病理图像模式在3D图像数据中的空间分布制造技术

本公开内容涉及病理图像模式在3D图像数据中的空间分布。提供了一种用于量化三维医学图像体的计算机实现的方法，该方法包括以下步骤：基于医学图像体(IV)提供二维表示图像(RI)；在表示图像(RI)中限定感兴趣区域(ROI)；生成感兴趣区域(ROI)的特征签名(f

【技术实现步骤摘要】
病理图像模式在3D图像数据中的空间分布
本专利技术涉及计算机辅助诊断工具，其支持用户/医师/放射线医师/病理学家从医学图像体得出医学诊断，并且特别地，本专利技术涉及根据医学图像体中包含的图像特征来量化医学图像体的过程。
技术介绍
对于所有诊断放射学方法(其包括乳腺摄影、常规X射线、CT、MRI)而言，对异常和/或发现物的识别、分割和分类是诊断工作流程中的重要步骤。可能包括生物组织内的癌性生长、肿块、脓肿、撕裂、钙化和/或其他不规则的这样的异常或损害如果未被检测到将会导致严重的医学问题。在这方面，特别地，异常的空间分布是用于进行医学诊断的客观度量，因为异常的解剖位置及其与其他解剖结构的关系会对最终诊断结果产生深远的影响。在日常工作中，此类诊断是基于放射图像体中的解剖结构的视觉评估。不幸的是，分析放射图像的过程通常具有挑战性。为了获得关于疾病模式的空间分布的评估，用户必须滚动浏览医学图像体的各个切片。此外，器官的密度和组织类型差异很大，进而呈现出各种视觉特征。另外，背景视觉模式可能会模糊恶性肿瘤的早期迹象，那么人眼很容易将其忽略掉。因此，由于错误、人为误差和/或太细微而人眼无法检测的细节，对异常或模式的空间分布的手动分类不可避免地导致误差。因此，对医学图像的分析可能导致假阴性，这可能导致错过治疗或损坏定量数据。同样，评估可能会提示假阳性，这可能会导致不必要的心理和次优的下游诊断和治疗后果。除了可能的分类误差外，其他缺点还包括：由于劳动密集型手动筛选而导致的时间消耗，以及如果目视检查的不确定性触发了额外评估而导致的不必要的额外费用。此外，医学图像中的异常和/或特征的可靠检测通常需要经验丰富的医生，进一步增加他们的工作量。此外，在评估图像数据中的人为因素增加了通常不想要的主观度。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种计算机辅助诊断工具，其支持用户/医师/放射线医师/病理学家从医学图像体得出医学诊断。特别地，本专利技术的目的是通过提供一种用于根据医学图像体中包含的图像特征量化医学图像体的过程来辅助医学诊断。该目的通过根据本申请的用于量化医学图像体的方法、相应的系统、相应的计算机程序产品和计算机可读存储介质来实现。替选和/或优选实施方式是本申请的目的。在下文中，相对于所要求保护的设备以及所要求保护的方法描述了根据本专利技术的技术方案。本文所述的特征、优点或替选实施方式可以同样地分配给其他要求保护的对象，反之亦然。换言之，针对本专利技术方法的权利要求可以通过相对于设备描述或要求保护的特征来改进。在这种情况下，例如，该方法的功能特征由设备的目标单元或元件来实现。根据一个方面，提供了一种用于量化三维医学图像体的方法，其包括几个步骤。第一步骤涉及基于医学图像体提供二维表示图像。第二步骤涉及在表示图像中限定感兴趣区域。另外的步骤涉及生成感兴趣区域的特征签名。另外的步骤涉及在医学图像体中限定多个二维图像块。另外的步骤涉及对于图像块中的每一个，基于特征签名来计算感兴趣区域与相应图像块之间的相似度。另外，另外的步骤涉及对相似度进行可视化。换言之，本专利技术的构思是提供一种交互式医学图像分析和可视化工具，其允许用户从医学图像体中选择感兴趣的图像模式，自动计算所选择的模式在整个图像体上的空间分布，并呈现该空间分布的视觉渲染以帮助用户做出诊断决策。医学图像体涉及三维数据集，三维数据集提供空间上的两个维度和时间上的附加维度，或者空间上的三个维度。医学图像体可以在某种意义上描绘患者的身体部位，因为它包含患者身体部位的三维图像数据。可以使用医学成像模态来获取这样的医学数据体。医学成像模态对应于用于生成或产生医学图像的系统。例如，医学成像模态可以是计算机断层扫描系统、磁共振系统、血管造影(或C型臂X射线)系统、正电子发射断层摄影系统等。具体地，计算机断层扫描(CT)是一种广泛使用的成像方法，它利用由特殊旋转仪器产生和检测的“硬”X射线。所得到的衰减数据(也称为原始数据)由计算机分析软件提供，该软件生成患者身体部位的内部结构的详细图像。所产生的图像集被称为CT扫描，其可以构成连续图像的多个序列，以在垂直于人体轴线的截面中呈现内部解剖结构。再举一个示例，磁共振成像(MRI)是一种先进的医学成像技术，它利用磁场对质子运动的影响。在MRI机器中，探测器是天线，并且信号由计算机进行分析，以创建人体任何部位中的内部结构的详细图像。因此，医学图像体可以包括预先限定的连续图像(截面)的堆叠或序列。通常，连续图像可以都具有相同的尺寸。然而，医学图像体也可以与缺少限定的截面图像或连续图像的各向同性或等距图像体有关。在这种情况下，截面图像可以通过医学图像体中任意角度的合成截面来生成。通常，如上所述的三维图像体可以是像素或体素的三维阵列。因此，二维图像块或图像(例如，表示图像)涉及像素的二维阵列，原则上，截面图像和连续图像可以在医学图像体内沿任意方向定向，而不仅仅是例如平行或垂直于医学图像体的体轴或主轴。通常，医学图像体可以描绘患者的身体部位。因此，医学图像体的连续图像或任何其他任意切片也描绘了身体部位的切面。由于例如作为第一步骤之一，三维阵列无法在二维屏幕或显示器上被可视化，因此提供了医学图像体的二维表示图像以供用户进一步处理。如果医学图像体包括连续图像的堆叠，则表示图像可以与形成医学图像体的连续图像中之一有关。否则(或另外)，表示图像可以被提供为医学图像体中的任意切片(或切面)。替选地，表示图像也可以被提供为医学图像体在给定的二维图像平面例如医学图像体的侧面之一上的投影。假定医学图像体可以描绘患者的身体部位，则表示图像也可以描绘患者的身体部位，特别是穿过患者的身体部位的截面。所生成的表示图像用于限定感兴趣区域。感兴趣区域应理解为表示图像内的一组图像元素，例如像素或体素。感兴趣区域包括表示图像的至少一个但优选多个图像元素。感兴趣区域的限定可以基于识别表示图像中的解剖特征，其中，该解剖特征指示患者的病理状况。感兴趣区域可以由用户限定或通过计算机实现的方法半自动或自动地限定。感兴趣区域表示所描绘的患者的身体部位内的区域，该区域对于放射科医师分析医学图像体是特别感兴趣的。例如，感兴趣区域被定位成使得其包括或覆盖诸如病变或钙化等的可疑或非典型解剖结构。优选地，感兴趣区域覆盖表示用于提供另外的背景信息的未怀疑区域的另外的邻近组织。不仅覆盖病变而且覆盖周围组织的感兴趣区域随后可以用于表示图像或仅感兴趣区域的逼真的霍恩斯菲尔德式灰度标准化。感兴趣区域可以具有任意形状，优选地，感兴趣区域是圆形或方形形式。可选地，不仅限定一个感兴趣区域，而且限定两个或更多个感兴趣区域。多个感兴趣区域不必彼此相邻。例如，在表示图像描绘多于一个的病理或模式的情况下，可以考虑对这些病理或模式进行以后的检查。如果相同的模式被多于一个的感兴趣区域涉及，则可以对分别提取的特征签名求平均。替选地，可以通过表示图像本身(即，通过提供表示图像)来限定感兴趣区域。因此，这两个步骤可以组合在一起，从而减少后续步骤中涉及的图像数据量和必要的计算能力。...

【技术保护点】
1.一种用于量化三维医学图像体(IV)的计算机实现的方法，所述方法包括以下步骤：/n-基于所述医学图像体(IV)提供(S110)二维表示图像(RI)；/n-在所述表示图像(RI)中限定(S120)感兴趣区域(ROI)；/n-生成(S130)所述感兴趣区域(ROI)的特征签名(f

【技术特征摘要】
20190919 EP 19198197.61.一种用于量化三维医学图像体(IV)的计算机实现的方法，所述方法包括以下步骤：
-基于所述医学图像体(IV)提供(S110)二维表示图像(RI)；
-在所述表示图像(RI)中限定(S120)感兴趣区域(ROI)；
-生成(S130)所述感兴趣区域(ROI)的特征签名(fROI)；
-在所述医学图像体(IV)中限定(S140)多个二维图像块(P)；
-对于所述图像块(P)中的每一个，基于所述特征签名(fROI)来计算(S150，S160)所述感兴趣区域(ROI)与相应图像块(P)之间的相似度(S)；
-对所述相似度(S)进行可视化(S170)。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述医学图像体(IV)包含二维连续图像(SI)的堆叠。


3.根据权利要求2的方法，其中，
提供(S110)的步骤包括选择所述连续图像(SI)中之一作为表示图像(RI)；以及
限定(S140)多个图像块(P)的步骤包括在所述连续图像(SI)中的每一个中限定多个图像块(P)。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，
在限定(S140)多个图像块(P)的步骤中，基于所述感兴趣区域(ROI)的尺寸来限定所述图像块(P)的尺寸。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，
计算(S150，S160)的步骤包括：对于每个图像块(P)，生成(S150)特征签名(fP)，并且将所述特征签名(fP)与所述感兴趣区域(ROI)的特征签名(fROI)进行比较(S160)。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，
可视化(S170)的步骤包括基于所述相似度(S)生成二维渲染(AI)。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，可视化(S170)的步骤包括：
基于所述相似度(S)生成半透明的二维渲染(AI)，以及
将所述二维渲染(AI)覆盖在所述医学图像体(IV)的相应二维渲染上。


8.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕米特·辛格·巴蒂亚，热拉尔多·埃尔莫斯罗·巴拉德斯，品川义久，曾科，
申请(专利权)人：西门子医疗有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE