專利名稱：對圖像數(shù)據(jù)表示的病灶的三維分析的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對圖像數(shù)據(jù)表示的病灶的三維分析。本發(fā)明還涉及對乳房攝影斷層合成圖像數(shù)據(jù)的分析。本發(fā)明還涉及對病灶聚類(cluster)的分析。
背景技術(shù)：
斷層合成乳房成像可以包括相對于乳房在一系列角度處采集多幅斷層合成投影圖像，以及利用描述這些圖像中的至少一些的信息來重建體積斷層合成重建圖像。這種體積圖像可以包括具有選擇性厚度和取向并對應(yīng)于各自貫穿部分的一堆乳房切片，或者可以包括通常是但不必是平的乳房切片。另外，可以在采集乳房的斷層合成圖像相同流程中或在不同流程中以及在對乳房進(jìn)行相同或不同擠壓的情況下，采集常規(guī)X射線乳房攝影圖像。這樣的常規(guī)圖像除了可以用于斷層合成圖像之外，還可以用于改善圖像分析和顯示。斷層合成體積圖像可以通過專注于這些圖像的選定部分或特征的各種技術(shù)來處理，諸如CAD(計算機(jī)輔助檢測)技術(shù)，所述技術(shù)可以分析圖像以識別可能的異常并且可以在乳房圖像或表示上放置標(biāo)記，所述標(biāo)記標(biāo)識位置并且在一些情況下標(biāo)識關(guān)于可能的異常的類型或其他信息。US 2009/0080752 Al公開了一種形成一組候選像素的方法，所述候選像素是包含在被確定為與鈣化相關(guān)聯(lián)并且被稱為“鈣化像素”的最終像素組中的候選。該方法包括從所述組中去除如下候選鈣化像素所述候選鈣化像素不在3D像素組的指定空間中(例如，表示乳房的Icm乘Icm乘3cm體積的空間中，其中，3mm是厚切片圖像的尺寸)的至少指定數(shù)目的候選鈣化像素的組中。

發(fā)明內(nèi)容
獲得對圖像數(shù)據(jù)表示的病灶的經(jīng)改進(jìn)三維分析將是有利的。為了更好的解決這一問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括-病灶檢測子系統(tǒng)，其用于基于圖像數(shù)據(jù)來檢測各個病灶和各個病灶的三維位置；以及-聚類檢測子系統(tǒng)，其用于基于病灶的三維位置信息來檢測病灶聚類，并且基于各個病灶的三維位置將各個病灶中的至少一些與病灶聚類相關(guān)聯(lián)。當(dāng)應(yīng)用這種系統(tǒng)時，病灶聚類的各個病灶的三維位置變得可用。這些三維位置可以用于導(dǎo)出關(guān)于病灶的屬性的信息。聚類之內(nèi)的病灶的相對位置可以用作特定疾病的指示。例如，聚類中病灶的三維位置可以用作臨床決策支持系統(tǒng)的輸入。如果分離地檢測聚類的病灶，則可能導(dǎo)出這些病灶的其他特征。下文將給出范例。還可以基于病灶的位置將病灶示意性地可視化。病灶可以包括，例如，微鈣化灶。病灶聚類可以包括多個病灶或由其構(gòu)成，所述多個病灶相對于其在3D中的位置彼此接近。現(xiàn)有的病灶檢測技術(shù)可以用于檢測各個病灶。圖像數(shù)據(jù)可以包括乳房圖像數(shù)據(jù)，并且病灶可以包括諸如微鈣化灶的乳房病灶。所述聚類檢測子系統(tǒng)可以被布置成基于各個病灶的三維位置來檢測病灶聚類。在這種情況下，病灶的三維位置信息包括各個病灶的三維位置。通過這種方式，現(xiàn)有的聚類算法可以用于對病灶進(jìn)行聚類。這可以使得該系統(tǒng)易于實施。此外，可以重新使用在病灶檢測和/或聚類檢測領(lǐng)域中的進(jìn)展。這可以得到所檢測到的病灶和/或聚類的經(jīng)改善的質(zhì)量。此外，利用病灶的三維位置替代個體像素允許使用在較高抽象水平上操作的聚類算法，因為其不必處理個體像素。這可以提高效率。病灶檢測子系統(tǒng)可以被布置成檢測多個病灶，而不管它們是否是聚類的一部分。聚類檢測子系統(tǒng)可以被布置成基于病灶的三維位置，來接收這些病灶的三維位置作為輸入，并選擇是來自多個病灶聚類的部分的病灶。例如，可以使用k均值聚類或模糊c均值聚類。所述病灶檢測子系統(tǒng)可以被布置成基于病灶的至少一個投影和至少一幅三維圖像來檢測病灶?？梢允褂糜糜谕队皥D像和三維圖像中的病灶檢測的相應(yīng)算法，在投影圖像和三維圖像兩者中執(zhí)行病灶檢測。可以組合檢測結(jié)果用于改善病灶檢測的魯棒性，例如通過改善特異性和/或靈敏度。可以利用多個投影導(dǎo)出來自投影的病灶的三維坐標(biāo)。所述系統(tǒng)可以包括用于分析病灶聚類的聚類分析子系統(tǒng)?？梢酝ㄟ^許多種方式來執(zhí)行這種分析。病灶聚類的分析可以揭示病灶聚類的臨床相關(guān)的性質(zhì)。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于生成包含病灶聚類的界限表面的表面生成器。所述界限表面可以揭示聚類的形狀。這種形狀可能與身體的特定區(qū)域相關(guān)聯(lián)。同樣地，所述形狀可以用作病灶的惡性度的指示。所述系統(tǒng)可以包括用于使界限表面可視化的可視化子系統(tǒng)。這允許所述系統(tǒng)的用戶檢查所述界限表面。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于使形狀模型適配病灶聚類的至少部分的形狀模型子系統(tǒng)。經(jīng)調(diào)整的形狀模型可以包括界限表面。適應(yīng)的形狀模型是對病灶聚類進(jìn)行建模的有用方式。適應(yīng)的模型可以用于導(dǎo)出病灶聚類的其他性質(zhì)，其可能有助于臨床診斷。這樣的性質(zhì)可以是臨床決策支持系統(tǒng)的受檢對象。所述形狀模型可能與乳房的區(qū)域或結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。例如，與管(duct)相關(guān)聯(lián)的形狀模型可以用于評估病灶聚類位于管中的概率。乳房中的管的相關(guān)范例是乳管。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于確定與病灶聚類相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計分布的參數(shù)的統(tǒng)計子系統(tǒng)。這種統(tǒng)計子系統(tǒng)可能能夠以相對小的計算量計算性質(zhì)。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于計算聚類之內(nèi)的病灶的三維位置對之間的距離的距離計算子系統(tǒng)。聚類之內(nèi)的病灶對之間的距離在一些臨床情況中可能是很重要的。例如，聚類中任何病灶對之間發(fā)生的最大距離，或平均距離，可能是相關(guān)的。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于計算聚類之內(nèi)的病灶的體積的體積計算子系統(tǒng)。聚類的體積可能是重要的參數(shù)。同樣地，可以計算與聚類的病灶的體積相關(guān)的統(tǒng)計信肩、ο所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于計算聚類之內(nèi)的病灶的吸收系數(shù)的吸收系數(shù)計算子系統(tǒng)。吸收系數(shù)也可以提供重要的信息。同樣地，可以計算與聚類的病灶的吸收系數(shù)相關(guān)的統(tǒng)計信息。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于計算在病灶聚類之內(nèi)的病灶的粗糙系數(shù)的粗糙系數(shù)計算子系統(tǒng)。這種粗糙系數(shù)可以描述病灶的表面多粗糙或者多平滑。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于計算在病灶聚類的病灶的形狀的形狀計算子系統(tǒng)。這種形狀可能與惡性度相關(guān)；通過組合與聚類的病灶的形狀相關(guān)的信息，可以獲得與惡性度相關(guān)的有關(guān)信息。所述聚類檢測子系統(tǒng)可以被布置成處理病灶的三維位置對之間的距離。病灶對之間的距離可能是判斷他們是否屬于聚類的重要標(biāo)準(zhǔn)。所述系統(tǒng)可以包括用于評估三維病灶聚類的特征的臨床決策支持系統(tǒng)。病灶聚類的特征可能與乳房疾病的診斷或決定采取什么措施有關(guān)。因此，這些特征可能是用于臨床決策支持系統(tǒng)的合適的輸入。臨床決策支持系統(tǒng)可以與聚類分析子系統(tǒng)耦合，例如聚類分析子系統(tǒng)的輸出可以用作決策支持系統(tǒng)的輸入。所述系統(tǒng)可以是乳房攝影斷層合成圖像形成設(shè)備的一部分。這允許將圖像采集與圖像的分析整合。所述系統(tǒng)也可以是醫(yī)學(xué)成像工作站的一部分。這種醫(yī)學(xué)工作站還可以包括用于接收乳房攝影斷層合成圖像數(shù)據(jù)的輸入部。這允許將該系統(tǒng)與醫(yī)學(xué)工作站提供的其他功能整
I=I O本發(fā)明的一方面提供了一種對圖像數(shù)據(jù)表示的病灶進(jìn)行三維分析的方法，包括-基于圖像數(shù)據(jù)檢測各個病灶和各個病灶的三維位置；以及-基于病灶的三維位置信息檢測病灶聚類，并且基于各個病灶的三維位置將各個病灶中的至少一些與病灶聚類相關(guān)聯(lián)。本發(fā)明的一方面提供了包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行所述方法的步驟的指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以按照認(rèn)為有用的任意方式來組合上文所提到的實施例、實施方式和/或本發(fā)明的各方面中的兩個或更多個。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于本說明書實現(xiàn)圖像采集設(shè)備、工作站、系統(tǒng)和/或計算機(jī)程序產(chǎn)品的修改和變型，所述修改和變型對應(yīng)于所描述的系統(tǒng)的修改和變型。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以將所述方法應(yīng)用于多維圖像數(shù)據(jù)，例如，應(yīng)用于二維O-D)、三維(3-D)或四維G-D)圖像，所述圖像是由各種采集模態(tài)采集的，諸如，但不限于，標(biāo)準(zhǔn)X射線成像、計算機(jī)斷層攝影(CT)、磁共振成像(MRI)、超聲(US)、正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計算機(jī)斷層攝影(SPECT)和核醫(yī)學(xué)(NM)。


參考下文所描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他方面將顯而易見并得以闡述。在附圖中圖1是用于對圖像數(shù)據(jù)表示的病灶進(jìn)行三維分析的系統(tǒng)的框圖；圖2是用于對圖像數(shù)據(jù)表示的病灶進(jìn)行三維分析的系統(tǒng)的流程圖；以及圖3是乳房圖像和病灶聚類的圖示。具體實施細(xì)節(jié)病灶，如在本文中所使用的，可以理解為異常，諸如身體器官或組織中的局部病理變化。例如，病灶可以包括小到無法感知的微小斑塊。它們可能是在超聲或乳房攝影中出現(xiàn)的癌癥的重要標(biāo)志物。例如，乳房中的微鈣化灶是病灶的范例?？梢园言谌榉恐邪l(fā)生的病灶稱為乳房病灶。這樣的乳房病灶，特別是乳房微鈣化灶，在乳房攝影和/或乳房攝影斷層合成中可能是可見的。然而，這并非限制。其他種類的病灶可以成為本文所描述的系統(tǒng)的受檢對象。圖1是圖示說明用于乳房微鈣化灶的三維分析的系統(tǒng)的各方面的框圖。僅圖示了與本說明相關(guān)的元件。例如，可以使用經(jīng)適當(dāng)編程的微處理器來實施所述系統(tǒng)。例如，在計算機(jī)可讀介質(zhì)上提供計算機(jī)程序產(chǎn)品以結(jié)合處理器實施所述系統(tǒng)。此外，所述系統(tǒng)可以包括用于儲存圖像數(shù)據(jù)的存儲器、用于儲存軟件的存儲器、用于例如借助有線或無線網(wǎng)絡(luò)連接與其他裝置通信的通信端口。所述通信端口可以用于檢索圖像數(shù)據(jù)和/或發(fā)送由系統(tǒng)生成的數(shù)據(jù)。所述系統(tǒng)還可以包括用戶輸入裝置，所述用戶輸入裝置使得用戶能夠控制所述系統(tǒng)，例如開始檢索圖像數(shù)據(jù)、在圖像數(shù)據(jù)中檢測病灶、對圖像數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)的病灶進(jìn)行聚類、輸出聚類中病灶的信息(諸如位置信息)中的任何步驟。所述系統(tǒng)還可以包括用于使所檢索的圖像數(shù)據(jù)和/或所提取的關(guān)于病灶聚類的信息可視化的顯示器?？梢栽卺t(yī)學(xué)工作站上例如作為軟件選項來實施所述系統(tǒng)。所述系統(tǒng)還可以整合在醫(yī)學(xué)圖像采集設(shè)備中，諸如整合在乳房斷層合成掃描器中。圖1所描述的系統(tǒng)的特定配置應(yīng)當(dāng)僅被認(rèn)為是實施的范例。根據(jù)本說明書和權(quán)利要求書，所述系統(tǒng)的其他設(shè)計在本領(lǐng)域技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)。所述系統(tǒng)可以包括用于基于乳房圖像數(shù)據(jù)來檢測各個病灶和各個病灶的三維位置的病灶檢測子系統(tǒng)1。例如，所述乳房圖像數(shù)據(jù)可以經(jīng)由通信端口檢索的并儲存在本地存儲器中?？梢酝ㄟ^X射線乳房斷層合成采集設(shè)備獲得圖像數(shù)據(jù)。然而，也可以通過另一種成像模態(tài)，諸如磁共振或CT，來獲得圖像數(shù)據(jù)。可以使用已知的病灶檢測算法來檢測病灶。在乳房中經(jīng)常發(fā)生的病灶的范例是微鈣化灶。這樣的微鈣化灶可能具有在病灶檢測過程中有幫助的不同的吸收系數(shù)。所述病灶檢測子系統(tǒng)可以被布置成處理體積數(shù)據(jù)集并在三維體積數(shù)據(jù)集中直接檢測病灶。例如，檢測可以基于具有不同灰度級范圍的對象的局部灰度級和/或尺寸與形狀。或者，所述病灶檢測子系統(tǒng)可以被布置成檢測多個二維投影圖像中的病灶。T. Netsch 禾口 H.-0. Peitgen 在 IEEE Transactions on Medical Imaging,Vol. 18,No. 9,1999ip9^^"Scale-Space Signatures for the Detection of ClusteredMicrocalcifications in Digital Mammograms”一文中描述了這種病灶檢測子系統(tǒng)。通過組合在多個投影圖像中檢測到的病灶，可以計算病灶的三維位置。具體而言，通過在以X射線源與X射線探測器的不同角位置采集的多個投影中檢測相同的病灶來確定病灶的三維位置。這可以利用如本領(lǐng)域已知的對極幾何(印i-polar geometry)來完成?？梢源姹疚乃岢龅姆独褂脵z測多個病灶和所述多個病灶的三維位置的其他方法。所述病灶檢測子系統(tǒng)可以被布置成基于病灶的至少一個投影和至少一個三維圖像來檢測病灶。例如，通過基于(一幅或多幅)2D投影確定結(jié)構(gòu)是病灶的概率以及基于3D數(shù)據(jù)集確定結(jié)構(gòu)是病灶的概率，可以基于(一幅或多幅)2D投影和3D數(shù)據(jù)集形成所述結(jié)構(gòu)是病灶的組合概率。所述病灶檢測子系統(tǒng)可以具有一個或多個用戶可選設(shè)置。這些設(shè)置可以借助用戶輸入裝置或者借助軟件來控制。例如，在一些情況下，可以假設(shè)病灶，諸如微鈣化灶，僅在斷層合成數(shù)據(jù)集的若干可用投影圖像中可見。用戶可選設(shè)置可以規(guī)定僅考慮至少在最小數(shù)目的投影中可見的病灶。作為另一范例，病灶的尺寸可以遵從諸如預(yù)定最小尺寸的限制。所述系統(tǒng)還可以包括用于基于病灶的三維位置信息來檢測病灶聚類的聚類檢測子系統(tǒng)2。例如，可以使用US 2009/0080752 Al中所描述的基于像素的方法來檢測聚類。然而，這并非限制。可以從逐個識別的病灶獨立地完成聚類本身的檢測，例如使用基于體素的分析方法。這種基于體素的分析方法可以首先分割個體體素作為“病灶體素”和“非病灶體素”，并執(zhí)行“病灶體素”的聚類以獲得病灶聚類。之后，可以識別聚類中的各個病灶并將其與聚類相關(guān)聯(lián)。如下文將描述的，也可以使用各個病灶的三維位置來檢測聚類。在本文中，各個病灶的三維位置意指作為整體的病灶的位置。例如，病灶的中心或重心可以用作各個病灶的三維位置。聚類檢測子系統(tǒng)2被布置成基于各個病灶的三維位置將各個病灶中的至少一些與病灶聚類相關(guān)聯(lián)。因此，構(gòu)成聚類的各個病灶與聚類相關(guān)聯(lián)，使他們可用于進(jìn)一步的分析。例如，聚類檢測算法可以得到聚類所位于的三維區(qū)域。然后這一區(qū)域內(nèi)的各個病灶可以與聚類相關(guān)聯(lián)。或者，可以通過聚類檢測算法分析各個病灶并且各個病灶和(一個或多個)聚類之間的關(guān)聯(lián)性可能是聚類檢測算法的自然結(jié)果。例如，在病灶檢測子系統(tǒng)1和聚類檢測子系統(tǒng)2之間的箭頭所指示的情況下，病灶檢測子系統(tǒng)1可以首先被應(yīng)用于圖像的區(qū)域，或者應(yīng)用于完整的圖像，以檢測多個病灶，而無需聚類的先驗知識。接下來，可以應(yīng)用聚類檢測子系統(tǒng)來檢測病灶聚類。聚類檢測子系統(tǒng)2可以被布置成基于各個病灶的三維位置來檢測病灶聚類。例如，可以分析所檢測到的多個病灶的位置以檢測其中的一個或多個聚類。當(dāng)已檢測了聚類，構(gòu)成聚類的病灶可能與所述聚類相關(guān)聯(lián)。聚類檢測子系統(tǒng)2可以被布置成基于多個所檢測到的病灶的三維位置來選擇構(gòu)成病灶聚類的病灶。病灶檢測子系統(tǒng)1和聚類檢測子系統(tǒng)2的結(jié)果可以包括構(gòu)成病灶聚類的多個病灶，以及構(gòu)成聚類的那些病灶的三維位置。聚類檢測子系統(tǒng)2可以具有一個或多個用戶可選設(shè)置。這些設(shè)置可以借助用戶輸入裝置或者借助軟件來控制。例如，可以提供最大或可變的距離或半徑，其可能限制聚類的尺寸。也可以搜索具有特殊形狀的聚類。使用諸如比例或長度的參數(shù)可配置這種形狀。所述系統(tǒng)可以包括用于分析病灶聚類的聚類分析子系統(tǒng)3。這種分析可以包括對構(gòu)成病灶聚類的各個病灶的參數(shù)估算。例如，各個病灶的三維位置、尺寸、體積、形狀和灰度值可以起重要的作用。聚類之內(nèi)的病灶的總數(shù)目或者聚類之內(nèi)的病灶之間的距離也能夠起重要的作用。所述聚類分析子系統(tǒng)可以包括用于生成包含病灶聚類的界限表面的表面生成器。這一表面可以給出聚類的總體形狀的描述。界限表面的范例是凸殼形(convex hull)。然而，其他的，非凸殼形的界限表面也是可能的。所述系統(tǒng)還可以包括可視化子系統(tǒng)4。這種可視化子系統(tǒng)4可以被布置成提供聚類的可視化。例如，可視化子系統(tǒng)4可以被布置成用于使界限表面可視化。其他的可視化也是可能的，例如可以使各個病灶可視化。圖3是病灶聚類302的可視化303的范例。病灶由點304表示。鄰近的病灶用線305表示。這給出了聚類幾何結(jié)構(gòu)的外觀。聚類分析子系統(tǒng)3可以包括用于使形狀模型適配病灶聚類的至少部分的形狀模型子系統(tǒng)10。形狀模型子系統(tǒng)10可以訪問在存儲器中儲存的合適的形狀模型組12。這些合適的形狀模型12可以與乳房內(nèi)的解剖區(qū)或結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。例如，表示管狀形狀的合適的形狀模型可以與乳管相關(guān)聯(lián)。當(dāng)這種管狀形狀能夠匹配聚類時，這可能表明聚類位于乳管之中或周圍。聚類分析子系統(tǒng)3可以包括用于確定與病灶聚類相關(guān)聯(lián)的統(tǒng)計分布的參數(shù)的統(tǒng)計子系統(tǒng)8。具體而言，可以從與聚類之內(nèi)的各個病灶相關(guān)聯(lián)的量導(dǎo)出統(tǒng)計性質(zhì)。例如，可以計算各個病灶的數(shù)值性質(zhì)的平均和/或標(biāo)準(zhǔn)差。聚類分析子系統(tǒng)3可以包括用于計算聚類之內(nèi)的病灶的三維位置對之間的距離的距離計算子系統(tǒng)9。線305的長度通過圖形圖示了這種距離。聚類分析子系統(tǒng)3可以包括用于計算聚類之內(nèi)的病灶的體積的體積計算子系統(tǒng)7。聚類分析子系統(tǒng)3可以包括用于計算聚類之內(nèi)的病灶的吸收系數(shù)的吸收系數(shù)計算子系統(tǒng)11。聚類分析子系統(tǒng)3可以包括用于計算病灶聚類之內(nèi)的病灶的粗糙系數(shù)的粗糙系數(shù)計算子系統(tǒng)13。這種粗糙系數(shù)可以包括微鈣化灶的表面的粗糙度的指示。聚類分析子系統(tǒng)3可以包括用于計算病灶聚類的病灶的形狀的形狀計算子系統(tǒng)14。這五個子系統(tǒng)提供了可以作為統(tǒng)計子系統(tǒng)8的受檢對象的各個病灶和病灶對的參數(shù)的范例以獲得關(guān)于病灶聚類302的信息。此外，所述聚類檢測子系統(tǒng)可以被布置成處理病灶的三維位置對之間的距離。這些距離可以用于檢測聚類。例如，當(dāng)若干病灶具有在預(yù)定閾值以下的兩兩間的距離時，可以檢測到聚類。所述系統(tǒng)可以包括用于評估三維病灶聚類的特征的臨床決策支持系統(tǒng)5。這種特征包括上文所述的任何信息。這種特征可以從病灶聚類的各個病灶導(dǎo)出。臨床決策支持系統(tǒng)5可以被布置成給保健機(jī)構(gòu)的患者流程提供下一步的建議。臨床決策支持系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是已知的。所述系統(tǒng)可以被整合到乳房攝影斷層合成圖像形成設(shè)備中。這樣的設(shè)備在本領(lǐng)域中是已知的。所述設(shè)備可以包括乳房擠壓構(gòu)件。所述設(shè)備還可以包括X射線源和X射線探測器，其可以被布置成以從一系列視角采集乳房的乳房攝影投影圖像。可以使用已知的斷層合成技術(shù)將這些圖像轉(zhuǎn)換為體積圖像數(shù)據(jù)集?？梢杂刹≡顧z測子系統(tǒng)1在二維投影圖像中直接執(zhí)行病灶檢測。通過檢測多個投影圖像中的相同病灶，可以計算病灶的三維位置?；蛘撸梢栽诳赡馨≡畹娜S表示和可能直接提供位置信息的體積圖像數(shù)據(jù)集中檢測病灶。圖像采集和圖像重建的這些范例并非進(jìn)行限制?？梢允褂闷渌N類的醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，包括CT 禾口 MRo所述系統(tǒng)也可以被整合到醫(yī)學(xué)成像工作站中。這種工作站可以從外部源例如經(jīng)由通信端口和/或網(wǎng)絡(luò)接收乳房攝影斷層合成圖像數(shù)據(jù)。所述工作站可以被布置成執(zhí)行對來自投影圖像的體積圖像數(shù)據(jù)集的重建。所述工作站也可以被布置成從外部源接收體積圖像數(shù)據(jù)集。圖2是圖示說明對病灶的三維圖像分析的方法的流程圖。所述方法包括，在步驟201中，基于乳房圖像數(shù)據(jù)檢測各個病灶和各個病灶的三維位置。在步驟202中，所述方法包括基于病灶的三維位置信息檢測病灶聚類，并且基于各個病灶的三維位置將各個病灶中的至少一些與病灶聚類相關(guān)聯(lián)。如上所述，這兩個步驟的順序可以根據(jù)特定的實施例進(jìn)行反轉(zhuǎn)。所述方法可以在步驟203中以采集乳房圖像數(shù)據(jù)開始，接著是重建體積圖像數(shù)據(jù)的步驟204。步驟204是任選的，因為如上文所述，可以從二維投影圖像直接提取病灶的三維位置。步驟202之后接著可以是如上文所述執(zhí)行聚類分析的步驟205，以及可以顯示結(jié)果的步驟206。這僅僅是范例方法；其他的布置是可能的，包括改變執(zhí)行的步驟中的一些的順序。所述方法可以借助包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行所述方法的步驟的指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品來實施。這樣的程序產(chǎn)品可以儲存在計算機(jī)可讀介質(zhì)上。將斷層合成應(yīng)用于X射線乳房攝影使得可以生成乳房內(nèi)微鈣化灶的三維重建。能
9夠確定三維空間分布。能夠?qū)С雒刻庘}化的近似形狀和密度值。這一信息的可用性實現(xiàn)了用于診斷目的和病灶的特性描述的新的3D微鈣化灶分析的方式。可以認(rèn)為微鈣化灶或微鈣化灶聚類的形狀和分布與乳房癌癥中的腫瘤診斷相關(guān)。在下文中，更為詳細(xì)地描述微鈣化灶的特定情況。然而，這并非限制。所描述的原理也適用于其他種類的病灶?？梢酝ㄟ^若干種不同的方式分析和/或可視化微鈣化灶。例如，這應(yīng)用于在3D斷層合成數(shù)據(jù)中描述的微鈣化灶。從包括多個投影圖像的其他種類的數(shù)據(jù)可以導(dǎo)出鈣化的三維位置。使用聚類算法可以將所檢測到的微鈣化灶分組為鈣化的局部或區(qū)域聚類。聚類算法可以根據(jù)能夠由用戶交互操縱的參數(shù)，以便限定生理上相關(guān)的鈣化供進(jìn)一步分析。微鈣化灶的一個或多個聚類可能取決于對不同微鈣化灶之間的距離的分析和/或?qū)λ鼈兊?D鈣化體積或吸收系數(shù)的分布的分析?？梢允惯@種分析可視化。此外，可以計算和/或可視化包含聚類內(nèi)部所有微鈣化灶的界限表面，例如三角形化表面。這有助于獲得聚類的外部形狀的外觀。同樣地，可以獲得對其內(nèi)部包含鈣化的體積、尺寸和/或形狀的分析。從界限表面的形狀，可以總結(jié)出，解剖結(jié)構(gòu)的哪一部分包含微鈣化灶。乳房的合適的形狀模型可以支持定位過程。微鈣化灶的三維聚類可以提供女性乳房內(nèi)部微鈣化灶的改進(jìn)的3D分析、診斷量的導(dǎo)出、或者改善乳房中微鈣化灶聚類的定位或特征描述的能力。具有可用的微鈣化灶的3D空間分布可以幫助確定腫瘤位于哪個乳房室(compartment)內(nèi)。如果能夠在管狀形狀(例如，界限表面是像管的)內(nèi)部捕獲聚類，那么其可以作為該腫瘤在乳房的管中以及因此對危險度的指示，同時另一分布可以支持與其他室的關(guān)系。如果已知乳房內(nèi)部聚類中的鈣化的尺寸和數(shù)量，這能夠幫助聚焦乳房中的活體檢查或例如切除的尺寸。圖3示意性圖示了包括多個微鈣化灶的體模乳房301的斷層合成圖像。已經(jīng)對微鈣化灶進(jìn)行聚類，并且已經(jīng)檢測到微鈣化灶的聚類302。聚類302在303處顯示。可視化示出了具有不同尺寸的個體微鈣化灶304。此外，可視化示出了聚類302、303中的相鄰微鈣化灶304之間的連接線305。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，本發(fā)明還擴(kuò)展到計算機(jī)程序，具體擴(kuò)展到在載體上或載體內(nèi)的計算機(jī)程序，其適于將本發(fā)明付諸實踐。所述程序可以是源代碼、目標(biāo)代碼媒介源和目標(biāo)代碼的形式，諸如部分編譯的形式，或者是適于在根據(jù)本發(fā)明的實施中使用的任意其他形式。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這樣的程序可以具有許多不同的架構(gòu)設(shè)計。例如，實施根據(jù)本發(fā)明的方法或系統(tǒng)功能的代碼可以細(xì)分成一個或多個子進(jìn)程。在這些子進(jìn)程之間分配功能的許多不同方式對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見。所述子進(jìn)程可以用可執(zhí)行文檔的形式存儲在一起以形成自包含(self-contained)的程序。這樣的可執(zhí)行文檔可以包括計算機(jī)可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或解釋指令(例如Java解釋指令)。備選地，子進(jìn)程中的一個、多個或全部存儲在至少一個外部庫文檔中，并例如在運行時與主程序靜態(tài)地或動態(tài)地鏈接。主程序包含對子進(jìn)程中的至少一個的至少一次調(diào)用。同樣地，子進(jìn)程可以包括對彼此的功能調(diào)用。一個涉及計算機(jī)程序產(chǎn)品的實施例，包括與前述方法中的至少一個的處理步驟中的每個對應(yīng)的計算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可以被細(xì)分為子進(jìn)程和/或存儲在可以靜態(tài)或動態(tài)鏈接的一個或多個文檔中。涉及計算機(jī)程序產(chǎn)品的另一實施例包括與前述系統(tǒng)和/或產(chǎn)品中的至少一個的模塊中的每個對應(yīng)的計算機(jī)可執(zhí)行指令。這些指令可以被細(xì)分成子進(jìn)程和/或存儲在可以靜態(tài)和/或動態(tài)鏈接的一個或多個文檔中。計算機(jī)程序的載體可以是能夠承載程序的任何實體或裝置。例如。所述載體可以包括諸如ROM存儲介質(zhì)，例如CD ROM或半導(dǎo)體ROM;或磁記錄介質(zhì)，例如軟盤或硬盤。此外，所述載體可以是可傳輸?shù)妮d體，諸如電或光信號，其可以經(jīng)由電纜或光纜或者通過射頻或其他手段傳遞。當(dāng)所述程序被嵌入到這種信號中時，可以通過線纜或其他裝置或模塊指定載體。備選地，所述載體可以是其中嵌入有所述程序集成電路，所述集成電路適于執(zhí)行、或用于執(zhí)行相關(guān)的方法。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述實施例用于說明而非是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在不背離本發(fā)明權(quán)利要求范圍的情況下設(shè)計許多備選實施例。在權(quán)利要求中，置于圓括號之間的任何參考標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)解釋為對權(quán)力要求構(gòu)成限制?！鞍ā币辉~以及其結(jié)合的使用并不排除權(quán)利要求中所述的那些元件或步驟之外元件或步驟。不定冠詞“一”或“一個”并不排除多個此類元件的存在。本發(fā)明可以通過包括若干分立元件的硬件方式實施，以及通過適當(dāng)編程的計算機(jī)的方式實施。在裝置權(quán)利要求中列舉了若干模塊，這些模塊中的一些可以通過硬件中的一個或相同內(nèi)容實現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中所應(yīng)用的特定措施并不指示不能有利的使用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于對圖像數(shù)據(jù)(301)表示的病灶進(jìn)行三維分析的系統(tǒng)，包括-病灶檢測子系統(tǒng)(1)，其用于基于所述圖像數(shù)據(jù)(301)來檢測各個病灶和所述各個病灶的三維位置；以及-聚類檢測子系統(tǒng)O)，其用于基于病灶的三維位置信息來檢測病灶聚類(302)，并且基于所述各個病灶的所述三維位置將所述各個病灶中的至少一些與所述病灶聚類(302)相關(guān)聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述聚類檢測子系統(tǒng)(2)被布置成基于所述各個病灶的所述三維位置來檢測所述病灶聚類(302)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述病灶檢測子系統(tǒng)(1)被布置成基于所述病灶的至少一個投影和至少一幅三維圖像來檢測所述病灶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于分析所述病灶聚類(302)的聚類分析子系統(tǒng)⑶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述聚類分析子系統(tǒng)(3)包括用于生成包含所述病灶聚類的界限表面的表面生成器(6)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，還包括用于使所述界限表面可視化的可視化子系統(tǒng)⑷。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述聚類分析子系統(tǒng)(3)包括用于使形狀模型(12)適配所述病灶聚類(302)的至少部分的形狀模型子系統(tǒng)(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述形狀模型(12)與乳房的區(qū)域或結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述聚類分析子系統(tǒng)(3)包括如下中的至少一個-距離計算子系統(tǒng)(9)，其用于計算在所述病灶聚類(30 之內(nèi)的病灶的三維位置對之間的距離；-體積計算子系統(tǒng)(7)，其用于計算在所述病灶聚類(30 之內(nèi)的病灶的體積；-吸收系數(shù)計算子系統(tǒng)(11)，其用于計算在所述病灶聚類(302)之內(nèi)的病灶的吸收系數(shù)；-粗糙系數(shù)計算子系統(tǒng)(13)，其用于計算在所述病灶聚類(302)之內(nèi)的病灶的粗糙系數(shù)；或者-形狀計算子系統(tǒng)(14)，其用于計算在所述病灶聚類(30 之內(nèi)的病灶的形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述聚類檢測子系統(tǒng)( 被布置成處理病灶的三維位置對之間的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括用于評估所述病灶聚類(302)的特征的臨床決策支持系統(tǒng)(5)
12.一種包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的乳房攝影斷層合成圖像形成設(shè)備。
13.—種包括用于接收圖像數(shù)據(jù)(301)的輸入部和根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)成像工作站。
14.一種對圖像數(shù)據(jù)(301)表示的病灶進(jìn)行三維分析的方法，包括-基于所述圖像數(shù)據(jù)(301)來檢測(201)各個病灶和所述各個病灶的三維位置；以及-基于病灶的三維位置信息來檢測(202)病灶聚類(302)，并且基于所述各個病灶的所述三維位置將所述各個病灶中的至少一些與所述病灶聚類(30 相關(guān)聯(lián)。
15. 一種包括用于令處理器系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法的步驟的指令的計算機(jī)程序產(chǎn)品。
全文摘要
公開了一種用于在圖像數(shù)據(jù)中對病灶進(jìn)行三維分析的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括病灶檢測子系統(tǒng)(1)，所述病灶檢測子系統(tǒng)用于基于例如乳房圖像數(shù)據(jù)(301)來檢測各個病灶和各個病灶的三維位置。所述系統(tǒng)包括聚類檢測子系統(tǒng)(2)，所述聚類檢測子系統(tǒng)用于基于病灶的三維位置信息來檢測病灶聚類(302)，并且基于各個病灶的三維位置將各個病灶的至少一些與病灶聚類(302)相關(guān)聯(lián)。所述聚類檢測子系統(tǒng)(2)被布置成基于各個病灶的三維位置來檢測病灶聚類(302)。所述系統(tǒng)包括用于分析病灶聚類(302)的聚類分析子系統(tǒng)(3)。
文檔編號A61B6/00GK102596037SQ201080048764
公開日2012年7月18日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者E·S·漢西斯, K·埃哈德, M·格拉斯, T·比洛 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司