Aufnahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2A und 2B CT-Diagramme mit durch Bronchialwandverdickung hervorgerufenen, falsch positiven Knoten bei zwei typischen Atemwegen;
3 ein schematisches Diagramm für zwei Extremfälle der Darstellung von Atemwegen auf Abtastebenen;
4 eine grafische Darstellung der Orientierung eines Atemwegs bezüglich einer Abtastebene;
5 ein Fließdiagramm für die automatische Erkennung von falsch positiven Knoten anhand von CT-Aufnahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
6 ein schematisches Diagramm der anatomischen Merkmale eines Atemwegs;
7 ein Fließdiagramm für eine in Senkrechtrichtung durchgeführte Untersuchung für eine Atemwegsrichtung;
8 vergrößerte Originalaufnahmen und mit Schwellwert belegte Aufnahmen zur Veranschaulichung der Untersuchung auf Kompaktheit und Ausdehnung;
9 ein Fließdiagramm für die Verwendung von angrenzende Gefäße betreffenden Informationen in Kombination mit einer nicht aussagekräftigen Untersuchung in Senkrechtrichtung;
10 ein schematisches Diagramm zur Veranschaulichung der Profilextrahierung und Verbindung von eine hohe Konfidenz aufweisenden Pixel bei der Untersuchung in Parallelrichtung;
11 ein Fließdiagramm zur Ermittlung der Gesamt-Konfidenz für einen parallel verlaufenden Atemweg;
12 ein Fließdiagramm für die Durchführung einer Untersuchung in Parallelrichtung zum Nachweis von Atemwegen; und
13 ein Fließdiagramm für den Nachweis von Atemwegen auf Untersuchungsebenen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Das wachsende Interesse am automatisierten Nachweis von Lungenknoten anhand CT-Aufnahmen erfordert eine Verringerung des Anteils falsch positiver Befunde bei automatischen Nachweisverfahren. Die vorliegende Offenbarung lehrt eine Methode zur Verringerung falsch positiver Befunde durch Erkennen von Bronchialwandverdickungen, die häufig beim Nachweis von Knoten zu falsch positiven Ergebnissen führen.
Bei einem automatisierten Nachweissystem für Lungenknoten rufen auf Grund des Teilvolumeneffekts Bronchialwandverdickungen häufig falsch positive Ergebnisse hervor. Fan et al. berichteten beispielsweise in "Automatic Detection of Lung Nodules from Multi-Slice Low-Dose CT Images", dass von 112 automatisch nachgewiesenen Knoten sich 41 als falsch positiv erwiesen, von denen 16 eindeutig mit Bronchialwandverdickung in Zusammenhang standen (Li Fan, Carol L. Novak, Jian-Zhong Qian, Gerhard Kohl und David P. Naidich, Proceedings of SPIE Medical Imaging 2001, Bd. 4322, Teil Drei, 2001, S. 1828–1835).
Demgemäss kann durch Eingliederung einer Nachweismethode für Bronchialwandverdickungen in bestehende automatische Nachweissysteme für Knoten eine wesentliche Verringerung des Anteils falsch positiver Befunde herbeigeführt werden. Die vorliegende Offenbarung lehrt ein automatisches Nachweismodul für Bronchialwandverdickungen, das mit gegenwärtigen Nachweissystemen für Knoten als Filter für falsch positive Ergebnisse zur Identifizierung von auf Bronchialwandverdickungen zurückzuführende Knoten Einsatz finden kann.
1 zeigt ein Blockdiagramm eines Systems 100 zum automatischen Nachweis von Lungenknoten anhand von CT-Aufnahmen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung. Das System 100 umfasst mindestens einen Prozessor bzw. eine zentrale Recheneinheit (CPU) 102, die mit einem Systembus 104 in Signalverbindung steht. Ein Nur-Lese-Speicher (ROM) 106, ein Direktzugriffsspeicher (RAM) 108, ein Displayadapter 110, ein E/A-Adapter 112 und ein Benutzerschnittstellenadapter 114 stehen ebenfalls mit dem Systembus 104 in Signalverbindung.
Eine Displayeinheit 116 steht über den Displayadapter 110 mit dem Systembus 104 in Signalverbindung. Eine Plattenspeichereinheit 118, wie beispielsweise eine magnetische oder optische Plattenspeichereinheit, steht über den E/A-Adapter 112 mit dem Systembus 104 in Signalverbindung. Eine Maus 120, eine Tastatur 122 und ein Sichtgerät 124 stehen über den Benutzerschnittstellenadapter 114 ebenfalls mit dem Systembus 104 in Signalverbindung. Die Maus 120, die Tastatur 122 und das Sichtgerät 124 finden zur Unterstützung beim Nachweis auffälliger Bereiche in einer klinischen Digitalaufnahme Einsatz.
Eine Einheit 170 zur Untersuchung in Senkrechtrichtung und eine Einheit 180 zur Untersuchung in Parallelrichtung sind in dem System 100 enthalten und stehen mit der CPU 102 und dem Systembus 104 in Signalverbindung. Wenngleich die Einheit 170 zur Untersuchung in Senkrechtrichtung und die Einheit 180 zur Untersuchung in Parallelrichtung als an mindestens einen Prozessor oder eine CPU 102 angekoppelt dargestellt sind, liegen diese Komponenten bevorzugt als Computerprogrammcode realisiert vor, der in mindestens einem der Speicher 106, 108 und 118 gespeichert ist und durch die CPU 102 ausgeführt wird.
Das System 100 kann ebenfalls eine über einen Benutzerschnittstellenadapter 114 mit dem Systembus 104 in Signalverbindung stehende Digitalisierungsvorrichtung 126 zum Digitalisieren einer CT-Aufnahme der Lunge umfassen. Alternativ dazu kann bei Weglassen der Digitalisierungsvorrichtung 126 eine digitale CT-Aufnahme von einem Netzwerk aus über einen mit dem Systembus 104 in Signalverbindung stehenden Kommunikationsadapter 128 oder über ein anderes vom Fachmann als geeignet erachtetes Mittel in das System 100 eingegeben werden.
Wie der einschlägige Durchschnittsfachmann auf Grundlage der hier vermittelten Lehren erkennen wird, sind auch andere Ausführungsformen möglich, wie beispielsweise die teilweise oder vollständige Realisierung des Computerprogrammcodes in auf dem Prozessorchip 102 befindlichen Registern. Anhand der hier bereitgestellten Lehren der Offenbarung wird der einschlägige Durchschnittsfachmann verschiedene alternative Konfigurationen und Implementierungen der Einheit 170 zur Untersuchung in Senkrechtrichtung und der Einheit 180 zur Untersuchung in Parallelrichtung sowie der weiteren Elemente des Systems 100 in Erwägung ziehen, ohne vom Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
2A und 2B zeigen CT-Aufnahmen von auf Bronchialwandverdickung zurückzuführenden, falsch positiven Knoten bei zwei typischen Atemwegen. Bei einem automatisierten Nachweissystem für Lungenknoten rufen auf Grund des Teilvolumeneffekts Bronchialwandverdickungen häufig falsch positive Ergebnisse hervor.
Bei Vorliegen eines Knotens kann nach Erkennen einer Verbindung zu einem Atemwegslumen festgestellt werden, ob das Ergebnis auf eine Bronchialwandverdickung zurückzuführen ist, um so die falsch positiven von den wahren Knoten zu trennen. Die vorliegende Offenbarung lehrt daher den Nachweis von mit zu untersuchenden Knoten verbundenen Atemwegslumina. Bei dem Verfahren kommen zur Identifizierung zweier Arten von Atemwegsästen zwei unterschiedliche Ansätze zur Anwendung, die auf der Analyse der geometrischen und Graustufenmerkmale von in CT-Aufnahmen abgebildeten Atemwegen basieren. 2A zeigt eine Zusammenlagerung 210 eines Atemwegs und eines Gefäßes, die beide senkrecht zu einer Untersuchungs- bzw. Abtastebene liegen (hier die Blattebene) und mit einem falsch positiven Knoten 212 verbunden sind. 2B zeigt einen falsch positiven Knoten 214, wobei dessen Atemweg 216 parallel zur Abtastebene verläuft. Bei dem System und dem Verfahren zur automatischen Erkennung zweier Arten von Atemwegsästen auf Grundlage ihrer zugeordneten geometrischen Merkmale, die auf den Sichtebenen in CT-Aufnahmen sichtbar sind, werden die Merkmale mittels Untersuchungen in Senkrecht- und/oder Parallelrichtung identifiziert.
Wie in 3 zu sehen, werden die röhrenförmigen Atemwegsäste 310 und 316 in Schnitten in CT-Abbildungen mit vom Schnittwinkel zwischen Abtastebenen und Atemwegsästen abhängigen unterschiedlichen Aussehen dargestellt. 3 zeigt zwei Extremfälle: Atemweg "B" 310 verläuft senkrecht zur Abtastebene und Atemweg "A" 316 parallel zur Abtastebene. Die meisten Atemwegsäste stellen sich auf den Abtastebenen innerhalb dieser beiden Extremfälle dar. Die Atemwegsäste werden abhängig vom Schnittwinkel in zwei Arten untergeteilt. Erstens jene, wo bei Annäherung der Achsenrichtung eines Atemwegsasts zur Senkrechtrichtung der Abtastebene auf dieser eine von der Atemwegswand umgebene Scheibe oder Ellipse sichtbar ist. Zweitens jene, wo bei Annäherung der Achsenrichtung eines Atemwegsasts zur Parallelrichtung der Abtastebene auf dieser ein Streifen mit zwei beinahe parallelen Atemwegswänden sichtbar ist.
Wieder im Hinblick auf 2A und 2B, zeigen diese beiden Figuren die beiden Atemwegsarten anhand reeller CT-Aufnahmen. In 2A verläuft der Atemwegsast der Atemweg/Gefäß-Zusammenlagerung 210 senkrecht oder beinahe senkrecht zur Abtastebene, wohingegen in 2B der Atemwegsast 216 parallel oder beinahe parallel zur Abtastebene verläuft.
Mit Bezug auf 4 werden hier zwei unterschiedliche Ansätze zum Nachweis zweier Arten von Atemwegsästen auf Grund deren jeweils unterschiedlichen geometrischen Merkmale angewandt. Beim ersten Ansatz, der Untersuchung in Senkrechtrichtung, erfolgt der Nachweis von zur Abtastebene 400 senkrecht oder beinahe senkrecht verlaufenden Atemwegsästen unter Verwendung von von senkrecht verlaufenden Atemwegen abgeleiteten Merkmalen. Analog werden beim zweiten Ansatz, der Untersuchung in Parallelrichtung, parallel oder beinahe parallel verlaufende Atem wege identifiziert. 4 veranschaulicht den Schnittwinkelbereich 410 und 416 für die Untersuchung in Senkrechtrichtung bzw. in Parallelrichtung.
Gemäß 5 wird für jeden zu untersuchenden Knoten jeweils eine Untersuchung in Senkrecht- und Parallelrichtung durchgeführt. Funktionsblock 510 erhält einen zu untersuchenden Knoten wie er beispielsweise mit der Methode aus der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der Patentanwaltsverzeichnisnr. 2001P22986US (8706–543) mit dem Titel "Vessel-Feeding Pulmonary Nodule Candidate Generation" erhoben wird. Entscheidungsblock 512 führt eine Untersuchung in Senkrechtrichtung aus, um festzustellen, ob es sich dabei nicht eventuell lediglich um einen Teil einer verhältnismäßig senkrecht verlaufenden Atemwegswand handelt. Wird dieses Untersuchungsergebnis bestätigt, so wird der untersuchte Knoten bei Funktionsblock 514 als auf eine Bronchialwandverdickung zurückzuführender, falsch positiver Knoten klassifiziert. Liefert der Entscheidungsblock 512 ein negatives Ergebnis, so führt Entscheidungsblock 516 eine Untersuchung in Parallelrichtung aus, um festzustellen, ob es sich nicht eventuell lediglich um einen Teil einer relativ parallel verlaufenden Atemwegswand handelt. Bei Bestätigung dieses Untersuchungsergebnisses wird der untersuchte Knoten bei Funktionsblock 514 als auf eine Bronchialwandverdickung zurückzuführender, falsch positiver Knoten markiert. Liefert Entscheidungsblock 516 ein negatives Ergebnis, wird der untersuchte Knoten bei Funktionsblock 518 als potentiell wahrer Knoten klassifiziert. Somit wird bei einer auf der Untersuchung entweder in Senkrechtrichtung oder in Parallelrichtung beruhenden Entscheidung, dass sich der vorliegende untersuchte Knoten auf einem Atemweg befindet, dieser als falsch positiv erachtet.
Wie aus 6 ersichtlich, werden für die Untersuchung anatomische Merkmale von Atemwegen herangezogen. Bei der Untersuchung in Senkrechtrichtung wird in einem interessierenden Bereich (ROI, region of interest) nach verhältnismäßig senkrecht verlaufenden Atemwegen unter Verwendungen folgenden anatomischen Wissens gesucht: 1) Bei den Lumina von Atemweg 618 handelt es sich in CT-Aufnahmen um dunkle Bereiche; 2) Atemwegslumina sind in CT-Aufnahmen von verhältnismäßig hellen Atemwegswänden 620 umgeben; 3) Atemwege 618 und Gefäße 616 sind häufig eng nebeneinander gelagert und verzweigen sich parallel, wohingegen Gefäße 616 im Vergleich zum Lumen des Atemwegs 618 und zum Lungenparenchym 622 viel heller erscheinen. 2A stellt beispielsweise eine Zusammenlagerung 210 eines Atemwegs und eines Gefäßes in einer reellen CT-Aufnahme dar.
In 7 wird nunmehr eine Untersuchung in Senkrechtrichtung 512 aus 5 detaillierter dargestellt. Funktionsblock 710 erhält zu untersuchende Knoten. In Funktionsblock 712 wird der für die Vorgehensweise zum Nachweis von Atemwegen interessierende Bereich auf Basis der Position eines zu untersuchenden Knotens definiert. In Funktionsblock 714 wird der interessierende Bereich mit einem vordefinierten Schwellwert belegt und es wird zum Erhalt potentieller Atemwege eine Analyse auf verbundene Komponenten eingesetzt. Entscheidungsblock 716 vergleicht deren Kompaktheit und Ausdehnung mit heuristischen Werten für Atemwege. Lautet das Ergebnis des Tests "falsch", so klassifiziert der Funktionsblock 718 in der Regel durch Rückmeldung eines logischen "Falsch" den untersuchten Knoten als nicht auf einem Atemweg befindlich. Wirft Block 716 das Ergebnis "wahr" aus, führt Funktionsblock 720 zur Klassifizierung der Wahrscheinlichkeit, dass der untersuchte Knoten Teil einer Atemwegswand ist, eine Untersuchung auf das Vorliegen einer Atemwegswand durch. Bei einer "geringen" Wahrscheinlich keit wird die Steuerung an den zuvor beschriebenen Block 718 übergeben. Bei einer "hohen" Wahrscheinlichkeit wird die Steuerung an Funktionsblock 722 übergeben, der den untersuchten Knoten in der Regel durch Rückmeldung eines logischen "Wahr" als auf einem Atemweg befindlich klassifiziert. Bei "mäßiger" Wahrscheinlichkeit allerdings wird in Entscheidungsblock 724 zusätzlich eine Untersuchung auf Vorliegen angrenzender Gefäße durchgeführt. Eruiert Block 724 ein angrenzendes Gefäß, wird der untersuchte Knoten durch den zuvor beschriebenen Block 722 als auf einem Atemweg befindlich klassifiziert. Eruiert Block 724 kein angrenzendes Gefäß, wird der untersuchte Knoten durch den zuvor beschriebenen Block 718 als nicht auf einem Atemweg befindlich klassifiziert. Somit wird eine endgültige Entscheidung darüber, ob sich der untersuchte Knoten auf einem verhältnismäßig senkrecht auf die Abtastebene verlaufenden Atemweg befindet, durch Kombination der Entfernung zu dem potentiellen Atemweg von dem am nächsten gelegenen Gefäß gefällt.
In der obigen Untersuchung in Senkrechtrichtung wird zunächst ein vordefinierter globaler Schwellwert zur Ausgrenzung möglicher Atemwegsvoxel ausgewählt. Für CT-Aufnahmen beträgt der Hounsfield-Wert für Luft –1000 HE. Der Schwellwert für Atemwegslumina liegt, unter Berücksichtigung des Teilvolumeneffekts, in diesem Ausführungsbeispiel bei etwa –874 HE, wenngleich bei alternativen Ausführungsformen andere vergleichbare Werte verwendet werden können. Nach der Festlegung eines Schwellwerts wird eine Analyse verbundener Komponenten angewandt, um hauptsächlich aus Luft bestehende Regionen zu eruieren, die zu potentiellen Atemwegsbereichen erklärt werden.
Im Hinblick auf 8 werden bei der Untersuchung in Senkrechtrichtung an potentiellen Atemwegsbereichen zwei geometrische Merkmale, und zwar Kompaktheit und Ausdehnung, herangezo gen. Konkret wird zur Erzeugung einer schwellwertbelegten Aufnahme 812 eine Aufnahme 810 unter Verwendung von T_Luftweg gleich –874 HE mit einem Schwellwert belegt. In beiden Aufnahmen ist ein potentieller Knoten 814 feststellbar. Bei Vorliegen eines zu einer Abtastebene senkrecht oder beinahe senkrecht verlaufenden Atemwegsasts sollte dieser auf der Abtastebene als Scheibe oder Ellipse sichtbar sein. Bei Scheiben und Ellipsen handelt es sich jeweils um hochkompakte Formen. Scheiben und Ellipsen sollten eine verhältnismäßig niedrige Kompaktheitszahl aufweisen, wenn Kompaktheit als (Umfang)²/Fläche definiert ist. Weist ein dunkler Bereich eine hohe Kompaktheitszahl auf, so handelt es sich dabei höchstwahrscheinlich um einen Lungenparenchymbereich willkürlicher Form oder einen verhältnismäßig parallel verlaufenden Atemwegsbereich. Die Ausdehnung von Atemwegsbereichen wird zum Ausschluss von Zufallsrauschen mit kleinen Flächen und Lungenparenchymbereichen mit großen Flächen auf einen bestimmten Bereich eingeschränkt.
Der hier vorliegende Atemwegsbereich 816 ist hochkompakt mit zureichendem Ausdehnungswert. Es bedarf jedoch einer weiteren Untersuchung, um schlüssig den Atemwegsbereich 816 als tatsächlichen Atemwegsbereich zu eruieren.
Eine weitere Aufnahme 818 wird zur Erzeugung einer schwellwertbelegten Aufnahme 820 mit einem Schwellwert belegt. In den Aufnahmen 818 und 820 befindet sich ein unterschiedlicher potentieller Knoten 822, und es liegen keine verbundenen Atemwegsbereiche vor. Folglich handelt es sich bei diesem Knoten 822 um einen wahr positiven Knoten.
Die Untersuchungen auf Kompaktheit und Ausdehnung ergeben, dass potentielle Atemwegsbereiche vorliegen. Tatsächliche Atemwegsbereich müssen durch Überprüfung auf das Vorliegen ei ner Atemwegswand von den potentiellen Atemwegsbereichen unterschieden werden. Der Atemwegsbereich sollte von einer hellen Atemwegswand umgeben sein. Daher sollten die Pixel an der Außengrenze des Atemwegsbereichs einen hohen Hounsfield-Wert aufweisen. Die meisten Atemwegsäste mit Bronchialwandverdickung, die in den vorausgehenden Schritten als potentielle Knoten erachtet werden, sind jedoch verhältnismäßig klein. Ihre Wände können daher aufgrund des Teilvolumeneffekts eventuell nicht vollständig sei. Das Konfidenzniveau für das Vorliegen einer Wand wird entsprechend einer der drei Beschreibungen markiert: 1) Liegt die Anzahl von hellen Pixel zur Gesamtzahl von Außengrenzpixel über einem bestimmten vordefinierten Wert, beispielsweise 80%, so gilt die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Wand als "hoch"; 2) liegt die Anzahl von gedämpften Pixel zur Gesamtzahl über einem bestimmten vordefinierten Wert, beispielsweise 50%, so gilt die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Wand als "gering"; 3) kann die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Wand weder mit "hoch" noch mit "gering" markiert werden, so ist sie "mäßig".
Liegt für einen potentiellen Atemwegsbereich eine hohe oder geringe Konfidenz für das Vorliegen einer Wand vor, kann in diesem Schritt die Entscheidung getroffen werden, ob es sich um einen Atemwegsbereich handelt. Der untersuchte Knoten 814 weist einen verbundenen Atemwegsbereich 816 mit hohem Konfidenzniveau auf, weshalb es sich dabei um einen falsch positiven Knoten 814 handelt.
Wie aus 9 hervorgeht, kann bei einem nicht aussagekräftigen Meßwert für das Vorliegen einer Wand nur nach zusätzlicher Durchführung einer Untersuchung auf Vorliegen angrenzender Gefäße eine gute Entscheidung getroffen werden. Ausgehend von der Tatsache, dass Atemwege häufig neben Gefäßen liegen, weist das System im interessierenden Bereich Gefäße nach und berechnet deren Abstand zu potentiellen Atemwegen, um zur Entscheidungsfindung über ein Vorliegen von Atemwegen beizutragen. Der Hounsfield-Wert für Gefäße in CT-Aufnahmen kann etwa jenem für Wasser, d.h. 0 HE, angenähert werden. Gefäßbereiche sollten somit im Vergleich zum Lungenparenchym hell erscheinen. Ferner wird die Ausdehnung von Gefäßbereichen vorzugsweise in einem für den Ausschluß von Zufallsrauschen und Thoraxwandbereichen gewählten Bereich angelegt.
Ist das Vorliegen einer Atemwegswand nur unzureichend stark oder schwach belegt und eine Entscheidungsfindung daher nicht möglich, wird die Untersuchung auf das Vorliegen angrenzender Gefäße eingesetzt. Die Graustufen der Atemwegswand können in einer CT-Aufnahme innerhalb eines breiten Bereichs variieren. Daher wird zum Erhalt rauschunempfindlicher und robuster Ergebnisse in diesem Fall eine Entscheidung anhand der Kombination der Konfidenzzahl für das Vorliegen einer Atemwegswand mit jener für das Vorliegen angrenzender Gefäße getroffen.
Demgemäß wird in dem Fließdiagramm 910 beim Multiplikator 914 eine auf der durchschnittlichen Graustufe der Grenzpixel basierende Graustufen-Konfidenz-Funktion 912 durch Gewichtungsfaktor α skaliert. In der Funktion 912 stellen G1 und G2 Graustufenschwellwerte beim Nachweis von Atemwegswänden dar. In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen G1 und G2 etwa 224 HE bzw. 424 HE, wenngleich bei alternativen Ausführungsformen andere vergleichbare Werte verwendet werden können. Eine auf dem Abstand zwischen dem naheliegendsten Gefäß und dem untersuchten Atemweg basierende Abstand-Konfidenz-Funktion 916 wird bei Multiplikator 918 durch den Gewichtungsfaktor β skaliert. In der Funktion 916 stellen D1 und D2 Abstandsschwellwerte bei der Untersuchung auf das Vorliegen angrenzender Gefäße dar. In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen D1 und D2 etwa 2,0 mm bzw. 4,5 mm, wenngleich bei alternativen Ausführungsformen andere vergleichbare Werte verwendet werden können. Ein Summierpunkt 920 erhält von den Multiplikatoren 914 und 918 die gewichteten Konfidenzniveaus und liefert diese direkt an die Gesamt-Konfidenz-Funktion 922 weiter. Ein Entscheidungsblock 924 erhält das Gesamt-Konfidenzniveau und entscheidet, ob dieses auf einem Schwellwert T_conf, der in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,75 beträgt, wenngleich in alternativen Ausführungsformen auch andere vergleichbare Werte verwendet werden können, liegt oder diesen überschreitet. Liegt die Gesamt-Konfidenz nicht unter T_conf entscheidet der Funktionsblock 926, dass sich der untersuchte Knoten auf einem Atemweg befindet. Liegt die Gesamt-Konfidenz unter T_conf entscheidet der Funktionsblock 928, dass sich der untersuchte Knoten nicht auf einem Atemweg befindet.
In 10 wird durch das Diagramm 1010 allgemein die Profilextrahierung und die Verbindung von eine hohe Konfidenz aufweisenden Pixel bei der Untersuchung in Parallelrichtung gezeigt. Zum Nachweis parallel verlaufender Atemwege findet ein Gratdetektor zur Errechnung der Senkrechten auf die Atemwegswand 1016 des parallel verlaufenden Atemwegs 1014 mit dem zu untersuchenden Knoten 1012 Einsatz. Anschließend werden die parallel zu der von dem Gratdetektor ausgegebenen Richtung verlaufenden Profile extrahiert. Es erfolgt eine Analyse der Profile, um dem mittleren Pixel der atemwegsähnlichen Segmente auf den Profilen die Konfidenz für das Vorliegen parallel verlaufender Wände zuzuordnen.
In 11 ist ein Kalkulator 1110 für die Konfidenz für das Vorliegen parallel verlaufender Atemwegswände zu sehen, der eine erste Graustufen-Konfidenz-Funktion 1112 zur Ermittlung der Konfidenz in einem ersten Atemwegswandabschnitt und zur Gewichtung des Ergebnisses bei Multiplikator 1114 um einen Faktor aufweist. Dieser Gewichtungsfaktor beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,5, wenngleich bei alternativen Ausführungsformen andere vergleichbare Werte verwendet werden können. Eine zweite Graustufen-Konfidenz-Funktion 1116 ermittelt die Konfidenz in einem zweiten Atemwegswandabschnitt, und dieses Ergebnis wird bei Multiplikator 1118 um einen Faktor gewichtet. Dieser Gewichtungsfaktor beträgt in diesem Ausführungsbeispiel etwa 0,5, wenngleich bei alternativen Ausführungsformen andere vergleichbare Werte verwendet werden können. Eine Summierfunktion 1120 erhält die Produkte der Multiplikatoren 1114 und 1118 und gibt die Summe an die Gesamt-Konfidenz-Funktion 1122 weiter, um die Gesamt-Konfidenz der beiden Atemwegswände zu ermitteln.
In 12 nunmehr umfasst ein Fließdiagramm 1210 für die Untersuchung in Parallelrichtung zwecks Nachweis von Atemwegen einen Funktionsblock 1212, der vorzugsweise automatisch nachgewiesene, zu untersuchende Knoten empfängt und einem Funktionsblock 1214 zuführt. Der Funktionsblock 1214 errechnet mittels eines Gratdetektors eine Profilrichtung, die er einem Funktionsblock 1216 zuführt. Der Funktionsblock 1216 analysiert die Profile und ordnet dem mittleren Pixel jedes potentiellen Atemwegsprofils Konfidenzzahlen zu. Auf Block 1216 folgt ein Funktionsblock 1218, der innerhalb eines Toleranzbereichs Pixel mit hoher Konfidenzzahl verbindet und den Entscheidungsblock 1220 speist. Entscheidungsblock 1220 vergleicht die Anzahl verbundener Pixel mit einem Schwellwert N_conn. Unterschreitet die Anzahl verbundener Pixel N_conn, entscheidet der Funktionsblock 1222, dass sich das Pixel nicht auf einem Atemweg befindet. Ist die Anzahl verbundener Pixel gleich oder größer als N_conn, vergleicht der Entscheidungsblock 1224 die durchschnittliche Konfidenz der verbundenen Pixel mit einem Schwellwert T_conf Unterschreitet die durchschnittliche Konfidenz T_conf, entscheidet der Funktionsblock 1222, dass sich das Pixel nicht auf einem Atemweg befindet. Ist die durchschnittliche Konfidenz nicht geringer als T_conf, entscheidet der Funktionsblock 1226, dass sich das Pixel auf einem Atemweg befindet.
Somit wird die Konfidenz für das Vorliegen parallel verlaufender Wände aus den Graustufenwerten der beiden Seiten eines dunklen Stücks auf den Profilen errechnet. Nach der Errechnung der Konfidenzzahl werden Pixel mit hoher Konfidenz unter Berücksichtigung gewisser Toleranzen zu einer fortlaufenden Geraden oder Kurve verbunden und die Entscheidung getroffen, dass sich der untersuchte Knoten auf einem parallel verlaufenden Atemweg befindet.
Wie aus 13 hervorgeht, können die Untersuchungen auf Atemwege auf unterschiedlichen Sichtebenen erfolgen. Im Fließdiagramm 1310 wird der Nachweis von Atemwegen für zu untersuchende Knoten auf verschiedenen Spin-Ebenen, sagittalen Ebenen und koronaren Ebenen geführt. Ein Funktionsblock 1312 erhält einen vorzugsweise automatisch nachgewiesenen, zu untersuchenden Knoten und übergibt die Steuerung an einen Entscheidungsblock 1314. Der Entscheidungsblock 1314 weist Atemwege mittels Untersuchungen in Senkrecht- und Parallelrichtung auf allen Spin-Ebenen nach und übergibt die Steuerung an Funktionsblock 1316, falls ein entsprechender Atemweg festgestellt wird. Funktionsblock 1316 entscheidet, dass es sich bei dem untersuchten Knoten um einen durch Bronchialwandverdickung hervorgerufenen, falsch positiven Knoten handelt. Kann der Entscheidungsblock 1314 keinen Atemweg nachweisen, übergibt er die Steuerung an Entscheidungsblock 1318, der mittels Untersuchun gen sowohl in Senkrecht- als auch in Parallelrichtung Atemwege auf sagittalen Ebenen nachweist. Stellt Block 1318 einen Atemweg fest, übergibt er die Steuerung an Funktionsblock 1316, wie schon zuvor. Kann er jedoch keinen Atemweg nachweisen, übergibt er die Steuerung an Entscheidungsblock 1320, der Atemwege auf koronaren Ebenen nachweist. Findet der Entscheidungsblock 1320 einen Atemweg, übergibt er die Steuerung an Funktionsblock 1316, wie schon zuvor. Kann Entscheidungsblock 1320 ebenfalls keinen Atemweg nachweisen, übergibt er die Steuerung an einen Funktionsblock 1322, der entscheidet, dass der untersuchte Knoten nach erfolgtem Nachweis einer Bronchialwandverdickung als ein wahrer Knoten zu erachten ist.
Erfolgt die Ansicht von Atemwegsästen also nur auf transversalen Abtastebenen, sind deren Graustufen oder geometrischen Merkmale eventuell unzureichend, um bei der Untersuchung entweder in Senkrecht- oder Parallelrichtung wirklich in allen Fällen erkannt zu werden. Werden jedoch die Transversalebenen um unterschiedliche Winkel gedreht oder die Atemwegsäste auf sagittalen oder koronaren Ebenen betrachtet, ließen sich Atemwege auf einigen Ansichtsebenen durch die Untersuchung in Senkrecht- oder Parallelrichtung viel leichter erheben. Für unterschiedliche Ansichtsebenen, mit Ausnahme transversaler Schnitte, bedingt durch eine Anisotropie in der X-, Y- und Z-Richtung und die durch Interpolierung herbeigeführten Artefakte, finden bei den Untersuchungen in Senkrecht- oder Parallelrichtung zur Identifizierung von Atemwegen bevorzugt striktere Einschränkungen Anwendung.
Stellt sich bei der Untersuchung entweder in Senkrechtrichtung oder in Parallelrichtung auf einer beliebigen Ansichtsebene heraus, dass sich ein untersuchter Knoten auf einem Atemweg befindet, so wird dieser als ein durch Bronchialwandverdi ckung, Phlegma oder Schmutzablagerungen an einer Atemwegsverzweigung hervorgerufener, falsch positiver Knoten erachtet.
Die Endausgaben dieses Systems können entweder Ärzten direkt auf den Anzeigegeräten unter Hervorhebung der falsch positiven Lungenknoten, durch Weiterleitung der Liste nachgewiesener falsch positiver Befunde an ein CAD-System zur automatischen Entfernung falsch positiver Befunde und zur Erhöhung der diagnostischen Gesamtpräzision derartiger CAD-Systeme, oder auch in Form aktualisierter Listen wahrer Knoten einem Nachweissystem für Knoten, wie beispielsweise einem in der gleichzeitig anhängigen Anmeldung mit der Patentanwaltsregistriernr. 1002P22990US (8706–542) "Vessel-Feeding Pulmonary Nodule Detection by Volume Projection Analysis" beschriebenen, zur Verfügung gestellt werden.
Die vorliegende Offenbarung lehrt, dass im Betrieb falsch positive, durch Bronchialwandverdickung und ähnliche Phänomene hervorgerufene Knoten aus CT-Aufnahmen herausgefiltert werden, um Radiologen und Ärzten die Bürde, Unmengen von falsch positiven Knoten durcharbeiten zu müssen, abzunehmen. Ein Vorteil der vorliegenden Offenbarung liegt in der Sensitivität auf Lungenknoten unter gleichzeitiger Beibehaltung niedriger Raten falsch positiver Befunde. Lungenknoten sind für gewöhnlich in Schnittaufnahmen als beinahe kreisförmige Schatten sichtbar, die Gefäßquerschnitten ähneln. Entsprechend weisen viele bestehende Erkennungsverfahren eine hohe Rate falsch positiver Befunde auf. Die vorliegende Offenbarung löst dieses Problem durch den Nachweis von Atemwegen und mit ihnen in Zusammenhang stehenden falsch positiven Knoten. Es versteht sich, dass die vorliegende Offenbarung trotz Beschreibung von CT-Bildgebungsbezogenen Ausführungsbeispielen auch auf andere Arten von Bildgebungsverfahren wie beispielsweise Magnetresonanztomographie Anwendung finden kann.
Es versteht sich, dass die Lehren der vorliegenden Offenbarung in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, zweckgebundenen Prozessoren oder deren Kombinationen implementiert werden können. Besonders bevorzugt werden die Lehren der vorliegenden Offenbarung als eine Kombination aus Hardware und Software implementiert. Ferner ist es bevorzugt, dass die Software als Anwendungsprogramm implementiert wird, das greifbar auf einer Programmspeichereinheit realisiert vorliegt. Das Anwendungsprogramm kann auf eine über eine beliebig geartete, geeignete Architektur verfügende Maschine hinaufgeladen und von dieser ausgeführt werden. Vorzugsweise ist die Maschine auf einer Computerplattform mit Hardware, wie beispielsweise einer oder mehreren zentralen Recheneinheiten (CPU), einem Direktzugriffsspeicher (RAM) und Eingangs-/Ausgangs-(E/A-)Schnittstellen, implementiert. Die Computerplattform kann ferner ein Betriebssystem und einen Mikrobefehlscode enthalten. Die hier beschriebenen unterschiedlichen Prozesse und Funktionen können Bestandteil des über das Betriebssystem ausgeführten Mikrobefehlscodes oder Anwendungsprogramms, oder einer beliebigen Kombination davon, darstellen. Zusätzlich können verschiedene andere Periphergeräte mit der Computerplattform verbunden sein, wie etwa zusätzliche Datenspeichereinheiten oder eine Druckereinheit.
Es versteht sich weiterhin, dass die eigentlichen Verbindungen zwischen den Systemkomponenten oder den Prozessfunktionsblöcken abhängig von der Art der Programmierung der vorliegenden Offenbarung unterschiedlich sein können, da einige der in den beigefügten Zeichnungen dargestellten, inhärenten Systemkomponenten oder Verfahrensfunktionsblöcke bevorzugt in Software implementiert werden. Anbetrachts der hier vermittelten Lehren wird der einschlägige Durchschnittsfachmann in der Lage sein, diese und ähnliche Implementierungen oder Konfigurationen der vorliegenden Offenbarung in Erwägung zu ziehen.
Wenngleich die Ausführungsbeispiele mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurden, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf diese spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist, und der einschlägige Durchschnittsfachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen vornehmen kann, ohne vom Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Alle derartigen Änderungen und Modifikationen sollen innerhalb des in den beigefügten Ansprüchen dargelegten Umfangs der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein System (100) und ein Verfahren zur automatischen Verringerung falsch positiver Befunde für zu untersuchende Knoten in Atemwegen umfassen die Entgegennahme eines zu untersuchenden Knotens, die Untersuchung auf mit dem zu untersuchenden Knoten verbundene Atemwegslumina und, bei Vorliegen einer Verbindung zwischen einem Atemwegslumen und dem untersuchten Knoten, dessen Bestätigung als falsch positiv; die Untersuchung kann hier für Atemwege, die verhältnismäßig senkrecht zu einer Untersuchungsebene verlaufen, eine Untersuchung in Senkrechtrichtung (170) und für Atemwege, die verhältnismäßig parallel zu einer Untersuchungsebene verlaufen, eine Untersuchung in Parallelrichtung (180) umfassen.

Claims

Verfahren zur automatischen Verringerung falsch positiver Befunde für zu untersuchende Knoten in Atemwegen, umfassend: die Entgegennahme eines zu untersuchenden Knotens, die Untersuchung auf mit dem zu untersuchenden Knoten verbundene Atemwegslumina und, bei Vorliegen einer Verbindung zwischen einem Atemwegslumen und dem untersuchten Knoten, dessen Bestätigung als falsch positiv.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Untersuchung auf Atemwege, die verhältnismäßig senkrecht zu einer Untersuchungsebene verlaufen, in Senkrechtrichtung bzw. auf Atemwege, die verhältnismäßig parallel zu einer Untersuchungsebene verlaufen, in Parallelrichtung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem es sich bei der Untersuchungsebene entweder um eine Spin-Ebene, sagittale Ebene oder koronare Ebene als Sichtebene handelt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Untersuchung in Senkrechtrichtung das Definieren eines interessierenden Bereichs, innerhalb dessen sich der zu untersuchende Knoten befindet, das Belegen der innerhalb des interessierenden Bereichs liegenden Pixel mit einem Schwellwert, das Verbinden der mit einem Schwellwert belegten, einem potentiellen Atemwegslumen entsprechenden Pixel und das Durchführen von Untersuchungen auf Kompaktheit und Ausdehnung des potentiellen Atemwegslumens und, bei fehlendem Nachweis eines Atemwegs mit zureichender Kompaktheit und Ausdehnung, das Klassifizieren des untersuchten Knotens als wahr umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Schwellwert für Atemwegslumina für CT-Aufnahmen etwa –874 HE beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Untersuchung in Senkrechtrichtung weiterhin für ein potentielles Atemwegslumen mit zureichender Kompaktheit und Ausdehnung das Durchführen einer Untersuchung auf das Vorliegen einer Atemwegswand und das Klassifizieren des untersuchten Knotens als wahr bei geringer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand bzw. als falsch bei hoher Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Wahrscheinlichkeit als hoch gilt, wenn das Verhältnis der Anzahl von Atemwegswandpixel zu der Gesamtanzahl von Außengrenzpixel bei über etwa 80% liegt, und die Wahrscheinlichkeit als gering gilt, wenn das Verhältnis der Anzahl von nicht einer Wand zugeordneten Pixel zu der Gesamtanzahl von Außengrenzpixel bei über etwa 50% liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Untersuchung auf das Vorliegen einer Atemwegswand die Überprüfung auf Pixel in einem Graustufenbereich von etwa 224 bis 424 HE bei CT-Aufnahmen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Untersuchung in Senkrechtrichtung weiterhin für ein potentielles Atemwegslumen mit mäßiger Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand das Durchführen einer Untersuchung auf Vorliegen angrenzender Gefäße und das Klassifizieren des untersuchten Knotens als wahr bei fehlendem Nachweis bzw. als falsch bei Nachweis eines angrenzenden Gefäßes umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Untersuchung auf Vorliegen angrenzender Gefäße das Messen der Entfernungen zwischen Gefäßen und dem potentiellen Atemwegslumen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die Untersuchung auf Vorliegen angrenzender Gefäße die Überprüfung auf etwa 2,5 mm bis 4,5 mm von dem potentiellen Atemwegslumen entfernt liegende Gefäße umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Untersuchung in Parallelrichtung das Ermitteln einer Profilrichtung anhand Gratnachweis, das Zuordnen einer Konfidenzzahl für das mittlere Pixel jedes einzelnen potentiellen Atemwegsprofils, das Verbinden von hohe Konfidenzzahlen aufweisenden Pixel und das Bestimmen, dass bei einer unter einem Schwellwert liegenden Anzahl verbundener Pixel der untersuchte Knoten sich nicht auf einem Atemweg befindet, das Errechnen des durchschnittlichen Konfidenzniveaus der verbundenen Pixel, um entscheiden zu können, dass sich der untersuchte Knoten bei einem unter einem Schwellwert liegenden durchschnittlichen Konfidenzniveau der verbundenen Pixel nicht auf einem Atemweg befindet bzw. bei einem nicht unter einem Schwellwert liegenden durchschnittlichen Konfidenzniveau der verbundenen Pixel auf einem Atemweg befindet, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem der Schwellwert für das durchschnittliche Konfidenzniveau etwa 75% beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Untersuchung die Untersuchung aller Spin -Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs, die Untersuchung sagittaler Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs und die Untersuchung koronarer Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs umfasst.
System (100) zur automatischen Verringerung falsch positiver Befunde für zu untersuchende Knoten in Atemwegen, umfassend: eine Einheit (170) zur Untersuchung in Senkrechtrichtung zum Nachweis eines zu einer Untersuchungsebene verhältnismäßig senkrecht verlaufenden Atemwegs, und eine mit der Einheit (170) zur Untersuchung in Senkrechtrichtung in Signalverbindung stehende Einheit (180) zur Untersuchung in Parallelrichtung zum Nachweis eines zu einer Untersuchungsebene verhältnismäßig parallel verlaufenden Atemwegs.
System (100) nach Anspruch 15, wobei die zu untersuchenden Knoten auf CT-Aufnahmen vorliegen.
System (100) nach Anspruch 15, wobei die zu untersuchenden Knoten auf Magnetresonanz-Aufnahmen vorliegen.
System (100) nach Anspruch 15, wobei die zu untersuchenden Knoten in einem Lungenvolumen vorliegen.
System (100) nach Anspruch 15, weiterhin umfassend: eine zentrale Recheneinheit (CPU, 102), die mit der Einheit (170) zur Untersuchung in Senkrechtrichtung zum Nachweis eines zu einer Untersuchungsebene verhältnismäßig senkrecht verlaufenden Atemwegs in Signalverbindung steht.
System (100) nach Anspruch 19, weiterhin umfassend: einen mit der CPU (102) in Signalverbindung stehenden Displayadapter (110) zur Anzeige eines zu untersuchenden Knotens und einen mit der CPU (102) in Signalverbindung stehenden E/A-Adapter (112) zum Abrufen eines anderen zu untersuchenden Knotens.
System zur automatischen Verringerung falsch positiver Befunde für zu untersuchende Knoten in Atemwegen, umfassend: Mittel zur Entgegennahme eines zu untersuchenden Knotens, Mittel zur Untersuchung auf mit dem zu untersuchenden Knoten verbundene Atemwegslumina und, bei Vorliegen einer Verbindung zwischen einem Atemwegslumen und dem untersuchten Knoten, Mittel zu dessen Bestätigung als falsch positiv.
System nach Anspruch 21, bei dem das Mittel zur Untersuchung Mittel zur Untersuchung in Senkrechtrichtung für Atemwege, die verhältnismäßig senkrecht zu einer Unters uchungsebene verlaufen, bzw. Mittel zur Untersuchung in Parallelrichtung für Atemwege, die verhältnismäßig parallel zu einer Untersuchungsebene verlaufen, umfasst.
System nach Anspruch 22, bei dem das Mittel zur Untersuchung in Senkrechtrichtung Mittel zum Definieren eines interessierenden Bereichs, innerhalb dessen sich der zu untersuchende Knoten befindet, Mittel zum Belegen der innerhalb des interessierenden Bereichs liegenden Pixel mit einem Schwellwert, Mittel zum Verbinden der mit einem Schwellwert belegten, einem potentiellen Atemwegslumen entsprechenden Pixel und Mittel zum Durchführen von Untersuchungen auf Kompaktheit und Ausdehnung des potentiellen Atemwegslumens und Mittel zum Klassifizieren des zu untersuchenden Knotens als wahr bei fehlendem Nachweis eines Atemwegs mit zureichender Kompaktheit und Ausdehnung, umfasst.
System nach Anspruch 23, bei dem das Mittel zur Untersuchung in Senkrechtrichtung weiterhin Mittel zum Durchführen einer Untersuchung auf das Vorliegen einer Atemwegswand für ein potentielles Atemwegslumens mit zureichender Kompaktheit und Ausdehnung und Mittel zum Klassifizieren des untersuchten Knotens als wahr bei geringer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand bzw. als falsch bei hoher Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand umfasst.
System nach Anspruch 24, bei dem das Mittel zur Untersuchung in Senkrechtrichtung weiterhin Mittel zum Durchführen einer Untersuchung auf Vorliegen angrenzender Gefäße für ein potentielles Atemwegslumen mit mäßiger Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand und Mittel zum Klassifizieren des untersuchten Knotens als wahr bei fehlendem Nachweis bzw. als falsch bei Nachweis eines angrenzenden Gefäßes umfasst.
System nach Anspruch 22, bei dem das Mittel zur Untersuchung in Parallelrichtung Mittel zum Ermitteln einer Profilrichtung anhand Gratnachweis, Mittel zum Zuordnen einer Konfidenzzahl für das mittlere Pixel jedes einzelnen potentiellen Atemwegsprofils, Mittel zum Verbinden von hohe Konfidenzzahlen aufweisenden Pixel und zum Bestimmen, dass bei einer unter einem Schwellwert liegenden Anzahl verbundener Pixel der untersuchte Knoten sich nicht auf einem Atemweg befindet, Mittel zum Errechnen des durchschnittlichen Konfidenzniveaus der verbundenen Pixel, um entscheiden zu können, dass sich der untersuchte Knoten bei einem unter einem Schwellwert liegenden durchschnittlichen Konfidenzniveau der verbundenen Pixel nicht auf einem Atemweg befindet bzw. bei einem nicht unter einem Schwellwert liegenden durchschnittlichen Konfidenzniveau der verbundenen Pixel auf einem Atemweg befindet, umfasst.
System nach Anspruch 21, bei dem das Mittel zur Untersuchung Mittel zur Untersuchung aller Spin -Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs, Mittel zur Untersuchung sagittaler Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs und Mittel zur Untersuchung koronarer Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs umfasst.
Programmspeichergerät, das maschinenlesbar ist und ein durch die Maschine ausführbares Programm von Befehlen zur Durchführung von Verfahrensschritten zur automatischen Verringerung falsch positiver Befunde für zu untersuchende Knoten in Atemwegen greifbar realisiert, wobei die Verfahrensschritte die Entgegennahme eines zu untersuchenden Knotens, die Untersuchung auf mit dem zu untersuchenden Knoten verbundene Atemwegslumina und, bei Vorliegen einer Verbindung zwischen einem Atemwegslumen und dem untersuchten Knoten, dessen Bestätigung als falsch positiv, umfassen.
Programmspeichergerät nach Anspruch 28, bei dem die Untersuchung die Untersuchung in Senkrechtrichtung für Ate mwege, die verhältnismäßig senkrecht zu einer Untersuchungsebene verlaufen, bzw. die Untersuchung in Parallelrichtung für Atemwege, die verhältnismäßig parallel zu einer Untersuchungsebene verlaufen, umfasst.
Programmspeichergerät nach Anspruch 29, bei dem die Untersuchung in Senkrechtrichtung das Definieren eines interessierenden Bereichs, inne rhalb dessen sich der zu untersuchende Knoten befindet, das Belegen der innerhalb des interessierenden Bereichs liegenden Pixel mit einem Schwellwert, das Verbinden der mit einem Schwellwert belegten, einem potentiellen Atemwegslumen entsprechenden Pixel und das Durchführen von Untersuchungen auf Kompaktheit und Ausdehnung des potentiellen Atemwegslumens und das Klassifizieren des untersuchten Knotens als wahr bei fehlendem Nachweis eines Atemwegs mit zureichender Kompaktheit und Ausdehnung, umfasst.
Programmspeichergerät nach Anspruch 30, bei dem die Untersuchung in Senkrechtrichtung weiterhin für ein potentielles Atemwegslumen mit zureichender Kompaktheit und Ausdehnung das Durchführen einer Untersuchung auf das Vorliegen einer Atemwegswand und das Klassifizieren des untersuchten als wahr bei geringer Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atem wegswand bzw. als falsch bei hoher Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand umfasst.
Programmspeichergerät nach Anspruch 31, bei dem die Untersuchung in Senkrechtrichtung weiterhin für ein potentielles Atemwegslumen mit mäßiger Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Atemwegswand das Durchführen einer Untersuchung auf Vorliegen angrenzender Gefäße und das Klassifizieren des untersuchten Knotens als wahr bei fehlendem Nachweis bzw. als falsch bei Nachweis eines angrenzenden Gefäßes umfasst.
Programmspeichergerät nach Anspruch 29, bei dem die Untersuchung in Parallelrichtung das Ermitteln einer Profilrichtung anhand Gratnachweis, das Zuordnen einer Konfidenzzahl für das mittlere Pixel jedes einzelnen potentiellen Atemwegsprofils, das Verbinden von hohe Konfidenzzahlen aufweisenden Pixel und das Bestimmen, dass bei einer unter einem Schwellwert liegenden Anzahl verbundener Pixel der untersuchte Knoten sich nicht in einem Atemweg befindet, das Errechnen des durchschnittlichen Konfidenzniveaus der verbundenen Pixel, um entscheiden zu können, dass sich der untersuchte Knoten bei einem unter einem Schwellwert liegenden durchschnittlichen Konfidenzniveau der verbundenen Pixel nicht auf einem Atemweg befindet bzw. bei einem nicht unter einem Schwellwert liegenden durchschnittlichen Konfidenzniveau der verbundenen Pixel auf einem Atemweg befindet, umfasst.
Programmspeichergerät nach Anspruch 28, bei dem die Untersuchung die Untersuchung aller Spin -Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs, die Untersuchung sagittaler Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs und die Untersuchung koronarer Ebenen zum Nachweis eines Atemwegs umfasst.