CN100594473C - 为医学图像提供灵活测量功能的方法和设备 - Google Patents

Abstract

在医学成像系统中，测量工具的灵活性和能力是通过产生测量对象本身来改善的，借此提供灵活交互。测量对象(52)知道他们相对于图像中其它图形对象(50，51)的位置。由此，使医学成像系统的用户能容易地执行期望的测量并以可靠而灵活的方式显示其结果。提供了一种用于处理与空间显示的医学图像进行光标用户交互以在医学图像上产生图形相关的测量数据的方法、设备和计算机可读介质。医学图像包括至少一个图形对象和附着于所述图形对象的动态测量对象，其中测量对象可以随时地被移动、删除或传至医学图像上的其它图形对象。

Description

为医学图像提供灵活测量功能的方法和设备

技术领域

本发明总体上涉及与图像相关的测量的领域，更具体而言涉及医学图像中的参数的测量，再具体而言涉及与医学图像上成像的对象相关的诸如长度和角度之类的几何参数的测量。

背景技术

医学工作站和应用提供了几种用于测量距离(比如，长度或直径)和用于测量角度的标准测量工具。例如，骨科领域的专家使用医学软件包来测量骨骼系统的物理特性，比如骨头的长度和骨轴之间的角度等等。

距离是通过在图像上绘制一条线来测量的，其中该线是绘制在两点之间的。该线附近的标记继而显示出距离。角度是通过借助于图像上的三或四个点绘制两条线来测量的。标记显示出包围的角度。

例如在US-A-20020067340中描述了这种常规的测量，其中图形对象是用来测量的。这些图形对象包括早先已提到的线和角度，它们是由点的序列或者可选地由所绘制的曲线来构造的。线是通过添加点而由点构造的，角度是通过添加第三点线而由线构造的，而曲线或轮廓是通过加入点的附加序列而由角度形成的。所得出的距离或角度被自动地显示出来并且分别地要么附着于线(距离)要么显示在两条线(角)包围的空间内。在代理人参考文件编号NL031038EP、申请文件编号03103244中给出了另一个例子，其中用户从作为基本构件块的界标(landmark)着手交互式地构造测量工具。随后，使用递增的图形设计近似法来创建图形对象以及附属的几何关系测量。

然而，根据现有技术的这些测量是静态的并且它对于与这些测量相交互来说是不可能的，除非在某些情况下用于移动测量标记的位置。当利用两条线来测量角度时，很难控制想要哪一个角度，即很难控制用户想把角度测量放置在四个象限中的哪一个上。此外，对于医学检查工作站的典型用户，比如医生，到目前为止还不能将测量添加到早已有的图形对象上。因此，当测量不令人满意时，不得不按上述方式重复它，或者它根本不能实现某种期望的测量。

因此，需要一种“智能”的测量工具以给用户提供大量的灵活性以及容易使用。

发明内容

本发明克服了现有技术中的上述缺陷，并且通过提供根据所附专利权利要求所述的方法、设备和计算机可读介质来解决至少上面所提出的问题。

根据本发明的一般解决方案是：使用这样的测量，对于所述测量他们在图像上的位置决定将要执行的测量。

更具体而言，为了给用户提供了对实际上应该测量什么这一方面更多的控制，使测量工具知道它们正在测量的对象，他们相对于这些对象的位置，以及在某些情况下他们在图像上的相对位置。

通过本发明，通过使测量对象本身能被用户交互并且通过使所述对象知道他们相对于该图像中其它图形对象的位置，来提高测量工具的灵活性和能力。

根据本发明的这些方面，公开了用于关于医学图像的智能测量的设备、方法和计算机可读介质。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于在医学环境中处理与医学图像的用户交互的方法，所述方法包括：显示包括第一测量数据的第一图形对象并显示包括第二测量数据的第二图形对象；显示所述第一图形对象附近的动态测量对象并通过所述动态测量对象来显示所述第一测量数据；处理将所述动态测量对象从第一图形对象拖曳到第二图形对象的用户交互；使用所述第二图形对象的第二测量数据更新所述动态测量对象。

根据本发明的另一方面，提供了一种适于实现上述方法的医学检查设备。所述设备包括：光标显示装置和用户交互装置，用于在图形显示装置上空间地显示医学图像，所述图形显示装置用于显示与所述图像上的图形对象相关的测量数据。此外，所述设备包括：带有检测装置的光标激励装置，用于检测光标的位置和激励；和测量装置，用于随即相对于与具有相关的成像医学对象的图形对象有关的所激励位置的图形对象来迅即地驱动固有测量功能的控制。

根据本发明的另一方面，提供了一种其上含有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序用于由医学检查设备的计算机进行处理。所述计算机程序包括：用于由处理器处理以执行上述方法的多个代码段。用于处理医学环境中与医学图像的用户交互以产生与医学图像上的图形相关的测量数据的第一代码段，其中所述医学图像包括至少一个图形对象。此外，提供第二代码段，以用于可移动地将至少一个动态测量对象附着于所述图形对象。

本发明优于现有技术之处在于：它使医学成像系统的用户能更加容易地执行准确而精密的测量，并且能以可靠的方式显示其结果。通过使测量对象本身能被用户交互来改善用于医学图像的测量工具的灵活性和能力，其中这些测量对象也考虑他们相对于被连接到的图形对象的位置。显著地使自医学图像的测量信息的提取更容易了。

附图说明

此外，通过参照附图作出本发明实施例的下列描述，本发明的目的、特征和优点将变得明显，其中：

图1是医学成像设备的示意图；

图2是根据现有技术的线测量原理的示意图；

图3是根据现有技术的角度值测量原理的示意图；

图4A和4B是示出创建长度测量对象的示意图；

图5A和5B是示出移动两条交线的不同象限之间的角度测量对象的原理的示意图；

图6A和6B是示出沿轮廓(contour)的轮廓直径的动态长度测量的移动的示意图；

图7A和7B是举例说明移动长度测量对象的原理的具有图形线对象的医学图像；

图8A和8B是举例说明在两条交线的不同象限之间移动角度测量对象的临床示例的具有图形线对象的医学图像；

图9是举例说明根据本发明的方法的实施例的示意性流程图；

图10是根据本发明的设备的实施例的示意图；和

图11是根据本发明的计算机可读介质的实施例的示意图。

具体实施方式

图1示出了关于一个或多个常规成像技术的示例性医学成像系统1，比如CT、MRI或其它。所述系统1包括至少一个图像监视器10、键盘11、鼠标12和装配有适当存储器13的处理器。所有这些子系统都是通过能够基于总线的适当互连设备14而互连的。I/O设备15互连到外界，用于接收从检测子系统(为了简便起见，未示出)中获得的图像数据，并且用于输出已处理的图像数据以便长期保存、硬拷贝及其它。用户人员可以以各种方式操作显示于监视器10上的医学图像，例如如NL031038和US-A-20020067340中所述的，通过鼠标和/或键盘激励来操作。各种其它系统配置对图像操作系统领域的技术人员而言是明显的。

在下文中，针对使用系统1中的简单鼠标控制来描述根据本发明的方法的当前实施例。首先由具有至少一个按钮的指示装置来控制操作，有时由加速器和/或调节器来增强。本发明提供了对标准测量操作的访问，但是没有排除任何特殊测量并且可能适合于特定要求或特定测量。本发明的实施例使下列无限制的测量范围有特色：长度、距离测量、直径、周长或这种与像素值分布图(profile)测量相结合的测量；角度测量；以及面积、体积、灰度值分布图(直方图)、及其它像素值统计测量。这些代表了在基本上不修改图像本身的情况下的关于图像的各种操作。

实现本发明实施例的系统1具有用于控制操作的鼠标。实际上在运行观测应用程序的所有系统中都配有鼠标，因为鼠标是非常低成本的装置。然而，诸如输入图形板、轨迹球、力反馈操纵杆、触摸屏或触笔之类的其它装置也都是可行的，而且本发明不限于作为输入装置的鼠标。对于诸如触摸屏和触笔之类的控件，实际上是没有光标的。如果用户不是直接指向屏幕，例如利用鼠标，则光标(或指针)对于位置反馈是必需需的。那么，指针就是查看鼠标在哪的唯一方法。对于触摸屏和触笔，用户物理地指向对象以进行选择，因此不需要光标反馈。

根据本发明的方法的实施例使用了递增图形创建的图形对象，其中图形对象与根据本发明的测量对象相关联。图形对象或者是手工创建的，或者可选地图形对象是例如通过识别医学图像中诸如骨头或器官之类的成像对象的图象识别软件来自动地创建的。图形对象例如是界标(点)，具有或不具有开口端的单条线、两条线、由轮廓限定的区域等等。在US-A-20020067340中论述了一种手工创建这种图形对象的设计原理。在NL031038中论述了另一种原理。

当使用鼠标时，一般可能有两种基本的鼠标交互：当不按压鼠标按钮时执行点击-移动-点击(Click-Move-Click)交互，或者当按压鼠标按钮时执行按压-拖拽-释放交互(Press-Drag-Release)。其中点击-移动-点击型具有下列优点：实际的鼠标运动是在不按压鼠标按钮的情况下执行的，这种允许精细的控制。按压-拖拽-释放型具有下列优点：需要较少的鼠标点击。然而，可以与本发明相结合地使用这两种类型。

在US-A-20020067340中，所有图形测量交互都是通过将光标移动到医学图像上的感兴趣位置来执行的。随即，例如通过利用移动调节器进行点击来激活测量对象。然后，可以增加任选新的位置，并且依据所键入的位置号，测量对象从点测量(例如，像素值)变为线长度测量、再变为角度测量、再变为多线测量(例如，面积)。

图2举例说明了现有技术的线测量原理2以测量医学图像24上的图像点对21、22之间的距离。对于诸如CT和MR图像之类的具有已校准距离的图像24或者明确校准的RF图像，按公制尺显示绘制在点21和22之间的显示线20的长度的测量值23。在图2的例子中，这个值是82mm。对于非距离校准图像，所述值可选地按像素坐标单位来显示。当用鼠标从点21到点22绘制线20时，在线20附近的固定位置上自动显示测量值。在US-A-20020067340中，这个过程包含多个步骤：

1.将光标移动到图像24中的第一点21的位置上。

2.利用移动调节器点击以在图像中标记第一点21，于是显示像素值和点21的位置。

3.将光标移动到第二点22的位置上。删除像素值以及位置显示。显示从第一点21到光标的线拉出和拉出距离。当光标被移动时线拉出和距离被更新。

4.点击以在图像24上标记第二点22。删除线拉出和拉出距离显示。显示第一21和第二22点之间的线20以及距离测量23。

5.点击结束交互。

为除线外的其它图形重复步骤3和4，例如对于包括3或4个点以及两条交线角度图形。根据NL031038的两条交线之间的角度的示例性测量将在下面更详细地参照图3来论述。

本发明不同于这个过程。正如在图4A和4B中举例说明的那样，根据本发明实施例的智能距离测量对象停放(docks)在所选的线或点集，或者停靠在最靠近的线或者点集，即支持距离测量的所有图形对象。为了说明起见，在说明书的剩余部分中没有示出测量下的医学图像。

对于选择情况，所述交互如下：

1.选择线或点集

2a.点击距离测量按钮

或2b.点击右键并从呈现带有当前选项的所有可能测量的弹出菜单中选择测量(在这种情况下为距离)。

对于最接近的情况，交互如下：

1.将光标移动到线点位置，即线40上或邻近于线40的点；显示光标41。

2.例如，利用移动调节器点击以执行测量或点击右键并选择距离；然后，显示距离测量对象42作为线附近的测量标记并且结束交互。相对于测量所连接的图形对象(即示例的线40)自动调节测量对象42的位置，或者可选地在通过点击动作激活测量对象的位置上邻近图形对象定位测量对象42。后者在图4B中相对于图4A被示出，即将测量对象的测量值显示为示例性的124mm。

另一个例图就是：智能距离测量对象停靠最靠近的线或点集，即在图7A和7B中给出了支持距离测量的所有图形对象。图7A和7B是举例说明移动长度测量对象的原理的具有图形线对象的医学图像。图7A中所示的连接于左侧线的长度测量对象是通过光标化的鼠标交互被拖动到右侧线的，正如图中的点圆线和箭头所示的那样。图7B示出了在拖拽之后情况。长度测量对象从第一条线(图7A)切换成第二条线(图7B)。在此，还要说明的是：如从现有技术公知的，本发明的智能测量对象不是显示固定图形对象的当前测量数据的简单标记。利用智能测量对象当前所连接的图形对象的当前测量数据来动态地更新该智能测量对象。在当前的例子中，这是第一条线或第二条线。当然，两个不同的智能测量对象还可以分别连接于每一条线。

NL031038中所公开的灵活测量工具描述了一种用于以递增方式构造测量图形的用户接口工具。本申请的‘智能测量对象’可以用在这个灵活测量工具之内。代替静态测量，例如US-A-20020067340中所公开的内容，即在他们固定连接于其它图形对象的意义上讲是静态的，灵活测量工具于是将也包括智能测量对象。本发明可以利用如下方法，在所述方法中对象是利用对于‘选择’情况的用户接口来创建的，如NL031038中所述。然而，‘在NL031038中不存在最靠近’情况。也可以初始创建不连接的智能对象，以使它们不是基于例如线递增的，然后只要出现一个智能测量对象可以停放的最近的图形对象，所述对象就可以停放到该最靠近的图形对象。在线的情况下，静态和智能测量最终结果从图形角度来看是相同的。然而，当将要从现状修改测量对象时，实现这个图形方法相对于现有技术是具有新颖性的并且给用户带来更大的灵活性。这个差别在上面结合图7作了很好地解释说明。

图3示出了用于测量相连的一对线32、36之间的角度值30和用于测量图像上连续的点对之间的距离的现有技术的测量原理3。已校准图像和具有已知像素长宽比的图像具有按度数显示的角度值。例如，在NL031038中，交互如下：绘制两个界标33、34；选择它们；按下创建线32的线按钮；绘制附加界标37；选择两个界标33和37；按下创建第二条线36的线按钮；选择两条线；按下创建角度测量30、31的角度按钮；这个固定角度被称为所选线之间的锐角；选择线32；按下长度按钮以添加线长度测量35(99mm)；选择第二条线36；再次按下长度按钮以将线长度测量38(86mm)添加到第二条线36。

相反，图5A和5B是示出根据本发明实施例的、移动两条交线的不同象限之间的角度测量对象的原理的示意图。

在由两条线形成的四个象限的其中一个当中，交互式地利用鼠标或另一个控制装置来定位智能角度测量对象。取决于它的位置，将显示出不同角度以及任选地对应的角度弧。此外，所显示的角度对象的位置，即角度测量值的位置和角度弧，如果存在的话，可以由操作员手工地在图像内移动以防这些对象挡住希望可见的图像部分，其中这个移动动作本身是早就已知的，而不是与“智能”测量对象相结合的。因此，智能角度测量变为对象本身，一个灵活的角度测量对象。用户获得显示角度的标记并将它放在由交线形成的四个象限的一个中的适当位置上。角度测量对象继而自动地在期望的位置或自动调整后的位置上显示正确的角度，这取决于用户偏好。

用于创建智能角度测量的交互如下：

1.选择两条线50和51

2a.点击角度测量按钮

或2b.点击右键并从呈现具有当前选项的所有可能测量的弹出菜单中选择测量(在这种情况下是角度)；显示角度测量对象52作为所选象限中的角度标记并且结束交互。

参照图5A和5B的移动交互如下：点击所选象限中的现有智能角度测量对象52并且将对象52拖拽到相同交线50、51的另一个象限50、51或者不同交线集合，如箭头53所示。由此，用户将角度标记(105.4度)从右下方的象限拖拽到右上方的象限，并且包含标记和弧的角度测量对象将相应地在交线50、51的右上方象限中改变成角度测量对象52的新测量值(74.6度)，并且结束交互。

在这点上，角度测量对象测量的角度取决于：

(1)它所连接的两条线(或者其它支持角度测量的对象)，以及

(2)它在图像上相对于与其所连接的两个对象的位置。

在上述示例中，角度测量对象仍然固定于它所连接的两条线。作为选择，角度测量对象(通过其标记)可以被拖拽到不同的两条线集，例如最靠近标记当前位置的两条线，然后停放到这些线。随后，角度测量对象可以被拖拽到当前线集的期望象限。

指出的是测量工具被定义为图形对象加所连接的测量对象，例如整个角度测量对象。测量对象被定义为测量加标记。

在图8A和8B中示出了智能角度测量工具的临床示例。在临床相关的情况下举例说明了智能角度测量对象。图8A和8B是举例说明在两条交线的不司象限之间移动角度测量对象的临床示例的具有图形线对象的医学图像。更确切地说，图8A和8B举例说明了CCD角度的测量，即股骨解剖轴与股骨颈线之间的角度。股骨解剖轴是从两个转节点(即，利用虚线连接的两个点)的中点到膝盖中央的线。股骨颈线是从股骨头圆的中央到两个转节点的中点的线。CCD角度如图8A中所示被临床定义。如果诸如医生之类的用户想要代之以报告锐角，则将角度测量对象拖拽到想要的位置上。在图8B中示出了结果。

图6A和6B举例说明了根据本发明的智能测量工具的另一个实施方式。图6A和6B是示出沿轮廓60的动态直径测量的移动的示意图。示出了直径测量对象61。如轮廓60的边界上的两点之间的虚线62所示，目测直径测量对象。当移动直径测量对象时，如图6A中的箭头所示，它的端点自动地咬住最接近轮廓上的最接近点。当向下拖拽直径测量对象线62时，其端点‘咬住’边界并且测量更新，正如在图6B中举例说明的那样。作为选择，当在两个不同的轮廓之间拖拽直径测量时，两个端点将各自‘咬住’到不同的轮廓，由此创建轮廓间距离测量。任选地，可以在图表(未示出)中显示沿该线的图像的像素值分布图。

测量工具的拷贝，比如上面所描述的，也是可能的。然而，实际上用户可能更容易创建新的测量工具而不是拷贝它，这取决于当前用户接口的用户友好性。

图9是举例说明根据本发明的方法的实施例的示意性流程图。图9示出了处理91与空间显示的医学图像进行光标化的用户交互以在医学图像上产生图形相关的测量数据的方法90。医学图像包括至少一个图形对象和可移动地附加92到至少一个图形对象上的动态测量对象。

图10是根据本发明的设备的实施例的示意图。医学检查设备100被设置用于实现根据本发明的上述方法。医学检查设备100例如是CT获取设备、MR获取设备、常规X光设备或其它医学图象获取设备。医学检查设备100包括计算机可读存储器101、102、106、107和108。计算机可读存储器101包括设计成能显示光标的计算机可读代码。计算机可读存储器102包括设计成能在像阴极射线管监视器(CRT监视器)103这样的图形显示器上与空间显示的医学图像104进行用户交互的计算机可读代码，所述图形显示器用于显示与所述图像104上的图形对象105相关的测量数据。此外，计算机可读存储器107包括设计成能存储光标激励的计算机可读代码。计算机可读存储器106包括设计成能根据所存储的光标激励来检测位置和激励的计算机可读代码。计算机可读存储器108包括设计成随即地根据相对于与具有相关成像医学对象的图形对象有关的所激励位置的图形对象105来迅即驱动固有测量功能的控制的计算机可读代码。计算机可读存储器通过软件总线与微处理器相通信，所述软件总线被设计成能从、向以及在存储器、微处理器和图形显示器之间传送数据。

图11是根据本发明的计算机可读介质的实施例的示意图。计算机程序110包括：用于由执行上述方法的处理器113进行处理的多个代码段111、112，其中第一代码段111被提供用于处理在医学环境中与医学图像进行的用户交互以产生与该医学图像上的图形相关的测量数据，其中所述医学图像包括至少一个图形对象，以及第二代码段112，用于可移动地将至少一个动态测量对象附着于所述图形对象。

根据本发明的上述交互式测量的应用和使用是不同的，并且例如包括所有医学观测工作站、PACS系统和所有类型的临床应用。此外，本发明适合于与源自所有形态的图像相结合使用。

在上面已经参照特定实施例描述了本发明。然而，除上述优选实施例外的其它实施例同样可以落在所附权利要求的范围内，例如除那些上面描述的测量外的不同几何学测量，利用硬件或者软件来执行上述方法，等等。可以从‘以智能方式’停放中受益的测量类型是长度、距离、直径、周长、面积、体积、灰度值分布图(直方图)等。‘智能长度’测量对象可以停放到支持测量其长度的图像中的任何图形对象。‘智能距离’测量可以停放到支持距离测量的两个最接近的对象。‘智能直径’测量可以停放到轮廓、圆、球面、管(像血管、气管)等。此外，实施本发明的实施例的所述系统1被提供又用于控制操作的鼠标。然而，如上所述，可以使用用于用户与系统1交互的其它控制设备。这暗指：对于诸如触摸屏或触笔之类的装置，实际上不需要光标并且在这些情况下可以省略光标。这是由于这样的事实：如果用户不直接地指向屏幕，像使用鼠标，则光标(或指针)都是位置反馈所需的。那么，指针式是查看用户交互将鼠标点在显示器上的何处的唯一方式。对于触摸屏和触笔，用户物理地指向对象以进行选择，因此光标反馈不是必需的。

此外，本领域的技术人员将认识到上面所公开的方法可以作为计算机程序存储在数据载体上，所述计算机程序能够增强现有图像处理机器以达到本发明的特征。

此外，术语“包括/包含”当用在这个说明书中时不排除其它元件或步骤，术语“一”和“一个”不排除可以满足权利要求中列举的几个单元或电路的功能的多个和单个处理器或其它单元。

Claims (8)

1.一种在医学环境中处理与医学图像进行的用户交互的方法，所述方法包括：

显示包括第一测量数据的第一图形对象并显示包括第二测量数据的第二图形对象；

显示所述第一图形对象附近的动态测量对象并通过所述动态测量对象来显示所述第一测量数据；

处理将所述动态测量对象从第一图形对象拖曳到第二图形对象的用户交互；

使用所述第二图形对象的第二测量数据更新所述动态测量对象。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二图形对象与所述医学图像上的医学对象的至少一个解剖结构元素相关联。

3.根据权利要求1所述的方法，其中每个图形对象是点、直线、曲线、两条交线和轮廓的至少之一。

4.根据权利要求1所述的方法，其中每个测量数据是直线长度，曲线长度，由两条交线限定的角度，由轮廓限定的面积，直径，周长，体积和灰度值分布图的至少之一。

5.根据权利要求3所述的方法，其中所述图形对象是直线或曲线并且测量数据是线长度，所述图形对象是两条交线并且测量数据是包围在两条线之间的象限中的角度，或者所述图形对象是轮廓曲线并且测量数据是轮廓曲线的长度或互连相同轮廓曲线上的不同点或互连所述轮廓曲线上的一个点以及另一条轮廓曲线上的另一个点的直径线的长度。

6.根据权利要求1所述的方法，其中包括将智能长度测量对象停放到支持测量其长度的图像中的任何图形对象，将智能距离测量对象停放到支持距离测量的两条最接近的图形对象，将智能直径测量对象停放到轮廓、圆、球面、管，或者将智能角度测量对象停放到支持角度测量的最接近的图形对象。

7.一种医学检查设备(100)，其被设置用于实现前述任何一项权利要求所述的方法，所述设备包括：用于显示在图形显示装置(103)上的医学图像(104)的光标显示装置(101)和用户交互装置(102)，所述图形显示装置用于显示与所述医学图像(104)上的图形对象相关的测量数据(105)，具有检测装置(107)的光标激励装置(106)，用于检测光标的位置和激励，和测量装置(108)，用于随即相对于与具有相关成像医学对象的图形对象有关的所激励位置的图形对象迅即驱动固有测量功能的控制。

8.根据前述权利要求所述的医学检查设备的使用，用于在医学环境中处理与医学图像进行的用户交互以产生与医学图像上的图形相关的测量数据，其中所述医学图像上的图形包括至少一个图形对象，包括以这样一种方式可移动地将至少一个动态测量对象附着于所述图形对象以便测量对象当附着于所述图形对象时根据进一步的用户交互可从所述图形对象移开、可沿所述图形对象转移或可转移到邻近于所述图形对象的另一个位置上、或者可转移到所述医学图像上的不同图形对象。

Images