CN101681528A - 医学观察工作站上的依赖于学习解剖的观察参数 - Google Patents

医学观察工作站上的依赖于学习解剖的观察参数 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种数据处理装置以及一种用于提供控制医学图像(12)显示的可视化参数的方法。所述数据处理装置包括映射部件(16)。将所述映射部件(16)布置为：接收当前数据集(15)，所述数据集(15)与医学图像对应并且包括对所述数据集(15)的内容描述；将当前数据集(15)的内容描述与多个存储的数据集的内容描述进行比较；从多个所存储的数据集中至少选择另一个数据集；检索与所述至少一个另外的数据集对应的所存储的可视化参数；以及将所检索的可视化参数准备为控制医学图像(12)显示的可视化参数。

Description

医学观察工作站上的依赖于学习解剖的观察参数
技术领域
本发明涉及一种用于提供控制医学图像显示的可视化参数的数据处理装置。
本发明还涉及一种提供控制医学图像显示的可视化参数的方法。
本发明还涉及一种计算机程序产品。
背景技术
从国际专利申请WO 2006/013499中已知相对于医学图像中示出的对象的空间位置和方向来对医学图像进行分析。使用所述分析结果，以便针对相同对象的新的扫描来限定扫描几何的参数。通常，以更高分辨率或与第一次扫描相比其他更改的扫描过程设置来执行新的扫描。例如，经常将第一次扫描称为搜寻扫描。自动扫描计划实现了MRI(磁共振成像)***的医学数据集的全自动采集。这一功能性基于两种主要技术：第一，测量图像(survey image)中的解剖标志的自动检测，以及第二，相对于由操作者手动策划的随后的扫描几何来分析这些标志。这确保了对诸如人体的某一器官的相应对象的一致性采集。例如，无论是否是两位不同患者的心脏或者两次扫描由一(长)时期所分开，经常使用基本上相同的解剖依赖性扫描几何来采集心脏的四腔视图。保证针对特定对象一致的扫描几何便于两次或甚至大量次数的扫描的比较，对于患者内和患者间均是如此。
然而，在现有技术中所未知的是，以一种取决于图像中所示出的对象的一致的方式和对于显示该医学图像而言优选的方式来显示医学图像。需要由医学观察工作站的用户来执行对确保图像显示方式的可视化参数的手动调整，因此需要用户的时间和注意力。手动调整在用户与用户之间以及/或者在一个期间与另一个期间之间可发生改变。这使得难于比较或分析医学图像。另外，手动调整可能是导致对医学图像曲解的潜在的错误来源。
发明内容
本发明通过提供一种用于提供控制医学图像显示的可视化参数的数据处理装置解决了现有技术中的这些和其他问题。数据处理装置包括映射部件，将其布置为：接收当前数据集，所述数据集与医学图像对应且包括对所述数据集的内容描述；将当前数据集的内容描述与多个存储的数据集的内容描述进行比较；从多个存储的数据集中选择至少一个另外的数据集；检索与所述至少一个另外的数据集对应的存储的可视化参数；以及将所检索的可视化参数准备为控制医学图像显示的可视化参数。
可以以硬件或软件或硬件/软件的组合的解决方法来实现数据处理装置。当至少部分地以软件实现时，可以由不同模块、类别或在软件工程中已知的其他实体来执行不同功能。以模拟的方式时，同样应用至少部分地以硬件实现的方法。
可以以各种方式实现数据集与医学图像之间的对应。例如，数据集可作为标记数据包括在图像中，或以相似的方式附着到图像。可替代地，通过这种标记数据或图像的名字来引用数据集。也可在数据库中存储数据集的参考和医学图像的参考，所述数据库分别限定了若干数据集和图像之间的对应和关系。
“内容描述”一词表示其并非内容本身，而通常是一些关于包含在医学图像中的以及诸如其位置、姿态和大小的可能的该对象的其他特征的信息。内容描述可基于医学图像所表示的类别。内容描述可还包括诸如针对上述的位置和大小的数据的数值。
映射部件将当前内容描述与一个或多个存储的内容描述进行比较的这一能力主要用作识别与当前内容描述相同或相似的内容描述。潜在的假设为伴随有相同或相似内容描述的图像可以相同或相似的方式来显示出来。如果比较结果是没有一个存储的内容描述与当前内容描述相同，而是存在与当前内容描述足够的相似的若干存储的内容描述，则可以保留若干这些相似的内容描述用于进一步处理。
映射部件的另一个能力是检索与至少一个另外的内容描述，即，由映射部件的选择块/模块所保留的至少一个内容描述相关的可视化参数。可视化参数影响着医学图像向观察者显示的方式。例如，亮度和对比度值、着色方案、放大因子和图像方向。在二维显示器上显示三维医学图像的情况中，视角也可属于可视化参数。可以通过限定相对于所表示的对象而言观察者的位置(通常称为“照相机位置”)来描述视角。
映射部件将存储的可视化参数准备为控制医学图像显示的可视化参数的这一能力可以由可视化参数模块/单元来执行。对存储的可视化参数的准备可以简单地读取可视化参数并将它们传送到在操作期间与显示器连接的映射部件的输出界面。准备存储的可视化参数也可以更加复杂，特别是在检索若干可视化参数集的情况下。在那种情况中，可以通过使所检索的可视化参数集平均化等来使其合并。
上述数据处理装置可提供用于医学观察工作站的新功能：在学习某一解剖视图后(例如，人类心脏的四腔视图)，使用学到的对比度或光学参数，用户可自动“跳到”这些视图并且在固定的解剖依赖性视角来显示数据。这个新特征将不仅简化对医学数据集的观看，还实现了更好的患者间图像比较(层到层的对应)，并且它将改善在随后研究中的病理监测。根据本发明的数据处理装置提供了对医学观察工作站上的观察、视角和对比度参数的全自动调整。当上述比较模块已经识别出与当前数据集相同或足够相似的数据集时，则检索可视化参数包括从包含所识别数据集的记录中提取这些可视化参数。作为将数据集和可视化参数两者存储在相同的记录中的备选，它们中的一者或两者可包含彼此的参考。
医学图像的内容描述可包括标志数据。典型的标志数据为解剖标志数据。每一个标志通常包括将其识别为患者身体中的特定点的表示的标签或标记。标志通常还包含位置数据(二维或三维)。通过确定一种对两个标志数据集(标志集)之间的距离的合适的度量可实现标志数据的比较。应该注意的是，通常希望使用不受由标志集所表示的对象的平移、旋转和身体尺寸影响的距离度量。因此，所述比较通常主要关注由标志集所表示的对象的形状。
数据处理装置可还包括标志检测器，将所述标志检测器布置为检测医学图像中的标志并且将所述标志合并到当前数据集。将标志检测器包括在数据处理装置中进一步添加了医学图像的一致性显示。标志检测可基于在医学图像内容上执行的形状分析。替代方法为对灰度值梯度或边界检测的评估等。
数据处理装置还包括用户输入界面，其中，用户输入包括要显示的医学图像的内容描述。由用户输入的内容描述可以是医学图像的一般描述，诸如“人类心脏的四腔视图”。内容描述也可以是更详细的。例如，用户可使用指示设备指向医学图像内的特定区域，并且向其分配标签或标记。以这种方式，用户可限定解剖标志。当与结合前述的标志检测器来提供时，用户可进一步添加标志或改正由标志检测器所确定的标志。
数据处理装置可还包括用户反馈部件，将所属用户反馈部件布置为跟踪由用户所做的对可视化参数的调整，以确定调整后的可视化参数并且存储调整后的可视化参数。为了确定各种可视化参数的最优值，可以分析人类用户怎样设置可视化参数。可以合理地假定，在多数情况下，用户最终获得满足其预期的当前医学图像显示，例如，就信息值而言。可能的情况是用户调整自动确定的视图。在该情况下，将反馈部件布置为确定自动确定的可视化参数与用户输入的可视化参数之间的差异。反馈部件可通过简单地采用用户输入的可视化参数或通过对自动确定的可视化参数和由用户输入的那些平均化来确定调整后的可视化参数。存储调整后的可视化参数便于稍后的检索同时为具有相似或相同内容描述的另一医学图像的显示做准备。可以将反馈部件布置为支持“学习模式”，其中，在确定调整后可视化参数的同时考虑由用户输入的可视化参数。也可将反馈部件设置为“非激活”。这对于用户简单地希望使用不同的视角、对比度设置等来观看医学图像，但并非意图修改自动确定的可视化参数的情况是有用的。也可以预想到迫使用户确认对所存储可视化参数的修改。
本发明还涉及提供控制医学图像显示的可视化参数的方法。该方法包括
-接收当前数据集，其与医学图像对应且包括对其的内容描述，
-将当前数据集的内容描述与多个所存储数据集的内容描述进行比较，
-从多个所存储的数据集中选择至少一个另外的数据集，
-检索与所述至少一个另外的内容数据集对应的所存储的数据可视化参数，
-将所检索的可视化参数准备为控制医学图像显示的可视化参数。
数据集与医学图像之间的对应可以各种方式实现。以上提到了关于数据处理装置的一些示例。
同样，以上已经阐明了“内容描述”一词。
通过将当前内容描述与一个或多个所存储的内容描述进行比较，可能实现对那些与当前内容描述相同或相似的存储的内容描述的识别。潜在的假设是伴随有相同或相似内容描述的图像可以相同或相似的方式显示。如果比较结果为没有一个存储的内容描述与当前内容描述相同，而是存在与当前内容描述足够相似的若干内容描述，则可以保留若干这些相似的内容描述用于进一步处理。
作为比较的结果，执行对与所述至少一个另外的内容描述相关的所存储的可视化参数的检索。所述至少一个另外的内容描述是由映射部件的选择块/模块所保留的(一个或多个)内容描述(中的一个)。例如，对与数据处理装置有关的注释作可视化参数参考。
对所存储的可视化参数的准备可以通过读取可视化参数并且在操作期间将其传送到显示器上而完成。对存储的可视化参数的准备也可是更复杂的，特别是在检索若干可视化参数集的情况下。在该情况下，可通过平均化等而将所检索的可视化参数集进行合并。
检索这一行为包括查询存储记录的数据库，每一个记录包括存储的数据集中的一个以及与该数据集相关的可视化参数。
查询可包括整个数据集或仅一部分数据集。之后数据库可返回包括匹配数据集的记录。若不返回整个记录，数据库可仅返回可视化参数。
医学图像的内容描述可包括标志数据。
所述方法可还包括
-检测医学图像中的标志，以及
-将标志合并到当前数据集中。
所述方法可还包括
-跟踪用户执行的对可视化参数的调整，
-确定调整后的可视化参数，以及
-存储调整后的可视化参数。
本发明还涉及计算机程序产品，在其上具有计算机可执行指令，以使处理器实施上述的方法。
计算机可执行指令可以软件形式实现，特别是软件包形式，其升级已经安装的软件以使已安装的医学成像***以及医学观察工作站也根据本发明进行操作。
附图说明
参考图示将进详细地描述本发明的这些和其他方面。
图1示意性地示出了本发明的示例性应用；
图2示意性地示出了本发明的第二示例性应用；
图3示意性示出了根据本发明的装置的实施例。
具体实施方式
通过首先学习示例性应用可容易地理解本发明的各方面。图1示出了人类患者的头部1。还示意性地表示了患者头部内的大脑2和诸如舌头或腭的各种其他解剖结构。假定医学成像模态的用户主要关心大脑2的可视化。用户可以是医生、放射学家或涉及医学图像的采集与显示的其他人员。还假定可得到患者头部的三维扫描。根据用户希望检查大脑2的哪个区域，其需要选择适当的视角。图1中箭头6和7表示若干种可能视角中的两种。箭头6表示用户向下看大脑2的顶部的视角。箭头7表示与大脑2的前视图对应的另一视角。如果可以将包含大脑2的图像数据与剩余数据分开，例如通过在医学图像上执行的适当的分割，则用户可以几乎最佳的方式观看大脑。该示例涉及如从例如计算机断层成像或磁共振成像中获得的三维医学图像。然而，也可将本发明应用于二维医学图像。例如，可以旋转和缩放二维图像，以便更清晰地示出图像的重要部分。另外，也可以修改二维图像的亮度、对比度和着色方案，以便增强图像。可以在二维图像以及三维图像上执行对(暂时)不相关对象的屏蔽。
图2示出了本发明的另一个示例性实施例。仍旧参考图1中所示的大脑2的图像，用户可能希望观看大脑2的剖面图，如图2中线9所表示的部分的表面。因此，将大脑2的表示分成两部分，可见部分2a和不可见部分2b。箭头8指示了用户观看大脑2的剖面图的方向。
图3示出了根据本发明的数据处理装置的实施例的示意性视图。将医学图像12用作界标检测器(landmark detector)14的输入。界标检测器14根据图像中的解剖界标分析医学图像12。在图3中的示例性图像12的情况下，这种解剖界标可以是诸如从脑干到大脑过渡的点的特定解剖特征点。然而，解剖界标不限于点，但是可以为线、表面或轮廓线。例如，界标检测器14可采用医学图像的灰度值梯度分析或可变形形状技术。界标检测器(LMDET)14创建包含界标检测结果的当前医学图像12的界标集15。在这一点，可以将界标集15发送到用户界面(USER IF)32，以便向用户显示。所发送的界标集带有参考数字31。界标集31可以叠加到医学图像12以使用户有机会检查界标检测器14是否确定了正确的界标。用户界面32可使用户有机会校正放错位置或标记错误的界标，并且还创建/限定新的界标。如果界标检测器14不是根据本发明的数据处理装置的一部分，或是没有将界标检测器14编程为确定针对给定的当前医学图像12的类型的界标，或是界标检测器14由于另一原因无法确定针对给定的当前医学图像12的类型的界标，则创建新的界标是必须的。用户校正或创建的界标集33返回到自动确定界标集15。
之后，界标集15进入映射部件16。映射部件16利用界标集15，以便准备将发送到数据库(DB)18的查询17。数据库18包括若干记录(REC)38。在本示例中，每一个记录包括数据集(DS)以及可视化参数(VP)。对查询17进行处理后，数据库18发送包括一个或若干个匹配记录38的响应(RSP)19。标准数据库与可被分类为若干个类别的记录一起较好地工作。在医学图像的情况下，类别的一个示例可以是在医学图像中所表示的器官。然而，当关于涉及(例如)二维或三维坐标的界标数据时，标准数据库可能对于确定其记录中与所显示的查询17相似的部分而言不是最佳的。原因在于这一确定可能涉及相当复杂的计算。一种可能的解决方法为使数据库1 8执行基于相对简单的查询1 7的预选择，并且将所述预选择记录发送到映射部分16作为响应19。
之后，映射部件16可以确定预选择记录中的哪些包括与当前界标集15相似或者甚至是完全相同的界标集。为此，映射部件16可计算当前界标集与每一个预选择记录的界标集之间的距离度量。之后映射部件16保留与当前界标集15足够相近的界标集中的一个或若干个记录。如果包括界标集的预选择记录中没有一个与当前界标集15足够的接近，则映射部件16还可保留已知的记录。
如果映射部件16保留了至少一个记录，则从这一记录中提取可视化参数21，并将其传给可视化***(VIS SYS)22。也可以通过使用例如平均化的若干预选择记录的组合来创建可视化参数21。在这一点上，在图3中示出了作为反馈部件(FB CMPNT)36的另一个可能的用户界面。将可视化参数35发送到反馈部件36。所述反馈部件可能已经利用可视化参数35显示了医学图像12。反馈部件36也可显示预览，所述预览具有较低的质量，但对于如何显示医学图像的第一评估而言足够的精确。如果用户满意，其可将命令发送到映射部件16，告诉映射部件16可以接受所提出的可视化参数。在相反的情况下，用户可例如通过改变视角或比例系数来调整所显示的医学图像。将修改后的可视化参数送到映射部件16，所述映射部件16继而将修改后的可视化参数作为可视化参数21发送到可视化***22。根据是否激活了数据处理装置的学习模式，映射部件16也可将校正后的可视化参数以修改消息39的形式发送到数据库18。之后利用用户请求的修改来更新所影响的记录。
可视化***22利用可视化参数21，以便显示医学图像12。在三维医学图像12的情况下，可视化***22可包括绘制单元。绘制单元需要大量参数，诸如所谓的照相机位置和图示(方向和类型)。将可视化***22的输出作为信号23发送到显示器(DSPL)24。
通过自动地学习和应用观察、视角和对比度参数，将会简化医学图像的可视化、比较和评估。将来，解剖结构的自动化的和一致性的可视化可能会超越标准层到层的体积图像，因为自动观看仅取决于解剖结构而非扫描仪中患者的位置。同样，对于后续研究而言，由于抑制了患者的位置变化，因此将更容易地察觉到病理的演变。
在本发明中以及相关本发明中尤其使用了以下四种技术：
1)检测***，其针对给定医学图像中的解剖界标，
2)可视化***，其中用户可调整若干视角、观察和对比度参数，
3)数据库，其中存储了解剖界标和调整后的观察参数，以及
4)映射***，其鉴于一组解剖界标对观察参数进行插值。
所描述方法的最重要的应用是对医学观察工作站上的观察、视角和对比度参数的自动调整。观察参数的自动学***面、对比度或照相机视角)将使得以一种可靠且固定的方式快速且可靠地观察相同解剖结构的医学图像。

Claims (12)

1、一种用于提供控制医学图像(12)的显示的可视化参数的数据处理装置，所述数据处理装置包括
-映射部件(16)，将其布置为接收当前数据集(15)，所述当前数据集(15)与所述医学图像(12)对应并且包括对所述医学图像(12)的内容描述，
-将所述当前数据集(15)的所述内容描述与多个所存储的数据集的内容描述进行比较，
-从所述多个所存储的数据集中选择至少一个另外的数据集，
-检索与所述至少一个另外的数据集对应的所存储的可视化参数，以及
-将所检索的可视化参数准备为控制所述医学图像(12)的所述显示的所述可视化参数。
2、根据权利要求1所述的数据处理装置，还包括数据库(18)，将其布置为存储记录，每个记录包括一个所存储的数据集以及与其相关的所述可视化参数。
3、根据权利要求1或2的任一项所述的数据处理装置，其中，所述医学图像(12)的所述内容描述包括界标数据。
4、根据权利要求3所述的数据处理装置，还包括界标检测器(14)，将其布置为检测所述医学图像(12)中的界标并且将所述界标合并到所述当前数据集。
5、根据权利要求1至4的任一项所述的数据处理装置，还包括用户输入界面(32)，其中，用户输入包括对要显示的医学图像的内容描述。
6、根据权利要求1至5的任一项所述的数据处理装置，还包括用户反馈部件(36)，将其布置为跟踪对由用户执行的所述可视化参数的调整，以确定调整后的可视化参数，并且存储所述调整后的可视化参数。
7、一种用于提供控制医学图像(12)的显示的可视化参数的方法，所述方法包括
接收当前数据集(15)，所述当前数据集(15)与所述医学图像对应并且包括对所述医学图像的内容描述，
将所述当前数据集的所述内容描述与多个所存储的数据集的内容描述进行比较，
从所述多个所存储的数据集中选择至少一个另外的数据集，
检索与所述至少一个另外的内容数据集对应的所存储的可视化参数，以及
将所检索的可视化参数准备为控制所述医学图像的所述显示的所述可视化参数。
8、根据权利要求7所述的方法，其中，所述检索包括查询存储记录的数据库(18)，每一个记录包括一个所存储的数据集以及与其相关的所述可视化参数。
9、根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述医学图像(12)的所述内容描述包括界标数据。
10、根据权利要求9所述的方法，还包括
-检测所述医学图像(12)中的界标，以及
-将所述界标合并到所述当前界标集(15)。
11、根据权利要求7至10的任一项所述的方法，还包括
-跟踪由用户执行的对所述可视化参数的调整，
-确定调整后的可视化参数，以及
-存储所述调整后的可视化参数。
12、一种计算机程序产品，在其上具有计算机可执行指令，以使处理器执行根据权利要求7至11所述的方法。
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