專(zhuān)利名稱(chēng)：在ct圖像數(shù)據(jù)中檢測(cè)出血性卒中的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及協(xié)助醫(yī)師作出醫(yī)學(xué)診斷的領(lǐng)域，更具體而言涉及協(xié)助醫(yī)師 在CT圖像數(shù)據(jù)中檢測(cè)出血性卒中的領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
卒中是美國(guó)和西方國(guó)家中排在心肌梗死和癌癥之后的第三大死亡原 因，并且是致殘的首要原因。除了個(gè)人生活質(zhì)量的急劇下降，卒中還有明 顯的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響，即每個(gè)卒中幸存者每年將花費(fèi)3.5至5.0萬(wàn)美元。
考慮到這些事實(shí)，人們強(qiáng)烈需要對(duì)卒中患者進(jìn)行有效治療。在過(guò)去十 年間，針對(duì)急性缺血性卒中患者進(jìn)行有關(guān)藥物再通治療和神經(jīng)保護(hù)劑治療 的研究已經(jīng)顯示出很好的結(jié)果。然而，這類(lèi)治療必須在卒中發(fā)作后一段短 暫的時(shí)間(時(shí)窗)內(nèi)實(shí)施。六個(gè)小時(shí)之后，治療的相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)將超過(guò)它的益 處。盡管當(dāng)將該治療施于患有急性缺血性卒中的患者時(shí)是有幫助的，但當(dāng) 將其施于諸如出血性卒中的急性腦出血患者，或?qū)δX出血處置的事件時(shí)又 是相當(dāng)危險(xiǎn)的。
腦出血患者存在的時(shí)間壓力和危險(xiǎn)結(jié)果這兩者都需要基于適當(dāng)?shù)某上?和圖像閱讀技術(shù)對(duì)卒中快速作出合格的鑒別診斷。然而，由于掌握這些技 術(shù)的醫(yī)學(xué)專(zhuān)家非常少，因此目前僅有3-4%的急性缺血性卒中患者被施以像 靜脈溶栓之類(lèi)的適當(dāng)治療。
在CT成像中，急性出血性卒中的特點(diǎn)是病程中變化的典型灰度值特 征。在急性期，卒中區(qū)域被描繪為高密度，即相對(duì)更明亮的區(qū)域，而慢性 出血性卒中呈現(xiàn)為低密度，即相對(duì)更暗的區(qū)域。這些典型的灰度值需要像 閾值分割、聚類(lèi)分析和區(qū)域生長(zhǎng)這樣的圖像處理方法。
可在http:〃ieeexplore.ieee.org/iel2/463/6617/00262976.pdf amumber = 262976獲得的題為"Image Analysis and 3-D Visualization of Intracerebral Brain Hemorrhage" (2007年5月28日)的文章中，Dhawan等人提出了一種基于CT圖像檢測(cè)腦內(nèi)出血的半自動(dòng)方法。K均值聚類(lèi)算法將整幅圖像細(xì) 分為前景和背景。在生成的二進(jìn)制圖像上，用戶(hù)為后續(xù)的區(qū)域生長(zhǎng)算法選 擇適當(dāng)?shù)姆N子點(diǎn)，該區(qū)域生長(zhǎng)算法勾畫(huà)出腦內(nèi)出血。
M. Matesin等人在一篇題為"A rule-based approach to stroke lesion analysis from CT images "(Image and Signal Processing and Analysis, 2001年， 第219-223頁(yè))的文章中介紹了一種更加自動(dòng)的基于規(guī)則的方法。在該文獻(xiàn) 中，使用所提取區(qū)域的圖像特征將圖像劃分為背景、顱骨、腦脊液、灰/白 質(zhì)以及卒中，所述圖像特征例如為亮度和相對(duì)于腦的對(duì)稱(chēng)軸的對(duì)稱(chēng)性。關(guān) 于腦的對(duì)稱(chēng)軸不對(duì)稱(chēng)的卒中區(qū)域被作者標(biāo)記為低密度。這些假設(shè)對(duì)缺血性 卒中可能是對(duì)的，但不能正確地描述急性血腫。

發(fā)明內(nèi)容
有利的是，獲得一種能夠協(xié)助醫(yī)師基于非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像對(duì)卒中患者 作出鑒別診斷的系統(tǒng)。
為了更好地解決該問(wèn)題，在本發(fā)明的一方面提供了一種用于在非對(duì)比 增強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急性血腫的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 -提取單元，其用于基于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析來(lái)提取被懷疑是 急性血腫的候選區(qū)域；以及
-分類(lèi)單元，其用于基于對(duì)候選區(qū)域的空間特征的第二分析而將候選區(qū)域 分類(lèi)為陽(yáng)性或陰性急性血腫。
這樣將所述系統(tǒng)布置為分兩個(gè)階段在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像中勾畫(huà)急性 腦內(nèi)血腫。由提取單元執(zhí)行的第一階段依賴(lài)于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一 分析以便提取候選區(qū)域。所述候選區(qū)域可能包括急性血腫和具有相似灰度 值的其他區(qū)域兩者，所述其他區(qū)域例如為在顱骨的骨性結(jié)構(gòu)和腦的界面上 由部分容積效應(yīng)所生成的區(qū)域。由分類(lèi)單元執(zhí)行的新穎的第二階段依賴(lài)于 對(duì)所述候選區(qū)域的空間特征的第二分析，所述空間特征例如為候選區(qū)域的 大小、形狀以及與顱骨骨骼的連通性。使用所述候選區(qū)域的空間特征提高 了將所述候選區(qū)域分類(lèi)為真或假急性血腫的正確性。因而，所述系統(tǒng)有助 于對(duì)由所述提取單元提取的所述候選區(qū)域進(jìn)行更加可靠的分類(lèi)。這有助于 卒中專(zhuān)家和特別是非卒中專(zhuān)家達(dá)成正確的診斷并制訂有效的治療方案。此外，所述系統(tǒng)并不要求使用造影劑獲得的CT圖像數(shù)據(jù)。 在所述系統(tǒng)的實(shí)施例中，所述提取單元包括
- 顱骨單元，其用于提取顱骨區(qū)域；
- 腦單元，其用于基于所提取的顱骨區(qū)域來(lái)提取腦區(qū)域；以及
- 血腫單元，其用于在所述腦區(qū)域內(nèi)提取候選區(qū)域。 提取所述顱骨區(qū)域可以很容易基于顱骨骨骼的灰度值而實(shí)現(xiàn)。腦區(qū)域
的提取可以很容易基于由顱骨所界定的區(qū)域內(nèi)的腦組織的灰度值而實(shí)現(xiàn)。 提取所述腦區(qū)域內(nèi)的候選區(qū)域可以很容易基于急性血腫的灰度值而實(shí)現(xiàn)。 在所述系統(tǒng)的實(shí)施例中，所述分類(lèi)單元包括
- 拓?fù)鋯卧?，其用于?jì)算所述候選區(qū)域的拓?fù)涮卣?；?或
- 幾何單元，其用于計(jì)算所述候選區(qū)域的幾何特征；以及
- 判別單元，其用于基于所述候選區(qū)域的拓?fù)涮卣骱?或幾何特征對(duì)所述 候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)。
基于所計(jì)算出的所述候選區(qū)域內(nèi)顱骨的拓?fù)涮卣骱?或幾何特征，所述 判別單元可以更好地將所述候選區(qū)域分類(lèi)為急性血腫。任選地，所計(jì)算出 的拓?fù)涮卣骱?或幾何特征可以被所述判別單元用于識(shí)別急性顱內(nèi)血腫、急 性硬膜下血腫、急性硬膜外血腫或部分容積效應(yīng)。
在所述系統(tǒng)的實(shí)施例中，所述候選區(qū)域的拓?fù)涮卣骱?或幾何特征是基 于所述候選區(qū)域的平均灰度值的基于距離直方圖計(jì)算出來(lái)的。首先，計(jì)算 出腦的歐幾里德距離圖。第二，使用所述距離圖計(jì)算出包括在離散距離間 隔上的平均灰度值的基于距離直方圖。該距離直方圖提供了可視化和確定 候選區(qū)域類(lèi)型的簡(jiǎn)單方式。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)可以領(lǐng)會(huì)到，所述系統(tǒng)的上述實(shí)施例中的任意兩 個(gè)或更多個(gè)實(shí)施例可以以任意有用的方式進(jìn)行組合。
在本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的所述系統(tǒng)包含在圖像采集設(shè)備中。 在本發(fā)明的另一方面，根據(jù)本發(fā)明的所述系統(tǒng)包含在工作站中。 在本發(fā)明的另一方面，提供了一種在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急 性血腫的方法，所述方法包括
- 提取步驟，其用于基于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析來(lái)提取被懷疑
是急性血腫的候選區(qū)域；以及- 分類(lèi)步驟，其用于基于對(duì)所述候選區(qū)域的空間特征的第二分析而將所 述候選區(qū)域分類(lèi)為陽(yáng)性或陰性急性血腫。
在本發(fā)明的另一方面，提供了一種要被計(jì)算機(jī)裝置裝載的計(jì)算機(jī)程序
產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括用于在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急性
血腫的指令，所述計(jì)算機(jī)裝置包括處理單元和存儲(chǔ)器，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)
品在被裝載后為所述處理單元提供執(zhí)行下列任務(wù)的能力
- 基于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析，提取被懷疑是急性血腫的候選 區(qū)域；以及
- 基于對(duì)候選區(qū)域的空間特征的第二分析，將候選區(qū)域分類(lèi)為陽(yáng)性或陰 性急性血腫。
基于所提供的說(shuō)明書(shū)本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)圖像采集設(shè)備、工作站、 方法和/或計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品作出與對(duì)所述系統(tǒng)所作的修改和變更相對(duì)應(yīng)的修 改和變更。


本發(fā)明的這些方面及其他方面將從下文參考附圖所描述的實(shí)施方式和 實(shí)施例中變得顯然，并將參考這些實(shí)施方式和實(shí)施例進(jìn)行闡述，在附圖中 圖1示意性地示出了所述系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的方框圖； 圖2示出了頭和腦的灰度值分布圖； 圖3示出了示例性的基于距離直方圖； 圖4示出了所述方法的示例性實(shí)施例的流程圖； 圖5示意性地示出了圖像采集設(shè)備的示例性實(shí)施例；以及 圖6示意性地示出了所述工作站的示例性實(shí)施例。 在所有附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的部件。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地示出了用于在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急性血腫的
系統(tǒng)100的示例性實(shí)施例的方框圖，所述系統(tǒng)包括
- 提取單元110，其用于基于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析來(lái)提取被懷 疑是急性血腫的候選區(qū)域；以及
7- 分類(lèi)單元120，其用于基于對(duì)候選區(qū)域的空間特征的第二分析而將候選 區(qū)域分類(lèi)為陽(yáng)性或陰性急性血腫。
系統(tǒng)100的示例性實(shí)施例還包括下列單元
- 顱骨單元lll，其用于提取顱骨區(qū)域；
- 腦單元112，其用于基于所提取的顱骨區(qū)域來(lái)提取腦區(qū)域；以及
- 血腫單元113，其用于在所述腦區(qū)域內(nèi)提取候選區(qū)域；
- 拓?fù)鋯卧?21，其用于計(jì)算所述候選區(qū)域的拓?fù)涮卣鳎?br> - 幾何單元122，其用于計(jì)算所述候選區(qū)域的幾何特征；以及
- 判別單元123，其用于基于所述候選區(qū)域的拓?fù)涮卣骱蛶缀翁卣鲗?duì)所述
候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)；
- 用戶(hù)接口165，其用于與所述系統(tǒng)100的用戶(hù)通信；以及
- 存儲(chǔ)器單元170，其用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
在系統(tǒng)100的實(shí)施例中有三個(gè)針對(duì)輸入數(shù)據(jù)的輸入連接器181、 182和 183。第一輸入連接器181被布置為接收來(lái)自數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件的數(shù)據(jù)，所述數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器件例如(但不限于)為硬盤(pán)、磁帶、閃速存儲(chǔ)器或光盤(pán)。第二輸 入連接器182被布置為接收來(lái)自用戶(hù)輸入裝置的數(shù)據(jù)，所述用戶(hù)輸入裝置 例如(但不限于)為鼠標(biāo)或觸摸屏。第三輸入連接器183被布置為接收來(lái) 自諸如鍵盤(pán)的用戶(hù)輸入裝置的數(shù)據(jù)。將所述的輸入連接器181、 182和183 連接至輸入控制單元180。
在系統(tǒng)100的實(shí)施例中有兩個(gè)針對(duì)輸出數(shù)據(jù)的輸出連接器191和192。 第一輸出連接器191被布置為將數(shù)據(jù)輸出到諸如硬盤(pán)、磁帶、閃速存儲(chǔ)器 或光盤(pán)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件。第二輸出連接器192被布置為將數(shù)據(jù)輸出到顯示 裝置。輸出連接器191和192經(jīng)由輸出控制器190接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，有很多種方式可以將輸入裝置連接至系統(tǒng) 100的輸入連接器181、 182和183并且將輸出裝置連接至系統(tǒng)100的輸出 連接器191和192。這些方式包括(但不限于)有線(xiàn)連接和無(wú)線(xiàn)連接、數(shù)字 網(wǎng)絡(luò)，其中，所述數(shù)字網(wǎng)絡(luò)例如(但不限于)為局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng) (WAN)、因特網(wǎng)、數(shù)字電話(huà)網(wǎng)和模擬電話(huà)網(wǎng)。
在系統(tǒng)100的實(shí)施例中，系統(tǒng)IOO包括存儲(chǔ)器單元170。系統(tǒng)100被布 置為經(jīng)由輸入連接器181、 182和183中的任意輸入連接器接收來(lái)自外部裝置的輸入數(shù)據(jù)并且將接收到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器單元170。將輸入數(shù)據(jù)裝載
到存儲(chǔ)器單元170允許系統(tǒng)100的各單元快速存取相關(guān)數(shù)據(jù)部分。所述輸 入數(shù)據(jù)可以包括(例如)圖像數(shù)據(jù)。所述存儲(chǔ)器單元170可以實(shí)現(xiàn)為諸如 (但不限于)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)芯片、只讀存儲(chǔ)器(RPM)芯片和/ 或硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和硬盤(pán)的裝置。所述存儲(chǔ)器單元170還可以被布置為存儲(chǔ)輸 出數(shù)據(jù)。所述輸出數(shù)據(jù)可以包括(例如)CT圖像數(shù)據(jù)，所述CT圖像數(shù)據(jù) 包括對(duì)被分類(lèi)于真急性血腫的候選區(qū)域的勾畫(huà)。所述存儲(chǔ)器單元170也可 被布置為經(jīng)由存儲(chǔ)器總線(xiàn)175從系統(tǒng)100的各單元接收數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)傳送 到系統(tǒng)100的各單元，所述系統(tǒng)100的各單元包括提取單元110、分類(lèi)單元 120、顱骨單元lll、腦單元112、血腫單元113、拓?fù)鋯卧?21、幾何單元 122、判別單元123、控制單元160以及用戶(hù)界面165。所述存儲(chǔ)器單元170 還被布置為經(jīng)由輸出連接器191和192中的任意輸出連接器而使外部裝置 獲得所述輸出數(shù)據(jù)。將來(lái)自系統(tǒng)100的各單元的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器單元170 可以有利地提高系統(tǒng)100的各單元的性能以及輸出數(shù)據(jù)從系統(tǒng)100的各單 元到外部裝置的傳送速率。
或者，系統(tǒng)100可以不包括存儲(chǔ)器單元170和存儲(chǔ)器總線(xiàn)175。系統(tǒng) 100所使用的輸入數(shù)據(jù)可以由至少一個(gè)連接在系統(tǒng)100的各單元上的外部裝 置提供，所述外部裝置例如為外部存儲(chǔ)器或處理器。類(lèi)似地，由系統(tǒng)100 所產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)可以被提供給至少一個(gè)連接在系統(tǒng)100的各單元上的外 部設(shè)備，所述外部裝置例如為外部存儲(chǔ)器或處理器。系統(tǒng)100的各單元可 以被布置為經(jīng)由內(nèi)部連接或經(jīng)由數(shù)據(jù)總線(xiàn)接收來(lái)自彼此的數(shù)據(jù)。
在系統(tǒng)100的實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括用于控制系統(tǒng)100的工作流程 的控制單元160。所述控制單元可以被布置成接收來(lái)自系統(tǒng)100的各單元的 控制數(shù)據(jù)并將控制數(shù)據(jù)提供給系統(tǒng)100的各單元。例如，在由提取單元110 提取出候選區(qū)域之后，提取單元110可以被布置為將控制數(shù)據(jù)"候選區(qū)域 被提取出"傳遞給控制單元160，并且控制單元160可以被布置為將控制數(shù) 據(jù)"對(duì)候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)"提供給分類(lèi)單元120，由此要求分類(lèi)單元120對(duì) 所述候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)?；蛘?，可以在系統(tǒng)100的另一個(gè)單元中實(shí)現(xiàn)控制 功能。
在系統(tǒng)100的實(shí)施例中，系統(tǒng)100包括用于與系統(tǒng)100的用戶(hù)進(jìn)行通信的用戶(hù)界面165。用戶(hù)界面165可以被布置為獲取用戶(hù)輸入，所述用戶(hù)輸 入例如為請(qǐng)求顯示由圖像數(shù)據(jù)計(jì)算出的視圖或者用于提取顱骨的以 Hounsfidd單位(HU)為單位的閾值。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在系統(tǒng) 100的用戶(hù)界面165中有利地可以實(shí)現(xiàn)更多的功能。
圖2示出了頭和腦的灰度值分布圖。左側(cè)的分布圖24是頭的分布圖并 且對(duì)應(yīng)于CT圖像數(shù)據(jù)切片21中沿間隔22排列的體素。該分布圖可以識(shí)別 出三種區(qū)域?qū)?yīng)于灰度值大于顱骨閾值T肺1133HU的顱骨區(qū)域、對(duì)應(yīng) 于灰度值小于顱骨閾值T鵬并大于腦閾值T ra 500 HU的腦區(qū)域、以及對(duì)應(yīng) 于灰度值小于腦閾值T sa的背景區(qū)域。右側(cè)的分布圖25是腦的分布圖并且 對(duì)應(yīng)于CT圖像數(shù)據(jù)切片21中沿間隔23排列的體素。該分布圖可以識(shí)別出 腦內(nèi)的兩個(gè)組織類(lèi)別對(duì)應(yīng)于灰度值小于血腫閾值T血腫1080HU的正常腦 組織以及對(duì)應(yīng)于灰度值大于血腫閾值T血w的候選區(qū)域。為了使得所確定的 區(qū)域在空間上一致，可以使用區(qū)域生長(zhǎng)方法。此外，可以使用各種濾波算 子，例如使用形態(tài)學(xué)算子，對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理和/或后處理。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，閾值可以基于對(duì)一組訓(xùn)練圖像的專(zhuān)家評(píng)估 而憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。實(shí)際的閾值將依賴(lài)于該組訓(xùn)練圖像和專(zhuān)家評(píng)估，并且 實(shí)際的閾值可以不同于前面所描述的值?？梢砸灶?lèi)似的方式定義和識(shí)別對(duì) 應(yīng)于(例如)腫瘤、運(yùn)動(dòng)偽影和鈣化的更多區(qū)域以及描述這些區(qū)域的閾值。
提取單元110被布置成基于對(duì)圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析提取被懷 疑是急性血腫的候選區(qū)域。所述第一分析可能涉及使用區(qū)域生長(zhǎng)和閾值比 較。將種子的連接分量，包括具有介于血腫閾值T血腫和顱骨閾值T煩骨之間 的灰度值的體素的分量提取為候選區(qū)域。
急性腦內(nèi)血腫必然發(fā)生在顱骨包繞的腦內(nèi)。該事實(shí)可以用于改善提取 策略。在系統(tǒng)100的實(shí)施例中，所述提取單元包括用于提取顱骨區(qū)域的顱 骨單元111、用于基于所提取的顱骨區(qū)域來(lái)提取腦區(qū)域的腦單元112以及用 于在腦區(qū)域內(nèi)提取候選區(qū)域的血腫單元113。首先，應(yīng)用區(qū)域生長(zhǎng)方法來(lái)提 取顱骨區(qū)域。假設(shè)顱骨周?chē)鷽](méi)有能提供相似灰度值的其他對(duì)象，由來(lái)自圖 像體積邊界的投射射線(xiàn)自動(dòng)提取所述種子。如果射線(xiàn)撞擊到在給定灰度值 范圍內(nèi)并且具有大于3mm的延展范圍的對(duì)象，所述灰度值范圍例如為大于 T，，那么在該對(duì)象中設(shè)置種子。所述顱骨單元確定界定出顱骨區(qū)域的顱骨的二元掩膜。
在顱骨單元111已經(jīng)提取了顱骨區(qū)域之后，將腦單元112布置為使用區(qū) 域生長(zhǎng)方法提取腦區(qū)域。此處所述種子可以是顱骨的中心，例如，質(zhì)心或 幾何中心。將所述種子的連接分量，包括具有介于腦閾值TB和顱骨閾值T M骨之間的灰度值的體素的分量提取為腦區(qū)域。
在腦單元112已經(jīng)提取了腦區(qū)域之后，將血腫單元113布置為在腦區(qū)
域內(nèi)提取候選區(qū)域集合。這是通過(guò)識(shí)別腦區(qū)域內(nèi)具有大于血腫閾值T 的
灰度值的體素來(lái)完成的。所識(shí)別的體素的連接性分量集合為候選區(qū)域集合。 不幸的是，在骨性結(jié)構(gòu)和腦的界面上的部分容積效應(yīng)提供與急性血腫 相似的灰度值。因此，候選區(qū)域集合可以包括大量由部分容積效應(yīng)產(chǎn)生的 假陽(yáng)性。特別地，很難從部分容積效應(yīng)中判別出發(fā)生在顱骨-腦界面上的急 性硬膜下和硬模外血腫。
分類(lèi)單元120被布置為基于對(duì)候選區(qū)域空間特征的第二分析而將候選
區(qū)域分類(lèi)為陽(yáng)性或陰性急性血腫。在實(shí)施例中，主要的判別標(biāo)準(zhǔn)是同時(shí)出 現(xiàn)拓?fù)涮卣?連接在骨上"和幾何特征"垂直于顱骨表面延展范圍"。拓?fù)?br> 單元121被布置為計(jì)算候選區(qū)域與顱骨之間的距離。幾何單元122被布置 為計(jì)算候選區(qū)域的尺寸。判別單元123被布置為基于候選區(qū)域的連通性和 尺寸而對(duì)候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)。如果候選區(qū)域與顱骨之間的距離小于距離閾 值，則候選區(qū)域接近顱骨。如果垂直于這樣的候選區(qū)域的顱骨表面的延展 范圍大于尺寸閾值，則將候選區(qū)域分類(lèi)為急性硬膜下或硬模外血腫。否則， 將這樣的候選區(qū)域分類(lèi)為部分容積效應(yīng)。如果候選區(qū)域不接近顱骨，艮P， 如果候選區(qū)域與顱骨之間的距離大于或等于距離閾值，則將候選區(qū)域分類(lèi) 為急性顱內(nèi)血腫。
或者，在實(shí)施例中，分類(lèi)單元120被布置為計(jì)算和分析基于距離直方 圖。首先，計(jì)算腦的歐幾里得距離圖。腦的歐幾里得距離圖為腦的多個(gè)點(diǎn) 中的每一個(gè)點(diǎn)分配該點(diǎn)到顱骨的歐幾里得距離。將腦的多個(gè)點(diǎn)的各點(diǎn)基于 他們到顱骨的距離賦予進(jìn)行分組(bin)。組間隔(bin interval)例如可以是 長(zhǎng)度lmm。為每一候選區(qū)域和每一組，計(jì)算各點(diǎn)的灰度值的平均值。這樣 得到典型的包括尖峰的基于距離直方圖，其對(duì)于每個(gè)組間隔具有幾乎相同 的平均灰度值，大約為1100HU，但其具有不同的尖峰分布模式。
ii圖3示出了示例性的基于距離直方圖。由直接連接到骨性結(jié)構(gòu)的窄峰
來(lái)描述部分容積效應(yīng)，如圖表31所示。將界定出始于Omm的距離并止于 4mm的距離的尖峰的候選區(qū)域分類(lèi)為部分容積效應(yīng)，即陰性急性血腫。陽(yáng) 性急性血腫要么與任何骨骼沒(méi)有連接，如圖表32所示，要么在連接到顱骨 上時(shí)顯示為相對(duì)更寬的尖峰，如在圖表33中圖示說(shuō)明的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，各種方法以及大量的拓?fù)涮卣骱?或幾何特 征可能有助于對(duì)候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)。所述的方法和特征被用于闡明本發(fā)明 但一定不能解釋為對(duì)權(quán)利要求范圍的限制。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，所述系統(tǒng)可以被布置為基于多維數(shù)據(jù)， 例如基于二維或三維圖像數(shù)據(jù)來(lái)提取候選區(qū)域并對(duì)候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，本文所描述的系統(tǒng)100可能是對(duì)于協(xié)助 醫(yī)師作出醫(yī)學(xué)診斷，特別是從醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)中提取信息并解釋醫(yī)學(xué)圖像而 言非常有價(jià)值的工具。
本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，系統(tǒng)100也可能有其他的實(shí)施例。尤其 是，有可能重新定義所述系統(tǒng)的各單元并重新分配他們的功能。
系統(tǒng)100的各單元可以使用處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。通常，在軟件程序產(chǎn)品的 控制下執(zhí)行他們的功能。在運(yùn)行期間，通常將所述軟件程序產(chǎn)品裝載到像 RAM這樣的存儲(chǔ)器中，并且由所述存儲(chǔ)器運(yùn)行。所述程序可以從諸如ROM、 硬盤(pán)或者磁和/或光存儲(chǔ)器的后臺(tái)存儲(chǔ)器上裝載，或者可以經(jīng)由像因特網(wǎng)這 樣的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行裝載。任選地，專(zhuān)用集成電路可提供所述的功能。
圖4示出了用于在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急性血腫的方法400 的示例性實(shí)施例的流程圖。方法400開(kāi)始于提取步驟410，所述提取步驟 410用于基于對(duì)圖像數(shù)據(jù)灰度值的第一分析來(lái)提取被懷疑是急性血腫的候 選區(qū)域。在提取步驟410之后，方法400繼續(xù)到分類(lèi)步驟420，所述分類(lèi)步 驟420用于基于對(duì)候選區(qū)域的空間特征的第二分析而將候選區(qū)域分類(lèi)為陽(yáng) 性或陰性急性血腫。在分類(lèi)步驟之后，所述方法400結(jié)束。
在所示出的實(shí)施例中，提取步驟410壓縮了如下步驟顱骨步驟411、 腦步驟412以及血腫步驟413。提取步驟410開(kāi)始于用于提取顱骨區(qū)域的顱 骨步驟411。在顱骨步驟之后，提取步驟410繼續(xù)到腦步驟412，所述腦步 驟412用于基于所提取的顱骨區(qū)域來(lái)提取腦區(qū)域。在腦步驟412之后，提取步驟410繼續(xù)到用于在腦區(qū)域內(nèi)提取候選區(qū)域的血腫步驟413。
在所示出的實(shí)施例中，分類(lèi)步驟420包括拓?fù)洳襟E421、幾何步驟422 以及判別步驟423。分類(lèi)步驟420開(kāi)始于用于計(jì)算候選區(qū)域的拓?fù)涮卣鞯耐?撲步驟421。在拓?fù)洳襟E421之后，分類(lèi)步驟420繼續(xù)到用于計(jì)算候選區(qū)域 的幾何特征的幾何步驟422。在幾何步驟422之后，分類(lèi)步驟420繼續(xù)到用 于基于候選區(qū)域的拓?fù)涮卣骱蛶缀翁卣鞫鴮?duì)候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)的判別步驟 423。
方法400中各步驟的順序并不是強(qiáng)制的，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本 發(fā)明意指的構(gòu)思的情況下，可以改變一些步驟的順序或者執(zhí)行一些步驟而 同時(shí)使用線(xiàn)程模型、多處理器系統(tǒng)或多進(jìn)程。任選地，本發(fā)明的方法400 的兩個(gè)或更多個(gè)步驟可以合并成一個(gè)步驟。任選地，本發(fā)明的方法400的 一個(gè)步驟可以被拆分為多個(gè)步驟。
圖5示意性地示出了使用系統(tǒng)100的圖像采集設(shè)備500的示例性實(shí)施 例，圖像采集設(shè)備500包括CT圖像采集單元510、輸入連接器501以及輸 出連接器502，所述圖像采集單元510經(jīng)由內(nèi)部連接與系統(tǒng)100相連接。該 布置有利地提高了圖像采集設(shè)備500的性能，從而為所述圖像采集設(shè)備500 提供了系統(tǒng)100的有利性能。
圖6示意性地示出了工作站600的示例性實(shí)施例。所述工作站包括系 統(tǒng)總線(xiàn)601。處理器610、存儲(chǔ)器620、磁盤(pán)輸入/輸出(I/O)適配器630 以及用戶(hù)界面(UI) 640被可操作地連接到系統(tǒng)總線(xiàn)601上。磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置 631被可操作地耦合到磁盤(pán)I/O適配器630。鍵盤(pán)641、鼠標(biāo)642以及顯示 器643被可操作地耦合到UI 640上。本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)程序的系統(tǒng)600 被存儲(chǔ)在磁盤(pán)存儲(chǔ)裝置631上。工作站600被布置為裝載所述程序并將數(shù) 據(jù)輸入到存儲(chǔ)器620以及在處理器610上執(zhí)行所述程序。用戶(hù)可以使用鍵 盤(pán)641和/或鼠標(biāo)642向工作站600輸入信息。所述工作站被布置為將信息 輸出到顯示器設(shè)備643和/或磁盤(pán)631上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng) 域知曉工作站600有大量的其他實(shí)施方式，并且應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)施例的目 的在于闡明本發(fā)明但一定不能解釋為將本發(fā)明限制為這一具體實(shí)施例。
應(yīng)當(dāng)注意到，上述實(shí)施例闡述而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員 在不脫離權(quán)利要求書(shū)范圍的情況下將能夠設(shè)計(jì)出替代實(shí)施例。在權(quán)利要求書(shū)中，任何置于括號(hào)內(nèi)的附圖標(biāo)記不應(yīng)解釋為對(duì)權(quán)力要求的限制。詞語(yǔ)"包 括"并不排斥存在權(quán)利要求書(shū)或說(shuō)明書(shū)中沒(méi)有列舉出的元件或步驟。在元 件前面的詞語(yǔ)"一"或"一個(gè)"并不排斥存在多個(gè)此類(lèi)元件。本發(fā)明可以 實(shí)現(xiàn)為包括多干分立元件的硬件和經(jīng)編程的計(jì)算機(jī)。在列舉了若干單元的 系統(tǒng)權(quán)利要求中，這些單元中的若干個(gè)可以具體化為同一個(gè)軟件或硬件。 使用詞語(yǔ)第一、第二和第三等并不指示任何順序。這些詞語(yǔ)應(yīng)解釋為名字。
權(quán)利要求
1、一種用于在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急性血腫的系統(tǒng)(100)，所述系統(tǒng)包括-提取單元(110)，其用于基于對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析來(lái)提取被懷疑是所述急性血腫的候選區(qū)域；以及-分類(lèi)單元(120)，其用于基于對(duì)所述候選區(qū)域的空間特征的第二分析而將所述候選區(qū)域分類(lèi)為陽(yáng)性或陰性急性血腫。
2、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述提取單元(110)包括- 顱骨單元(111)，其用于提取顱骨區(qū)域；- 腦單元(112)，其用于基于所提取的顱骨區(qū)域來(lái)提取腦區(qū)域；以及- 血腫單元(113)，其用于在所述腦區(qū)域內(nèi)提取所述候選區(qū)域。
3、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述分類(lèi)單元(120)包括- 拓?fù)鋯卧?121)，其用于計(jì)算所述候選區(qū)域的拓?fù)涮卣鳎缓炭?或- 幾何單元(122)，其用于計(jì)算所述候選區(qū)域的幾何特征；以及- 判別單元(123)，其用于基于所述候選區(qū)域的所述拓?fù)涮卣骱?或所述幾何特征對(duì)所述候選區(qū)域進(jìn)行分類(lèi)。
4、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述候選區(qū)域的所述拓?fù)?特征和/或所述幾何特征是基于所述候選區(qū)域的平均灰度值的基于距離直方 圖計(jì)算出來(lái)的。
5、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(100)，其中，所述分類(lèi)單元被布置為將 所述候選區(qū)域分類(lèi)為急性顱內(nèi)血腫、急性硬模下血腫、急性硬模外血腫、 或部分容積效應(yīng)。
6、 一種包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)的圖像釆集設(shè)備(500)。
7、 一種包括如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)(100)的工作站(600)。
8、 一種用于在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急性血腫方法(400)， 所述方法包括- 提取步驟(410)，其用于基于對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析來(lái) 提取被懷疑是所述急性血腫的候選區(qū)域；以及- 分類(lèi)步驟(420)，其用于基于對(duì)所述候選區(qū)域的空間特征的第二分析. 而將所述候選區(qū)域分類(lèi)為陽(yáng)性或陰性急性血腫。
9、 一種要被計(jì)算機(jī)裝置裝載的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括用于在非對(duì)比增 強(qiáng)CT圖像數(shù)據(jù)中識(shí)別急性血腫的指令，所述計(jì)算機(jī)裝置包括處理單元和存 儲(chǔ)器，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品在被裝載之后為所述處理單元提供執(zhí)行下列任 務(wù)的能力- 基于對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的灰度值的第一分析來(lái)提取懷疑是所述急性血腫 的候選區(qū)域；以及- 基于對(duì)所述候選區(qū)域的空間特征的第二分析而將所述候選區(qū)域分類(lèi)為 陽(yáng)性或陰性急性血腫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種被布置為以?xún)蓚€(gè)階段在非對(duì)比增強(qiáng)CT圖像中勾畫(huà)急性腦內(nèi)血腫的系統(tǒng)(100)。由提取單元(110)執(zhí)行的第一階段使用對(duì)圖像數(shù)據(jù)灰度值的分析以便提取候選區(qū)域。所述候選區(qū)域可以包括急性血腫和具有相似灰度值的其他區(qū)域，所述其他區(qū)域例如為在顱骨的骨性結(jié)構(gòu)和腦的界面上的部分容積效應(yīng)所產(chǎn)生的區(qū)域。由分類(lèi)單元(120)執(zhí)行的新穎的第二階段分析所述候選區(qū)域的空間特征，例如大小、形狀以及與顱骨骨骼的連通性。使用所述候選區(qū)域的空間特征提高了將所述候選區(qū)域分類(lèi)為真或假急性血腫的正確性。
文檔編號(hào)G06T7/00GK101689301SQ200880020658
公開(kāi)日2010年3月31日 申請(qǐng)日期2008年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者K·梅茨, S·揚(yáng), T·比洛 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司