临床医生驱动的基于实例的计算机辅助诊断制造技术

技术编号:2912209 阅读:315 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
通过根据相似性的主观评估将数据库(120)中的感兴趣体积(VOI)(116)群集成各自的集群来实现优化基于实例的计算机辅助诊断(CADx)(S220)。然后选择感兴趣体积(VOI)特征的最佳集合,以提取实例,以便与基于主观的群集相一致(S230)。提取出的实例与待诊断的VOI一同显示以供外科医生进行比较。优选地,用户可以选择所显示的实例以进一步显示从电子医疗记录(EMR)检索到的预后、治疗信息、随访信息、当前状态和/或临床信息(S260)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及基于实例的计算机辅助诊断,更具体地涉及选择感兴趣体积(VOI)特征的最佳集合,通过所述最佳集合从数据库提取实例。放射科医师必须阅读许多由计算机断层摄影(CT)、X射线、磁共振成像(MRI)、超声、正电子发射断层摄影(PET)等产生的扫描图像。这可以导致放射科医师的“信息超负荷”。此外,放射科医师例如在癌症筛查中在判读图像期间可能遗漏许多癌症。信息超负荷潜在地加重了该问题。即使以后的扫描检测到癌症,但是早期诊断才可以增加生存率。相反地,假阳性可以导致不必要的活组织检查。诸如计算机辅助诊断(CADx)方案的决策支持系统因此正越来越多地用于改善工作流和患者结果。基于实例的CADx系统的背景是临床医生凭经验并且参考他们以前看到的病例获取知识。决策支持系统可以帮助临床医生进行例如肺癌的CT扫描(或任何其他模态扫描:X射线、磁共振成像(MRI)、超声、正电子发射断层摄影(PET)等)的诊断的一种方式是提供已确诊且类似于新图像的以前图像。基于实例的范例是从带有已知诊断的结核的数据库检索类似于待诊断结核(nodule)的结核并且将其提供给放射科医师。这是基于实例的CADx系统的基本前提。基于实例或基于病例的CADx典型地包括从数据库检索已知病理的肿瘤或病变所特有的信息,即恶性或良性。所述信息典型地包括用于与待诊断的肿瘤的图像视觉比较的肿瘤的图像。肿瘤例如可以在患者的肺中。可以用若干成像技术中的任何一种来采集肿瘤的图像数据,上面提及了若干成像技术中的一些。然后可以从图像测量肿瘤的特征,每一特征代表肿瘤的特定视觉表征。可以将待诊断的肿瘤和数据库的肿瘤放置在公共特征空间、即N维空间中,每个维度代表N个测得特征中的一个。可以基于特征空间中任意一个数据库肿瘤与待诊断肿瘤的接近性试验性地和客观地评估这两个肿瘤的相似性。典型地,提取最接近的肿瘤。所提取的实例可以显-->示在待诊断肿瘤旁边以供视觉比较。基于实例的CADx也可以有用于训练扫描诊断中的医疗人员。基于实例的CADx技术存在与临床医生凭经验并且参考他们以前看到的病例获取知识的背景相违背的情况。本专利技术人观察到不同放射科医师就两个病例是否相似和相似程度如何可能有不同观点,并且基于待诊断肿瘤和已知病理的肿瘤的图像之间的视觉比较,难以事先知道两个病例是否相似。本文提出使用临床医生、例如放射科医师在确定特征空间方面的知识,以及将要在计量待诊断肿瘤与数据库中的肿瘤之间的相似性所使用的点到点距离度量。在这里,“点到点”包括点到多个点的情况。尽管如上所述,很难事先知道两个病例是否相似,但是根据本文的建议,可以可靠地对判断特定特征空间和距离度量是否与肿瘤相似性的主观评估一致进行评价。这些情况促进了遗传算法(GA)的使用。GA迭代地得到针对给定问题的候选建议方案的集合。被称为染色体的所有候选方案根据它们各自的适应度进行评价。如果不满足迭代停止准则,则基于当前的染色体集合复制一个或多个新的染色体。对适应度进行评估并在下一次迭代中应用停止准则。一旦满足停止准则,则选择最适应的染色体。当前建议在进行迭代应用评价中考虑放射科医师做出的相似性的主观评估。简言之,通过根据相似性的主观评估将数据库中的感兴趣体积(VOI)群集成各自的集群而优化基于实例的CADx。然后选择包括基于图像的特征和临床(非基于图像的)特征的感兴趣体积(VOI)特征的最佳集合,以用于提取实例,从而使得基于选定特征,相似性的客观评估在特征空间中对数据库的VOI进行聚类,以便与基于主观的集群一致。下面参照附图阐述新颖的基于实例的CADx技术的细节:图1是提供根据本专利技术的示例性CADx系统的概观的功能图;图2是提供根据本专利技术的方法的一个例子的概观的流程图;图3示出了根据本专利技术的表,其可以用于主观评估数据库中的肿瘤之间的相似性以形成相似肿瘤的集群;和-->图4是根据本专利技术的可用于遗传算法中的染色体的框图。图1描绘了根据本专利技术的基于实例的计算机辅助诊断(CADx)设备100的例子,所述设备包括处理器104和显示屏108。在显示屏108中显示的是待诊断的结核、肿瘤或病变112。优选地显示一些其紧邻的周围组织。待显示的结核和任选地一些其紧邻的周围组织在下文中被称为感兴趣体积(VOI)。三个所提取的实例也与VOI 112一同呈现在显示器上。三个实例是具有恶性肿瘤的VOI 116a和具有各自的良性肿瘤的两个VOI 116b。三个实例VOI 116通过实例提取模块124从处理器104的数据库120中进行提取。实例提取模块124基于由参数输出模块(未示出)提供的诸如图像特征和相似性度量的参数进行操作,这些参数由参数导出单元132导出。在所示的实行方式中,参数输出模块与参数导出单元132一体化。箭头128代表导出参数的传输以供实例提取模块124使用。用户输入装置134用于向参数导出单元132提供与VOI 116间相似性的主观评估有关的数据。用户输入装置134可以包括键盘、鼠标、跟踪球、滑块、光笔、触摸屏等,以及磁盘,光盘驱动器和与在线网络的有线或无线连接。类似地,数据库120充当参数导出单元的输入。例如通过点击鼠标,可以通过选择性地选取由实例提取模块124所提取并显示在屏幕上的实例,以用于显示与所选取实例有关的进一步临床或其他信息。CADx设备100包括用于存储VOI 112的图像数据、或许临床数据的存储器(未示出),所述存储器包括供实例提取模块124和参数导出单元132使用的工作存储器。CADx设备100可以是专用或通用处理器,并且可以是模拟的或数字的。尽管在同时显示(simultaneous display)上仅仅示出了三个实例VOI 116,但是在显示上以及在围绕屏幕108的任何实际空间布置中可以有更多的实例或更少的实例。同样,尽管同时显示有两种类型的病例,恶性的和良性的,但是在任何一个时期仅有两种类型之一的病例可以与VOI 112一同呈现在显示上。在任一情况下,标记“恶性”和/或“良性”可以初始注释所显示的实例116,或者可以作为对用户指示的响应而出现。另外,功能性可以在不同数量的元件124、132之中进行分配,并且不同于所示出的功能进行分配。例如,所述单元132可以定位于远离设备100的其余部分。-->图2作为示例性而非限定性的例子示出了根据本专利技术的用于基于实例的CADx的过程200。首先,对数据库120中的所有VOI 116以成对方式进行相似性的主观评估(步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于优化基于实例的计算机辅助诊断的设备,包括: 参数导出单元(132),其被配置成选择感兴趣体积(VOI)特征的最佳集合,通过所述最佳集合提取实例,从而使得基于选择的特征,相似性的客观评估在特征空间中对数据库中的感兴趣体积(VOI )(116)进行群集,以便与通过主观评估相似性将所述数据库的VOI群集成各自的集群相一致(S220,S230);以及 输出模块,其用于提供所述选择的集合作为输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-6-16 60/804,9551、一种用于优化基于实例的计算机辅助诊断的设备,包括:
参数导出单元(132),其被配置成选择感兴趣体积(VOI)特征的最
佳集合,通过所述最佳集合提取实例,从而使得基于选择的特征,相似性
的客观评估在特征空间中对数据库中的感兴趣体积(VOI)(116)进行群集,
以便与通过主观评估相似性将所述数据库的VOI群集成各自的集群相一致
(S220,S230);以及
输出模块,其用于提供所述选择的集合作为输出。
2、根据权利要求1所述的设备,其中,所述选择操作选择供所述提取
实例操作使用的最佳相似性准则(S250)。
3、根据权利要求2所述的设备,其中,所述选择操作选择所述最佳相
似性准则包括的点间距离度量,在由所述选择的特征所限定的所述特征空
间中进行的基于客观评估的群集中利用所述度量(S240)。
4、根据权利要求1所述的设备,其中,在所述集合中的特征限定所述
特征空间(S240)。
5、根据权利要求1所述的设备,其中,所述选择操作包括迭代地选取
VOI特征的集合以获得所述最佳集合(S230)。
6、根据权利要求5所述的设备,其中,遗传算法(400)执行所述迭
代选取。
7、根据权利要求5所述的设备,其中,给定迭代选取限定该迭代的特
征空间的相应集合(S230)。
8、根据权利要求1所述的设备,其中,所述主观评估的操作包括基于
所述数据库模块的成对感知比较将所述数据库的VOI指定给所述各自的集
群(S210)。
9、根据权利要求1所述的设备,其中,所述VOI中的一个VOI的图
像的特征包括在所述特征之中(S230)。
10、根据权利要求9所述的设备,其中,与所述VOI中的一个VOI
相关的临床数据包括在所述特征之中(S230)。
11、一种包括权利要求1所述的设备的基于实例的计算机辅助诊断系
统,所述系统还包括:
数据库(120),其包含感兴趣体积(VOI);
与所述输出模块通信连接的提取模块(124),其被配置成基于选择的
集合评价待诊断的感兴趣体积(VOI)(116)并且基于所述评价的结果执行
从包含VOI的所述数据库中提取所述实例的操作;以及
显示器(108),其用于显示所提取的实例。
12、根据权利要求11所述的基于实例的计算机辅助诊断系统,还包括
用户控制(134)和处理器,所述处理器被配置成在所述显示器上显示所述
所提取的实例,并且对于...

【专利技术属性】
技术研发人员:L阿尼霍特里L博罗茨基L赵
申请(专利权)人:皇家飞利浦电子股份有限公司
类型:发明
国别省市:NL[荷兰]

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