一種計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)(cad)檢測(cè)放射圖像發(fā)現(xiàn)病灶的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】
1.
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]此發(fā)明是關(guān)于計(jì)算機(jī)智能處理X光照片的系統(tǒng)方法，更詳細(xì)的說(shuō)法是關(guān)于檢測(cè)X光照片中的病變組織，例如肺癌簇，鈣化灶和腫塊，同時(shí)考慮到從其他CAD系統(tǒng)和/或放射科醫(yī)生的監(jiān)控結(jié)果
[0002]當(dāng)今公認(rèn)的世界上最為普及的，經(jīng)濟(jì)的和傳統(tǒng)的肺癌診斷方法是通過(guò)胸部X-光射線圖像(主要是用CR/DR技術(shù)所產(chǎn)生的數(shù)字化的X-光射線圖像)來(lái)診斷早期肺癌。但由于這些檢查只能夠提供最直觀的圖像，受限于檢查的直接顯示效果和影像醫(yī)師的自身水平以及其經(jīng)驗(yàn)，人眼分辨能力以及人為疏忽等原因，沒(méi)能夠?qū)⒂跋駡D片所包含的更多信息充分的利用起來(lái)，如作為判斷癌癥的小病灶/小結(jié)節(jié)，醫(yī)生用傳統(tǒng)的讀片方式通常會(huì)漏讀30%-55%。醫(yī)生需要一種高級(jí)的輔助技術(shù)將各種檢查信息綜合起來(lái)，X射線圖像經(jīng)處理后，對(duì)腫瘤、結(jié)節(jié)、空洞、炎癥，以及纖維化等病變都能提高檢出率。這種計(jì)算機(jī)輔助診斷技術(shù)(CAD技術(shù))可識(shí)別出人眼所不能識(shí)別的診斷信息，可作為醫(yī)生的第二雙眼睛，使疑似肺癌病灶的漏診率下降了 60%以上，在肺癌的早期診斷過(guò)程中起著越來(lái)越重要的作用。
2.
【背景技術(shù)】
[0003]以乳腺癌檢測(cè)為例，乳腺放射檢測(cè)方法和物理檢測(cè)是是當(dāng)前乳腺癌篩查標(biāo)準(zhǔn)。盡管乳房X光檢查是一個(gè)成熟標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)的技術(shù)，仍有10%到30%的女性被診斷出患有乳腺癌，他們的病情并沒(méi)有在乳房X光成像上表現(xiàn)出來(lái)。此外，只有10-20%的病人基于X光照片進(jìn)行活檢來(lái)發(fā)現(xiàn)癌癥的。值得一提的是，惡性腫瘤在乳房X光檢查中被錯(cuò)過(guò)可能性大概有三分之二。檢測(cè)出錯(cuò)的可能性可以歸因于幾個(gè)因素，包括圖像質(zhì)量不佳，不當(dāng)?shù)膾呙栉恢茫t(yī)生不正確的解讀，乳腺纖維腺體組織模糊，X光照相技術(shù)的局限性，眼睛疲勞或疏忽。
[0004]CAD系統(tǒng)現(xiàn)在可以廣泛地用來(lái)輔助于在早期階段檢查出以上疾病。市場(chǎng)上已經(jīng)存在好幾種系統(tǒng)可以在乳腺X線照片上檢測(cè)出乳腺癌，例如iCAD公司的Second Look，Hologic 公司的 ImageChecker, Carestream Health 公司的 Kodak Mammography CADEngine.還有一種通過(guò)胸照來(lái)偵測(cè)出肺癌預(yù)兆的系統(tǒng)，來(lái)自O(shè)nGuard公司。
[0005]在實(shí)際中，CAD是按照以下方式進(jìn)行實(shí)踐。病人到達(dá)照片處。工作人員使用影像設(shè)備拍出醫(yī)療圖片。這些圖片會(huì)被放入CAD系統(tǒng)。CAD系統(tǒng)會(huì)分析圖片并在紙上或者電子設(shè)備上顯示圖片并標(biāo)出潛在患病區(qū)域。隨后，當(dāng)放射醫(yī)生為病人讀圖時(shí)，CAD會(huì)標(biāo)識(shí)出更多可能的患病區(qū)域。CAD的功效是在于保證醫(yī)生能注意到他一開(kāi)始沒(méi)有考慮到的可能患病區(qū)域。
3.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]此發(fā)明的目的是提供一種更完善的方式和系統(tǒng)從X光照片上來(lái)探測(cè)微鈣化灶簇和腫塊。
[0007]為實(shí)現(xiàn)探測(cè)鈣化灶簇和腫塊這些目標(biāo)，此發(fā)明會(huì)通過(guò)完成對(duì)X光照片的五個(gè)步驟(獲取，預(yù)處理，預(yù)選擇，特征抽取，分類(lèi))來(lái)完成探測(cè)。
[0008]監(jiān)控人員通過(guò)檢驗(yàn)X光線照片和間接CAD結(jié)果和最終CAD結(jié)果后生成診斷結(jié)果。診斷結(jié)果稍后會(huì)在接下來(lái)的CAD處理中和間接CAD結(jié)果進(jìn)行對(duì)照而得到更完善的處理。接下來(lái)診斷結(jié)果會(huì)再和CAD最終結(jié)果進(jìn)行進(jìn)一步對(duì)比，這些處理結(jié)果最終會(huì)為操作人員提供可靠的參考。
[0009]此發(fā)明的CAD系統(tǒng)能在分析X光照片時(shí)指示出準(zhǔn)確清晰的可能患病區(qū)域。
[0010]此發(fā)明根據(jù)CAD結(jié)果來(lái)生成監(jiān)控結(jié)果。
[0011]最終CAD監(jiān)控結(jié)果包括CAD最終結(jié)果和最終診斷結(jié)果。
[0012]最終診斷結(jié)果將有非常低的假陽(yáng)性并不會(huì)出現(xiàn)任何異常。
[0013]專(zhuān)業(yè)操作人員把原圖像數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)或者從之前的CAD得到數(shù)據(jù)并剔除虛假可能性得出真實(shí)結(jié)果從而生成監(jiān)控CAD結(jié)果。這些CAD監(jiān)控結(jié)果包括原始CAD結(jié)果和監(jiān)控生成的結(jié)果
[0014]因此，本發(fā)明的目地是提供一個(gè)方便和高準(zhǔn)確性的方式和系統(tǒng)可以使放射科醫(yī)生依罪CAD系統(tǒng)結(jié)果來(lái)標(biāo)識(shí)出患病區(qū)域。
4.
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1表明了一種使用了監(jiān)控CAD方式輔助檢測(cè)乳腺癌的診斷過(guò)程
[0016]圖2表明了一種監(jiān)控CAD系統(tǒng)監(jiān)督可執(zhí)行的方式。
[0017]圖3是一個(gè)CAD單元系統(tǒng)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)圖
[0018]圖4是一個(gè)監(jiān)控單元系統(tǒng)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)圖
[0019]圖5是一個(gè)檢查單元的結(jié)構(gòu)圖，操作人員在此會(huì)從圖像輸入單元接收結(jié)果然后把結(jié)果傳送到圖2中預(yù)處理單元
[0020]圖6是一個(gè)檢查單元的結(jié)構(gòu)圖，操作人員在此會(huì)從預(yù)處理單元接收結(jié)果然后把結(jié)果傳送到圖2中預(yù)選擇單元。
[0021]圖7是一個(gè)檢查單元的結(jié)構(gòu)圖，操作人員在此會(huì)從預(yù)選擇單元接收結(jié)果然后把結(jié)果傳送到圖2中的特征抽取單元。
[0022]圖8是一個(gè)檢查單元的結(jié)構(gòu)圖，操作人員和整合單元同時(shí)會(huì)從特征抽取單元接收到輸出結(jié)果并給出結(jié)果到圖2系統(tǒng)中的分類(lèi)單元。
[0023]圖9是一個(gè)檢查單元的結(jié)構(gòu)圖，操作人員和整合單元同時(shí)會(huì)從分類(lèi)單元接收到輸出結(jié)果并給出結(jié)果到圖2系統(tǒng)中的輸出單元。
5.
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖1說(shuō)明了診斷步驟可以提升在數(shù)字X光照片中發(fā)現(xiàn)異常的可能，例如肺癌簇，鈣化灶和腫塊的診斷。
[0025]患處透視圖的圖像數(shù)據(jù)會(huì)傳輸進(jìn)畫(huà)面輸入單元15.舉例來(lái)說(shuō)，攝像頭，CR(電腦X光線照相術(shù))系統(tǒng)，DR(數(shù)字X光線照相術(shù))系統(tǒng)，F(xiàn)FDM系統(tǒng)，或者FILM數(shù)字轉(zhuǎn)換器都可以提供所需要的數(shù)據(jù)。圖像輸入單元15中的數(shù)據(jù)被保存用來(lái)之后的檢索和在存儲(chǔ)器25被使用或者被傳輸?shù)綀D像處理單元35.
[0026]任何合適的存儲(chǔ)器25，包括磁帶，電腦光盤(pán)，MO光盤(pán)，光存貯器，外部數(shù)據(jù)中心，或者任何其他普遍使用的存儲(chǔ)器。
[0027]處理單元35是一個(gè)可以讀取圖像和執(zhí)行不同處理方式來(lái)探測(cè)異常的CAD單元。
[0028]此發(fā)明的監(jiān)控單元56會(huì)從輸入單元15、處理單元35和存儲(chǔ)器25接收?qǐng)D像并發(fā)送結(jié)果給圖像輸入單元15、處理單元35和存儲(chǔ)器25和圖像輸出單元45。
[0029]監(jiān)控單元55和處理單元35依照此發(fā)明的原理。原理上來(lái)說(shuō)，圖像會(huì)被輸出給存儲(chǔ)單元25用來(lái)儲(chǔ)存和/或圖像輸出單元45，例如屏幕，打印機(jī)，繪圖機(jī)，圖標(biāo)記錄器，圖像交流機(jī)械，等等其他類(lèi)似產(chǎn)品。
[0030]關(guān)于圖3，此原理結(jié)構(gòu)示意圖表明了 CAD系統(tǒng)自動(dòng)化的處理單元35
[0031]關(guān)于圖2，此原理結(jié)構(gòu)示意圖表明了 CAD系統(tǒng)的自動(dòng)化執(zhí)行和監(jiān)督方式中的處理單元35.當(dāng)圖像數(shù)據(jù)從乳腺X線照相術(shù)中得到，數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過(guò)圖像輸入過(guò)程3501進(jìn)行多步驟(3505，3510，3515，3520，3525)地處理，其中包括預(yù)處理，預(yù)選擇，特征抽取，分類(lèi)，最后給予探測(cè)結(jié)果指示出可能性的異常病區(qū)。此發(fā)明的自動(dòng)CAD系統(tǒng)包括五個(gè)步驟。每個(gè)步驟都會(huì)生成中間結(jié)果，也叫CAD中間結(jié)果。
[0032]圖像輸入單元3501所能讀取的圖像必須符合特定的標(biāo)準(zhǔn)，例如DICOM，TIF或者轉(zhuǎn)化成可以被目前CAD系統(tǒng)所能支持的特定格式。圖像輸入單元3501只會(huì)修改標(biāo)頭和表現(xiàn)參數(shù)而不會(huì)修改包含解剖圖的圖像數(shù)據(jù)。這條特例包括使用和圖像輸入單元之前或之后的圖像數(shù)據(jù)I 一樣的記號(hào)。
[0033]在第二個(gè)階段，預(yù)處理單元3505會(huì)將數(shù)字X光照片I用圖像分割法進(jìn)行處理從而生成分層圖像。數(shù)字X光照片會(huì)依照有無(wú)乳腺區(qū)域進(jìn)行分割。在分層照片中無(wú)乳腺部分的像素會(huì)被去除，不會(huì)在之后的處理過(guò)程中出現(xiàn)。這處會(huì)用到圖像增強(qiáng)技術(shù)，利用不同的圖像差別來(lái)生成目標(biāo)增強(qiáng)圖像，由此放大潛在的異常信息。(由此凸顯潛在的異常)
[0034]在第三個(gè)階段，在疑似病區(qū)中的預(yù)選擇單元3510會(huì)使用不同的搜索和匹配程序在數(shù)字X光照片的增效圖片上來(lái)提取可能性的異常區(qū)域圖像區(qū)域。
[0035]在第四階段，特征提取單元3515會(huì)使用不同的計(jì)算程序?qū)⒉煌奶卣鲝膱D像中的疑似病區(qū)中抽取出來(lái)
[0036]在第五階段，在分類(lèi)單元3520中使用了不同的分類(lèi)算法，分別在每一個(gè)區(qū)域用來(lái)分類(lèi)可疑的特征450 ;在不同的疑似病區(qū)，根據(jù)不同的可疑特征從而生成不確定性的分類(lèi)算法。
[0037]被確認(rèn)的異常會(huì)被探測(cè)輸出結(jié)果3525發(fā)出.探測(cè)結(jié)果輸出3525會(huì)標(biāo)識(shí)出疑似病區(qū)(例如使用圓形來(lái)覆蓋異常區(qū)域)，異