CN1902635A - 用于辅助图像的诊断评价的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于辅助医生鉴别例如诸如肿瘤(8)这样的潜在病理结构的设备和方法。在这方面，在数据处理装置(1)中从所述结构(8)的三维图像(7)确定特征参数(p1 0，p2 0，...)，例如它的尺寸或边缘对比度。此外，带有属于记载病例的特征参数(p1，p2，...)以及诊断附加信息(q1，q2，...)的数据记录(4)被存储在数据库模块(3)中。然后在数据库模块(3)中有可能建立与所考虑的结构(8)在所述特征参数方面类似的那些数据记录(4)。这些数据记录可以显示在监视器(5)上并且在医生评价当前图像时为他提供帮助。

Description

用于辅助图像的诊断评价的设备和方法
本发明涉及用于辅助可能的病理结构的图像的诊断评价的设备和方法，所述病理结构例如为肿瘤。
现代成像方法，例如X射线计算机断层摄影或磁共振成像(MRI)，在越来越大的程度上允许从身体内部产生高质量的二维和三维图像；在这些图像上，可以在早期检测到例如诸如肿瘤这样的潜在病理改变的结构。然而，这对放射科医师提出了艰难的任务，即对通常较小的结构进行鉴别诊断并且必须计划进一步的诊断或治疗步骤。在这方面，从US6430430B1已知借助于自动图像分析方法来评价脑的剖视图以便检测特定病理改变。然而，这样的方法不能为鉴别诊断和决定病例的进一步治疗提供帮助。
基于该背景，本发明的目标是提供用于辅助潜在病理结构的图像的诊断评价的装置。
具有权利要求1的特征的设备以及具有权利要求10的特征的方法实现了该目标。在从属权利要求中包含了有利的实施方式。
根据本发明的设备用于辅助对患者身体内部图像的诊断评价，所述图像显示潜在病理结构。所述图像例如可以是-优选三维-X射线图像，MRI图像或超声图像。所述潜在病理结构原则上在这里可以是被考虑的任何身体组织或身体器官，尤其是可能的肿瘤。所述设备包括以下部件：
a)分析模块，使用该分析模块可以从潜在病理结构的给定图像建立特征参数的集合，所述参数与所述结构相关。例如可以以数据处理设备上的软件程序的形式实现所述分析模块。所述特征参数特别可以是可从所述图像导出的所述结构及其周围区域的几何特征，以及与被成像身体部位和患者相关的附加信息。
b)数据库模块，其包含与相同类型的结构相关的所存储的数据记录(如果适用，和其它结构的数据记录)。所述数据记录的每一个在这里包括病例，所述病例属于所述结构并且记载有其关联的结构相关特征参数(按照步骤a))以及附加信息。所述附加信息特别可以包括相关病例的诊断结果，即，例如活组织检查结果或疾病病程。对于特征参数的预定集合，所述数据库模块进一步被设计成从存储器确定其关联的特征参数接近特征参数的所述预定集合的那些数据记录。
c)输出模块，使用该输出模块可以进一步处理在步骤b)中确定的数据记录，例如可以在显示设备上读出。
通过从存储的记载病例贮备为医生选择和显示具有类似表象的那些数据，所述设备基本上可以辅助医生诊断评价潜在病理结构。病例的相似性在这里由所述分析模块建立的特征参数进行度量。在本文中，对于医生来说重要的是所建立的病例包含例如记载疾病的进一步病程或进一步诊断步骤的结果的附加信息。所以医生可以立刻想到在正被观察的结构的情况下疾病的病程的典型程度如何。
所述结构相关参数，其例如(部分)借助于自动图像处理方法由分析模块建立并且与每个数据记录一起存储，优选地可以是以下变量中的至少一个：所述结构的体积，特别是在三维图像的情况下其是可以确定的；所述结构的致密性、偏心率、针形状、边缘对比度、同质性和/或不透明性分布；围绕所述结构的组织的质地(薄壁组织(parenchyma))；所述结构所连接的血管的数量；所述结构所处的身体部位(脑、肺、肠等)；患者相关数据，例如患者的年龄、性别或风险组。尽管没有必要具体知道哪个变量对于所述结构的分类是至关重要的以及为何原因，但是可以从所选择的变量产生所述结构的一种指纹。
为了能够在考虑所存储的数据记录的情况下比较结构的特征参数，优选在所述参数的(多维)区域上定义量度。就此而言，有利地是实现与所述特征参数的功能有关的尽可能多的先验信息，以便用所述量度确定的结果具有最大可能的关联性。例如如果已知结构的边缘对比度对于肿瘤的评估是相当重要的，所述量度可以相应地使这些参数权重很大。此外，所述度量可以是非线性的，尤其是非平移不变的。例如，通过用参数“身体部位”改变所述度量，人们可以考虑这样的事实，即取决于身体部位(肺、肠等)，可疑结构的特定特征参数可以具有不同的重要性。
根据本发明的另一方面，各关联结构的图像也包含在数据库模块的数据记录中。这些图像允许医生在当前正观察的结构和为所述目的建立的数据记录之间进行直接视觉比较。
所述设备另外包括例如用于显示所述结构的图像和/或用于显示来自所建立的数据记录的信息的显示装置，例如监视器。
根据所述设备的另一方面，其包含输入装置，例如键盘或鼠标，借助于所述输入装置可能在所述分析模块中进行所述结构的交互分析。这样，例如医生可以在图像上标记可疑结构的中心或边缘，由此所述分析模块然后自动确定该结构的另外的参数。
本发明还涉及用于辅助潜在病理结构的图像的诊断评价的方法，所述方法包括以下步骤：
a)建立数据库，其包含涉及相同类型的结构的数据记录和为各个病例记载所述结构的关联特征参数以及附加信息；
b)建立与在图像中绘出的结构相关的特征参数的集合；
c)从所述数据库建立并且优选显示数据记录，所述数据记录的关联特征参数接近在步骤b)中建立的特征参数的集合。
所述方法通常包括可以用上述类型的设备执行的步骤。关于所述方法的细节、优点和进一步方面，读者因此可以参考以上描述。
参考下文描述的(多个)实施方式，本发明的这些和其它方面可以显而易见并且将通过非限定性例子的方式被阐述。
在图中：
唯一的图示意性地显示了根据本发明的用于辅助图像的诊断评价的设备。
该设备基本上由数据处理单元1(工作站)形成，所述数据处理单元按其顺序包含各种模块。这些模块典型地由(电子)存储器或存储内容以及相关联程序(软件)实现。
从未更具体显示的成像装置，例如X射线CT或MRI设备，采用相应数据集形式的三维图像7被提供给数据处理单元1。在例如可以是肺或肠的图片的该图像中，存在可疑结构8或识别为肿瘤的结构。在这样的情况下，负责的放射科医师必须对发现物进行鉴别诊断并且决定进一步的诊断或治疗步骤。通过下述的方法，数据处理单元1可以在这当中辅助他。
关于所述方法，首先在数据处理单元1的分析模块6中全面地或半自动地分析肿瘤8的图像7。在半自动分析中，放射科医师借助于计算机鼠标(未示出)选择例如他所关心的肿瘤8的部位。然后使用已知的图像处理算法由分析模块6自动地三维分割肿瘤。分析模块6进一步定量地确定肿瘤的特征参数p1 0，p2 0，…的集合9，例如它的体积、它的致密性、它的偏心率、它的针形、它的边缘对比度、它的同质性、它的不透明性分布、周围薄壁组织的结构、供应肿瘤的血管数量，等等。此外，确定关联背景信息，例如被成像身体部位，以及患者的性别、年龄和风险组。从提及的所有信息，分析模块6产生肿瘤8的特征参数的集合9。
数据处理单元1另外包含数据库模块3，在该数据库模块中存储了大量有记载的肿瘤数据记录。每个数据记录4在这里包含相关肿瘤及其周围组织的(三维)图像以及关联的特征参数的集合，所述特征参数如上述被定义以用于分析模块。而且，每个数据记录4包含附加信息，在当前正被检查的肿瘤8的情况下所述附加信息(尚)未存在。该附加信息例如包括有记载的肿瘤的已确认鉴别诊断、它的活组织检查结果、疾病的进一步病程等等。
在分析模块6中确定的当前考虑的肿瘤8的特征参数p1 0，p2 0，…的集合9被发送到数据库模块3中，由此这在数据库中确定其关联特征参数接近提供的集合9的记载病例的那些数据记录4(图中的虚线圆圈)。特征参数的集合的间距借助于参数区域的度量被确定。该度量以合适的方式定义，以便其确定与肿瘤的临床重要性相关的肿瘤的相似点和相异点。在这里特别对于不同类型的肿瘤或对于不同的身体部位可以不同地定义所述度量。例如可以借助于多维参数区域中的欧几里德间距定义所述度量，不同的轴均被不同地(局部)加权。
由数据库确定为类似于当前肿瘤8的合适数量的病例，例如十个病例4，最终被传递到输出模块2(在图中仅仅示出了这些数据记录中的三个)。输出模块2可以将属于这些数据记录的图像，连同感兴趣的(附加)信息，例如诸如患者的鉴别诊断和性别，显示在监视器5上。当前正被检查的肿瘤8的图像优选同时被显示在监视器5上，从而放射科医师能够进行直接视觉比较。此外，他可以容易地确定在多数既定的类似情况下诊断出例如良性还是恶性肿瘤以及相应进一步病程是什么。这在医生的诊断中和在他关于进一步行动过程的决定(活组织检查、跟踪、切除等)中帮助很大，当然所述系统本身不进行评价和建议，因此不影响独立的医疗决定。

Claims (10)

1.一种用于辅助潜在病理结构(8)的图像(7)的诊断评价的设备(1)，包含：
a)分析模块(6)，使用该分析模块可以从所述结构(8)的图像(7)建立结构相关特征参数(p1 0，p2 0，...)的集合(9)；
b)数据库模块(3)，其包含与相同类型的结构相关的存储的数据记录(4)，所述数据记录记载各病例的关联特征参数(p1，p2，...)和附加信息(q1，q2，...)，其中对于特征参数(p1 0，p2 0，...)的预定集合(9)，数据库模块(3)能够建立其特征参数(p1，p2，...)接近所述预定集合(9)的所述数据记录(4)中的那些；
c)输出模块(2)，用于进一步处理所建立的数据记录(4)。
2.如权利要求1中所述的设备，其特征在于所述结构(8)的图像(7)是X射线图像、MRI图像或超声图像。
3.如权利要求1中所述的设备，其特征在于所述结构(8)是潜在肿瘤。
4.如权利要求1中所述的设备，其特征在于与所述结构(8)相关的所述参数(p1，p2，...；p1 0，p2 0，...)包括以下变量中的至少一个：体积、致密性、偏心率、针形、边缘对比度、同质性、不透明性分布、周围薄壁组织的质地、供应血管的数量、正被成像的身体部位、以及患者相关数据，所述患者相关数据为例如年龄，性别和/或风险组。
5.如权利要求1中所述的设备，其特征在于所述附加信息(q1，q2，...)包括诊断结果，尤其是活组织检查、和/或病程。
6.如权利要求1中所述的设备，其特征在于在所述特征参数(p1，p2，...；p1 0，p2 0，...)的区域上定义度量。
7.如权利要求1中所述的设备，其特征在于所述数据记录(4)包括相关结构的至少一幅图像。
8.如权利要求1中所述的设备，其特征在于它包含用于显示所述结构(8)的图像(7)和/或来自数据记录(4)的信息的显示装置(5)。
9.如权利要求1中所述的设备，其特征在于它包含用于在所述分析模块(6)中交互分析所述结构的图像(7)的输入装置。
10.一种用于辅助潜在病理结构(8)的图像(7)的诊断评价的方法，包括以下步骤：
a)建立数据库(3)，其包含与这样的结构相关的数据记录，并为各病例记载了所述结构的相关联特征参数(p1，p2，...)以及附加信息(q1，q2，...)；
b)建立与所述潜在病理结构(8)相关的特征参数(p1 0，p2 0，...)的集合(9)；
c)从所述数据库(3)建立数据记录(4)，所述数据记录带有的特征参数(p1，p2，...)接近在步骤b)中建立的所述参数集合(9)。
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