CN103299320B - 用于临床试验的通过互联网的定量图像分析平台的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开目的在于用于通过网络分析临床试验数据的系统和方法。系统和方法规定图像协议，对多个协议编码并将该信息传递到获取单元，该获取单元将协议附加到数字图像。当图像需要被分析以收集临床试验数据时，所编码的信息被提取，且正确的软件应用被初始化并用于分析图像。

Description

用于临床试验的通过互联网的定量图像分析平台的系统和 方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年1月7日提交的美国临时申请号61/430,802的优先权，该临时申请的公开通过引用被全部并入本文。

技术领域

本公开通常涉及用于通过互联网对临床试验进行图像分析的系统和方法。更具体地，本公开涉及通过互联网对制药临床试验进行定量图像分析的系统和方法。

背景技术

最近，定量成像成为制药公司的非常重要的主题。药物开发非常昂贵和在时间上漫长，且临床试验的不同阶段常常是必要的，以便证实药物的有效性。目前，制药公司正开发制剂，当被注入人受验对象体内时，制剂可在功能和解剖级被成像以量化药物的有效性。这种类型的制剂可明显减小临床试验的时间长度和药物开发的成本。

因此，医学图像分析供应商正开发专用系统和工具来分析并量化这样的临床试验图像。对于不同的成像方式，例如CT、MR、PET、SPECT，可能需要开发不同的专用分析工具。利用当前的方法，分析是以应用为中心的。也就是说，感兴趣的用户首先开始应用，并接着装入预期用于应用的数据。相应的临床试验中心可能因此需要安装用于不同的临床试验的多个应用。用户查看并找出正确的应用以及装入预期用于分析的正确的图像因此是低效的。此外，来自两个不同的供应商的两个分析软件应用可进行相同的分析并不是不常见的。然而，由于供应商平台中的变化，分析结果可能不同。例如，一些临界参数例如用于阈值化的CT Hounsfield单位值可在每个应用中被硬编码，并在平台中变化。目前没有最小化在分析结果当中的这些差异和其影响的标准化方式。

有以图像为中心方式组织应用使得图像和应用不能被错配的方法因此是高度合乎需要的。此外，有系统地减小或消除不同的供应商所遇到的分析结果差异也是高度合乎需要的。

发明内容

在本公开的实施方式中，公开了用于通过网络分析图像的系统。系统包括试验规定单元、编码单元、图像获取单元、应用调度单元、分析单元、用户协调单元和应用结果补偿产生单元。

在实施方式中，分析是临床试验的部分。在另一实施方式中，图像是医学诊断图像。在又一实施方式中，编码单元对关于下列项中的至少一个的信息编码：协议描述、图像类型、应用类型、应用参数和分析协议。

在另一实施方式中，编码信息被传递到图像获取单元。在另一实施方式中，编码信息被附加到医学数字成像和通信标准(DICOM)图像的头文件。

在又一实施方式中，系统包括试验规定提取单元、试验规定接口单元、应用库和用于存储所利用的DICOM图像的数据库。在实施实施中，应用调度单元可从数据库选择图像，且应用调度单元还从应用库选择应用以处理选定的图像。在另一实施方式中，应用基于选定图像的分析来产生结果，并将它们输出到分析单元。

在另一实施方式中，公开了在具有至少一个处理器、存储器和连接到网络的通信平台的机器上实现的用于分析临床试验数据的方法。该方法包括规定图像协议，对多个试验协议编码，经由网络将所编码的试验协议传递到获取单元，经由获取单元获取医学数字成像和通信标准(DICOM)图像并经由获取单元将所编码的协议附加到DICOM图像。该方法还需要经由调度单元对所附加的多个试验协议解码，识别来自多个试验协议的试验协议，基于试验协议的识别来初始化软件应用并利用软件应用执行DICOM图像的分析。

在另一实施方式中，分析用于产生补偿数据以由软件应用使用来改进结果。在又一实施方式中，补偿数据用于修改试验协议。在另一实施方式中，分析用于产生临床试验数据。在另一实施方式中，多个试验协议包括下列项中的至少一个：协议描述、图像类型、应用类型、应用参数和分析协议。

在实施方式中，公开了机器可读有形和非临时介质，其上记录具有用于分析临床试验数据的信息。机器可读有形和非临时介质包括信息，该信息在被机器读取时使机器规定图像协议，对多个试验协议编码，经由网络将所编码的试验协议传递到获取单元，经由获取单元获取医学数字成像和通信标准(DICOM)图像。它还使所编码的协议经由获取单元附加到DICOM图像，经由调度单元引起所附加的多个试验协议的解码，并识别来自多个试验协议的试验协议。介质还基于试验协议的识别来初始化软件应用并利用软件应用执行DICOM图像的分析。

在另一实施方式中，介质包含记录在其上的用于分析的信息，该分析用于产生补偿数据以由软件应用使用。在另一实施方式中，补偿数据用于修改试验协议。在又一实施方式中，分析用于产生临床试验数据。在另一实施方式中，多个试验协议包括下列项中的至少一个：协议描述、图像类型、应用类型、应用参数和分析协议。

附图说明

进一步从示例性实施方式方面描述了在本文主张和/或描述的发明。参考附图详细描述了这些示例性实施方式。这些实施方式是非限制性的示例性实施方式，其中相似的数字在附图的几个视图中始终表示相似的结构，且其中：

图1是根据本公开的用于定量图像分析的新平台的系统图；

图2a和2b是根据本公开的实施方式的用于定量图像分析的平台的流程图；以及

图3描绘根据本公开的用于实现本公开的系统和方法的计算机系统。

具体实施方式

本公开目的在于可最小化应用当中的分析结果差异的平台的系统和方法。在互联网环境中描述了本公开，然而，应理解，它可在任何联网环境中被使用。例如，网络可以是局域网(LAN)、广域网(WAN)、公共网、专用网、专有网、公共电话交换网(PSTN)、互联网、无线网络、虚拟网络或其任何组合。网络还可包括各种网络接入点，例如有线或无线接入点例如基站或互联网交换点，数据源可通过网络接入点连接到网络，以便经由网络发送信息。

此外，在分析临床试验图像的背景下描述了本公开。然而应理解，本公开不限于这样的实施方式，并可用于在医院环境中的其它类型的数据分析例如诊断数据。

图1示出设计成分析临床试验图像的定量图像分析系统100的实施方式的系统图。系统可由试验规定(TS)单元101、图像获取单元102、TS编码单元104、图像为中心应用调度单元124、TS提取单元126、TS接口单元128、用户协调单元132、试验结果分析单元134和应用结果补偿产生单元136组成。

试验规定单元101规定试验。TS编码单元104以预先定义的格式对规范编码。待编码的内容包括但不限于协议描述106、图像类型规范108、应用类型规范110、应用参数规范112、分析协议规范114。

在实施方式中，协议描述106可以是临床试验协议的简要概述。图像类型规范108定义什么图像方式和获取参数可用于试验。应用规范110定义什么类型的分析软件应用于分析图像。应用参数规范112规定什么参数可能需要在分析图像时被使用。可规定一些临界参数例如阈值，例如从在用于分割肝器官的SPECT图像中的最高同位素计数的下降的百分比。临界参数的其它例子可包括但不限于图像增强量化标准，例如随着时间的过去的病变增强的速率和所允许的最小残留器官功能百分比等。

分析协议规定单元114规定来自应用的量化结果应如何被分析。例如，可能需要使用什么种类的统计方法。也可在特定的应用被使用时规定什么种类的补偿可能需要应用于分析结果。这个补偿量可从应用的以前使用的统计分析产生。从单元104输出的所编码的TS可直接地或通过网络例如互联网120输入到图像获取单元102。图像获取单元可与TS编码单元104一起或远离TS编码单元被定位。图像获取单元102可在图像获取过程期间装入TS参数。例如，可在图像获取过程期间使用来自TS的获取参数。其它参数例如造影剂的注入速率也可用于控制获取设备。图像获取单元102还将从TS编码单元104接收的所编码的TS参数嵌入由获取设备产生的DICOM(医学数字成像和通信标准)图像118的头文件中，获取设备可以是任何类型的医学成像设备，例如CT、MRI、SPECT或MRI。

用户140可通过用户协调单元132访问图像分析软件。通过用户协调单元132，用户140可规定用户会话是单用户还是多用户会话。在多个用户的情况下，一个或多个用户可能能够看到并控制同一用户会话。以图像为中心应用调度单元124从图像数据库122打开图像。TS提取单元126从图像的DICOM头文件提取TS图像。通过所提取的应用类型规范，从应用库130选择并开始特定的分析软件。需要在应用库130中的所有软件应用来实现可接受预先定义的应用参数的一组预先定义的接口。通过TS接口单元128，应用参数可被传递到特定的应用。在用户140或142完成分析之后，定量分析结果可由试验结果分析单元134分析。

通过大规模数据分析，可获得并存储分析的量化结果138。同时，当不同的应用在同一图像的分析中被使用时，可获得在不同应用当中的统计差异。这可由应用结果补偿产生单元136来产生对每个应用的分析结果的校正。这又可用于校正分析协议规范114。

图2示出系统100的实施方式的流程图。在步骤202，规定试验的概要。当应用软件用于分析临床数据时，这个信息可显示给用户。在步骤204，成像协议被规定。在实施方式中，这可包括但不限于成像方法、成像设备的获取参数、造影剂类型和造影剂的注入速度。在步骤206，规定需要用于分析图像的分析软件。在步骤208，规定由分析软件使用的临界分析参数，例如CT肝量化中的噪声水平的Hounsfield单位。在步骤210，规定分析协议。在实施方式中，这可包括但不限于待使用的统计方法和可能需要应用于应用的对分析结果的补偿。

在步骤212，所有上面的规范被编码用于传输。在步骤212，所编码的规范也可直接地或通过网络发送到图像获取设备。在步骤216，根据成像协议规范来获取图像。在图像被获取之后，所有规范被放置到因而产生的DICOM图像的所设计的DICOM标签中。在步骤220，当用户开始分析会话时，用户规定用户会话是单用户还是多用户会话。在实施方式中，如果多用户会话被规定，则所有参与的用户可同时、独立地或并行地控制鼠标和分析软件的操作。当需要咨询其他用户的看法时，这样的协作使用可能是有用的。

在步骤222，图像由图像为中心应用调度单元124选择。在步骤224，从DICOM头文件信息中提取应用软件类型。在步骤226，基于所提取的应用类型自动开始规定的应用软件。在步骤228，从DICOM头文件提取应用参数。所提取的应用参数在步骤230被发送到已经开始的应用。软件应用接着在其对图像的内部分析中使用预先定义的参数。在步骤234，图像的量化被执行以产生输入图像的量化结果。在大量情况或图像被分析之后，可在步骤236执行对量化结果的统计分析。在步骤238，可收集并分析在不同的分析应用当中的统计差异。差异可在步骤240应用于校正分析结果。在步骤242，分析协议可被修改以合并在以前的分析协议中使用的差异的任何更新。

图3描绘可在其上实现本教导的通用计算机结构且具有包括用户接口元件的计算机硬件平台的功能方框图图示。计算机可以是通用计算机或专用计算机。该计算机300可用于实现如本文所述的图像分析平台的任何部件。例如，图像显示、图像存储、图像处理、图像分析、图像获取单元都可经由其硬件、软件程序、固件或其组合在计算机例如计算机300上实现。虽然只示出一个这样的计算机，为了方便起见，与本文所述的公开有关的计算机功能可在很多类似的平台上以分布式方式实现，以分配处理负载。

计算机300例如包括连接到网络和从网络连接的COM端口350以便于数据通信。计算机300还包括用于执行程序指令的以一个或多个处理器的形式的中央处理单元(CPU)320。示例性计算机平台包括内部通信总线310、程序存储器和不同形式的数据存储器例如磁盘370、只读存储器(ROM)330或随机存取存储器(RAM)340，用于使各种数据文件由计算机处理和/或传递，以及可能使程序指令由CPU执行。计算机300还包括I/O部件360，其支持在计算机和其中的其它部件例如用户接口元件380之间的输入/输出流。计算机300还可经由网络通信接收编程和数据。

因此，如上概述的图像分析平台可体现在编程中。技术的程序方面可被认为是一般以在一种类型的机器可读介质上携带的或在该介质中体现的可执行代码和/或相关数据的形式的“产品”或“制造物品”。有形非临时“存储”类型的介质包括计算机、处理器等或其相关模块的存储器或可在任何时间提供对软件编程的存储的其它存储装置中的任一个或全部，例如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等。

软件的全部或部分可有时通过网络例如互联网或各种其它通信网络来通信。这样的通信例如可实现软件从一个计算机或处理器到另一计算机或处理器的装入。可承载软件元件的另一类型的介质包括例如通过有线和光陆线网络和通过各种空中链路在局部设备之间的物理接口中使用的光波、电波和电磁波。携带这样的波的物理元件例如有线或无线链路、光链路等也可被考虑为承载软件的介质。如本文使用的，除非被限制到有形“存储”介质，诸如计算机或机器“可读介质”的术语指参与向处理器提供指令以用于执行的任何介质。

因此，机器可读介质可采取很多形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，例如在任何计算机等中的任何存储设备，其可用于实现如在附图中所示的系统或任何其部件。各种存储介质包括动态存储器，例如这样的计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括在计算机系统内形成总线的电线。载波传输介质可采取电信号或电磁信号、声波或光波例如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间产生的波的形式。计算机可读介质的常见形式因此包括例如：软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其它光学介质、穿孔卡纸带、具有孔的图案的任何其它物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其它存储器芯片或磁带盒、传送数据或指令的载波、传送这样的载波的电缆或链路、或计算机可读取编程代码和/或数据的任何其它介质。很多这些形式的计算机可读介质可涉及将一个或多个指令的一个或多个序列传送到处理器用于执行。

本领域技术人员将认识到，本教导可经得起各种修改和/或增强的检验。例如，虽然上面描述的各种部件的实现可体现在硬件设备中，它也可被实现为只有软件的解决方案。此外，如本文讨论的图像分析平台可被实现为固件、固件/软件组合、固件/硬件组合或硬件/固件/软件组合。

虽然参考某些所示实施方式描述了本发明，本文使用的词是描述的词，而不是限制的词。可在所附权利要求的范围内进行改变，而不偏离本发明在其方面的范围和精神。虽然参考特定的结构、行动和材料描述了本公开，本公开不限于所公开的细节，而更确切地可以体现在各种形式中，其中一些形式可能与所公开的实施方式的形式相当不同，并扩展到例如在所附权利要求的范围内的所有等效的结构、行动和材料。

Claims (15)

1.一种具有至少一个处理器、存储器和连接到网络的通信平台用于分析图像的系统，所述系统包括：

试验规定单元，应用在至少一个处理器，被配置为获取一个或多个图像协议，每个所述图像协议用于说明图像是如何被获取的；

编码单元，应用在至少一个处理器，被配置为对包括一个或多个图像协议的临床试验协议相关的信息进行编码；

所述通信平台被配置为

经由网络将临床试验协议相关的编码信息传递到获取单元，从而获取单元能至少部分地基于一个或多个图像协议获取图像并将临床试验协议相关的编码信息附加到所述获取的图像，以及

接收来自所述获取单元的、被与临床试验协议相关的编码信息附加的所述获取的图像；

应用调度单元，应用在至少一个处理器，被配置为对与临床试验协议相关的所附加的信息解码，

识别来自与临床试验协议相关的解码信息的临床试验协议，以及

基于所述被识别的临床试验协议来初始化软件应用；

分析单元，应用在至少一个处理器，被配置为利用所述软件应用来执行对所获取图像的分析从而获取分析结果；

以及

应用结果补偿产生单元，应用在至少一个处理器，被配置为将补偿数据应用到所述分析结果，其中所述补偿数据是从所述软件应用以前使用的统计分析中得到的。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述分析结果用于产生临床试验数据。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述补偿数据被所述软件应用用于改进所述分析结果。

4.如权利要求1所述的系统，其中与临床试验协议相关的所述信息包括下列项中的至少一个：

协议描述、图像类型、应用类型、应用参数和分析协议。

5.如权利要求1所述的系统，其中所述补偿数据被用于修改所述临床试验协议。

6.如权利要求4所述的系统，其中编码的信息被附加到所述图像的头文件。

7.如权利要求6所述的系统，还包括：

应用库，被配置为存储多个用于图像处理的软件应用；以及

数据库，其用于存储所述获取的图像；

其中所述应用调度单元还被配置为

从所述数据库检索图像；以及

从所述应用库中的多个软件应用选择软件应用以处理所述图像。

8.如权利要求7所述的系统，其中所述被选择的软件应用基于所述图像的分析来产生结果，并将所述结果输出到所述分析单元。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述图像包括医学数字成像和通信标准(DICOM)图像。

10.一种在具有至少一个处理器、存储器和连接到网络的通信平台的机器上实现的用于分析临床试验数据的方法，所述方法包括：

获取一个或多个图像协议，每个所述图像协议用于说明图像是如何被获取的；

对包括一个或多个图像协议的临床试验协议相关的信息编码；经由所述网络将与临床试验协议相关的编码信息传递到获取单元，从而所述获取单元能至少部分地基于一个或多个图像协议获取图像并将临床试验协议相关的编码信息附加到所述获取的图像；

接收来自所述获取单元的、附加有与临床试验协议相关的编码信息的所述获取的图像；

经由调度单元对所附加的与临床试验协议相关的信息解码；

识别来自与临床试验协议相关的解码信息的临床试验协议；

基于所述识别的临床试验协议来初始化软件应用；

利用所述软件应用执行对所述图像的分析从而获取分析结果；以及

将补偿数据应用到所述分析结果，其中所述补偿数据是从所述软件应用以前使用的统计分析中得到的。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述补偿数据由所述软件应用使用来改进所述分析结果。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述补偿数据用于修改所述临床试验协议。

13.如权利要求10所述的方法，其中所述分析结果用于产生临床试验数据。

14.如权利要求10所述的方法，其中所述与临床试验协议相关的信息包括下列项中的至少一个：

协议描述、图像类型、应用类型、应用参数和分析协议。

15.如权利要求10所述的方法，其中所述图像包括医学数字成像和通信标准(DICOM)图像。