CN102915400A - 用于计算机支持地显示或分析医学检查数据的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及医学技术和医学信息领域并且涉及对医学检查数据或一个或多个检查数据组进行计算机支持的结构化方法。本发明包括以下步骤：提供至少一个医学检查数据组，其包括文本和/或符号描述的特定于患者的数据和/或至少一个借助放射检查设备建立的图像数据组；提供至少一个身体模型图像，其表示与检查数据匹配的身体模型（K）；将至少一个检查数据组与身体模型配准（1a,1b,2a,2b），其中将检查数据组与身体模型中的至少一个位置对应；并且通过用户界面（B）使得位置（R1至R7）对交互来说是可知的。
Description
技术领域
本发明涉及医学技术和医学信息领域并且涉及对医学检查数据或一个或多个检查数据组进行计算机支持的结构化。
背景技术
主要应用领域尤其在于放射学领域，其中通常采用计算机支持的RIS（“Radiology Information System（放射学信息系统）”的简称）、KIS（Krankenhausinformaitonsystem（医院信息系统））和PACS（“Picture Archivingand Communication System（图片存档和通信系统）”的简称）系统。诊断基于在不同模态上的成像医学检查，诸如计算机断层造影设备（CT）、磁共振断层造影设备（MRT）、正电子发射断层造影设备（PET）、X射线设备（X光）或超声波设备（US）。提到的放射学检查设备提供图像数据组。图像数据组通常是包含体积图像的图像体积数据组，或是包含图像系列的图像系列数据组。
通过现代成像方法，诸如计算机断层造影（CT）、磁共振（MR）或超声波（US）建立图像数据组，其内容复杂，以至于通过放射学家的完整和无错分析是困难的。
这些成像方法可以通过改进的分辨率或新的检查协议和方法产生关于患者的非常详细和多样的数据。
这些数据的许多目前在成像诊断是定量的并且-如试验值-可以用于评估病变的进程。同时这些丰富的数据应当有条理地呈现给医生。
目前的系统通常不充分满足这些要求，因为不同成像方法的数据不能被共同地显示或者因为医生必须顺序地观察各个预先检查或必须阅读所属的文本诊断。当考虑到研究越来越多地由大量单图像组成时，保持对单个成像研究的概览可以是具有挑战性的。
对图像数据组的分析通常在诊断站以计算机支持的方式进行，所述诊断站允许通过图像数据组的观察和导航以及分析的整理（例如作为文本或口述）。图像数据组为此被拆分为医学图像的系列，放射学者基本上顺序考察所述图像系列，其中他口述所述分析。特别地，在分析中描述病理结构的外观、位置以及改变。病理结构例如是肿瘤，但是也可以是血管、骨等，其具有与健康的正常状态的病理偏差。
在目前放射学者开始医学图像的诊断之前，他将首先阅读患者的预先诊断，如果存在的话，并且必要时观察所属的图像数据。在此通过诊断文本（例如“在第6肝段中的肿块”、“左边第7肋骨的骨折”）的引导，甚至在图像诊断软件（例如PACS、DICOM Viewer、Advanced Visualization）中其导航到描述的单个诊断。然后他系统地诊断当前的图像数据，其中其认知能力在于，从大量病理改变和异常得出相关的病变图像和由此得出诊断。单个图像诊断（病理异常，通常通过例如肿瘤大小和狭窄级别的测量数据补充）以及综合分析然后都以放射检查报告的形式表达并且例如传输给治疗医生。
用于图像诊断的更新的软件使得医生容易导航到各个图像诊断，方法是，通常以列表的形式显示所述图像诊断并且通过选择单个诊断而按照适合于显示单诊断的形式直接显示相应的图像。对于确定的医学诊断过程，可以定性地图形可视化诊断。但是这是特殊的并且不允许在所有诊断过程上统一的和同时灵活的可视化。
用于图像诊断的现代的软件还允许多个图像数据组（并列或重叠）的同时显示。图像数据组在此还可以来自于不同的成像方法。通过图像数据组的配准由此单个图像诊断可以被纵向地比较或者在补充的显示（例如借助CT的解剖细节、借助MR的功能信息、借助PET的新陈代谢信息）中被观察。
除了上面提到的、放射学者在将（可能来自于不同的源的）大量单诊断组合为一个相关的病变图像或一个诊断的情况下所必须具备的认知能力之外，放射学者的另一个智力要求还在于，他长期地在不同种类的信息表示之间切换。即使在图像诊断软件内部在中央位置以列表形式收集相关单图像诊断时，放射学者也必须在诊断的陈述的表示和其可视化表示之间切换。相同的问题又在转诊的医生方面产生。这些医生必须阅读在利用不同种类的信息表示的检查报告中收集的信息并且在他方面解释，以便获得对于整个病变图像的诊断的理解。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，改进对上面提到的检查或诊断数据的上面提到的信息表示，所述检查或诊断数据可以包括文本的描述和图像数据（组）。
对于患者的医学数据的诊断使用交互的全身模型。将患者检查的医学数据的整个集合与全身模型配准。由此在然后的诊断中在任何时候全部上下文信息对每个单诊断都可用。
在此基础上，附加地将患者的前面的检查的结果与相同的身体模型配准，从而可以显示在不同时刻之间的诊断的改变（也可以作为电影来动画）。通过将不同检查的结果配准到一个身体模型此外还可以提示结果中可能的不一致。
根据语义学注解（所述语义学注解是在配准和可能的前面的诊断的范围内产生的并且所述语义学注解使得诊断或解剖或病理结构的医学含义是计算机理解的），可以在全身模型和原始图像数据之间智能导航。
在此对任何时刻并且在每个过程的上下文中关于不同模态的所有身体区域、器官和图像数据组允许统一种类的信息表示。由此得出学习和协调效果和在系统的（进一步）开发和使用情况下更高的效率。
本发明的另一方面是一种装置，优选是具有一个或多个用于计算机支持地结构化的服务器或计算机的设备或模块，用于执行上面提到的方法，其分别可以是按照硬件和/或按照软件或作为计算机程序产品构造。
患者检查数据或诊断数据在此可以在显示装置上显示。
附图说明
本发明的其他优点、细节和扩展从以下结合附图对实施例的描述得出。其中，
图1示出该方法或系统的概览图，
图2至图6示出按照本发明的显示的示例性特征。
具体实施方式
图1以软件或硬件实现的结构形式示出本发明的实施例。用户界面B例如以诊断站的形式使得用户、特别是放射学者可以对存储在用于数据管理D的数据库中的图像数据组进行用户存取。在诊断站向用户提供用于医学图像的可视化、图像解释I和编辑E以及用于通过口授或文本输入的诊断显示的可能性。该诊断站这样扩展，使得其还显示所述身体模型K并且允许用户特别在图2至图6中显示的交互。将图像诊断尽可能全自动传输到身体模型，其中应用不同的方法或算法A或操作，其如下粗略分类：
-自动图像分析方法。在此一方面存在大量用于探测例如肺、肠、或乳房病变的算法。另一方面采用基于机器学习的方法，用于“从语法上分析”图像，其例如由US 2010/0080434 A1“Hierarchical Parsing and Semantic Navigation OfFull Body Computed Tomography Data”公知，和用于学习病变图像，其例如从US7,949,167 B2“Automatic Learning Of Image Features to Predict Disease”公知。
-用于图像分析的半自动方法。在此用户-必要时在手动校正之后-“接受”自动图像分析方法的结果。通常用户在这些情况下还对关于图像诊断的自动确定的信息补充另外的特征和解释（“中度狭窄”、“浸润”）。在DE 10 2010 012797.3“System zur Effizienzsteigerung und Strukturierung radiologischerBefundung”中已经建议了用于半自动诊断的特别方法。
-用户通过在图像中进行测量和分析（例如长度、面积、体积、平均密度等）来手动建立图像诊断。在这些情况下已知图像诊断的位置，因为直接在图像中诊断。在图像（体积）中的位置由此可以借助经典的配准算法REGB进行确定（参见1a,1b）。在最简单的情况下例如利用基于自动探测的地标的模型进行配准。为此首先确定自动探测的地标以用于图像诊断并且将与该地标的相对位置传输到身体模型。已经建议的配准方法在US 61/294,256“Semantics-DrivenImage Registration”中描述。此外用户还利用如下可能性：在没有特殊测量或分析的条件下将图像诊断直接写入或口授到诊断中。如果预先结构化所述诊断（例如按照对于头部、颈部/肩部、胸部、腹部/骨盆的分离的片段），则该结构可以被用于确定单个图像诊断的解剖学位置。如果这不可能，则通常借助文本分析REGM来确定单个图像诊断的解剖学位置。如果确定了解剖学位置，则同样可以进行到身体模型2a、2b的（纯语义学的）配准。与身体模型K的交互尤其由身体模型的缩放和滤波组成。对用户交互的支持以及用于模型3c,3d的加载和存储的功能性包括所有包含的图像诊断，在同样与用户界面相连（参见3a,3b）的组件ML“Modell-Logik”中被综合。
在图2至图6中示出了检查结果的例子，其映射到整个身体的模型。相关的检查结果可以以最低缩放级别分组出现（分组基于检查结果的语义学注解，例如其解剖定位）。结果的可视化的种类（在该情况下作为不同大的参考点R1至R7）向用户提供关于每个组的结果的数量的提示。
在图2中示例性示出按照最低缩放级别、用于描述检查结果的少数文本信息。
在图3中示出了用1和2表示的用户交互：
1．用户可以改变缩放设置，由此显示检查结果的更多或更少细节。
2．用户可以接通/断开文字说明。
在图4中示出了利用1和2表示的用户交互：
1．当用户在检查结果上定位鼠标时，出现具有结果的详细描述的预览窗口。
2．如果存在，附加地可以显示结果的预览图像。如果用户在该预览图像上点击，则其在原始图像中直接导航到该结果。
在图5中示出了利用1和2表示的用户交互：
1．如果系统显示在检查结果之间的不一致，则这直接在模型中可视化显示，从而引起用户对不一致的注意。如果用户将鼠标移动到标记的不一致，则系统显示基础的细节信息。
2．用户可以直接在原始图像中跳到结果。
在图6中示出了利用1至4表示的用户交互：
1．通过时间线，用户可以切换到更早的检查的结果。此外他还可以激活比较模式，以便选择应当互相比较哪个时刻。
2．用户可以选择，是显示所有结果，还是仅显示相应于确定的标准（例如大小改变）的那些。
3．进程模式：如果激活该模式，则模型按照其进程可视化结果（恶化、改善、没有变化等）。
4．对每个检查结果，可以向用户显示一个历史。
此外在图6中上面提到的进程模式利用符号S颜色表示，其可以具有以下含义：
例如
红色：当前诊断（Current finding）
绿色：更早的诊断
红-绿：恶化
绿-红：改善
褐色：未改变
白色：消失
以下标记、特征和优点对于本发明来说是有利的：
替代仅按照列表或未结构化的诊断文本来管理各个图像诊断，按照本发明按照特定于患者的全身模型的上下文显示所述各个图像诊断并且利用语义学元数据来注解。在此，图像数据到模型的配准允许将图像诊断与正确的解剖结构对应，其中进行在不同模态的数据组之间的一致性检查并且可以联合冗余的诊断。该模型允许在不同的身体区域和器官上有效导航，包括无级缩放、图像诊断的深远滤波（例如涉及血管系统的单诊断和/或仅严重的和/或恶化的单诊断的确定的单诊断和/或限制到特定的成像方法或处理）。不同详细级别的显示、图像诊断的改变的示意性显示通过特殊符号是可以的（新出现的图像诊断、意味着改善或恶化的图像诊断、在当前检查中没有相应性的图像诊断）。
一种扩展是，可以获得关于改变的快速概览，因为这可以提示患者的健康状态的改变，但是还可以提示，放射学者在一个时刻对一个图像诊断忽略了或不同地估计/测量了。由此，时间进程不仅可以通过特殊的符号来显示，而且还可以通过在可用的时刻在保持相同缩放和滤波设置的情况下（自动或手动触发地）逐步显示模型来显示。在所述步骤的快速顺序情况下可以形成随时间改变的电影。
关于患者解剖的诊断的抽象、交互显示以前面描述的方式允许更好、广泛地理解病变图像，因为重要的上下文信息对每个诊断变得明显。
此外该方案允许消除在定位单个器官的情况下用于定性解释诊断的单独的示意性显示。该模型在其信息密度方面可以-如上所述-交互地或自动地被降低并且仅显示相关的部分。
相应旋转和放大，可以实现诊断的等效简化和定性的有说服力的可视化。以这种方式可以节省冗余的开发费用，其降低了复杂性并且更简单实现将来的可视化。
此外按照本发明还可以重复使用。这一点在系统的用户方面带来识别和学习效果并且随着时间产生更有效的使用。
附图标记列表
A 算法/操作
B 用户界面
D 数据管理
E 诊断编辑器
I 图像解释
K 身体模型
ML 模型逻辑
REGB 图像与模型K的配准
REGM 文本与模型K的配准
R1至R7 参考点和/或位置例如R1:淋巴结,颈部,右边,
S 具有颜色的符号，例如，红色、绿色、红绿、绿红、褐色、白色
1,2,3,4 交互
1a,1b 经典配准算法
2a,2b 到身体模型的配准
3a,3b 存储和/或加载
3c,3d 在用户界面和模型逻辑之间通信
Claims (15)
1.一种用于医学检查数据的计算机支持的结构化的方法，包括以下步骤：
-提供至少一个医学检查数据组，其包括文本和/或符号描述的特定于患者的数据和/或至少一个借助放射检查设备建立的图像数据组，
-提供至少一个身体模型图像，其表示与检查数据匹配的身体模型（K），
-将所述至少一个检查数据组与所述身体模型配准（1a，1b,2a,2b），其中将该检查数据组与该身体模型中的至少一个位置对应，并且
-通过用户界面（B）使得所述位置（R1至R7）对交互来说是可识别的。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将身体模型图像中的所述位置在显示装置上显示。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在身体模型中的所述位置上注解语义学元数据。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，对病理结构与对检查数据组的前面的更早分析相比的改变进行确定、注解并且通过用户界面（B）使得对交互来说是可识别的（S）。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将病理结构的确定的位置、病理结构的确定的改变和病理结构的可能的确定的特征综合并且以结构化的形式表示。
6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据结构化的形式揭示不一致并且必要时使得所述不一致是可识别的。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据结构化的形式揭示冗余并且必要时消除。
8.一种用于医学检查数据的计算机支持的结构化的装置，具有：
-用于提供至少一个医学检查数据组的部件，所述医学检查数据组包括文本和/或符号描述的特定于患者的数据和/或至少一个借助放射检查设备建立的图像数据组，
-用于提供至少一个身体模型图像的部件（ML），所述身体模型图像表示与检查数据匹配的身体模型（K），
-用于将所述至少一个检查数据组与所述身体模型配准（REGB,REGM）的部件，其中将该检查数据组与该身体模型中的至少一个位置对应，并且
-通过用户界面（B）使得所述位置（R1至R7）对交互来说是可识别的。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，其具有用于将所述身体模型图像中的所述位置在显示装置上显示的部件（B）。
10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，其具有用于在身体模型中的所述位置上注解语义学元数据的部件（ML）。
11.根据上述权利要求8-10中任一项所述的装置，其特征在于，其具有用于对病理结构与对检查数据组的前面的更早分析相比的改变进行确定、注解并且通过用户界面使得对交互来说是可识别的部件（ML）。
12.根据上述权利要求8-11中任一项所述的装置，其特征在于，其具有用于将病理结构的确定的位置、病理结构的确定的改变和病理结构的可能的确定的特征综合并且以结构化的形式显示的部件。
13.根据上述权利要求8-12中任一项所述的装置，其特征在于，其具有用于根据结构化的形式揭示不一致和/或使得该不一致可识别的部件。
14.根据上述权利要求8-13中任一项所述的装置，其特征在于，其具有用于根据结构化的形式揭示和/或消除冗余的部件。
15.一种计算机程序产品，适合于根据前述权利要求中任一项所述的装置，具有在计算机上可加载的和/或可运行的程序代码，其具有以下步骤：
-获得至少一个医学检查数据组，其包括文本和/或符号描述的特定于患者的数据和/或至少一个借助放射检查设备建立的图像数据组，
-获得至少一个身体模型图像，其表示与检查数据匹配的身体模型（K），
-将所述至少一个检查数据组与所述身体模型配准（1a,1b,2a,2b），其中将检查数据组与身体模型中的至少一个位置对应，并且
-通过用户界面（B）使得所述位置（R1至R7）对交互来说是可知的。
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