断层扫描数据分析制造技术

来自断层扫描(14)的数据，所述断层扫描(14)提供关于患者脑部的三维信息，包括下列步骤：对数据进行滤波和重新采样(21)以产生三维图像；执行配准(23)以将三维图像与参考图像(16)对准；使用3‑D刚体和/或非刚体变换；在经对准的图像中标识出(25)图像特征，以便标识出相邻体素中的哪些体素对应于表示脑部内预期明确的结构的图像特征；按照体素得分对所标识出的图像特征内的每个体素进行分类(26)，所述体素得分对应于该体素的衰减与脑部的该部位处的预期衰减之间的差异；以及从脑部的至少某部位的全部体素的体素得分中推导出累积得分。该方法可以给医疗专业人员提供对脑组织的状态的快速标识，其可以用于指导治疗的选择以便最佳地改善患者的前景、尤其是已经患有缺血性中风的患者。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】断层扫描数据分析
本专利技术涉及一种方法，其用于分析与例如患者头部的断层扫描图像之类的断层扫描图像相对应的数据，以便帮助医疗专业人员诊断患者的医疗状态并且标识出合适的治疗。
技术实现思路
本专利技术尤其是适于诊断近期患上中风的患者。中风有两种不同类型：出血性中风，其中脑内有出血；以及缺血性中风，其中存在血管阻塞，从而减少或阻止血液流向脑部区域。出血性中风之所以可以在脑部的计算机辅助断层扫描图像中被检测到，是因为血液比脑组织更致密，并且因此更大程度地衰减了X射线；而缺血性中风之所以可以在脑部的计算机辅助断层扫描图像中被检测到，是因为阻塞的原因是血凝块，所述血凝块由于其更大的X射线衰减而可被检测到，并且由于细胞因缺氧而死亡的脑部区域的密度降低到水的密度，因此可以通过降低的X射线衰减而被检测到。本专利技术尤其是适于诊断在中风发病后的早期缺血性中风，此时除去阻塞的治疗在患者后期恢复、防止进一步脑损伤方面具有显著效果。本专利技术利用了通过计算机辅助断层扫描术获得的数据。断层扫描术是一种获得对象的横截面图像的技术，具体而言，通过扫描围绕对象的源和相对的传感器来沿着穿过横截面的多个路径测量x射线衰减并且通过计算推断横截面图像。沿着任何一个路径，所观察到的衰减是由对象的构成路径的每个相继的部分的累积性衰减确定的。尽管计算机辅助断层扫描术原本设想用于获得二维图像，但是关于对象的三维结构的信息可以通过组合来自紧密排列的平面中的多个二维图像的信息、或者通过沿着围绕对象的螺旋形路径执行扫描来获得。为了获得二维图像，横截面区域被分解成像素，并且该计算为每个像素计算出衰减。像素越小，则图像的潜在分辨率就越大，但是需要更多的计算，并且图像中将存在更多的噪声；举例来说，每个像素可以是1.0平方毫米或者0.5平方毫米。为了获得三维图像，来自多个二维图像的数据被组合，并且衰减的值被从通常称为“体素(voxel)”的“体积像素”中推导出。每个体素的高度(即与二维图像的平面正交的维度)可以因相继的二维图像的平面之间的间隔而异，例如其可以大于该间隔，使得每个体素的所计算的衰减合并了来自多个二维图像的数据。例如，每个体素可以为2mm至8mm高、例如5mm高。当已经患有缺血性中风的患者已经到达医院时，重要的是准确且快速地做出关于合适治疗的决定，因为更快的治疗的可以最小化最终受中风影响的脑组织的量。理想情况下，医疗专业人员需要知道：血液阻塞位于何处、任何死亡脑组织位于何处、以及脑组织的哪些部位可以潜在地被挽救。尽管一个血管可能已经被阻塞并由此使一个脑部部位丧失氧，但是可能有脑部的周围部位通过从侧支动脉的灌注而继续获得氧。因此，可以治疗患者以便保证：这些周围部位在足够快地提供治疗的情况下不进一步恶化。计算机辅助断层扫描是一种相对快速的过程，因为根据本专利技术，对患者的颅骨的扫描可以在几分钟内执行，并且被快速地分析。当前，通过计算机断层扫描术(CT)扫描获得的图像可以由医疗专业人员通过使用ASPECTS评分系统(“艾伯塔中风程序早期CT得分”)来评估。这包括：医疗专业人员基于CT图像主观地评价脑部的十个部位中的早期缺血性损伤，尤其是考虑到基底神经节水平，其中尾状核和壳状核应当是可见的，然后是上神经节水平，包括放射冠区和半卵圆中心。诸如尾、岛、内囊和半形核之类的一些部位是能够在图像中识别的大脑结构，而其他区域仅仅是皮质的为方便起见的细分，它们在ASPECTS方法中称为M1-M6。ASPECTS方法提供了对缺血程度的近似量化，但是未考虑到特定部位内的缺血的严重性或者每个脑部区域的功能相关性。期望一种改进的用于分析这样的图像的方法。根据本专利技术，在第一方面，提供了一种用于分析来自断层扫描的数据的方法，所述断层扫描提供了关于患者脑部的三维信息，该方法包括下列步骤：-处理数据以产生三维图像；-使用3-D刚体变换或非刚体变换来执行配准(registration)以将三维图像与参考图像对准；-标识出经对准的图像中的与脑部内预期明确的结构相对应的部位；-按照体素得分对所标识出的部位内的每个体素进行分类，所述体素得分对应于该体素的衰减与脑部的该部位处的所预期的衰减之间的差异；以及-推导出累积得分，所述累积得分组合了来自脑部的至少某部位的全部体素的体素得分。与ASPECTS不同，本专利技术逐个体素地分析图像，并且不需要使用对脑组织的任何任意细分。根据来自执行断层扫描的装置的数据的性质，处理数据的步骤可以包括滤波并且还可以包括重新采样。与体素相关联的衰减通常是以杭氏单位(Hounsfieldunit，HU)来测量的，所述杭氏单位提供了一种线性尺度，其中蒸馏水的放射强度(radiodensity)是0HU，而空气的放射强度是-1000HU。举例来说，骨头的放射强度将大于200HU，血凝块的放射强度可以为大约60HU，而健康的灰质脑组织的放射强度为大约40HU。体素得分优选地以指示脑部的该部位损伤的可能性或概率的方式来计算，所述可能性或概率例如可以是0至1的概率值。例如，在缺血性中风的情形下，衰减在特定部位中下降譬如3HU可能指示显著的中风损伤，而在不同部位中，衰减下降譬如6HU可能指示显著的中风损伤，并且在各种情况下，这都可以被赋予体素得分1以指示确定性。与指示显著中风损伤的衰减改变相比衰减改变甚至更大的那些脑部部位将不会被赋予更大的体素得分；并且改变是否显著存在不确定性的那些体素将具有小于1的体素得分。体素得分也可以被调整或加权以考虑到脑部的该部分的功能相关性，其方式是，将每个体素与某个权重相关联，所述权重指示脑组织的相应部分对于患者预后和残疾的重要性。累积得分然后将经加权的体素得分相组合。累积得分因此在如下方面将在临床上是有益的：指示已经发生何种程度的脑部的不可逆损伤，并且因此除去导致缺血性中风的凝块的治疗是否将对患者具有任何益处。另外，可以向医疗专业人员提供从三维信息中计算出的二维图像，其例如对应于经对准的图像，体素得分被叠加在所述图像上。例如，二维图像可以为黑白的，这对于断层扫描图像而言是常见的，并且体素得分可以以诸如红色之类的颜色被叠加在图像上，颜色的强度表示体素得分。这引起人们对大脑可能受到损伤那些部位的关注。在缺血性中风的情形下，凝块本身将产生衰减的增加，而所导致的细胞损伤产生了衰减的降低。在这种情况下，存在衰减增加的体素的体素得分可以以与用于标记存在衰减减少的颜色不同的颜色被叠加在二维图像上。例如，在针对缺血性损伤的体素得分被示为红色时，凝块可以以蓝色被突出显示。能够理解，从未受到任何脑部伤害的多个人的计算机辅助算层扫描术中，可以导出参考图像，其示出这样的扫描的平均外观，并且参考图像通常与颅骨的中心平面对准，所述中心平面从图像的顶部的中部穿过图像延伸到底部的中部。例如可以通过对来自年龄相似并且具有相似颅骨尺寸的一组人的图像进行取平均来生成多个参考图像，每个参考图像都对应于脑部具有相似结构的一组人。类似地，在这样的参考图像中，脑部结构可以被标识出，并且这些脑部结构内的体素的衰减的正常值或平均值可以被确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于分析来自断层扫描的数据的方法，所述断层扫描提供关于患者脑部的三维信息，该方法包括下列步骤：/n-处理数据以产生三维图像；/n-使用3-D刚体变换或非刚体变换来执行配准以将三维图像与参考图像对准；/n-标识出经对准的图像中的与脑部内预期明确的结构相对应的部位；/n-按照体素得分对所标识出的部位内的每个体素或相邻体素组进行分类，所述体素得分是从脑部的该部位处的所观察的衰减与所预期的衰减之间的差异中导出的；以及/n-推导出累积得分，所述累积得分组合了来自脑部的至少某部位的全部体素的体素得分。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171023 GB 1717397.21.一种用于分析来自断层扫描的数据的方法，所述断层扫描提供关于患者脑部的三维信息，该方法包括下列步骤：
-处理数据以产生三维图像；
-使用3-D刚体变换或非刚体变换来执行配准以将三维图像与参考图像对准；
-标识出经对准的图像中的与脑部内预期明确的结构相对应的部位；
-按照体素得分对所标识出的部位内的每个体素或相邻体素组进行分类，所述体素得分是从脑部的该部位处的所观察的衰减与所预期的衰减之间的差异中导出的；以及
-推导出累积得分，所述累积得分组合了来自脑部的至少某部位的全部体素的体素得分。


2.根据权利要求1所述的方法，其中脑部的每个部位处的预期衰减是从人脑部的对多个人取平均的标准化图像中确定的。


3.根据权利要求1所述的方法，其中脑部的每个部位处的预期衰减是从脑部的相对侧的对应部位中确定。


4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中体素得分指示脑部的由所述体素表示的部位的损伤的可能性或概率。


5.根据权利要求4所述的方法，其中体素得分为0至1的值。


6.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中体素得分也被加权以考虑到脑部的所述部分的功能相关性，其方式是，将每个体素与指示脑组织的对应部分对患者预后和残疾的重要性的权重相关联，并且累积得分将经加权的体素得分相组合。


7.根据前述权利要求任一项所述的方法，还包括：
显示二维断层扫描图像，并且将体素得分叠加到这些二维图像上。


8.根据权利要求7所述的方法，其中二维图像为黑白的，并且体素得分以颜色被叠加在图像上，所述颜色的强度表示体素得分。


9.根据权利要求8所述的方法，其中表示衰减增加的体素得分以第一颜色被叠加，并且表示衰减减少的体素得分以第二颜色被叠加。

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·格里夫森，
申请(专利权)人：布莱恩欧米克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB