專利名稱：醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，以及對(duì)應(yīng)的醫(yī)學(xué)成像方法。本發(fā)明尤 其應(yīng)用于產(chǎn)科超聲成像領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
已知的醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)能夠采集身體某一部位的2D圖像序列，并將其顯 示在顯示屏上，通過(guò)視覺在顯示屏上探査感興趣的特征，手動(dòng)凍結(jié)特定圖 像的采集數(shù)據(jù)，手動(dòng)檢測(cè)感興趣的特征，然后手動(dòng)執(zhí)行所述感興趣的特征 (通常使用追蹤球)的測(cè)量。之后，在采集序列的末端顯示來(lái)自所述測(cè)量 的相關(guān)參數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，需要知道胎兒股骨的長(zhǎng)度以控制胎兒的發(fā)育。為 了準(zhǔn)確地追蹤股骨長(zhǎng)度的生長(zhǎng)，當(dāng)采集平面精確平行于股骨時(shí)需要對(duì)圖像 序列的采集進(jìn)行凍結(jié)。
上述成像系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是當(dāng)所述系統(tǒng)的操作者想要進(jìn)行這些測(cè)量時(shí) 是在浪費(fèi)時(shí)間。如果操作者對(duì)測(cè)得的參數(shù)不滿意，那么他需要重新開始上 述所有的操作。另外，如果操作者沒有在所需的圖像上凍結(jié)所述采集，那 么所測(cè)參數(shù)可能并不是所需的參數(shù)。在上述例子中，當(dāng)操作者在采集平面 不平行于股骨時(shí)凍結(jié)采集，這便是該種情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目的在于提供一種系統(tǒng)，其允許操作者節(jié)約時(shí)間， 并幫助操作者對(duì)感興趣的特征進(jìn)行測(cè)量。
為此目的，在實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括控制下述步操作的裝置 -自動(dòng)檢測(cè)身體部位圖像序列中的感興趣特征，
-針對(duì)圖像序列的每一幅圖像計(jì)算所述感興趣特征的至少一個(gè)參數(shù)特 征，以及
-自動(dòng)顯示所計(jì)算參數(shù)中具有最佳值的參數(shù)。
3對(duì)應(yīng)于感興趣特征的所計(jì)算的參數(shù)特性中最佳值的參數(shù)的自動(dòng)顯示使 操作者能夠節(jié)約時(shí)間.。并且，其提高了測(cè)量的精確度。在胎兒股骨的示例 中，這一參數(shù)必然對(duì)應(yīng)于平行于股骨的采集平面中的時(shí)股骨長(zhǎng)度，這是由 于這是最佳可能長(zhǎng)度。
根據(jù)非限制性實(shí)施例，控制裝置還用于控制下述操作當(dāng)顯示所述相 關(guān)圖像的過(guò)程中自動(dòng)顯示與圖像相關(guān)的計(jì)算參數(shù)。該實(shí)時(shí)顯示允許操作者 根據(jù)所顯示的參數(shù)調(diào)整所述采集(例如，超聲探頭的定向)。
根據(jù)非限制性實(shí)施例，控制裝置還用于控制下述操作自動(dòng)顯示測(cè)徑
點(diǎn)(caliper),所述測(cè)徑點(diǎn)被設(shè)置在所感興趣特征的邊界。這有助于操作者 在圖像序列中對(duì)感興趣特征進(jìn)行定位。
本發(fā)明還涉及一種包括下述步驟的醫(yī)學(xué)成像方法
-在身體部位的圖像序列中自動(dòng)檢測(cè)感興趣特征，
-針對(duì)圖像序列的每幅圖像計(jì)算所述感興趣特征的至少一個(gè)參數(shù)特征，
以及
-自動(dòng)顯示所計(jì)算參數(shù)中具有最佳值的參數(shù)。
本發(fā)明最后涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括當(dāng)由處理器執(zhí)行所述程序 時(shí)用于執(zhí)行所述方法的程序指令。
通過(guò)參照下文中描述的實(shí)施例，本發(fā)明的這些和其他方面將變得顯而 易見，并對(duì)其進(jìn)行闡述。


將通過(guò)非限制性的示例并參照相應(yīng)的附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的描
述，在附圖中
- 圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的與探頭配合使用的系統(tǒng)的示意- 圖2是第一個(gè)感興趣特征的示意圖，其中，經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 的系統(tǒng)采集圖像序列；
- 圖3是第二個(gè)感興趣特征的示意圖，其中，經(jīng)由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例 的系統(tǒng)采集圖像序列；
- 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于醫(yī)學(xué)成像方法的圖示。
具體實(shí)施例方式
圖1描述了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)SYS。
該系統(tǒng)配合換能器陣列TAR和其相關(guān)的電子設(shè)備，整個(gè)構(gòu)成探頭PRB。 該系統(tǒng)SYS包括用于控制下述操作的控制器CTRL-
-采集身體BO部位的圖像序列SQ;
-在所述圖像序列SQ上自動(dòng)檢測(cè)感興趣特征FI;
-針對(duì)圖像序列SQ的每幅圖像I計(jì)算表征所述感興趣特征FI的至少一 個(gè)參數(shù)PA;以及
-自動(dòng)顯示所計(jì)算的參數(shù)PA中具有最佳值的參數(shù)PAO。 系統(tǒng)SYS還可選地包括，用于顯示所采集的圖像序列的顯示屏SCR， 諸如LCD顯示屏，和用戶接口 M—USER。
系統(tǒng)SYS包括存儲(chǔ)器MEM以保存所采集的圖像I。 -在一個(gè)實(shí)施例中，控制器CTRL還用于 -控制圖像序列SQ的顯示；
-在顯示圖像I的過(guò)程中，控制與所述圖像I相關(guān)的所計(jì)算的參數(shù)PA的 自動(dòng)顯示。
控制器CTRL還可以用于控制測(cè)徑點(diǎn)C的自動(dòng)顯示，所述測(cè)徑點(diǎn)C被 設(shè)置在感興趣特征FI的邊界上。
值得注意的是，控制器CTRL包括微處理器，該微處理器可以通過(guò)指 令被預(yù)編程，或者可以由系統(tǒng)SYS的操作者進(jìn)行編程，例如經(jīng)由接口 M—USER。
值得注意的是，圖像I是灰階圖像，其同樣是3D數(shù)據(jù)集中的一層，所 述3D數(shù)據(jù)集通常被稱作MPR "多平面重建"視圖。
特別地，該系統(tǒng)SYS可以被應(yīng)用于產(chǎn)科超聲，其具有胎兒標(biāo)準(zhǔn)生長(zhǎng)測(cè) 量(即股骨長(zhǎng)度、頭顱周長(zhǎng)、腹部周長(zhǎng))執(zhí)行所述測(cè)量以估計(jì)胎兒的重量。
在此將對(duì)由系統(tǒng)SYS控制的操作進(jìn)行詳細(xì)的描述
1)采集圖像序列SQ。
為了采集身體某一部位的圖像序列SQ，將探頭PRB施加于患者的身 體。系統(tǒng)SYS的用戶在感興趣身體部位上移動(dòng)探頭PRB。例如，操作者對(duì) 采集胎兒頭部或者腹部圖像，或者股骨圖像感興趣。采集到二維或者三維的灰度圖序列。圖像序列SQ被顯示在顯示屏SCR上。
值得注意的是，圖像序列SQ的采集并不是本發(fā)明的必要部分。在圖1 的實(shí)施例中，控制器CTRL同樣控制采集，但是該采集也可以被獨(dú)立的系 統(tǒng)控制。例如，可以由采集系統(tǒng)執(zhí)行所述采集，例如借助于無(wú)線連接將圖 像序列發(fā)送到系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于控制圖像序列SQ中的感興趣特征 FI的自動(dòng)檢測(cè)的裝置、針對(duì)圖像序列SQ的每幅圖I計(jì)算所述感興趣特征 FI的至少一個(gè)參數(shù)PA特征、自動(dòng)顯示所計(jì)算參數(shù)PA中具有最佳值的參數(shù) PAO。
2)自動(dòng)檢測(cè)感興趣特征FI
自動(dòng)檢測(cè)可以基于第一步驟，其中，基于匹配過(guò)濾器(例如，頭顱采 用亮環(huán)、腹部采用圓盤形、股骨部采用線段)的有效實(shí)施執(zhí)行近似形狀識(shí) 別。該識(shí)別步驟對(duì)應(yīng)于圖像中一些候選"感興趣特征"的第一檢測(cè)。該步 驟在低分辨率下執(zhí)行，并不旨在進(jìn)行良好的分割。
針對(duì)感興趣特征FI具有近似圓形的情況，諸如頭顱或者腹部，可以采 用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的Hough轉(zhuǎn)換方法執(zhí)行近似形狀識(shí)別。這一 Hough轉(zhuǎn)換方法例如在R.O.Duda和P.E.Hart的"Use of the Hough Transformation to Detect Lines and Curves in Pictures " (Comm.ACM, Vol. 15 ， pp. 11-15 ((January, 1972)) —文中進(jìn)行了描述。
這一 Hough轉(zhuǎn)換首先需要所尋找的感興趣特征FI的參數(shù)化——例如， 對(duì)于圓形可以是半徑和中心位置——，并將從圖像中獲取的一些原始數(shù)據(jù) ——例如邊緣——投射到參數(shù)空間。從2D空間轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間。最終在參 數(shù)空間中最突出的峰值對(duì)應(yīng)于圖像中最匹配的所尋找的特征。其具有抗噪 聲或抗遺失特征的魯棒性。
對(duì)于感興趣特征FI具有近似亮線狀的情況，諸如股骨，可以采用為本 領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的低水平閾值方法執(zhí)行這樣的近似形狀識(shí)別。該閾值 法例如在J. S.Weszka禾卩A.Rosenfeld的"Threshold evaluation techniques", (IEEE Trans. Syst. Man Cybern. SMC-8， 627-629 1978) —文中進(jìn)行了描述。 閾值技術(shù)基于不同的灰階將目標(biāo)從背景中分離出來(lái)。在這一情況下，其允 許識(shí)別定義感興趣特征FI的曲線段。自動(dòng)檢測(cè)的第二步驟可以執(zhí)行對(duì)近似分割的精煉——可包括多個(gè)候選 者——由前面步驟得到。
對(duì)于感興趣特征FI具有近似圓形的情況，所述精煉可以基于為本領(lǐng)域 技術(shù)人員所公知的"蛇形"技術(shù)(snakes technique)。該方法例如在M.Kass、 A.Witkin禾卩D.Terzopoulos的"Snakes: Active contour models" (International Journal of Computer Vision, 1(4)， 1987, 321-331, Marr Prize Special Issue) — 文中進(jìn)行了詳細(xì)描述。其經(jīng)由能量最小化模式采用了參數(shù)曲線(其可以是閉 合的或者開放的)。曲線參數(shù)和能量嵌入描述感興趣特征的大小、形狀和對(duì) 比度的現(xiàn)有知識(shí)。然后采用為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的橢圓擬合 (ellipse-fitting)方法。這樣的方法在例如A.W.Fitzgibbon、 M.Pilu和 R.B,Fisher的"Direct Least Squares Fitting of Ellipses" (icpr p.253， 13th International Conference on Pattern Recognition (ICPR'96) —Volume 1,1996)— 文中進(jìn)行了描述。從上一步驟中獲得的曲線中，計(jì)算出一個(gè)基于最小二乘 準(zhǔn)則最佳擬合感興趣特征FI的橢圓ELIPS。在圖2中示出了針對(duì)頭顱SKL 的此類橢圓。在一個(gè)實(shí)施例中，橢圓ELIPS可以自動(dòng)顯示在所檢測(cè)的感興 趣特征FI上，如圖2所示。
針對(duì)感興趣特征FI具有近似線形的情況，諸如股骨，第二步驟可以基 于感興趣特征FI的中線ML識(shí)別，如圖3所示。可以通過(guò)諸如skeletisation 法的公知的方法來(lái)執(zhí)行，例如采用A.R.Dill、 M.D丄evine和P.B.Noble在 "Multiple resolution skeletons" (IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, v.9 n.4， p.495國(guó)504， July 1987)—文中所描述的技術(shù)。
當(dāng)然可以使用任何自動(dòng)檢測(cè)圖像中感興趣特征的任何方法。
值得注意的是，在檢測(cè)感興趣特征FI之后， 一些測(cè)徑點(diǎn)C將自動(dòng)顯示 在感興趣特征FI上。所述測(cè)徑點(diǎn)C被設(shè)置在感興趣特征FI的邊界上。
在圖2中，可以看到頭顱SKL上的測(cè)徑點(diǎn)C的放置。四個(gè)測(cè)徑點(diǎn)Cl、 C2、 C3、 C4被置于擬合頭顱SKL的橢圓的主軸的末端。
在圖3中，可以看到置于股骨THIG上的測(cè)徑點(diǎn)。兩個(gè)測(cè)徑點(diǎn)CI和 C2被置于所述股骨THIG的中線ML的兩個(gè)末端。
在一個(gè)實(shí)施例中，在顯示圖像序列SQ的過(guò)程中針對(duì)每幅圖像實(shí)時(shí)執(zhí) 行測(cè)徑點(diǎn)C的顯示。這允許操作者在圖像序列SQ的顯示過(guò)程中更好地定位感興趣特征FI的輪廓。用戶接口 M一USER可以包括，在操作者不滿意測(cè)徑點(diǎn)C的自動(dòng)放置的 情況下，讓操作者更正測(cè)徑點(diǎn)C的位置的裝置。3) 針對(duì)圖像序列SQ的每幅圖像I計(jì)算所述感興趣特征FI的至少一個(gè) 參數(shù)PA的特征。例如，對(duì)于頭顱SKL，計(jì)算參數(shù)是頭部大小。其可以根據(jù)另外兩個(gè)計(jì)算參數(shù)得到，所述另外兩個(gè)計(jì)算參數(shù)為外至外的雙頂徑BPDoo和枕額徑OFDoo，如圖2所示。在另一個(gè)示例中，針對(duì)腹部，所計(jì)算的參數(shù)是圓周。 在另一個(gè)示例中，針對(duì)股骨THIG，所計(jì)算的參數(shù)是長(zhǎng)度L，如圖3所示。其根據(jù)在第二步驟(自動(dòng)檢測(cè))過(guò)程中獲得的中線ML的兩個(gè)末端獲得。在一個(gè)實(shí)施例中，在顯示這一圖像過(guò)程中，將與該圖像相關(guān)聯(lián)的所計(jì) 算的參數(shù)PA顯示在顯示屏SCR上。值得注意的是，可以由操作者通過(guò)凍結(jié)所述采集執(zhí)行采集的結(jié)束，特 別地，在操作者捕捉到他所感興趣的圖像時(shí)。用戶接口M—USER包括允許 此類凍結(jié)的方法。4) 自動(dòng)顯示所計(jì)算的參數(shù)PA中具有最佳值(例如，最大值)的所計(jì) 算的參數(shù)PAO。這一所計(jì)算的參數(shù)PAO可與其在SQ中對(duì)應(yīng)的圖像一起顯 示。在一個(gè)實(shí)施例中，在圖像序列SQ的采集的最后執(zhí)行這一自動(dòng)顯示。 其允許用戶獲得能最佳表征感興趣特征FI的參數(shù)PAO。例如，針對(duì)股骨THIG，參數(shù)PAO是在所采集的圖像I的所有參數(shù)之 間的參數(shù)PA，其具有最大長(zhǎng)度。針對(duì)腹部，參數(shù)PAO是在所采集的圖像I的所有參數(shù)之間的參數(shù)PA， 其具有最大圓周。針對(duì)頭顱，參數(shù)PAO是在所采集的圖像I的所有參數(shù)之間的參數(shù)PA， 其具有最大頭部尺寸。值得注意的是，為了在所計(jì)算的參數(shù)PA中選擇最佳值PAO并隨意地 顯示相關(guān)聯(lián)的圖像I，在采集圖像序列SQ的過(guò)程中所采集的圖像I可以與如上述所計(jì)算的與其相關(guān)聯(lián)的參數(shù)PA —起存儲(chǔ)在系統(tǒng)SYS的存儲(chǔ)器MEM 中?？刂破鰿TRL可以從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器MEM中的一組參數(shù)PA中檢索正確 的參數(shù)PAO。附圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于醫(yī)學(xué)成像的方法，其中，示 出了由系統(tǒng)SYS控制的不同操作。值得注意的是，上述實(shí)施例為說(shuō)明而非限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù) 人員在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，能夠設(shè)計(jì)出 多種變化的實(shí)施例。在權(quán)利要求中，任何括號(hào)內(nèi)的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制該權(quán)利要 求。"包含"和"包括"等詞語(yǔ)不排除在權(quán)利要求或說(shuō)明書中作為整體列 出的元件或步驟之外的所出現(xiàn)的元件或步驟。元件的單一引用并不排除該 元件的多個(gè)使用，反之亦然。本發(fā)明可以借助于包含若干獨(dú)立元件的硬件以及借助于適當(dāng)編程的計(jì) 算機(jī)實(shí)現(xiàn)。在列舉了多種裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，可以由一個(gè)或相同的硬 件實(shí)現(xiàn)多個(gè)這樣的裝置。僅有的事實(shí)是，在相互不同的所附權(quán)利要求中所 描述的特定測(cè)量并不表示應(yīng)用這些測(cè)量的組合沒有優(yōu)勢(shì)。
權(quán)利要求
1、一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，包括用于控制下述操作的控制裝置(CTRL)在身體部位的圖像序列(SQ)中自動(dòng)檢測(cè)感興趣特征(FI)，針對(duì)所述圖像序列(SQ)的每幅圖像(I)計(jì)算表征所述感興趣特征(FI)的至少一個(gè)參數(shù)(PA)，以及自動(dòng)顯示所計(jì)算的參數(shù)(PA)中具有最佳值的參數(shù)(PAO)。
2、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制裝置(CTRL)也被布置成 控制下述操作在顯示圖像(I)的過(guò)程中，自動(dòng)顯示與所述圖像(I)相關(guān) 聯(lián)的所述所計(jì)算的參數(shù)(PA)。
3、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述所計(jì)算的參數(shù)(PA)是所述感興 趣特征(FI)的長(zhǎng)度。
4、 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述控制裝置(CTRL)也被布置成 控制下述操作自動(dòng)顯示測(cè)徑點(diǎn)(C)，所述測(cè)徑點(diǎn)(C)被設(shè)置在所述感 興趣特征(FI)的邊界處。
5、 一種用于醫(yī)學(xué)成像的方法，包括下述步驟 在身體部位的圖像序列(SQ)中自動(dòng)檢測(cè)感興趣特征(FI)， 針對(duì)所述圖像序列(SQ)的每幅圖像(I)計(jì)算表征所述感興趣特征(FI) 的至少一個(gè)參數(shù)(PA)，以及自動(dòng)顯示所計(jì)算的參數(shù)(PA)中具有最佳值的參數(shù)(PA)。
6、 一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括程序指令，當(dāng)所述程序由處理器執(zhí)行時(shí)， 所述程序指令用于執(zhí)行如上述權(quán)利要求所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)。第一，采集身體(BO)某一部位的圖像序列。第二，自動(dòng)檢測(cè)感興趣特征。第三，計(jì)算針對(duì)每幅所采集圖像的所述感興趣特征的至少一個(gè)參數(shù)特性。最后，自動(dòng)顯示所計(jì)算的參數(shù)中具有最佳值的參數(shù)。
文檔編號(hào)G06T7/00GK101558432SQ200780045759
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月12日
發(fā)明者A·科萊-比永, B·莫里 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司