專利名稱：醫學成像系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種醫學成像系統，以及對應的方法。本發明尤其應用于 超聲成像領域。
背景技術：
已知的醫學成像系統能夠獲取身體某一感興趣特征的3D圖像序列，諸 如心臟的左心室，并將其顯示在顯示屏上，以確定該感興趣特征的邊界并 在顯示屏上顯示，在屏幕上視覺地檢測邊界確定的錯誤，并手動校正該錯 誤。為了通過視覺撿測該錯誤，用戶選擇3D序列中的感興趣區域，并查看 組成3D圖像的所有2D圖像。然后，當用戶看到所邊界確定的錯誤時，他 可以進行手動校正。
上述成像系統的一個缺點是，如果他想要知道是否有必要査看和校正 3D序列中感興趣特征的區域的所有邊界，所述系統的用戶是在浪費(時間)， 因為一幅3D圖像大約由上百幅2D圖像組成，而他需要校正所有相應的2D 圖像。在一個心臟周期中他需要査看大約3000幅圖像，這項工作非常繁瑣。
發明內容
本發明實施例的目的是提供一個系統，其允許用戶能夠節約時間，并 幫助用戶校正感興趣特征的區域的邊界。
為此目的，在一個實施例中，系統包括用于控制下述操作的控制裝置: -在身體某部位的圖像序列中自動確定感興趣特征的至少一個區域的邊 界，
-計算表示對所述感興趣特征的至少一個區域的邊界的確定的置信度水 平，
-顯示表示所述感興趣特征的至少一個區域的信息，其中，相關的邊界具 有低于預定閾值的置信度水平。雖然本發明非常適合由多個圖像組成的圖像序列，例如代表一個完整 的心臟周期的圖像序列，本發明也可以用于圖像序列僅由單幅圖像組成的 情況。因此，"圖像序列"這樣的表達同樣應當被理解為"至少一幅圖像"。
顯示具有其置信度水平邊界的信息允許用戶節約時間，因為他可以自 動地查看需要集中注意力的邊界和需要校正的邊界。
根據一個非限定的實施例，所顯示的信息是分別與感興趣特征的多個 區域的邊界相關的所述置信度水平的圖。其允許用戶對感興趣特征的區域 以及與區域相關的置信度水平有全局的視角。
根據一個非限制的實施例，控制裝置允許控制顯示代表所述感興趣特 征的至少一個區域的第二信息，其中，所述感興趣特征的至少一個區域的 邊界已經被校正。其允許用戶跟蹤自己的修改。
根據一個非限定實施例，控制裝置允許基于所述信息控制一個低置信
度區域的2D切片視圖的自動顯示。這允許指導用戶進行校正。
本發明還涉及一種醫學成像方法，該方法包括下述步驟 -自動確定身體某部位的圖像序列中的感興趣特征的至少一個區域的邊 界，
-計算表示對所述感興趣特征的至少一個區域的所述邊界的確定的置信 度水平，
-顯示表示所述感興趣特征的至少一個區域的信息，其中，相關的邊界具 有低于預定閾值的置信度水平，其特征在于，從參數圖像中去除低置信度 水平的區域。
最后，本發明涉及一種包括程序指令的計算機程序產品，其中，在所 述程序由處理器執行時，所述程序指令實現如上述權利要求所述的方法。
通過參照下文中描述的實施例，本發明的這些和其他方面將變得顯而 易見，并對其進行闡述。
將通過非限制性的實施例并參考相應的附圖對本發明進行更為詳細的 描述，在附圖中
-圖l是與探頭配合使用的根據本發明的示例的系統的示意圖；-圖2是諸如心臟的左心室的感興趣特征的示意圖，經由根據本發明的實
施例的系統從中獲取圖像序列； -圖3是諸如心臟的左心室的感興趣特征的分割的第一視圖，其可以由根
據本發明的實施例的系統使用； -圖4是諸如心臟的左心室的感興趣特征的分割的第二視圖，其可以由根
據本發明的實施例的系統使用； -圖5是諸如心臟的左心室的感興趣區域的顯示，所述感興趣具有低置信
度水平的邊界，其由根據本發明的實施例的系統執行； -圖6是諸如心臟的左心室的感興趣特征的一些區域的邊界的另一個顯
示，其由根據本發明的實施例的系統執行； -圖7是與諸如心臟的左心室的感興趣特征的不同區域相關的置信度水平
映射的第一顯示，由根據本發明的實施例的系統執行； -圖8是與諸如心臟的左心室的感興趣特征的不同區域相關的置信度水平
映射的第二顯示，由根據本發明的實施例的系統執行；以及 -圖9表示根據本發明的實施例的用于醫學成像方法的圖表。
具體實施例方式
在圖1中描述了根據本發明的實施例的系統SYS。 所述系統與換能器陣列TAR及其相關的電子設備結合，整個構成探頭 PRB。
該系統SYS包括用于控制下述操作的控制器CTRL: -采集身體某部位的圖像序列SQ;
-在身體某部位的一個圖像序列SQ中自動確定感興趣特征FI的至少一 個區域RI的邊界B，
-計算與所述感興趣特征FI的至少一個區域RI的邊界B相關的置信度 水平CL，以代表所述邊界的確定，
-顯示表示所述感興趣特征FI的至少一個區域RI的信息IN，其中，相 關邊界具有低于預定的閾值TH的置信度水平CL。
系統SYS還可選地包括諸如LCD顯示屏的用于顯示所獲得的圖像序列 SQ的顯示屏SCR，以及用戶接口M一USER。系統SYS可以包括一個存儲器MEM用于存儲獲得的圖像I。 在一個實施例中，控制器CTRL進一步被安排用于控制圖像序列SQ的
顯示，以及基于信息IN，自動顯示一個低置信度區域RI的2D切片圖像。 值得注意是，控制器CTRL包括一個微處理器，該微處理器可以借助
于指令被預編程，或者可以由系統SYS的用戶例如經由接口 M一USER進行編程。
值得注意的是，圖像I是一幅3D灰度圖像，可以被分解成2D切片圖 像，這通常被稱作為MPR"多平面重建"視圖。
這樣一個系統SYS可以特別地被用于超聲領域，其中需要執行諸如心 臟左心室LV的臟器測量。
需要提醒的是，如圖2所示，心臟由左心室LV、右心室RV、主動脈 AO以及左心房LA和右心房RA組成，并且動脈血從左心室LV至主動脈 AO,而右心室RV接受來自右心房RA的靜脈血并送至肺動脈。左心室LV 的工作方式指示了心臟是否健康，因此當使用超聲成像系統SYS時，人們 更關注于左心室LV。
現在參考圖3，心臟的左心室LV的內壁可以被分割為17段SG，如 Cardiac Imaging Committee of the Council on Clinical Cardiology of the American Heart Association所規定的標準 "Standardized Myocardial Segmentation and Nomenclature for Tomographic Imaging of the Heart "。因此， 圖3是這些分割在圓極坐標上的顯示，叫做"牛眼"(bulls eye),圖4是這 些分割的3D顯示。十七個分段根據標準進行命名。例如，段號17是頂點， 用于識別底部和中腔前臂位置的段號1和段號7被命名為前面底部(basal anterior)和前面中部(mid-anterior)。這樣的分段如下文所述可以被超聲成 像系統采用。
為了獲得左心室LV的圖像，將超聲探頭PRB施加于患者的身體，在 一個非限制實施例中，探頭位于靠近心臟頂點的位置，成像系統SYS執行 下面描述的操作。
1)獲得三維圖像序列SQ。
系統SYS的用戶在人體感興趣部位移動探頭PRB，在這里感興趣部位 是心臟，更特別地是左心室LV。獲得一個灰度3D圖像序列。該圖像序列SQ顯示在顯示屏SCR上。 值得注意的是，在大約20Hz情況下獲得三維圖像序列SQ，圖像序列SQ 由大約20幅3D圖像組成。值得注意的是，為了觀察左心室LV的整個體 積，圖像采集在四個心臟周期的過程中執行，其中，在每個心臟周期內獲 取左心室LV的四分之一。這樣的3D采集允許獲得一些體積。
值得注意的是，圖像序列SQ的采集并不是本發明的必要部分。在如 附1的實施例中，控制器CTRL同樣控制該采集，但是該采集也可以被一 個獨立的系統控制。例如，采集可以由采集系統執行，采集到的圖像序列 例如借助于無線連接的方式發射到系統，所述系統包括用于控制在圖像序 列SQ中自動確定感興趣特征FI的至少一個區域RI的邊界，用于計算與所 述感興趣特征的至少一個區域的邊界相關的置信度水平，該置信度表示所 述邊界的確定，以及用于顯示表示所述感興趣特征的至少一個區域的信息， 其中，相關邊界具有低于預定閾值的置信度水平。
2)在身體某部位的圖像序列SQ中自動確定感興趣特征FI的至少一個 區域RI的邊界B。
這一操作允許在圖像序列SQ的每幅圖I中確定左心室LV的不同區域 RI的邊界B的位置，通常采用一種稱為左心室LV分割法。這樣的分割法， 例如在0.G6rard、 A.Collet陽Billon、 J-M.Rouet、 M.Jacob、 M.Fradkin和 C.Allouche 的"Efficient Model-Based Quantification of Left Ventricular Function in 3-D Echochardiograp" ( IEEE transactions on medical imaging, Vol.21 ， N°9， September2002) —文中進行了詳細描述。
值得注意的是，區域RI是由至少一個體素組成，并且可以有多個體素 組成。
自動確定例如可以基于對左心室LV的移動進行的測量。在這樣的情況 下，它可以基于例如圖像內的特征描述，諸如基于梯度、密度級、紋理追 蹤的邊界。
值得注意的是，所使用的特征描述的類型是基于圖像序列SQ上左心室 LV的區域的解剖學模型函數而選擇的。
當然，用于自動確定圖像I中的感興趣特征FI的區域RI的邊界B的任 何方法都可以使用。當估計邊界B之后，可以基于諸如不同區域RI的速度信息通過獲得參 數圖像IP來確定左心室LV表面的演變。
為了在顯示屏SCR上作為參數圖像IP顯示，顏色與左心室LV的區域 速度信息RI相關。例如，當區域收縮時使用紅色，而當區域舒張時使用藍 色。當左心室LV正常工作時，整個左心室LV在其收縮時應當顯示為紅色， 在其舒張時顯示為藍色。
如果不是這樣的情況，左心室LV顯示為部分為紅色，而其他部分為藍 色。其顏色并不統一。這意味著一些區域RI遲于其他區域RI收縮或者舒 張，這是由于其速度峰值是不同的。因此，表面的演變，示出了左心室是 否有異步性。
當然，速度之外的其他信息可以被用于參數圖像IP，諸如，變形、位 移或者加速度信息。
參數圖像的獲得在例如A.Stoylen、 C.B.Inggul和H.Torp的"Strain and strain rate parametric imaging. A new method for post processing to 3-/4-dimensional images from three standard apical planes. Preliminary data on feasibility, artefact and regional dyssynergy visualization" (Cardiovascular Ultrasound, 2003， 1:11 doi:10.1186/1476-7120-l-ll —Department of Circulation and Medical Imaging, Faculty of Medicine, Norwegian University of Science and Technology, Trondheim， Norway) —文中進行了詳細描述。
3)置信度水平CL的計算表示感興趣特征FI的至少一個區域RI的邊 界B的確定。
由于超聲獲得的圖像質量取決于多種因素，例如患者超聲回波性能 (echogenicity)、線性密度(the line density)、受限的視場等等，置信度水 平CL與左心室LV的不同區域RI的邊界B的確定有關的。該置信度水平 依賴于特征描述的局部估計，所述特征描述用于確定邊界B，如前文所述， 諸如密度水平的灰度水平、基于梯度的邊界梯度水平和用于紋理跟蹤的全 局/局部統計。
針對所獲得的圖像序列SQ中的每幅圖像I執行置信度水平的計算。 這樣的與測量相關的置信度水平在例如R.Wang、 H丄Zhang和 Y.Q.Zhang的"A confidence measure based moving object extraction systembuilt for compressed domain" (IEEE International Symposium on Circuits and Systems, May28-31， 2000， Geneva, Switzerland - ISCAS2000) —文中進 行了詳細描述。
4) 顯示表示感興趣特征FI的至少一個區域RI的信息IN，其中，相關 邊界B具有低于預定閾值TH的置信度水平CL。
閾值TH可以是例如60y。。當然，也可以定義任何其他閾{直的值。 針對所獲得的圖像序列SQ的每幅圖像I執行該顯示。 例如，信息IN是左心室LV的3D圖像，各區域上具有如圖5所示的 顏色，每一個顏色與置信度水平CL的值相關。區域RIl和RI2具有低置信 度水平CL。當然，對于相關置信度水平高于閾值TH的區域，可以采用其 他顏色。
因此，可以顯示關于置信度水平CL的圖，其中，各置信度分別與具有 一個低的或者高的置信度的感興趣特征FI的多個區域RI的邊界B相關。
因此，在顯示信息IN的情況下，用戶可以手動確認或者校正具有低置 信度水平CL的區域RI的邊界B。為了使用戶手動修正邊界B，用戶接口 MJJSER包括手動編輯工具。
5) 基于信息IN自動顯示具有低置信度的一個區域的2D切片視圖。 為了幫助用戶手動校正低置信度水平的區域的邊界B，基于置信度圖
MP，系統SYS可以自動將低置信度位置的3D圖像進行切片。例如，自動 向用戶遍歷顯示圖像中低置信度部分的一個MPR"多平面重建"2D切片視 圖，同樣有顏色標識區域(例如區域RIl、 RI2)，用于回顧，如圖6所述。 可以顯示不止一個MPR示圖。例如可以顯示遍歷感興趣區域RI的三個正 交平面切片。
如果由系統SYS顯示的區域RI是用戶感興趣的，用戶可以校正其邊界。 系統SYS然后將自動將感興趣區域RI移至具有第二最低置信度的區域等 等。如果沒有，用戶可以指示系統希望移至下一個具有低置{言度的區域等 等。
在其他實施例中，如圖5所示，用戶可以使用一個直角窗口 (orthoviewer) P自己選擇MPR視圖。用戶可以使用直角窗口 P并移動它 直至看到感興趣的2D切片，諸如針對區域RI1和RI2的2D切片。
自動放置低置信度區域RI允許對用戶的檢正進行引導。因此用戶能夠節約時間。
6)更新信息IN并顯示。
無論何時用戶校正邊界B，該信息都可以被更新以顯示用戶所作的校 正，以及應用依賴于這些校正的置信度水平CL。
因此，可以總是顯示被稱為固有的原始置信信息IN，并且也可以平行 地顯示被稱為非固有的更新的置信度信息INu。因此該非固有的置信度信息 INu將存儲操作歷史中的用戶交互的所有區域和程度。
因此非固有置信信息INu將允許向用戶顯示其所做過的修改。根據此 信息，交互密度的改變(例如，在圖像的某一部位具有很多的交互，而在 其他部位沒有交互)將是探究未修改區域的警告信號。
值得注意的是，在經過用戶的校正之后，可以再一次執行計算置信度 水平的局部估計的步驟3)。這允許重新進行考慮用戶的校正的估計。
7)在參數圖像IP中并入固有置信信息IN和非固有置信信息INu。
作為最終結果，用戶可以獲得最終參數圖像IF，其是參數圖像IP和 固有置信信息IN以及非固有置信信息INu的合并，如圖7和8所描述的， 其中，參數圖像IP示出例如前文所述的速度信息。
圖7是最終參數圖像IF的2D表示。低置信度水平區域已經從參數圖 像IP中去掉。因此，用戶可以看出參數表示的哪些段SG被例如具有低置 信度的一個區域或者多個區域RI覆蓋。
圖8是最終參數圖像IF的3D表示，其中，低置信度水平區域已經從 參數圖像IP中去掉。
因此，生成的參數圖像IF允許識別和顯示最終測量(有壁情況下的不 同步性(walldyssynchrony))是真實可靠的區域。
值得注意的是，固有和非固有置信信息在這里是每幅圖I的固有和非 固有信息的組合。
為了使用戶獲得最終參數圖像IF，用戶接口 MJJSER包括例如按鈕 的適當裝置。
圖9描述了根據本發明的實施例的醫學成像方法，其中，示出了由系 統SYS控制的不同操作。
值得注意的是，上述提到的實施例示出而非限制本發明，本領域的技 術人員在不背離本發明權利要求保護范圍的情況下，能夠設計出多種可替代實施例。本文所舉示例是超聲心動圖儀圖像序列，但是其可被擴展至任 何其他成像形式的圖像。
在權利要求中，括號內的任何附圖標記不應當被解釋為限制權利要求。 與"包含"和"包括"等詞語，不排除在任何權利要求或者說明書中未列 出的元件或步驟。元件的單一引用并不排除該元件的多個的使用，反之亦 然。
本發明可以借助于包含若干獨立元件的硬件以及借助于適當的編程計 算機實現。在列舉了多種器件的設備權利要求中，兩種或者更多的器件可 以由一個以及硬件的相同部件來實現。在相互不同的從屬權利要求中描述 特定測量的僅有的事實，并不表示這些測量的組合不能被有效使用。
權利要求
1、一種醫學成像系統，包括用于控制下述操作的控制裝置(CTRL)-在身體某部位的圖像序列(SQ)中自動確定感興趣特征(FI)的至少一個區域(RI)的邊界(B)，-計算表示對所述感興趣特征(FI)的至少一個區域(RI)的所述邊界(B)的確定的置信度水平(CL)，-顯示表示所述感興趣特征(FI)的至少一個區域(RI)的信息(IN)，其中，相關的邊界(B)具有低于預定閾值(TH)的置信度水平(CL)。
2、 如權利要求l所述的系統，其中，所顯示的信息(IN)是分別與所述感 興趣特征(FI)的多個區域的邊界(B)相關的所述置信度水平的圖。
3、 如權利要求1所述的系統，其中，所述控制裝置(CTRL)允許控制顯 示代表所述感興趣特征(FI)的至少一個區域(RI)的第二信息(INu)， 其中，所述感興趣特征(FI)的至少一個區域(RI)的邊界(B)已經被校 正。
4、 如權利要求1所述的系統，其中，所述控制裝置(CTRL)允許基于所 述信息(IN)控制一個低置信度區域(RI)的2D切片視圖的自動顯示。
5、 一種醫學成像方法，包括下述步驟-自動確定身體某部位的圖像序列(SQ)中的感興趣特征(FI)的至少 一個區域(RI)的邊界(B)，-計算表示對所述感興趣特征(FI)的至少一個區域(RI)的所述邊界(B) 的確定的置信度水平(CL)，-顯示表示所述感興趣特征(FI)的至少一個區域(RI)的信息(1)，其 中，相關的邊界(B)具有低于預定閾值(TH)的置信度水平(CL)。
6、 一種包括程序指令的計算機程序產品，其中，在所述程序由處理器執行 時，所述程序指令實現如上述權利要求所述的方法。
全文摘要
本發明涉及一種醫學成像系統。首先，執行感興趣特征的至少一個區域的邊界的確定。然后，計算表示對感興趣特征的至少一個區域的邊界的確定的置信度水平。最后，顯示表示所述感興趣特征的至少一個區域的信息，其中，所述相關邊界具有低于預定閾值的置信度水平。
文檔編號G06T7/00GK101568941SQ200780048158
公開日2009年10月28日 申請日期2007年12月17日 優先權日2006年12月26日
發明者O·熱拉爾, P·阿蘭 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司