CN110234270A - 提供器官定量体积图或器官健康状况评估的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种提供器官健康状况的定量体积评估或器官的定量图的方法。该方法包括获得器官健康状况的体积图，其包括定义跨器官的至少部分的组织健康状况的状态的信息，接收定义至少一个器官区段的输入，至少部分地基于所定义的至少一个器官区段来确定评估器官体积，至少部分地基于体积图中定义器官体积的组织健康状况的状态的信息来计算评估器官体积的器官活力测量，以及输出器官活力测量的指示。

Description

提供器官定量体积图或器官健康状况评估的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于提供器官的定量体积图或器官健康状况评估的方法和装置。该方法具体可以包括用于提供干预后器官健康状况的干预前定量体积评估的方法和装置。
背景技术
MR扫描仪或CT扫描仪可以提供关于器官的非常准确的数据。但是，来自任何扫描仪的原始数据都很少适合立即使用。一直需要将任何可用数据转换成准确但用户友好的信息。
来自医疗扫描的信息的用途是多种多样的。来自扫描的医疗信息的三种可能用途是：
a)用于医学研究。医学研究消费大量的医学信息，诸如从器官的纵向研究中获得的信息。将来自MR或CT图像的原始数据转换成可使用的信息对例如在医学研究中得出有意义的结论是关键的。
b)医疗信息的另一个常见用途是由医疗从业者使用。从业者可以希望随着时间的推移监视器官，或者可以在某个时候想要决定是否对器官执行干预。虽然这种是否执行干预的决定可以完全由医疗从业者执行，但在决定之前，需要设计最准确和用户友好的信息，以作为对医疗从业者的工作的可能输入。
c)在一些情况下，如果要执行特定的医疗干预，那么医疗从业者可以希望评估死亡的可能性百分比。尽可能精确的评估可以帮助医疗从业者决定要考虑哪些干预措施，以及哪些干预措施的成功概率太低。
上述用途a)至c)中的每一个都是多种多样的。但是，所有人都希望依赖于从扫描数据中导出的准确信息。因此，在本申请的领域中，在先前从数据中推导出信息与然后对那个信息的任何后续使用之间存在明显的区别。
肝切除术(通过外科手术切除全部或部分肝脏)是治疗肝癌的首选治疗方法，无论是由于原发性肝癌(诸如肝细胞癌(HCC))还是来自其它部位(例如结直肠癌(CRC))的转移性疾病。外科手术技术规划的进步使得治愈性肝脏手术可以用于越来越多的患者。但是，在决定和规划任何此类干预之前，从业者必须拥有准确的量化信息。
通常，外科医生的目标是留下肝脏体积的至少三分之一，即，在切除后保留的肝脏体积。目标是留下至少三分之一的肝脏体积，因为一般来说，健康肝脏的三分之一足以支持生命。但是，肥胖症患病率的上升导致非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)及其更严重的亚型(非酒精性脂肪性肝炎(NASH))人群的比例增加。如果接受肝脏切除的患者有肝病背景(诸如NAFLD或NASH)，那么由于肝功能降低，他们将需要切除后更大比例的肝脏体积来支持生命。如果去除过多的肝脏，那么患者将需要重症监护以补偿肝脏体积不足。在任何一种情况下，都需要基于诸如扫描之类的数据来获得尽可能最精确的信息。
肝脏在承受外壳手术和术后再生的能力方面是独一无二的。但是，为了使患者在最初的围手术期(peri-operative period)存活，需要最小的功能性肝脏残余(FLR)。目前，在临床判断和肝脏健康的替代标志物(血液测试)的背景下，FLR的评估仅基于体积。显然需要准确的直接测量，以满足可能必要的临床判断。
虽然外科手术是治疗肝癌的主要方法，但最近在非切除干预方面的创新，例如经动脉化学栓塞(TACE)和射频消融(RFA)，已经证明有效性增加。事实上，TACE在原发性肝癌中比外科手术更频繁地执行。由于这种干预有效地破坏了一部分肝脏，因此在这种非切除干预中考虑FLR也是必不可少的。同样，需要最准确的可能信息，作为任何决策的输入。
虽然肝脏脂肪变性可以通过非侵入性成像技术来确定，但脂肪性肝炎已被证明是更重要的发病率预测因子。目前，频繁地执行侵入性肝脏活组织检查，以便提供尽可能多决定可以基于的准确信息。除了与活组织检查相关的风险(疼痛、出血)之外，还存在固有的抽样误差，仅评估了肝脏体积的0.002％。任何非侵入性信息搜集都优于获取信息的侵入性方法。
除了上述肝脏相关问题之外，还可以对例如患者的胰腺或肾脏执行部分切除，其也可以患有炎症和纤维化。因而，对诸如肾脏和胰腺之类的其它器官的测量也可以是有益的。
因此，需要一种在移动到例如外科手术之前提供器官的定量体积评估的手段。本发明的可能优点是减少术后干预和发病率。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种包括所附权利要求1的步骤的方法。根据本发明的第二方面，提供了一种包括所附权利要求18的步骤的方法。根据本发明的第三方面，提供了一种包括所附权利要求19的特征的装置。从属权利要求提供了本发明实施例的进一步细节。
根据本发明第一方面的示例性实施例，提供了一种提供器官健康状况的定量体积评估的方法。该方法包括获得器官健康状况的体积图，其包括定义跨器官的至少部分的组织健康状况的状态的信息，接收定义至少一个器官区段的输入，至少部分地基于所定义的至少一个器官区段来确定评估器官体积，至少部分地基于体积图中定义跨器官体积的组织健康状况的状态的信息来计算评估器官体积的器官活力测量，以及输出器官活力测量的指示。
以这种方式，用户(例如临床医生)能够提供输入以定义代表例如预期的干预后组织体积(例如，在切除手术或非切除术干预后剩余的预期的活组织体积)的评估器官体积。然后可以使用器官健康状况的体积图来通过器官活力测量为预期的干预后组织体积提供器官健康状况的干预前定量体积评估。因此，在执行任何干预之前，可以向外科医生和介入放射科医师提供关于干预后器官健康状况的干预前定量信息，使他们能够改善手术/干预结果并降低术后/干预后的发病率和成本。特别地，这种评估以非侵入性方式实现，并且使得能够基于患者器官的整体健康状况针对个体患者定制手术和/或干预。
在一些可选实施例中，该方法可以包括将器官健康状况的体积图与功能器官模型(例如，肝段的Couinaud模型)对准、从用户接收定义功能器官模型的至少一个区段的输入，以及至少部分地基于所述至少一个定义的功能性器官模型区段来确定评估器官体积。
在一些可选实施例中，该方法还可以包括向用户显示功能器官模型的图形表示，以及与功能器官模型的显示的图形表示相关地从用户接收定义至少一个器官区段的输入。例如，这种功能器官模型可以基于器官解剖学的Couinaud分类。
在一些可选实施例中，器官健康状况的体积图可以包括定义整个器官的至少一部分中的多个位置中的每一个位置处的组织健康状况的状态的信息，所述信息包括以下当中的至少一个：
-器官的相应位置内存在病理的指示；以及
-表示器官的相应位置内存在的病理的健康状况得分。
在一些可选实施例中，计算评估器官体积的器官活力测量的步骤可以包括基于体积图内的定义跨器官体积的组织健康状况的状态的信息计算评估体积内的所有位置的平均位置健康状况得分，以及基于平均位置健康状况得分和评估器官体积尺寸来计算评估器官体积的器官活力测量。
在一些可选实施例中，评估体积内的所有位置的平均位置健康状况得分可以包括基于体积图内定义跨器官体积的组织健康状况的状态的信息来识别每个位置内存在的病理，对于每个位置将在那个位置内识别出的病理的加权值求和，以及基于评估体积内所有位置的求和的加权值来计算平均位置健康得分。
在一些可选实施例中，评估器官体积可以包括以下之一：
-至少一个定义的器官区段；以及
-除了所述至少一个定义的器官区段之外的剩余器官体积。
在一些可选实施例中，该方法可以包括基于接收的数据生成器官健康状况的体积图，该数据指示在器官的至少一部分的位置内存在病理。
在一些可选实施例中，该方法还可以包括执行接收到的数据的内插，该数据指示在器官的位置内存在病理，以导出整个器官内的位置内存在病理的指示，以及基于导出的整个器官内的位置内存在病理的指示生成器官健康状况的体积图。
在一些可选实施例中，生成器官健康状况的体积图的步骤可以包括识别器官的各个位置内存在的病理，对于每个所述位置，对在那个位置内识别出的病理的加权值求和以导出位置健康状况得分，以及生成器官健康状况的体积图，其包括导出的位置健康状况得分。
在一些可选实施例中，输出器官活力测量的指示可以包括以下当中的一个或多个：
-向用户显示器官活力测量；
-在至少一个数据存储设备中存储器官活力测量；以及
-将器官活力测量发送给至少一个外部设备。
基于器官的分段解剖结构，至少一个器官区段可以是器官的预定义功能区段的集合之一。预定义的器官区段集合可以是Couinaud分类系统的区段，例如肝脏的Couinaud区段。至少一个预定义器官区段的选择可以是交互式处理，由此用户能够选择和/或取消选择不同的片段和片段组合。接收到的输入可以定义一个或多个区段，其中至少一个区段仅是功能区段的一部分，从而排除该功能区段的至少另一个部分。器官健康状况的输入体积图可以是肝脏的经校正的MRI导出的T1、“cT1”图。
根据本发明第二方面的示例实施例，提供器官的定量体积图的方法包括获得器官的体积图，该体积图包括定义跨器官的至少部分的组织的状态的信息。该方法还包括接收定义至少一个器官区段的输入，至少部分地基于至少一个定义的器官区段来确定评估器官体积，以及至少部分地基于输入体积图内定义跨器官体积的组织的状态的信息来计算评估器官体积的状态的测量。该方法然后还包括输出评估器官体积状态的测量的指示。
根据本发明第三方面的示例实施例，提供了一种用于提供器官健康状况的定量体积评估或器官的定量体积图的装置，该装置包括至少一个处理部件，该处理部件被布置成执行本发明的第一或第二方面。
在一些可选实施例中，至少一个处理部件可以包括以下当中的一个或多个：
-一个或多个可编程部件，被布置成执行用于执行本发明第一或第二方面的方法的一个或多个步骤的计算机程序代码；以及
-硬件电路系统，被布置成执行本发明的第一或第二方面的方法的一个或多个步骤。
在一些可选实施例中，该装置还可以包括至少一个用于输出器官活力测量的指示的输出部件。该至少一个输出部件可以包括以下当中的一个或多个：
-用于向用户显示器官活力测量的显示设备；
-用于存储器官活力测量的数据存储设备；以及
-用于将器官活力测量发送到至少一个外部设备的接口部件。
附图说明
仅通过示例的方式，将参考附图描述本发明的进一步细节、方面和实施例。在附图中，相同的标号用于识别相同或功能相似的元件。图中的元件是为简单和清楚起见而示出的，并且不一定按比例绘制。
图1图示了为计划/预期的器官治疗提供器官健康状况的定量体积评估的方法的示例的简化流程图。
图2图示了当器官健康状况的体积图包括定义器官的每个位置内存在的病理的指示的信息时计算器官活力测量的方法的示例的简化流程图。
图3图示了当器官健康状况的体积图包括代表器官的每个位置内存在的病理的健康状况得分时计算器官活力测量的方法的示例的简化流程图。
图4图示了生成器官健康状况的体积图的方法的示例的简化流程图，其包括定义器官的每个位置内存在的病理的指示的信息。
图5图示了生成器官健康状况的体积图的方法的示例的简化流程图，其包括代表器官的每个位置内存在的病理的健康状况得分。
图6图示了可以根据本发明的示例进行调整以提供器官健康状况的定量体积评估的装置的示例的简化框图。
图7图示了提供器官的定量体积图的方法的示例的简化流程图。
具体实施方式
现在将参考附图描述本发明，附图中示出了用于提供干预后器官健康状况的干预前定量容积评估的方法和装置的示例。但是，应该认识到的是，本发明不限于本文描述并且如附图中所示的具体示例，并且在不脱离本发明构思的情况下可以实现各种修改和替换。
此外，因为本发明的所示实施例可以在大多数情况下使用本领域技术人员已知的电子部件和电路来实现，所以除如下所示被认为对于理解和认识本发明的基本概念是必要的细节之外并且为了不混淆或分散本发明的教导将不会详细解释细节。
现在参考图1，图示了为计划/预期的器官治疗提供干预后组织健康状况的定量体积评估的方法的示例的简化流程图100。图1的方法从105开始并继续到110，其中获得器官(例如肝脏)的器官健康状况的体积图。器官健康状况的体积图包括定义跨器官的至少部分的组织健康状态的信息。例如，器官健康状况的体积图可以包括定义整个器官中多个位置中的每个位置的组织健康状态的信息。
在一些示例实施例中，用于器官内的位置的此类信息可以包括对器官的那个位置内存在的病理的指示。可以存在于例如肝脏内并因此可以在体积图信息内指示的病理的示例包括：
-脂肪变性(细胞内脂肪和其它脂质的异常保留)；
-炎症(血浆和白细胞进入组织的移动增加)；
-纤维化(多余的纤维结缔组织的形成)；以及
-肝硬化(肝组织的瘢痕)。
器官的每个个体“位置”可以代表例如器官的医学扫描图像的体素，医学扫描图像诸如MRI扫描、CT扫描、融合成像数据集(例如PET-CT)等。照此，器官的每个位置可以代表例如穿过具有某个切片“厚度”的器官的2-D医学扫描切片的2mm2区段，因此代表包括许多细胞的体积。因而，在由器官健康状况的体积图内提供信息的个体位置所代表的器官区域内可以存在多种病理。因此，在一些示例实施例中，器官内位置的器官健康状况的体积图内的信息可以包括一种或多种病理的存在的指示，或者在健康的器官区域的情况下，指示没有病理存在的指示。
在一些替代实施例中，器官内位置的器官健康状况的体积图内的信息可以包括代表器官的相应位置内存在的病理的健康状况得分。例如，并且如下面参考图5更详细描述的，可以基于那个位置内存在的病理来导出这样的位置健康状况得分，其中不同的病理被指派不同的加权值，并且基于针对位置内存在的病理的加权值的和来导出位置健康状况得分。可以认识到的是，计算关于多种病理的组合信息的表示的替代方法可以同等地用于导出位置健康状况得分，并且本文描述的方法仅仅旨在是示例性而非限制性的。
返回去参考图1，在已经获得器官健康状况的体积图后，该方法移至115，其中在所示示例中，器官健康状况的体积图与功能器官模型对准。这种功能性肝脏模型的一个示例是肝脏解剖学的Couinaud分类，其使用肝脏中的血管供应将肝脏分成八个功能区段。这种功能性肝脏模型通常由外科医生和介入放射科医师依赖用于规划和在手术/干预期间确定手术/干预的程度。这种对准可以通过在器官健康状况的体积图和功能器官模型之间执行配准(例如可变形配准)来实现，以将器官健康状况的体积图的数据集对准到功能器官模型的体积坐标系中。图像配准是本领域中众所周知的处理，其中许多不同的、众所周知的技术可用于执行数据集的这种对准。因而，本文将不再进一步详细描述这种对准。
通过将器官健康状况的体积图与这种功能器官模型对准，器官健康状况的体积图内的定义组织健康状态的信息可以在器官外科手术/干预的规划等期间直接与功能器官模型相关联。
在图1所示的示例中，在已经将器官健康状况的体积图与功能器官模型对准后，该方法移至120，其中在图1的示例中，向用户显示功能器官模型的图形表示。以这种方式，为了外科手术/干预计划的目的，用户能够可视化器官的模型并且与模型交互，包括选择/定义器官的区段。在所示示例中，然后在125处从用户接收定义功能器官模型的一个或多个区段的输入，例如定义与所显示的功能器官模型的图形表示相关的一个或多个器官部分。但是，可以预期，可以替代地自动生成定义器官的一个或多个区段的这种输入，因此可以认识到的是，本发明不限于由用户提供的这种输入。由接收到的输入定义的区段可以涉及由功能器官模型定义的器官的功能区段，例如由Couinaud分类系统定义的八个功能区段。此外/可替代地，由接收到的输入定义的一个或多个区段可以涉及这种功能区段的一部分，在切除手术中被称为“楔形”。
然后基于从用户接收的输入来定义评估器官体积130。例如，来自用户的这种输入可以定义在外科手术/介入期间要移除/消融的一个或多个区段。因而，可以确定评估器官体积以包括未由接收到的输入定义的功能器官模型的那些区段。可替代地，来自用户的输入可以定义器官的一个或多个区段以保持术后/介入。因而，可以确定评估器官体积以包括由接收到的输入定义的那些区段。
在确定评估器官体积后，该方法移至135，其中至少部分地基于器官健康状况的体积图内的信息来计算评估器官体积的器官活力测量。下面参考图2和3描述计算评估器官体积的器官活力测量的示例性方法。
在计算出评估器官体积的器官活力测量后，该方法移至140，其中向用户提供计算出的器官活力测量的指示。可以以任何合适的方式提供这种指示。例如，器官活力测量可以作为数值显示给用户，或者通过应用于显示给用户的功能器官模型的图形表示(例如颜色/阴影)显示。此外/可替代地，可以将器官活力测量与代表活力器官评估体积的一个或多个阈值进行比较，并且器官活力测量是高于还是低于(一个或多个)阈值的指示可以显示给用户。器官活力测量是高于还是低于阈值的这种指示可以通过数值或词来表示，或者通过应用于显示给用户的功能器官模型的图形表示的颜色来表示。
在图1所示的示例中，在145处向用户提供修改定义的区段的机会。如果用户选择修改定义的区段，那么方法循环回到125，其中从用户接收一个或多个(经修改的)区段的输入。相反，如果用户不需要对定义的区段进行修改，那么方法移至150，其中在所示示例中，输出定义的器官区段和至少计算出的器官活力测量的指示。输出器官活力测量的指示和定义的器官区段可以包括以下一个或多个：
-向用户显示器官活力测量；
-在至少一个数据存储设备中存储器官活力测量；以及
-将器官活力测量发送给至少一个外部设备。
然后，图1的方法在155处结束。
因此，图1展示了根据本发明第一方面的方法。根据本发明的第二方面，图1的方法还使得能够提供器官的定量体积图的方法。在这种情况下，步骤110包括获得器官的体积图，输入体积图包括定义跨器官的至少一部分的组织的状态的信息。该方法还包括接收定义至少一个器官区段的输入，如在步骤125中一般描述的。如在步骤130处，至少部分地基于至少一个定义的器官区段来确定评估器官体积。如在步骤135处，该方法可以包括至少部分地基于来自步骤110的输入体积图内的信息来计算评估器官体积的状态的测量，该信息定义了器官体积上的组织的状态。在本发明第二方面的方法的情况下，步骤150包括输出评估器官体积状态的测量的指示。申请人已经提供了单独的流程图以详细示出本发明第二方面的方法的步骤，参见图7，其在该具体实施例部分的末尾更详细地讨论。
以下结合图2-6讨论的步骤和特征以及所附从属权利要求2-17的步骤可以或者与本发明第一方面的方法或者与本发明第二方面的方法一起使用。例如，图4的内插步骤415也可以与本发明第二方面的方法一起使用。为简单起见，其余的描述建立在本发明的第一方面的方法中使用的措辞(即，附加的独立权利要求1和图1的附图的方法)之上，而不是如所附权利要求18和图7中所要求保护的本发明第二方面的措辞之上，但是这种选择不是限制性的。
图2图示了当器官健康状况的体积图包括定义器官的每个位置内存在的病理的指示的信息时计算器官活力测量的方法的示例的简化流程图200。图2的方法在205开始并移至210，其中确定病理的加权值。例如，可以预定义和从数据存储设备检索这样的病理加权值215。此外/可替代地，这样的病理加权值215可以由用户手动输入。在所示示例中，然后在220处确定加权值的缩放因子，例如以将随后计算的器官活力得分归一化到预定义的范围(例如，从0到1的范围)。可以通过对加权值求和并将顶端范围值(例如1)除以求和值来确定这种缩放因子。然后在225处选择评估体积内的第一位置。
基于器官健康状况的体积图中包含的那个位置的信息，在230处识别所选择的位置内存在的病理。被识别为存在于所选择的位置内的病理的加权值在235处求和。在所示示例中，然后在240处将在220处确定的缩放因子应用于求和的加权值以导出位置健康状况得分。然后确定是否已在245处为评估体积内的所有位置导出位置健康状况得分。如果确定尚未为评估体积内的所有位置导出位置健康状况得分，那么在250处选择下一个位置，并且该方法循环回到230。
当在245处确定已经为评估体积内的所有位置导出位置健康状况得分时，该方法移至255，其中计算评估体积内的所有位置的平均位置健康状况得分。然后，基于平均位置健康状况得分和评估器官体积尺寸(例如评估器官体积的绝对尺寸或相对尺寸(例如，作为全器官体积的百分比或比率))来在260处计算评估体积的器官活力得分。该方法然后在265处结束。
如上所述，在一些示例实施例中，器官健康状况的体积图可以可替代地包括代表器官的每个位置内存在的病理的健康状况得分。图3图示了当器官健康状况的体积图包括代表器官的每个位置内存在的病理的健康状况得分时计算器官活力测量的方法的示例的简化流程图300。图3的方法开始于310并且移至355，其中基于器官健康状况的体积图内那些位置的健康状况得分来计算评估体积内的所有位置的平均位置健康状况得分。然后，基于平均位置健康状况得分和评估器官体积尺寸(例如评估器官体积的绝对尺寸或相对尺寸(例如，作为全器官体积的百分比或比率))来在360处计算评估体积的器官活力得分。该方法然后在365处结束。
根据一些实施例，预期获得器官健康状况的体积图的步骤可以包括基于接收到的指示器官的至少一部分的位置内存在病理的数据生成器官健康状况的体积图。例如，在某些情况下，可以使用基于弹性成像的技术来评估器官中纤维化或肝硬化疾病的严重程度。这些技术使用基于超声或磁共振成像(MRI)的方法来测量器官硬度，这是纤维化或肝硬化疾病的替代物。这种弹性成像技术在识别晚期器官疾病中具有经过证明的价值。此外，肝脏脂肪变性可以通过非侵入性成像技术来确定，其中MRI是最准确的。申请人的LiverMultiScan(LMS)技术是一种基于MRI的技术，已获得FDA 510(k)清除和CE标记，以帮助临床医生诊断早期肝病，对于肝脏铁的存在(慢性肝病患者常见的共病)使用技术来测量和校正肝脏的MRI导出的T1图。除了经校正的T1映射，申请人的LMS技术还使用最先进的MRI采集和处理技术来量化肝脂肪变性(脂肪)和血红素(铁)。因而，可以通过这种基于MRI的技术获得指示肝脏内的位置内存在病理的数据。
图4图示了生成器官健康状况的体积图的方法的示例的简化流程图400。该方法开始于405并且移至410，其中接收指示在器官的至少一部分的位置内存在病理的数据。例如，这种信息可以识别在一个或多个MRI扫描数据集的各个体素内检测到的病理，并且因此所述体素可以建立至少在所得的器官健康状况的体积图中指示病理的存在的初始的位置集合。预期这种数据可以仅涉及器官的部分，而不涉及整个器官。因而，在所示示例中，在415处执行接收到的数据的内插，以导出指示整个器官中的位置内存在病理的数据。在图4所示的示例中，然后在465处生成器官健康状况的体积图，其包括定义器官的每个位置内存在的病理的指示的信息。该方法然后在470处结束。
图5图示了生成器官健康状况的体积图的方法的替代示例的简化流程图500。该方法开始于505并且移至510，其中接收指示在器官的至少一部分的位置内存在病理的数据。在所示示例中，在515处执行接收到的数据的内插，以导出指示整个器官中位置内病理的存在或病理分布的数据。在图5所示的示例中，该方法然后移至520，其中确定病理的加权值。例如，可以预定义和从数据存储设备检索这样的病理加权值525。此外/可替代地，这种病理加权值525可以由用户手动输入。在所示示例中，然后在530处确定加权值的缩放因子。可以通过对加权值求和并将顶端范围值(例如1)除以求和值来确定这种缩放因子。然后在535处选择评估体积中的第一位置。
基于针对那个位置的(内插)数据在540处识别所选位置内存在的病理。被识别为存在于所选择的位置内的病理的加权值在545处求和。在所示示例中，然后在550处将在530处确定的缩放因子应用于求和的加权值以导出位置健康状况得分。然后在555处确定是否已经为器官内的所有位置导出了位置健康状况得分。如果确定尚未为器官内的所有位置导出位置健康状况得分，那么在560选择下一个位置，并且该方法循环回到540。
当在555处确定已经为评估体积内的所有位置导出位置健康状况得分时，该方法移至565，其中在465处生成器官健康状况的体积图，其包括代表每个位置内存在的病理的器官健康状况得分。该方法然后在570处结束。
有利地，本发明的实施例使得医疗成像(例如MRI成像)能够用于提供干预后器官健康状况的非侵入性、干预前定量体积评估，从而帮助医生将他们的治疗计划个性化为个体患者。特别地，医疗成像可以用于生成器官健康状况的体积图。然后，用户(例如临床医生)能够提供输入以定义代表计划的干预后器官体积的评估器官体积(例如，在切除手术或非切除术干预后剩余的预期功能器官体积)。然后可以使用器官健康状况的体积图来通过器官活力测量为计划的干预后组织体积提供干预后器官健康状况的定量体积评估。因此，可以向例如外科医生和介入放射科医师提供关于器官健康状况的定量术前信息，从而使他们能够改善外科手术/干预结果并降低术后发病率和成本。特别地，这种评估以非侵入性方式实现，并且使得能够基于患者器官的整体健康状况针对个体患者定制外科手术和/或干预。
虽然已经关于提供干预后器官健康状况的干预前定量体积评估描述了示例实施例，但是可以预期本发明可以在干预后同样实现，以提供器官健康状况的干预后定量体积评估。例如，当由于不可预见的情况而必须在干预期间动态调整计划的干预时，这种干预后评估可以是有益的。因而，这种干预后评估使得外科医生或介入放射科医师能够在这种未计划的干预之后评估干预后器官的健康状况。
虽然与上述提供器官健康状况的定量体积评估的方法相关地参考肝脏，但应理解的是，本发明不限于关于提供肝脏健康状况的定量体积评估被实现，并且预期本发明可以涉及提供对其它器官(例如，胰腺、肾脏等)的健康状况的定量体积评估。
图6图示了装置600的示例的简化框图，该装置可以根据本发明的示例进行调整，以提供器官健康状况的定量体积评估。装置600包括一个或多个处理部件610，其被布置成执行各种处理功能以实现提供器官健康状况的定量体积评估的方法，例如根据图1至5中所示并且如上所述的一种或多种方法。在一些示例实施例中，处理部件610中的一个或多个可以包括一个或多个可编程部件，例如一个或多个处理器核心，这些核心被布置为执行用于执行这种方法的一个或多个步骤的计算机程序代码。附加地/可替代地，处理部件中的至少一个可以包括硬件处理部件，其被布置为执行这种方法的一个或多个步骤，诸如专用集成电路(ASIC)设备或包括被布置为执行对向其提供的数据的预定义处理的硬件电路系统的硬件加速器模块。
装置600还包括一个或多个存储器元件620。一个或多个存储器元件620可以包括一个或多个非瞬态计算机程序产品，诸如例如硬盘、诸如CD-ROM设备之类的光学存储设备、磁存储设备、只读存储器ROM、可编程只读存储器PROM、可擦除可编程只读存储器EPROM、电可擦除可编程只读存储器EEPROM和闪存等。存储器元件620可以附加地/可替代地包括一个或多个易失性存储器元件，诸如例如随机存取存储器(RAM)、高速缓存存储器等。
为了简单和易于理解，以下将参考单个处理设备610和单个存储器元件620。但是，应该认识到的是，对单个处理设备610或单个存储器元件620的这种引用旨在分别涵盖多个处理设备610和多个存储器元件620。
存储器元件620可以在其中存储可由处理设备610执行的可执行计算机程序代码。存储器元件620还可以在其中存储要在执行计算机程序代码时由处理设备610访问和/或处理的数据。
图6中所示的装置600还包括一个或多个输出设备，总体上以630指示。作为示例，这种输出设备可以包括显示设备、打印机设备、网络接口设备等。图6中示出的装置600还包括一个或多个用户输入设备，总体上以640指示。作为示例，这种输入设备可以包括键盘、小键盘、鼠标、触摸屏等。
根据本发明的一些示例，处理设备610被布置为获得器官健康状况的体积图，其包括定义跨器官的至少部分的组织健康状态的信息，从用户接收定义至少一个器官区段的输入，至少部分地基于至少一个定义的器官区段来确定评估器官体积，至少部分地基于定义跨器官体积的组织健康状况的状态的体积图中的信息来计算评估器官体积的器官活力测量，并输出器官活力测量的指示。
图7图示了提供器官的定量体积图的方法的示例的简化流程图。图7的方法700图示了本发明第二方面的方法，其也在上面图1的描述的末尾进行了讨论。
在这种情况下，步骤710包括获得器官的体积图，体积图包括定义跨器官的至少一部分的组织的状态的信息。在步骤715处，将体积图与功能器官模型对准。在图7的方法中，器官可以是肝脏，但也可以是另一个器官。在步骤720处，显示功能器官模型的图形表示。
该方法还包括从用户接收定义至少一个器官区段的输入，如步骤725处所述。在步骤730处，至少部分地基于至少一个定义的器官区段来确定评估器官体积。在步骤735处，该方法包括至少部分地基于在步骤710处输入的体积图内的信息计算评估器官体积的状态的测量，该信息定义跨器官体积的组织的状态。
在步骤740处，向用户提供评估器官体积的状态的测量的指示。在745处，用户可以修改定义的区段，在这种情况下，该方法返回到步骤725。如果不对这些区段进行修改，那么方法前进到步骤750。在步骤750处，提供评估器官体积的状态的测量的指示作为输出。
如上所述，本发明还可以在用于在计算机系统上运行的计算机程序中实现，至少包括用于在可编程装置(诸如计算机系统)上运行时执行根据本发明的方法的步骤或者使可编程装置能够执行根据本发明的设备或系统的功能的代码部分。例如，ASIC或其它处理器可以运行实现本发明的任何部分的程序。
计算机程序是诸如特定应用程序和/或操作系统之类的指令的列表。计算机程序可以例如包括以下当中的一个或多个：子例程、函数、过程、对象方法、对象实现、可执行应用、小应用、servlet、源代码、目标代码、共享库/动态加载库和/或被设计用于在计算机系统上执行的其它指令序列。
计算机程序可以内部存储在有形且非瞬态的计算机可读存储介质上，或者经由计算机可读传输介质发送到计算机系统。可以在永久地、可移除地或远程地耦合到信息处理系统的计算机可读介质上提供全部或一些计算机程序。有形且非瞬态的计算机可读介质可以包括，例如但不限于，任何数量的以下介质：包括盘和带存储介质的磁存储介质；光学存储介质，诸如光盘介质(例如CD-ROM、CD-R等)和数字视频盘存储介质；非易失性存储器存储介质，包括基于半导体的存储器单元，诸如FLASH存储器、EEPROM、EPROM、ROM；铁磁数字存储器；MRAM；易失性存储介质，包括寄存器、缓冲区或高速缓存、主存储器、RAM等。
计算机进程通常包括执行(运行)程序或程序的一部分、当前程序值和状态信息，以及操作系统用来管理进程执行的资源。操作系统(OS)是管理计算机资源共享并为程序员提供用于访问这些资源的接口的软件。操作系统处理系统数据和用户输入，并通过将任务和内部系统资源作为服务分配给系统的用户和程序并进行管理来响应。
计算机系统可以例如包括至少一个处理单元、相关联的存储器和多个输入/输出(I/O)设备。当执行计算机程序时，计算机系统根据计算机程序处理信息并经由I/O设备产生结果输出信息。
在前面的说明书中，已经参考本发明实施例的具体示例描述了本发明。但是，明显的是，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以在其中进行各种修改和改变，并且权利要求不限于上述具体示例。
本领域技术人员将认识到的是，上述操作之间的界限仅仅是说明性的。可以将多个操作组合成单个操作，可以在附加操作中分布单个操作，并且可以在时间上至少部分重叠地操作。而且，替代实施例可以包括特定操作的多个实例，并且可以在各种其它实施例中改变操作的次序。
又例如，示例或其部分可以被实现为物理电路系统或者可转换成物理电路系统的逻辑表示的软或代码表示，诸如以任何适当类型的硬件描述语言。
而且，本发明不限于以计算机程序代码实现，并且可以至少部分地通过在非可编程硬件中实现的物理设备或单元以及在能够通过根据合适的程序代码操作来执行期望设备功能的可编程设备或单元中实现，诸如大型机、小型计算机、服务器、工作站、个人计算机、笔记本、个人数字助理、电子游戏、汽车和其它嵌入式系统、电话和各种其它无线设备，通常在本申请中表示为“计算机系统”。
但是，其它修改、变化和替代也是可能的。因而，说明书和附图应被视为说明性而非限制性的。
在权利要求中，括号内的任何参考符号都不应被解释为限制权利要求。“包括”一词不排除除权利要求中列出的之外的其它元件或步骤的存在。此外，如本文使用的术语“一”被定义为一个或多于一个。而且，在权利要求中使用诸如“至少一个”和“一个或多个”的介绍性短语不应当被解释为暗示由不定冠词“一”引入另一个权利要求元素将包含这种引入的权利要求元素的任何特定的权利要求限制到仅包含一个这样的元素的发明，即使相同的权利要求包括引入短语“一个或多个”或“至少一个”以及诸如“一”之类的不定冠词。对于定冠词的使用也是如此。除非另有说明，否则诸如“第一”和“第二”之类的术语用于任意区分这些术语描述的元素。因此，这些术语不一定旨在指示这些元素的时间或其它优先次序。在相互不同的权利要求中叙述某些测量的仅有事实并不指示这些测量的组合不能用于获益。

Claims (21)

1.一种提供器官健康状况的定量体积评估的方法，该方法包括：
获得器官健康状况的体积图，体积图包括定义跨器官的至少部分的组织健康状况的状态的信息；
接收定义至少一个器官区段的输入；
至少部分地基于所述至少一个定义的器官区段来确定评估器官体积；
至少部分地基于体积图中定义跨器官体积的组织健康状况的状态的信息来计算评估器官体积的器官活力测量；以及
输出器官活力测量的指示。
2.如权利要求1所述的方法，其中该方法包括：
将器官健康状况的体积图与功能器官模型对准；
从用户接收定义功能器官模型的所述至少一个区段的输入；以及
至少部分地基于所述至少一个定义的功能器官模型区段来确定评估器官体积。
3.如权利要求2所述的方法，其中该方法还包括向用户显示功能器官模型的图形表示，以及与功能器官模型的显示的图形表示相关地从用户接收定义所述至少一个器官区段的输入。
4.如权利要求2或权利要求3所述的方法，其中功能器官模型基于器官解剖结构的Couinaud分类。
5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中器官健康状况的体积图包括定义贯穿器官的至少一部分中的多个位置中的每一个位置的组织健康状况的状态的信息，所述信息包括以下当中的至少一个：
器官的相应位置内存在病理的指示；以及
表示器官的相应位置内存在的病理的健康状况得分。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中计算评估器官体积的器官活力测量的步骤包括：
基于体积图内的定义跨器官体积的组织健康状况的状态的信息计算评估体积内的所有位置的平均位置健康状况得分；以及
基于平均位置健康状况得分和评估器官体积尺寸来计算评估器官体积的器官活力测量。
7.如权利要求6所述的方法，其中评估体积内的所有位置的平均位置健康状况得分包括：
基于体积图内定义跨器官体积的组织健康状况的状态的信息来识别每个位置内存在的病理；
对于每个位置，将在那个位置内识别出的病理的加权值求和；以及
基于评估体积内所有位置的求和的加权值来计算平均位置健康得分。
8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中评估器官体积包括以下之一：
所述至少一个定义的器官区段；以及
除了所述至少一个定义的器官区段之外的剩余器官体积。
9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该方法包括基于接收到的数据生成器官健康状况的体积图，该数据指示在器官的至少一部分的位置内存在病理。
10.如权利要求9所述的方法，其中该方法还包括执行接收到的数据的内插，该数据指示在器官的位置内存在病理，以导出贯穿整个器官的位置内存在病理的指示，以及基于导出的贯穿整个器官的位置内存在病理的指示生成器官健康状况的体积图。
11.如权利要求9或权利要求10所述的方法，其中生成器官健康状况的体积图的步骤包括：
识别器官的各个位置内存在的病理；
对于每个所述位置，对在那个位置内识别出的病理的加权值求和以导出位置健康状况得分；以及
生成器官健康状况的体积图，器官健康状况的体积图包括导出的位置健康状况得分。
12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中输出器官活力测量的指示包括以下当中的一个或多个：
向用户显示器官活力测量；
在至少一个数据存储设备中存储器官活力测量；以及
将器官活力测量发送给至少一个外部设备。
13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，基于器官的分段解剖结构，所述至少一个器官区段是器官的预定义功能区段的集合之一。
14.如权利要求13所述的方法，其中预定义的器官区段集合是Couinaud分类系统的区段。
15.如权利要求13所述的方法，其中至少一个预定义器官区段的选择是交互式处理，由此用户能够选择和/或取消选择不同的片段和片段组合。
16.如权利要求13所述的方法，其中接收到的输入定义一个或多个区段，所述区段中的至少一个区段仅是功能区段的一部分，从而排除该功能区段的至少另一个部分。
17.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中器官健康状况的输入体积图是肝脏的经校正的MRI导出的T1图。
18.一种提供器官的定量体积图的方法，该方法包括：
获得器官的体积图，该体积图包括定义跨器官的至少部分的组织的状态的信息；
接收定义至少一个器官区段的输入；
至少部分地基于所述至少一个定义的器官区段来确定评估器官体积；
至少部分地基于输入体积图内定义跨器官体积的组织的状态的信息来计算评估器官体积的状态的测量；以及
输出评估器官体积的状态的测量的指示。
19.一种用于提供器官健康状况的定量体积评估或器官的定量体积图的装置，该装置包括至少一个处理部件，处理部件被布置为执行如前述权利要求中任一项所述的方法。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述至少一个处理部件包括以下当中的一个或多个：
一个或多个可编程部件，被布置为执行用于执行如权利要求1至18中任一项所述的方法的一个或多个步骤的计算机程序代码；以及
硬件电路系统，被布置为执行如权利要求1至18中任一项所述的方法的一个或多个步骤。
21.如权利要求19或权利要求20所述的装置，其中该装置还包括至少一个用于输出器官活力测量的指示的输出部件，所述至少一个输出部件包括以下当中的一个或多个：
显示设备，用于向用户显示器官活力测量；
数据存储设备，用于存储器官活力测量；以及
接口部件，用于将器官活力测量发送到至少一个外部设备。
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