CN102599976A - 用于改进医疗图像分析的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于改进医疗图像分析的方法和系统。本公开针对一种在医疗成像分析期间有效且明确对医疗图像数据中的生理特征加标的方法。例如，在一个实施例中，该方法包括从标签工具接收标签的选择，接收识别与所选标签关联的图像中的位置的一组或多组坐标，限定图像中通过医疗图像数据内的共享物理性质的域和与所选标签关联的一个或多个所识别位置所界定的生理特征，以及将标签指配给所限定特征。

Description

用于改进医疗图像分析的方法和系统
技术领域
本文所公开的主题涉及医疗图像分析，更具体来说，涉及医疗图像数据中的生理特征的有效且明确加标(labeling)。
背景技术
存在由现代专业医务人员用于对生理组织进行成像的多种技术，各基于所采用的特定物理性质提供了独特优点和限制。包括X射线、CT超声和MR成像的常见成像技术能够用于生成具有被分析组织的各种二维和三维视图的图像数据集。所产生的医疗图像数据集随后可由专业医务人员来分析，其中可限定和对图像内的生理特征加标。由于人体的某些解剖区域的复杂性，医疗图像分析能够是麻烦的过程。该过程能够受到用户界面的潜在模糊性进一步阻碍，其中会变得难以清楚了解对什么生理特征加标以及哪一个标签属于特定特征。
发明内容
在一个实施例中，提供一种便于医疗图像分析期间加标的方法。该方法包括接收标签的选择，接收识别与所选标签关联的图像中的位置的一组或多组坐标，限定图像中通过医疗图像数据内的共享物理性质的域和与所选标签关联的一个或多个所识别位置所界定的生理特征，以及将标签指配给所限定特征。
在另一个实施例中，提供一种用于医疗图像分析的系统。该系统包括输入和输出装置，其中包括显示器和指针装置以及作为来自患者医疗成像的数据的表示的一个或多个图像。该系统还包括光标，该光标配置成选择标签，并且选择图像中与所选标签关联的位置。该系统还包括运行命令以执行功能的处理器。这些功能包括接收标签的选择，接收图像上与所选标签关联的一个或多个位置，限定通过所接收位置的一个或多个和组织中的共同物理性质的域所限制的生理特征，以及将标签指配给所限定特征。
在另一个实施例中，提供一个或多个编码有一个或多个计算机可执行例程的有形非暂时计算机可读介质。这些例程在由处理器运行时来执行动作，包括：接收标签的选择，接收图像上将与所选标签关联的一个或多个位置，限定通过所识别位置的一个或多个和图像数据中的共同物理性质的域所限制的生理特征，以及将标签指配给所限定特征。
附图说明
通过参照附图阅读以下详细描述，将会更好地理解本发明的这些及其它特征、方面和优点，附图中，相似符号在附图中通篇表示相似部件，附图包括：
图1是按照本公开的方面、供产生图像中使用的CT成像系统的简图；
图2是示出按照本公开的方面的医疗成像分析的一个实施例的流程图；
图3示出按照本公开的方面的接收标签选择；
图4示出按照本公开的方面的接收图像中将与所选标签关联的坐标；
图5示出按照本公开的方面的限定生理特征、将所选标签指配给特征以及显示标签。
具体实施方式
本文所公开的方式适合于分析从大范围的成像技术所得到的医疗图像数据，例如但不限于计算机断层扫描(CT)、C型臂血管造影、标准x射线照相、磁共振成像(MRI)、正电子发射断层扫描(PET)、超声成像等等。为了便于说明，本公开将主要论述在CT系统的上下文中的当前图像分析方式。但是，应当理解，以下论述同样可适用于其它成像技术，例如以上所述以及其它技术。
有鉴于此，图1中提供设计成在围绕患者的各种视图来采集适合于图像分析的X射线衰减数据的CT成像系统10的一个示例。在图1所示的实施例中，成像系统10包括定位成与准直仪14相邻的X射线辐射源12。X射线源12可以是X射线管、分布式X射线源(例如固态或热离子X射线源)或者适合于采集医疗或其它图像的任何其它X射线辐射源。
准直仪14准许X射线16进入患者18所定位的区域。X射线辐射20的一部分通过或围绕患者18经过，并且照射一般以参考标号22所表示的探测器阵列。阵列的探测器元件产生表示入射X射线20的强度的电信号。采集和处理这些信号，以便重构患者18体内的特征的图像。
源12由系统控制器24来控制，系统控制器24为CT检查序列供应电力和控制信号。在所示实施例中，系统控制器24经由可以是系统控制器24的部件的X射线控制器26来控制源12。在这种实施例中，X射线控制器26可配置成向X射线源12提供电力和定时信号。
此外，探测器22耦合到系统控制器24，系统控制器24控制探测器22中生成的信号的采集。在所示实施例中，系统控制器24使用数据采集系统28来采集由探测器所生成的信号。数据采集系统28接收由探测器22的读出电子器件所收集的数据。数据采集系统28可接收来自探测器22的取样模拟信号，并且将数据转换成数字信号，供处理器30进行后续处理，下面进行论述。备选地，在其它实施例中，数模转换可由设置在探测器22本身上的电路来执行。系统控制器24还可运行关于所采集图像信号的各种信号处理和过滤功能，例如动态范围的初始调整、数字图像数据的交织等等。
在图1所示的实施例中，系统控制器24耦合到旋转子系统32和线性定位子系统34。旋转子系统32使X射线源12、准直仪14和探测器22能够绕患者18旋转一圈或多圈。应当注意，旋转子系统32可包括扫描架，其上设置了相应X射线发射和探测部件。因此，在这种实施例中，系统控制器24可用于操作扫描架。线性定位子系统34可使患者18、或者更具体来说是使支承患者的台架能够在CT系统10的膛中位移。因此，台架可在扫描架中线性移动，以便生成患者18的特定区域的图像。在所示实施例中，系统控制器24经由马达控制器36来控制旋转子系统32和/或线性定位子系统34的移动。
一般来说，系统控制器24命令成像系统10的操作(例如经由上述源12、探测器22和定位系统的操作)，以便运行检查规程以及处理所采集数据。例如，系统控制器24经由上述系统和控制器可使支承源12和探测器22的扫描架围绕感兴趣主体旋转，使得可在相对于主体的各种视图得到X射线衰减数据。在当前上下文中，系统控制器24还可包括信号处理电路、用于存储由计算机所运行的程序和例程(例如用于运行本文所述的图像处理技术的例程)以及配置参数和图像数据的关联存储器电路等等。
在所示实施例中，将系统控制器24所采集和处理的图像信号提供给处理部件30供图像的重构。处理部件30可以是一个或多个常规微处理器。由数据采集系统28所收集的数据可直接地或者在存储于存储器38之后传送给处理部件30。适合于存储数据的任何类型的存储器可由这种示范系统10来使用。例如，存储器38可包括一个或多个光、磁和/或固态存储器存储结构。此外，存储器38可位于采集系统站点，和/或可包括用于存储数据、处理参数和/或用于以下所述的迭代图像重构的例程的远程存储装置。
处理部件30可配置成经由通常配备有键盘、指针装置(例如鼠标)和/或其它输入装置的操作员工作站40从操作员接收命令和扫描参数。操作员可经由操作员工作站40来控制系统10。因此，操作员可观察重构的图像和/或以其它方式使用操作员工作站40来操作系统10。例如，耦合到操作员工作站40的显示器42可用于观察重构的图像以及控制成像。另外，图像还可由可耦合到操作员工作站40的打印机44来打印。
此外，处理部件30和操作员工作站40可耦合到其它输出装置，其可包括标准或专用计算机监视器及关联处理电路。一个或多个操作员工作站40还可链接在系统，用于输出系统参数、请求检查、查看图像等等。一般来说，系统中提供的显示器、打印机、工作站和类似装置可以是数据采集部件本地的，或者可远离这些部件，例如在机构或医院中的其它位置，或在完全不同的位置(其经由诸如因特网、虚拟专用网络之类的一个或多个可配置网络链接到图像采集系统)，等等。
还应当注意，操作员工作站40还可耦合到图片存档和通信系统(PACS)46。PACS 46又可耦合到远程客户端48、放射科信息系统(RIS)、医院信息系统(HIS)或者耦合到内部或外部网络，使得不同位置的其他方可访问原始或经处理的图像数据。
虽然前面的论述单独处理成像系统10的各种示范部件，但是这些各种部件可设置在共同平台或者互连平台中。例如，处理部件30、存储器38和操作员工作站40可作为配置成控制本公开的方面进行操作的通用或专用计算机或工作站来共同提供。在这类实施例中，通用或专用计算机可作为相对于系统10的数据采集部件的单独部件来提供，或者可在与这类部件共同的平台中提供。同样，系统控制器24可作为这种计算机或工作站的一部分或者作为专用于图像采集的单独系统的一部分来提供。
在完成患者的医疗成像并且已经处理所产生图像数据集以产生表示所表征组织的图像或者一系列图像之后，可接着进行图像分析。在基于计算机的医疗图像分析期间，可将这些图像连同一组工具和标签一起呈现给专业医务人员，供分析和注解图像数据中包含的各种特征。在一些实施例中，医疗图像分析可在操作员工作站40上使用其输入装置和显示器42来进行，以便允许专业医务人员与图像数据进行交互。在其它实施例中，医疗图像分析可在与操作员工作站40分开的系统上进行，例如经由PACS 46来访问图像数据的远程客户端48。
医疗图像数据通常包含与被成像组织的物理性质有关的信息，并且在这个数据中一般是基于在组织中实际测量的内容的共同或共享物理性质的域。这些共享物理性质可限定共同的、毗连或连续的结构或者表面，并且可包括密度、声阻抗、回音性(echogenicity)、相对运动或流动、相对速度、自旋密度、磁共振T1或T2弛豫时间、辐射吸收率或衰减率、辐射透射率、造影剂浓度等等。在一个实施例中，共享物理性质(例如结构、表面、脉管等)的区域可在图像数据中基于这些共享或共同性质来限定(即，加标)。在这种实施例中，当标签施加到区域时，还可对应地对识别为对应于该区域或者具有共同性质(例如所限定表面或阈值)的其它像素或体素加标。在一个实施例中，为了更清晰起见，区域的边界使用在修改的光标上显示的相同颜色来加亮显示。
一般参照图2，提供示出在医疗图像分析期间的特征加标的本方法的一个实施例的流程图。在所示实施例中，所示方法首先从随被分析图像所显示的标签工具来接收(框60)特定标签的选择。将会理解，本文所述的医疗图像分析可由操作员在上述系统10的部件的一个或多个、例如在工作站40或远程客户端48来执行。在一个实施例中，标签的选择在包含用于图像中可能包含的生理特征的列表标签的标签工具箱或调色板中进行。在一个这种实施例中，标签选择通过使用由鼠标或类似输入装置所控制的光标进行，并且在选择时，标签工具箱或调色板中的标签的外观可加亮显示以指示其被选取的状态。
在所示实施例中，一旦已经选择标签，当光标定位在图像上方时，光标的外观可改变(框62)。在一个这种实施例中，光标的外观修改成包括所选标签的文本或者其任何识别部分。这种实施例允许用户明确地可视化在特定时间哪一个标签与图像关联。在这种实施例中，每当光标没有定位在图像上方或者每当标签在标签工具中不再被选取时，光标还可回复到它在标签选择之前显示的外观。
在一个实施例中，在已经选择标签之后，图像中的位置可使用经修改的光标来选择，从而使所选坐标(框64)与图像中的所选标签关联。在这种实施例中，这些坐标表示图像数据中与所选标签所识别的生理特征关联的像素或体素。在一个实施例中，仅接收一组坐标，并且这些坐标表示图像中包含的生理特征中的像素或体素。在另一个实施例中，接收特定标签的多个坐标，限定图像中显示的特定生理特征的开始、结束、中心或边缘点。在一些实施例中，一个或多个标记符可在图像上显示，以便加亮显示图像上已经与特定标签关联的位置。
在所示实施例中，与特定所选标签关联的所接收坐标连同从图像数据中的共同或共享物理性质的域所搜集的边界(如上所述)一起可用于限定(框66)图像数据中的生理特征或性质。在这种实施例中，为了清晰起见，特征的所限定边界可在图像中显示时加亮显示。在一个实施例中，为了更清晰起见，区域的所限定边界可使用在修改的光标上显示的相同颜色来加亮显示。在针对CT血管造影中的血管系统的图像分析的一个实施例中，可通过该方法来接收特定脉管的开始和结束位置，供与特定标签关联。在这种实施例中，该方法可采用中心线(或类似)算法基于对该标签所接收的开始与结束位置之间的图像数据中的造影剂浓度来限定脉管的边界。在具体针对超声数据的图像分析的另一个实施例中，可通过该方法来接收图像中的单个位置，供与特定标签关联。在这种实施例中，该方法可采用特征限定算法基于包含对该标签所接收的位置的图像数据中的等回音性区域(isoechogenic region)来限定特定段特征的边界。
在所示实施例中，可将所选标签指配(框68)给所限定特征，并且可显示具有所指配标签的所限定特征(框70)。在一个实施例中，当前显示的图像可以仅表示图像数据的子集(例如表示单层面三维图像数据的二维视图)。在这种实施例中，在对图像数据的特定视图或子集执行了标签指配之后，可将标签指配给整个图像体积或数据的特定生理特征。相应地，在这种实施例中，可对基于包含所限定特征的一部分的图像数据或体积所生成的所有视图或层面(例如图像)显示所指配标签。在显示标签中，一些实施例可通过将共同加亮显示颜色用于所限定特征的边界和所指配标签来表示标签到特征的指配。其它实施例可通过在图像上显示所指配标签，以使得它与所指配特征相切，来指示特定标签到其所指配特征的指配。一些实施例可不具有确定图像的最佳(例如最小混杂)区域以将标签显示在其所指配特征附近的算法。
图3-5示出针对在CT图像分析期间对血管加标的本公开的具体实施例的模拟屏幕截图。
图3示出标签选择，其中标签工具80包含表示医疗图像82中可能表示的不同解剖特征的一系列标签。特定标签84可使用光标86来选择，并且在接收到该选择时，标签工具80中的所选标签84可加亮显示以表示其被选取的状态。本领域的技术人员会理解，图像82不需要是同时显示供分析的唯一图像，标签工具80也不是可用于图像分析和注解的唯一工具箱或调色板。
图4示出一个实施例，其中从标签工具80选择了标签84，并且光标90随后沿路径92移动到图像82上方。相应地，所示实施例中的光标90的外观已经修改成显示识别所选标签84的文本。图4还示出光标90沿路径92移动到停留在图像82中的特定特征94上方。在一个实施例中，当光标90定位在特征94上方时，为了清晰起见，光标或特征的任一个或两者可加亮显示。在这种实施例中，当使用光标90在特征94上指定位置时，该方法接收图像82中与标签84关联的坐标。
图5示出一个实施例，其中生理特征100已经被限定并且指配了标签102。在一个实施例中，特征100的边界或者所指配标签的任一个或两者在显示于图像82时采用共同颜色加亮显示。在这种实施例中，在完成指配之后，去除标签工具80中的先前所选的标签104的加亮显示，以便表示当前没有选择标签。
本发明的技术效果包括在医疗图像分析期间有效且明确地限定和对医疗图像数据中生理特征加标的能力。此外，本公开通过改进在医疗图像分析期间可注解特征的速度，同时使潜在用户错误为最小，来实现改进的工作流程。
本书面描述使用示例来公开本发明，其中包括最佳模式，并且还使本领域的技术人员能够实施本发明，包括制作和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的专利范围由权利要求书来限定，并且可包括本领域的技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求书的文字语言完全相同的结构元件，或者如果它们包括具有与权利要求书的文字语言的非实质差异的等效结构元件，则它们意在落入权利要求书的范围之内。

Claims (20)

1.一种便于医疗图像分析期间加标的方法，包括：
接收标签的选择；
基于所选标签来改变光标的外观；
接收识别图像中与所选标签关联的位置的一组或多组坐标；
限定所述图像中通过所述医疗图像数据中的共享物理性质的域和与所选标签关联的一个或多个所识别位置所界定的生理特征；以及
将所述标签指配给所限定特征。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述标签从标签工具来选择，并且改变所述标签工具中的所述标签的外观以反映其被选取的状态。
3.如权利要求2所述的方法，其中，在将所选标签指配给所限定特征之后，所述标签在所述标签工具中自动撤消选取，并且改变所述标签工具中的所述标签的外观以反映其被撤消选取的状态。
4.如权利要求1所述的方法，其中，当所述光标定位在图像上方时，所述光标的外观改变成包括识别所选标签的文本。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述医疗图像数据中的共享物理性质包括密度、声阻抗、回音性、相对运动或流动、相对速度、自旋密度、磁共振T1或T2弛豫时间、辐射吸收率或衰减率、辐射透射率或造影剂浓度中的一个或多个。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所限定特征及其所指配标签在指配之后在所述图像中显示。
7.如权利要求1所述的方法，其中，如果所限定特征存在于相关图像中，则所限定特征及其所指配标签在那些图像上自动显示。
8.一种医疗图像分析系统，包括：
输入和输出装置，包括显示器和指针装置；
来自图像数据集的作为医疗成像的患者组织的表示的一个或多个图像；
光标，能操作成选择标签并且选择图像中将与所选标签关联的位置；
处理器，运行命令以执行功能，包括：
接收标签的选择；
基于所选标签来改变光标的外观；
接收图像上与所选标签关联的一个或多个位置；
限定通过所接收位置的一个或多个和被成像组织中的共同物理性质的域所限制的生理特征；
将所述标签指配给所限定特征。
9.如权利要求8所述的系统，其中，所述系统包括其中包括用于生理特征的标签的标签工具，其配置成接收来自所述光标的标签选择，以及改变所述标签工具中的所述标签的外观以反映所述标签的被选取的状态。
10.如权利要求9所述的系统，其中，在将所选标签指配给所限定特征之后，所述标签在所述标签工具中被自动撤消选取，并且改变所述标签工具中的所述标签的外观以反映其被撤消选取的状态。
11.如权利要求8所述的系统，其中，当所述光标定位在图像上方时，所述光标的外观改变成包括识别所选标签的文本。
12.如权利要求8所述的系统，其中，所述医疗图像数据中的共享物理性质包括密度、声阻抗、回音性、相对运动或流动、相对速度、自旋密度、T1或T2弛豫时间、辐射吸收率或散射、辐射透射率或造影剂浓度中的一个或多个。
13.如权利要求8所述的系统，其中，所限定特征及其关联标签在所述图像上显示。
14.如权利要求8所述的系统，其中，如果所限定特征存在于所述图像数据集的其它图像中，则所限定特征及其所指配标签在这些图像上自动显示。
15.一种或多种编码有一个或多个例程的有形非暂时计算机可读介质，其中所述例程在由处理器运行时执行动作，包括：
接收标签的选择；
基于所选标签来改变光标的外观；
接收图像上与所选标签关联的一个或多个位置；
限定通过所识别位置的一个或多个和所述医疗图像数据中的共同物理性质的域所限制的生理特征；以及
将所述标签指配给所限定特征。
16.如权利要求15所述的一种或多种有形非暂时计算机可读介质，其中，所述标签从标签工具来选择，并且改变所述标签工具中的所述标签的外观以反映其被选取的状态。
17.如权利要求16所述的一种或多种有形非暂时计算机可读介质，其中，在将所选标签指配给所限定特征之后，所述标签在所述标签工具中被自动撤消选取，并且改变所述标签工具中的所述标签的外观以反映其被撤消选取的状态。
18.如权利要求15所述的一种或多种有形非暂时计算机可读介质，其中，当所述光标定位在图像上方时，所述光标的外观改变成包括识别所选标签的文本。
19.如权利要求15所述的一种或多种有形非暂时计算机可读介质，其中，所述医疗图像数据中的共享物理性质包括密度、声阻抗、回音性、相对运动或流动、相对速度、自旋密度、磁共振T1或T2弛豫时间、辐射吸收率或衰减率、辐射透射率或造影剂浓度中的一个或多介。
20.如权利要求15所述的一种或多种有形非暂时计算机可读介质，其中，所限定特征及其所指配标签在所述图像上显示。
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