CN101896911B - 从医学图像数据集检索数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种从医学图像数据集(5)检索多个数据切片的方法，该方法包括步骤：a)显示与多个数据切片相关联的指示符(10、20)；b)基于用户输入而选择指示符(10、20)；以及c)在该指示符被选择时，检索与指示符相关联的多个数据切片(1、2)；其中，指示符和多个切片之间的关联基于图像数据集的分割，指示符代表在医学图像数据集的分割中所获得的对象，多个数据切片包括对象数据。本发明的方法减少数据传输量，因为本发明的方法允许仅检索包括与感兴趣对象有关的相关数据的那些数据切片。

Description

从医学图像数据集检索数据的方法

技术领域

本发明涉及一种从医学图像数据集检索数据的方法，其中，从医学成像模态获得该医学图像数据集。本发明还涉及用于实现本方法的相应的系统以及用于这样的实现方式的相应的计算机程序产品。

背景技术

常常以数据切片集合的形式来采集3D医学图像数据。该切片集合定义体积、即3D图像数据。该集合可以被称为图像数据集或仅仅被称为图像数据。检查来自例如CT扫描器或类似的设备的大的3D医学数据集的最常见的方法是载入来自存储介质的数据集并显示该体积的横截面切片。通过在(常常大量)切片中滚动而找到该体积中的感兴趣位置。通常，这是一堆来自采集设备的原始切片。这是一项相当耗费时间的任务，该任务包括导航至感兴趣区域以及在视觉上检查切片。在如此地检查数据时，不存在可得到的帮助或辅助以促进或加速目标位置的查找。

因而，当前的程序是检索完整的数据集、在所采集的切片中导航以定位感兴趣区域或对象、检查该感兴趣区域以及在需要检查多于一个对象时通过在数据中滚动而从一个感兴趣区域导航至下一个。

可替代地，在用户知道在数据集的哪个部分可以期待感兴趣对象时，可以检索数据集的一部分。然而，这要求用户在数据集中以有规律的间隔检查切片的许多缩图表示并决定检索哪个(多个)间隔。

如果需要检查多个对象，则用户通常必须检索整个数据集或数据集的一部分、导航至第一感兴趣区域并且在包含该第一对象的部分的切片中局部地滚动。在那之后，用户将导航至下一个感兴趣区域以检查下一个对象等等，直到检查完所有对象为止。由于无法获得关于对象相对于数据集的位置和尺寸等的信息，因而必须检索全部数据集。可替代地，用户可能在选择在任何情况下都覆盖比(多个)感兴趣对象更大的体积的一部分数据集上花费时间。

要求从大的数据集检索数据以便检查那些数据集的部分所代表的对象的所有应用都花费时间。拥有感兴趣对象的横截面的切片的数量可能比数据集中的切片的总数量更小得多。载入大的数据集花费甚至更多的时间，这对于用户而言是令人烦恼的。如果仅仅要求数据集的相对较小的部分，那么，由于感兴趣区域比完全覆盖的体积更小得多，因而浪费了时间和计算机资源。

由于当前的医学成像模态的增加的空间分辨率，(几乎)无用的数据的检索问题变得越来越紧迫。因而，以前可能从成像期获得大约100-200个切片，而现在数量可以典型地高于1000个切片，使得对这样的数量的切片的手动分析相当耗费时间。

在例如US 2006/0085407中可以找到用于代表大量数据并给予用户医学图像数据集的改进的概览的当前的技术，其中，单线列表或缩图用于给出大的数据集的概览。然而，基于切片或图形的编号来选择缩图，这对在感兴趣区域中选择相关的解剖部分并不是非常有效的。

因此，一种从医学图像数据集检索数据的改进的方法是有利的，并且，特别是一种更高效和/或可靠的方法是有利的。

发明内容

由于对医学图像分析的日益增加的需求，近来可以提供该医学数据集中的对象的自动(粗略)分割方法的系统存在增长，从而对于许多对象而言，近似边界和所占据的体积都是已知的。该信息可以用于“内容感知观察”。在医学数据集的情况下，对象可以是不同的器官，这些不同的器官存在于数据集所覆盖的体积中，并且被检测、识别且粗略分割，这些器官如肺部、心脏、肝脏、脾脏、肾脏。自动分割和识别存在于数据集中的不同的对象的方法已经是可得到的，并且，尽管这些方法并非总是完美地工作，但这些方法迅速地进一步发展并且在本领域中新兴。这样的方法的结果可以是可得到的，并利用数据集来存储，并且包括对象具体信息，如名称、分割体积、外观特性、形状或位置的异常等。在采集时间或在第一数据存取时可以自动地提取内容信息。

因而，在例如US 2005/0276455中可以找到自动分割和内容分析。对于医学成像中的分割的综述，读者参考C.Xu，D.Pham和J.L.Prince的″Medical Image Segmentation Using Deformable Models，″Handbook ofMedical Imaging，第2卷：Medical Image Processing and Analysis，第129-174页，由J.M.Fitzpatrick和M.Sonka编辑，SPIE Press，2000年5月。

因此，本发明优选试图单独地或以任何组合缓解、减轻或消除一个或多个上面所提到的缺点。特别地，可以将提供一种从医学图像数据集更容易和/或更快速地检索代表性数据的方法视为本发明的目的。

通过提供一种从医学图像数据集检索多个数据切片的方法在本发明的第一方面实现该目的和若干个其他目的，该方法包括：

a)显示与多个数据切片相关联的指示符；

b)基于用户输入而选择指示符；以及

c)在该指示符被选择时，检索与指示符相关联的多个数据切片；

其中，指示符和多个切片之间的关联基于医学图像数据集的分割，指示符代表在医学图像数据集的分割中获得的对象，多个数据切片包括对象数据。

本发明对于获得用户可以拥有相对较大的医学图像数据集的改进的概览的方法是特别地有利的，但并非排它地有利的。另外，本方法可以提供更短的用户等待时间，因为代表性指示符典型地只是数据集的部分大小，因此用户并非必须等待要检索大的数据集。同样，用户并非必须在所采集的切片中向前和向后滚动，以定位与感兴趣区或区域(ROI)有关的切片。

在优选的实施例中，本方法可以还包括：

-分割医学图像数据，从而获得对象数据；

-识别包括对象数据的切片，从而创建多个数据切片；

-确定与多个数据切片相关联的指示符；以及

-将指示符与多个数据切片相关联。

在一个实施例中，指示符可以是基于来自多个切片的切片的代表对象的图形。优选地，图形可以是缩略图形或另一个小比例尺图形，从而许多图形可以在显示器上显示并由用户查看。另外或可替代地，第一和第二指示符可以是描述多个切片的代表性文本。文本以本领域中普遍接受的语言是最适合的，例如拉丁语或在应用的地理区/区域中通常说的语言。

分割可以基于医学图像数据集中的多个切片，尽管如此，诸如基于在从单个数据切片计算的图像中检测轮廓的分割的另一分割方法也可以在本发明的方法中实现。此外，指示符可以基于来自多个数据切片的代表性切片。代表性切片可以优选地显示为尺寸减小，例如作为缩图。在本发明的可能的变化中，指示符可以基于检查中的医学图像数据集的任何数据子集，例如立方体的或圆形的数据子集。可能地，指示符可以基于大约从多个数据切片的中间选择的切片。

在一个实施例中，对象是解剖学上不同的区域，即与多个切片中的其余体积截然不同。另外或可替代地，可以根据包括解剖识别方法的特定内容分析找到对象。

在一个实施例中，指示符可以从包括例如对象的惯性张量的力矩的对象的一个或多个主轴的横截面视图中选择指示符。因而，各种考虑都可能影响指示符的选择。

在另一实施例中，可以从具有预定义的指示符的表格中选择与多个切片相关联的指示符。表格可以包含预定义的符号列表，每个符号都具有给定的含义，优选是医学领域中普遍接受的含义。可替代地，表格可以包含用于创建指示符的设置。例如，在检测到心脏时，指示符视图可以设置为用于显示四个腔室。

在第二方面，本发明涉及一种用于从医学图像数据集检索多个数据切片的系统，该系统包括：

a)指示符单元，用于显示与多个数据切片相关联的指示符；

b)选择单元，用于基于用户输入而选择指示符；以及

c)检索单元，用于在该指示符被选择时检索与指示符相关联的多个数据切片；

其中，指示符和多个切片之间的关联基于医学图像数据集的分割，指示符代表医学图像数据集的分割中所获得的对象，多个数据切片包括对象数据。

优选地，系统可以还包括：

-分割单元，用于分割医学图像数据，从而获得对象数据；

-识别单元，用于识别包括对象数据的切片，从而创建多个数据切片；

-确定单元，用于确定与多个数据切片相关联的指示符；以及

-关联单元，用于将指示符与多个数据切片相关联。

在第四方面，本发明涉及一种包括根据第三方面的系统的图像采集装置。

在第五方面，本发明涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品适于使包括至少一个计算机的计算机系统能够控制根据本发明的第一方面的计算机系统，所述至少一个计算机具有与其连接的数据存储装置。

本发明的该方面特别地而非排它地有利，这是因为本发明可以由计算机程序产品实现，其中，在将计算机程序产品上传或下载至计算机系统中时，该计算机程序产品使得计算机系统能够执行本发明的第一方面的操作。可以在任何种类的计算机可读介质上或通过网络提供这样的计算机程序产品。

本发明的单独的方面可以各自与任何其他方面组合。参考所描述的实施例，根据下列描述，本发明的这些及其他方面将变得显而易见。

附图说明

现在将关于附图更详细地描述本发明。附图显示实现本发明的一种方式，并且不被解释为限制落在所附权利要求书的范围内的其他可能的实施例。

图1显示从胸部和上腹部的内容感知分析找到的各种器官的示意图；

图2显示指示如何将医学图像数据集划分成切片的与图1类似的示意图；

图3显示本发明的系统的实施例的示意图；

图4示意性地图解说明指示符和相应的多个数据切片之间的关联；

图5显示各种类型的代表性指示符的示意图；

图6图解说明根据本发明的用户界面的一部分；

图7显示从医学图像数据集检索多个数据切片的方法的示意流程图。

具体实施方式

图1显示从人(智人)的上腹部和胸部的内容感知分析找到的各种器官的示意图。在用于执行具有半自动/自动的解剖识别方法的特定内容分析的目前可得到的系统中，可能分析并识别如肺部(左肺和右肺)、心脏和肝脏(在图1中显示全部三个器官)，但目前还可从医学图像数据集5检测脾脏、脊髓、脑部、膀胱、结肠、通常的血管结构以及肾脏。对于医学成像中的分割的一般参考，读者参考C.Xu，D.Pham和J.L.Prince的″MedicalImage Segmentation Using Deformable Models，″Handbook of MedicalImaging，第2卷：Medical Image Processing and Analysis，第129-174页，由J.M.Fitzpatrick和M.Sonka编辑，SPIE Press，2000年5月，据此将其通过引用以整体并入。

图2显示与图1相似的示意图，指示在图示了医学图像数据集5的矩形内如何将医学图像数据集划分成等距水平线所指示的切片。在数据集5的右侧显示的是由所找到的器官的名称给出的患者的该解剖部分的内容感知分析和识别的结果。因而，肺部(左肺和右肺)、心脏、脾脏、肾脏和肝脏显示为与根据切片指示各种器官的范围的双箭头线相邻。注意到，一个切片可以包含多于一个器官。另外，一个器官可以细分成子部分，例如心脏的分析和识别可以识别四个腔室并将每个腔室识别为右心房或左心房或者右心室或左心室。

图3显示本发明的检索系统的实施例的示意图。检索系统100包括图像采集装置MIM。检索系统100布置为从医学图像数据集5检索数据的切片，医学图像数据集5由使用例如计算机断层摄影(CT)、磁共振成像(MRI)、正电子断层摄影(PET)、单光子发射计算机断层摄影(SPECT)、超声扫描以及旋转血管造影或其他任何医学成像模态的数据采集装置MIM采集的。从模态MIM至单元12的传输可以经由专用的连接装置11(短程或长程、可能经由互联网)或通过无线传输。

系统100包括用于分割医学图像数据集5的分割装置13。系统100还包括用于将指示符与多个切片关联的处理装置14，该指示符代表分割中所获得的对象。可以例如从对被分割的医学图像数据集5进行的具有半自动(例如利用用户输入)或完全自动的解剖分析方法的特定内容分析中找到对象。因而，例如，第一对象1可以是心脏，第二对象2是肺部，参照图4。注意到，可以在本发明的上下文内应用任何多个器官，“第一”和“第二”的概念仅仅是为了方便参考。另外，提供检索装置15，用于在指示符被选择时检索与指示符相关联的多个数据切片。注意到，所检索的多个数据切片典型地少于总医学图像数据集，从而引起对数据传递的需要的减少。检索装置15还可以部分地或完全地位于用户界面17(UI)附近。用于选择指示符的用户输入可以典型地来自用户界面17(UI)。可以经由专用连接装置16(短程或长程，可能经由互联网)或通过无线传输将指示符传递至用户界面17(UI)以便显示，其中，放射科医生或受过类似训练的人员可以从本发明所提供的改进的检索能力获益。

图4示意性地图解说明指示符和相应的多个数据切片之间的关联，该数据切片包括例如由对象或解剖学上截然不同的区域定义的数据。图4示意性地显示包括切片S1、S2、S3、S4、S5和S6的分割的医学图像数据集5。医学图像数据集5的分割显示两个对象：心脏1和肺部2。在本图解说明的示例中，对象1数据、即心脏数据被包含在切片S1、S2和S3内，而另一对象2数据、即肺部数据被包含在切片S2、S3、S4和S5内。在基于分割而执行指示符与包括对象数据的切片的关联时，该关联导致指示符10“心脏”和20“肺部”分别与心脏1数据和肺部2数据相关联，所述分割包括对分割的医学图像数据集5进行具有半自动/自动的解剖识别方法的特定内容分析。在检索与心脏1相关联的数据切片时，无需传递所有切片S1-S6，只需传递切片S1-S3(切片的数量仅仅用于图解说明的目的；在现实的条件下，切片的总数量典型地显著更高，并且所检索的切片的数量是总数量的一小部分。在图4中所图解说明的示范性的实施例中，指示符10和20是文本指示符。如以下所解释的，其他指示符也是可能的。

图5显示各种类型的指示符10和20的示意图。如图4中，指示符可以是文本，优选以适当的语言的器官的名称，即心脏和肺部，如同样在图5的栏A中所显示的。在另一实施例中，如栏B和C中所示的，第一和第二指示符10和20分别可以是第一1和第二2对象的图形。栏B代表切片的侧面视图，而栏C代表横截面视图，即所采集的图像数据的(多个)原始切片的多平面重定格式的成像。这些图形优选是缩略图形或类似的小的图形，以便为用户改进概览。另外，适当的符号可以用作指示符10或20。

图6图解说明了具有分别代表肺部和心脏的指示符10和20的根据本发明的用户界面UI的一部分。每个指示符都包括文本标记和代表性切片图像。

图7显示从医学图像数据集5检索多个数据切片的方法的示意流程图，该方法包括：

a)显示与多个数据切片相关联的指示符10和20；

b)基于用户输入17而选择指示符10和20；以及

c)在该指示符被选择时，检索与指示符相关联的多个数据切片；

其中，指示符和多个切片之间的关联基于医学图像数据集的分割，指示符代表医学图像数据集的分割中所获得的对象，多个数据切片包括对象数据。

本发明可以借助于硬件、软件、固件或以上的任意组合来实现。本发明或本发明的某些特征还可以作为在一个或多个数据处理器和/或数字信号处理器上运行的软件来实现。

本发明的实施例的单独的元件可以以诸如单个单元、多个单元或作为独立的功能单元的一部分的任何适当的方式物理地、功能地且逻辑地实现。本发明还可以以单个单元实现，或者可以物理地且功能地分布在不同的单元和处理器之间。

尽管已结合具体实施例描述了本发明，但本发明不应当被解释为以任何方式限于所提出的示例。按照所附权利要求书来解释本发明的范围。在权利要求书的上下文中，动词“包括”及其变化形式并不排除其他可能的元件或步骤。同样，不定冠词“一”或“一个”等的使用不应当解释为排除多个。权利要求书中关于附图中所指示的元件的参考符号的使用不应当解释为限制本发明的范围。此外，不同的权利要求中提到的单独的特征可能有利地组合，并且，不同的权利要求中的这些特征的提及并不排除特征的组合是可能的且有利的。

Claims (12)

1.一种从医学图像数据集(5)检索多个数据切片的方法，所述方法包括：

a)显示与所述多个数据切片相关联的指示符(10、20)；

b)基于用户输入而选择所述指示符(10、20)；以及

c)在所述指示符被选择时，检索与所述指示符相关联的所述多个数据切片；

其中，所述指示符和所述多个切片之间的关联基于所述医学图像数据集的分割，所述指示符代表在所述医学图像数据集的所述分割中获得的对象(1、2)，所述多个数据切片包括对象数据。

2.如权利要求1所述的方法，还包括：

-分割所述医学图像数据集(5)，从而获得所述对象数据；

-识别包括所述对象数据的切片，从而创建所述多个数据切片；

-确定与所述多个数据切片相关联的所述指示符(10、20)；以及

-将所述指示符与所述多个数据切片相关联。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述指示符(10、20)是从所述多个切片计算的代表性图形。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述指示符(10、20)是描述所述多个切片的代表性文本。

5.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述对象(1、2)是解剖学上不同的区域。

6.如权利要求1或2所述的方法，其中，从包括解剖识别方法的特定内容分析中找到所述对象(1、2)。

7.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述指示符(10、20)是由所述对象的一个或多个主轴限定的所述对象的横截面视图。

8.如权利要求1或2所述的方法，其中，从具有预定义的指示符的表格中选择与所述多个切片相关联的所述指示符(10、20)。

9.一种用于从医学图像数据集(5)检索多个数据切片的系统(100)，所述系统(100)包括：

a)指示符单元(17)，用于显示与所述多个数据切片相关联的指示符(10、20)；

b)选择单元，用于基于用户输入而选择所述指示符(10、20)；以及

c)检索单元(15)，用于在所述指示符被选择时检索与所述指示符相关联的所述多个数据切片；

其中，所述指示符和所述多个切片之间的关联基于所述医学图像数据集的分割，所述指示符代表在所述医学图像数据集的所述分割中获得的对象(1、2)，所述多个数据切片包括对象数据。

10.如权利要求9所述的系统(100)，还包括：

-分割单元(13)，用于分割所述医学图像数据，从而获得所述对象数据；

-识别单元，用于识别包括所述对象数据的切片，从而创建所述多个数据切片；

-确定单元，用于确定与所述多个数据切片相关联的所述指示符(10、20)；以及

-关联单元，用于将所述指示符与所述多个数据切片相关联。

11.如权利要求9或10所述的系统(100)，包括图像采集装置(MIM)。

12.一种从医学图像数据集(5)检索多个数据切片的装置，所述装置包括：

用于使得显示与所述多个数据切片相关联的指示符(10、20)的模块；

用于基于用户输入而选择所述指示符(10、20)的模块；以及

用于在所述指示符被选择时，检索与所述指示符相关联的所述多个数据切片的模块，

其中，所述指示符和所述多个切片之间的关联基于所述医学图像数据集的分割，所述指示符代表在所述医学图像数据集的所述分割中获得的对象(1、2)，所述多个数据切片包括对象数据。