CN1875881A - 拍摄、分析和显示医学图像数据组的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种拍摄、分析和显示检查时产生的至少一个医学图像数据组的方法，包括下列步骤：利用成像医疗检查设备拍摄检查对象的一个检查区域的图像数据组，调用至少一个存储在数据处理装置中的、涉及在图像显示所拍摄的图像数据组时要遵循的方向的显示预设参数，由数据处理装置针对该显示预设参数检验图像数据组，根据检验结果相应于该显示预设参数匹配并显示图像数据组的至少一部份。

Description

拍摄、分析和显示医学图像数据组的方法
技术领域
本发明涉及一种拍摄、分析和显示在检查中产生的至少一个医学图像数据组的方法。
背景技术
在医学成像中，一般通过拍摄图像的方式确定图像的方向和位置，也就是说通过几何测量参数和患者位置或者还通过用于图像再现的参数。最后在图像再现时确定存放在数据库(例如中央图像文档库)中的片段。
如果接着观察图像，则一般就像这些图像存放在数据库中那样进行。这意味着在将图像序列加载到诸如计算机或监视器的图像显示装置中之后首先显示第一张图像，在有些情况下还首先显示中间的图像。这可能导致例如在对脊柱的矢状拍摄序列进行成像显示时第一截面示出脊柱左侧的孔，而第二序列(例如在随后的检查中的)中的第一图像则示出右侧的孔。即使在检查装置中具有用于对特定检查区域的图像给出检查结果的标准工作流程的情况下，也需要检查者首先查找整个图像序列，以找到标准起始点。在进行后续检查以及通常在进行比较分析时，该问题会更加明显，因为在从图像文档库中加载两个显示同一器官的图像序列、而该两个图像序列一般显示该器官的不同视图，并因而例如在一个脊柱图像中示出左侧的孔，而在另一个序列中示出右侧的孔。这不只导致比较研究的分析以及后续检查的分析非常困难且让人不适，而且还会降低效率，从而可能降低诊断分析的质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种改进的拍摄、分析和显示的方法，使得尤其能够可靠地进行比较研究的分析。
为了解决该技术问题，提出了一种本文开始所述类型的方法，包括下列步骤：
-利用成像医疗检查设备拍摄检查对象的一个检查区域的图像数据组，
-调用至少一个存储在数据处理装置中的、涉及在图像显示所拍摄的图像数据组时要遵循的方向的显示预设参数，
-由数据处理装置针对该显示预设参数检验图像数据组，
-根据检验结果相应于该显示预设参数匹配并显示图像数据组的至少一部份。
根据本发明，首先利用诸如磁共振设备、计算机断层造影设备或X射线和超声波设备等成像医疗检查设备拍摄图像数据组。此外调用存放在数据处理装置中的显示预设参数，其中这可以在希望进行图像显示时进行，但尤其是可以在图像拍摄中进行，或者在图像拍摄之前就已经进行。显示预设参数可以存放在例如为了控制检查设备而直接与该检查设备连接的数据处理装置中。数据处理装置还可以是例如由一个或多个通过网络连接的服务器及客户机组成的计算机系统，其中在与中央检查设备或特殊的检查设备对应的服务器上存放显示预设参数及其它数据以用于图像处理。
在数据处理装置上被调用的显示预设参数涉及要遵循的方向，其意义是预先给定例如特定的解剖结构在图像中或在多个图像或子图像序列中的位置。也就是说显示预设参数可以是涉及图像方向的标准模型。
所拍摄的图像数据组可以是包括一个图像或一系列图像或图像序列的图像数据组。通过数据处理装置针对显示预设参数来检验该图像数据组。在此确定图像数据组是否已经具有显示预设参数规定的要遵循的方向，以及与显示预设参数之间存在多大偏差，例如就各个图像中显示的区域来说，以及关于期望的方向的偏移或旋转。在检验时还可以将某些例如对应于数据组的个别图像的数据直接排除在显示之外，例如拍摄序列的第一图像或一个序列的最后的图像，而无需在检验时考虑这些个别图像的具体内容。
最后在检验步骤之后在诸如监视器或显示屏的图像显示装置上，根据检验结果相应于显示预设参数匹配和显示图像数据组的至少一部分。该匹配可以这样进行，使得原始图像数据相应地由对应于显示预设参数的图像数据代替。由此在本发明的方法中实现了标准化的显示。
但合适的是例如为用于与其它拍摄序列比较的后续处理获得最初拍摄的数据，在该其它拍摄序列中可能会考虑其它显示预设参数。此外有意义的是对原始图像数据进行存档，以便在必要时可以理解分析和诊断的各个步骤，并在事后也能识别出错误。根据显示预设参数的内容示出一部分或整个图像数据组，该内容也可以是为了脊柱的矢状显示而从覆盖患者的整个身体躯干的图像序列中仅矢状显示身体中心偏右和偏左几厘米。
这样与现有的图像显示的情况不同，可以进行标准化的检查诊断并对图像数据进行标准化的分析，尤其是在比较研究中。不再需要找出或定义解剖上有关联的起始图像，这样在图像的方向不同时也可以如此，或者避免用于找到这样的起始图像的复杂算法。由此可以减少通过图像显示装置来浏览所需要的加载时间，或者节省手动找出起始图像所需的时间。诊断可以在不损失质量的情况下有效地进行。
根据本发明，作为显示预设参数可以采用特定于检查区域的显示预设参数，尤其是特定于被拍摄的器官的显示预设参数。这样，提前为了在通常用医疗检查设备或用特殊检查设备拍摄图像时的最重要器官调用标准化的方向模型是很有意义的。举例来说有大脑、具有其各个片段的脊柱、心脏、膝盖和其它骨骼结构以及诸如肺的器官或血管系统。该清单不是最终的，而是取决于在诸如医院的特定的医疗机构中主要进行哪些检查。
作为显示预设参数可以预先给定多个显示参数，尤其是一个基本的显示参数和其它补充的显示参数。这样例如针对腰脊柱的简单的显示预设参数能确定基本上平行于脊柱的纵轴显示矢状图像。另一个基础显示参数可以是将脊柱基本上显示在图像中央。
可以给出补充的显示参数，脊柱的纵轴应当在图像中从上至下地显示，也就是说平行于图像边界，其中最后显示的图像应当是穿过脊柱的右-左中心的矢状图像。此外可以预先给定说明特定的脊柱或其它器官中的特定解剖结构应当出现在图像中哪个位置以及如何解释检查区域向着身体轴取向的方向的显示参数。
根据本发明，在数据处理装置中可以存放多个显示预设参数，尤其是多个特定于检查区域的显示预设参数。从而可以在数据处理装置中存放针对多个检查区域的显示预设参数或针对多个普通图像序列的显示预设参数，必要时可以调用多个显示预设参数。在此可以针对其中一个检查区域根据一幅图像的目标设置或拍摄技术调用多个显示预设参数。由此例如可以考虑在应用不同检查设备时分别根据不同的拍摄技术获得不同的图像数据组，为了分析这些图像数据组必要时需要进行不同的显示。显示预设参数还可以是特定于用户的，从而以此来使图像显示适应不同的期望，这些期望例如是医疗机构的各个部门或各医生的偏好。根据检查的目标设置或根据基本的疾病，对于脊柱图像来说有意义的是将平行于地面穿过椎间盘的矢状图像和径向图像设置为标准方向，还有冠状图像。作为用于拍摄心脏的显示预设参数例如可以预先给定短轴视图、两心室视图以及四心室视图。
根据显示预设参数，可以将解剖上感兴趣的区域显示在图像显示装置上设置的显示区域的中央。该中央显示可以视为默认预设参数，只要没有清楚定义其它显示，该默认预设参数首先例如为后续要显示的其它图像或通过医疗技术助手或医生进行的处理提供了显示诸如特定器官等解剖上感兴趣的区域的途径。
利用数据处理装置可以确定说明所拍摄的图像数据组的坐标与根据显示预设参数匹配的图像数据组的坐标之间关系的显示指示。该显示指示通过数据处理装置的计算机或计算机网络计算出来，并描述了为了从图像数据组的原始坐标得出作为显示基础的坐标组而进行的坐标变换。如果进行该变换，则其从原始图像数据组转向在为了显示被拍摄的检查区域而设置在显示预设参数中的方向的标准模型。这样例如可以预先给定最大3次平移转换和3次旋转转换，例如通过给定检查区域或器官的显示中心的坐标和3个角度或者4×4的转换矩阵。还可以选择确定或存储少数几个参数作为针对待执行转换的显示指示，例如一个或两个参数，其中可以只给出一个参数，说明应当首先显示哪个截面。由此显示指示普遍地理解为描述被拍摄的图像数据组和被匹配的图像数据组之间关系的任意说明。
根据本发明，在采用特定于检查区域和/或特定于器官和/或特定于检查设备和/或通用图像处理技术和/或预定规则的情况下，至少部分自动地通过数据处理装置确定显示预设参数和/或显示指示。这样可以采用例如基于地图(atlas)的方法，这些方法基于对人体内的解剖或功能关系的统计说明，并因此特定于确定的检查区域。对于磁共振断层造影来说，为了确定例如显示指示而利用面向最大信号强度而进行的投影提取器官轮廓。在计算机断层造影中可以采用强度标准值，在正电子发射断层造影中采用特定的放射值。此外还可以为利用通用图像处理技术进行的原始图像数据和匹配图像数据的显示视图之间的转换而产生新的显示预设参数或显示指示以找到特殊结构。举例来说有自适应滤波器和用于采集或屏蔽的特定模型。由此可以在存在特定图像数据组时至少部分在没有医疗技术助手或医生干预下计算或输出显示预设参数本身以及该转换。
可以至少部分地在图像拍摄期间和/或在图像拍摄结束后的后处理步骤中就已经相应于显示预设参数来匹配和/或显示图像数据组。从而例如在产生磁共振照片时在图像拍摄进行期间就已经采用可以手动和自动预先给定的截面定位来实现相应图像的标准方向，只要给出了所属的图像数据。或者还可以首先等到整个图像数据组的拍摄结束，然后才进行匹配或显示，或者稍后再对一部分图像数据进行匹配或显示，如果这一部分例如不必用于决定直接计划的后续检查或其它检查流程。
显示预设参数可以存放在数据库、尤其是可扩展的数据库中。数据库的应用使得可以对应当遵循多个显示预设参数以供调用的情况进行简单的搜索或结构化。在此可以通过诸如字段和列表的数据库功能确保可扩展性，从而可以为目前没有被采集的检查区域或器官增加显示预设参数或为已经有相应的显示预设参数存放在数据库中的器官增加新的显示预设参数。
合适的是，可由用户手动地预先给定和/或更改至少部分显示预设参数和/或显示指示。从而用户或用户组可以例如根据为了图像诊断而选择的视图标准来定义自己的显示预设参数，该视图标准在特定的医院或其它医疗机构中占主导地位或应当是普遍遵守的。例如对于不同的医院部门该预设参数可能不同，或者通过特定医生单独预先给定。同样可以手动确定或预先给定针对转换的显示指示，或在由数据处理装置进行了第一自动处理之后必要时通过用户来更改该显示指示也是合适的。这样，就能进行自动确定的校正，或在具体情况下适用于诊断或分析的匹配。
对手动的预先给定和/或更改可以在数据处理装置上进行分析和/或用于改善显示预设参数。从而可以借助所进行的更改或预先给定提取出用户的偏好，以便相应地改善自动确定的显示预设参数，或进一步优化手动的预先给定。由此形成了一个智能化系统，在考虑用户期望的情况下该系统随着其在特定医疗机构中的应用而逐步地得到优化。
所应用的显示预设参数和/或显示指示可以与图像数据组一起存放，尤其是在标准头的范围内。这样的分配给图像的标准头目前例如说明了在图像中显示了哪个器官或哪个检查区域，从而能简化医疗领域的图像存档。如果除了例如说明旋转角和平移的显示指示之外例如针对矢状脊柱显示的显示预设参数也存放在头中，则由此在本发明的范围内采用已经形成的具有新功能的存档系统。一次性选择的显示预设参数和显示指示随时都可以更新，从而无需重新分配显示预设参数和显示指示就可以直接显示原始的图像数据组。
对于一个图像数据组可以采用和/或存储多个显示预设参数和/或显示指示。例如在全向三维数据组中在标准头中存储多对显示预设参数和显示指示。同样可以调用多个显示预设参数，其中必要时定义一个主要的显示预设参数或者说默认显示预设参数。该默认显示预设参数可标准地用于图像显示，只要没有给出其它说明。
此外还可以直接将多个显示预设参数引入图像数据组的检验和稍后的匹配及显示中，从而例如为医疗技术助手同时在监视器上显示了多个图像序列(对应于针对一个图像序列的多个显示预设参数)。三维数据组可以自动在所有对相应的检查区域重要的方向上显示，而无需通过预先给定角度或放大等等来进行手动匹配。通过采用说明显示预设参数和显示指示的标准头，还可以将该信息用于不同的计算机系统或软件系统。
对于包括多个器官和/或解剖区域的图像数据组，可以采用针对多个器官和/或区域的显示预设参数和/或显示指示，和/或与图像数据组一起存储。由此确保可以进行就区域而言的最佳显示，从而使后续图像观察中的诊断变得容易。每个器官或每个检查区域都以合适的标准方向显示，从而判断医生又识别出该图像的“标准”形状，由此可以进行有效的分析。这样，即使在拍摄图像数据时同时拍摄了多个解剖区域，还是可以保证与后续研究的快速可比较性，或保证不同患者的图像之间的可比较性。在此将各显示预设参数对和显示指示对存储在标准头中也是有意义的。
可以根据显示预设参数定义显示坐标系统，尤其是具有穿过至少一个解剖结构的特定原点和/或轴分布。例如，对于膝盖的图像数据组来说可以将胫骨平坦区定义为显示坐标系统的原点，其中确定一个穿过半月板的轴向平面，一个垂直于踝的后边界并且平行于胫骨和大腿骨的头-脚方向的矢状平面。在这种情况下冠状平面平行于踝的后边界，并沿着胫骨和大腿骨的头-脚方向延伸。这些平面的切线作为向量支撑起所属的坐标系统。
可以将显示预设参数集成到涉及检查对象的整个身体的方向模型中，尤其适用于确定公用的全身坐标系统。从而确定了涉及全身的坐标系统，该坐标系统按照人体的确定方向模型取向，并且对于负有图像处理和图像分析任务的医生和医疗技术助手来说可以容易地获得或者说学习。
利用本发明的方法对医疗领域的图像拍摄的观察是标准化地进行的，从而可以毫无问题地实现不同研究之间的可比较性以及不同患者的图像之间的可比较性。如果用图像数据组来存储显示预设参数和显示指示，则该图像数据组可以在一个或多个标准方向上显示而没有其它延迟。例如，可以给出默认显示，或者采用对应于多个标准方向的显示预设参数来进行图像显示。此外还可以借助例如存放在相应规程(Protokoll)中的用户预设参数来定义合适的方向模型。用户可以通过对应的图像浏览软件在图像数据组按照不同显示预设参数的不同显示之间根据需要进行切换，以实现最佳的分析。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节由下面的实施例和附图给出。其中，
图1示出本发明方法的流程图，
图2A-2E示出本发明方法中对于脊柱的图像数据组的显示预设参数和显示指示的草图，
图3A、3B示出用于为膝盖区域定义显示坐标系统的草图。
具体实施方式
图1示出本发明的方法的流程图，其中首先在步骤S1利用成像医疗检查设备(在该例中是磁共振断层造影设备)拍摄检查对象的检查区域的图像数据组，此外通过负责图像拍摄的医疗技术助手从数据处理装置调用要用于接下来进行的对拍摄的图像数据组的图像显示的显示预设参数。这在步骤S2中在拍摄图像数据组期间就已经进行。与用于不同器官和检查区域的其它显示预设参数一起存放在数据库中的显示预设参数给定了要遵循的方向，为此除了确定感兴趣区域应当显示在图像中央的基本参数之外，还要预先给定其它队图像拍摄来说重要的参数。
最后在步骤S3中根据存储在数据处理装置中的该显示预设参数检验图像数据组，只要该图像数据组已经存在，为此数据处理装置利用图像内容、选择的拍摄序列以及要拍摄的器官采用图像处理技术以及边缘识别等等确定显示指示。该显示指示给出了要进行的坐标变换，从而从拍摄的图像数据变换到最期望的显示。为此确定要进行的平移和旋转的值。
最后，在步骤S4中根据检验结果、也就是计算出来的显示指示匹配至少一部分图像数据组，并根据显示预设参数进行显示。在此该显示在显示器上进行，从而必要时在检查期间就已经可以分析第一图像数据。显示指示的误差的其它匹配以及就更好的检查诊断和分析来说的其它匹配可手动通过用户进行，其中用户相应地更改显示指示。
在相应地选择了由显示软件提供的选项之后，按照其它标准方向给出该图像数据组的其它显示，从而用户可以在各个显示之间来回切换。
这样，在本发明的方法中按照标准的预先给定的方向模型显示了拍摄的图像数据组，这些方向模型可由用户容易地学习，并且保证对患者和其它患者的后续检查的可比较性。
在图2A-2E中给出对于脊柱的图像数据组的显示预设参数和显示指示的草图。
在此图2A示出人的脊柱按照涉及标准方向的显示预设参数的显示，由此脊柱设置在图像中央，其中脊柱以头-脚方向显示。该标准化的显示使得可以与稍后用其它模态或以更大时间间隔产生的图像进行比较。相反在图2B中示出了一个图像数据组，其不满足该显示预设参数，但在此脊柱在该图像中设置为偏心和倾斜的。这种不满足显示预设参数、而只是通过图像拍摄的方式确定的图像数据组加大了高质量诊断的难度，因为这种显示对要进行分析的医疗技术助手或医生来说是不熟悉的。从而甚至可能导致错误的诊断，其中一般不能具有与后面拍摄的图像序列或参考序列的可比较性。如果比较例如示出图2B中的无显示预设参数的脊柱的图像序列，则要进行分析的助手或医生必须首先费劲地找到对应的图像。
在图2C以及2D中示出了脊柱的相应矢状和冠状视图，其中通过具有平行线的环表示各个截面。从而可以利用可产生如图2E所示的显示的针对腰脊柱的显示预设参数由数据处理装置确定显示指示，该显示指示给出了导致从原始图像数据组到图2E的最期望显示的变换。也就是说，对于图2C和2D来说，如通过截面所示，预先给出针对脊柱的显示预设参数，该显示预设参数说明期望的是横截面视图，其中显示平面应当平行于环，也就是两次倾斜。从而在图2E的横截面视图中将附图中用附图标记1表示的脊柱用环2对应于预先给定截面的直线3显示。在此可以看见脊柱体1a，其中该显示平行于环。截面中心通过圆4表示，其中该截面中心设置在图像中心，使得可以进行最佳的图像分析和检查诊断。将图2E所来源于的原始图像数据组与采用的显示预设参数和计算出的显示指示一起存储，从而例如可随时快速调用该显示来与后续检查的图像进行比较。
图3A和3B示出定义膝盖区域的显示坐标系统的草图。
图3A从上面示出胫骨的关节平面5的视图。图3A的显示在此遵循涉及所拍摄的图像数据组须遵循的方向的显示预设参数。可以看到胫骨的侧面的踝6以及中间的踝7。在这两个踝之间有一个突起8，即所谓的踝间突起。胫骨的关节平面5的标准化显示(如图3A所示)将用于定义膝盖区域的显示坐标系统。该坐标系统的特征是在该坐标系统中的坐标具有解剖学含义。
将胫骨平坦区的几何中心设置为显示坐标系统的原点9。矢状平面10穿过坐标系统的原点9垂直于踝的后边界且平行于胫骨和大腿骨的头-脚方向延伸。同样示出的冠状平面11平行于踝11的后边界并沿着胫骨和大腿骨的头-脚方向延伸。
这样，根据显示预设参数定义了一个显示坐标系统，该坐标系统通过原点9以及涉及待显示膝盖区域的矢状平面10和冠状平面11的分布实现了解剖上的对应。
作为补充，在图3B中还以相应于显示预设参数的视图从前面示出了膝盖12。在此也可以看见坐标系统的有解剖学含义的原点9。在大腿骨13和胫骨14之间具有半月板，即侧面的半月板15和中间的半月板16。除了矢状平面10之外在此还示出了所缺少的轴向平面17，该轴向平面通过半月板15、16定义。同样还示出了腓骨18。
这样，在本发明的方法中将标准化的方向作为显示预设参数用于定义显示坐标系统，该坐标系统使得可以比较简单地给出坐标，因为这些坐标通过拍摄的各检查区域的有解剖含义的结构来确定。对例如包括坐标40、0、3的该显示坐标系统的坐标说明可以相应的这样来解释，即位于膝盖的前-后中心内的膝盖中线侧面40mm处且在胫骨平坦区上面3mm处的点是共同的。

Claims (16)

1.一种拍摄、分析和显示在检查中产生的至少一个医学图像数据组的方法，包括下列步骤：
-利用成像医疗检查设备拍摄检查对象的检查区域的图像数据组，
-调用至少一个存储在数据处理装置中的、涉及在图像显示所拍摄的图像数据组时要遵循的方向的显示预设参数，
-由该数据处理装置针对该显示预设参数检验图像数据组，
-根据检验结果相应于该显示预设参数匹配并显示图像数据组的至少一部份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为显示预设参数采用特定于检查区域的显示预设参数，尤其是特定于被拍摄的器官的显示预设参数。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为显示预设参数预先给定多个显示参数，尤其是一个基本的显示参数和其它补充的显示参数。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在所述数据处理装置中存放多个显示预设参数，尤其是多个特定于检查区域的显示预设参数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，根据显示预设参数，将解剖上感兴趣的区域显示在图像显示装置上设置的显示区域的中央。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，利用所述数据处理装置确定给出所拍摄的图像数据组的坐标与根据显示预设参数匹配的图像数据组的坐标之间的关系的显示指示。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在采用特定于检查区域和/或特定于器官和/或特定于检查设备和/或通用图像处理技术和/或预定规则的情况下，至少部分自动地通过数据处理装置确定显示预设参数和/或显示指示。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，至少部分所述图像数据组在图像拍摄期间和/或在图像拍摄结束后的后处理步骤中就已经相应于显示预设参数进行了匹配和/或显示。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述显示预设参数存放在数据库、尤其是可扩展的数据库中。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，至少部分所述显示预设参数和/或显示指示可由用户手动地预先给定和/或更改。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，由所述数据处理装置对手动的预先给定和/或更改进行分析和/或将其用于改善显示预设参数。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，将所应用的显示预设参数和/或显示指示与图像数据组一起存放，尤其是在标准头的范围内。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，对于一个图像数据组采用和/或存储多个显示预设参数和/或显示指示。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其特征在于，对于包括多个器官和/或解剖区域的图像数据组，采用针对多个器官和/或区域的显示预设参数和/或显示指示，和/或将它们与图像数据组一起存储。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，根据显示预设参数定义显示坐标系统，尤其是具有穿过至少一个解剖结构的特定原点和/或轴分布。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其特征在于，将所述显示预设参数集成到涉及检查对象的整个身体的方向模型中，尤其是用于确定通用的全身坐标系统。
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