醫學圖像的自動質量控制的製作方法
2023-06-06 04:47:11 2
醫學圖像的自動質量控制的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於自動質量控制的方法及系統。根據本發明的用於醫學圖像（B）的自動質量控制的系統包括：被設計為藉助成像設備（1）進行圖像的拍攝（A）的拍攝單元（AE），以及與該拍攝單元空間分離地布置的被設計為用於圖像的處理（V）的處理單元（VE）。本發明基於的想法是，將被設計為用於分析（Ay）圖像、用於評估（Bu）分析以及用於計算評估信號（BuS）的分析單元（AyE）與拍攝單元相關聯，並且分析單元（AyE）還被構造為，所述分析（Ay）至少包括一部分處理（V）。通過對圖像的、至少包括一部分常規處理步驟的直接分析（Ay），能夠實現對評估信號的直接評估（Bu）以及直接計算，由此更快並更可靠地評估圖像。
【專利說明】醫學圖像的自動質量控制
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於醫學圖像的自動質量控制的系統以及一種用於醫學圖像的自動質量控制的方法。
【背景技術】
[0002]諸如磁共振斷層造影(MRT)、計算機斷層造影(CT)或旋轉血管造影的成像方法是醫學診斷的基本組成部分。現代成像方法以數位化的拍攝技術為基礎，該拍攝技術可以進行計算機輔助的拍攝處理。對於許多成像方法(例如斷層造影方法)，計算機輔助的拍攝處理甚至是必須的。拍攝處理例如包括以下步驟，如建立截面圖、配準圖像、融合多個圖像、分割或繪製(Rendering)，以便能夠在顯示屏上輸出三維數據組。例如應當避免根據錯誤的拍攝參數(如拍攝區域、拍攝頻率或輻射強度)的有誤差的拍攝。一方面，重複拍攝原則上意味著更多的時間花費和成本花費以及依據所選擇的成像方法具有附加的劑量曝露。另外，在常規的醫學領域工作流程中，當患者已經離開治療裝置時，才呈現已處理的圖像。通常當圖像被處理以後，即，當患者離開治療裝置後，有誤差的拍攝才會被披露。由此對於新拍攝，提高了時間花費和成本花費。另外，沒有為處理過的圖像設置自動的質量過濾器，從而經常由治療的醫生或放射技師(MTRA)來決定圖像的質量。
[0003]US7672491B2公開了一種計算機輔助的方法，用於醫學成像的自動決定輔助，包括以下步驟:
[0004]-以圖像數據拍攝圖像，
[0005]-從圖像數據中提取特徵性數據，
[0006]-藉助提取的特徵性數據來自動評估在圖像中的誤差，其中，誤差相應於圖像的診斷特性，
[0007]其中，藉助提取的特徵性數據如下地實施對誤差的自動評估:查詢通過已知情況的信息得出的樣品的資料庫，以便識別類似的樣品；並且使用與識別到的類似樣品相關聯的信息，以便確定診斷特性。
【發明內容】
[0008]本發明要解決的技術問題是，更快並更可靠地評估醫學圖像。
[0009]下面描述了關於要求保護的系統以及關於要求保護的方法的技術問題的根據本發明的解決方案。在此提到的特徵、優點或替換實施方式同樣也可以轉用到其它要求保護的內容，並且反之亦然。換言之，也可以利用結合方法描述的或要求保護的特徵來擴展(例如針對系統的)具體的權利要求。在此，通過相應的具體模型構造相應的方法的功能特徵。
[0010]根據本發明的用於醫學圖像的自動質量控制的系統包括被設計為用於藉助成像設備拍攝圖像的拍攝單元以及與該拍攝單元空間分離地布置的、被設計為用於圖像處理的處理單元。本發明基於的想法是，將被設計為用於分析圖像、用於評估分析以及用於計算評估信號的分析單元與拍攝單元相關聯，並且該分析單元還被構造為，分析至少包括一部分處理。通過至少包括一部分常規處理步驟的、對圖像的直接分析，能夠實現對評估信號的直接評估以及直接計算，由此更快並更可靠地評估圖像。更快並更可靠的評估還帶來總計加速的診斷工作進程。特別是可以在患者離開拍攝裝置之前識別有誤差的拍攝，從而能夠直接開始新拍攝。因此，在第一拍攝有誤差的情況下，避免患者為了新拍攝而重新到來。[0011]在另一種實施方式中，將拍攝單元設計為執行一系列的拍攝，其中，分析和評估至少包括對一系列所拍攝的系列圖像的一部分進行的分析和評估。由此也能夠更快並更可靠地評估全部圖像系列。
[0012]在另一種實施方式中，將拍攝單元設計為，根據評估信號來中斷圖像系列的拍攝，由此避免了在有誤差的設置下的拍攝。
[0013]在另一種實施方式中，圖像分析包括圖像分割，由此簡化了圖像呈現，特別是關於結構識別的圖像呈現。
[0014]在另一種實施方式中，所述分析包括識別至少一個身體結構，由此提高了隨後的評估的說服力。
[0015]在另一種實施方式中，所述評估包括計算用於圖像拍攝的改良過的參數，從而新的拍攝得到改良過的圖像。
[0016]在另一種實施方式中，所述評估包括藉助與拍攝單元相關聯的輸出單元以符號和/或文字的形式輸出評估信號，從而使醫學設備的操作員可以直接識別評估信號的含義。
[0017]在另一種實施方式中，將系統設計為將分析結果從分析單元傳輸到處理單元。因為通過分析單元預先進行了處理步驟，所以通過傳輸分析結果而簡化並縮短了處理。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]以下藉助在附圖中所示的實施例更詳細地描述和解釋本發明。附圖中:
[0019]圖1示出了用於自動質量控制的系統；
[0020]圖2示出了用於自動質量控制的系統的示意圖；以及
[0021]圖3示出了用於自動質量控制的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1示出了用於自動質量控制的系統。這裡所示的系統在此被構造為裝置。該系統包括成像設備I，即，例如是MRT設備或X射線設備。在這裡所示的實施方式中，成像設備I是CT設備，其使用包括輻射發射器8以及輻射探測器9的拍攝單元AE。輻射發射器8典型是X射線管。CT設備的輻射探測器9典型是行探測器或平面探測器，其也可以被構造成閃爍計數器或CXD照相機。在進行醫學圖像B的拍攝A時，患者5位於患者臥榻6上，該患者臥榻與臥榻基座4連接，即該基座支撐具有患者5的患者臥榻6。該患者臥榻6沿拍攝方向移動患者5穿過拍攝單元AE的開口 10。在移動期間，建立患者5的檢查區域的圖像B。
[0023]醫學設備I例如也可以是MRT設備。在MRT設備中，以至少一個HF線圈的形式構造拍攝單元AE。在此，單個HF線圈既可以被構造成輻射發射器8，又可以被構造成輻射探測器9。HF線圈特別可以是局部線圈，例如是頭部線圈或膝部線圈。
[0024]圖像B可以單純由二維的像素或三維的體素組成，並且其既可以在空間域中也可以在頻率域中呈現。特別地，在這裡要求保護的分析Ay之前，例如通過基於斷層造影的拍攝A建立了的二維剖面圖，已經可以預先處理該圖像B。
[0025]由拍攝單元AE所拍攝的圖像B被傳輸到在這裡被集成在計算機內的分析單元AyE。該分析單元AyE與醫學設備I並且由此與拍攝單元AE空間關聯，特別地，分析單元AyE以及拍攝單元AE可以共同位於第一房間2內。另外，分析單元AyE與輸出單元11以及輸入單元7連接。
[0026]所述系統還包括處理單元VE，其與分析單元AyE以及拍攝單元AE空間分離，例如這裡所示地位於第二房間3內。處理單元VE被集成在計算機內，並且與第二輸出單元12以及第二輸入單元13連接。
[0027]輸出單元11和第二輸出單元12例如分別是一個(或多個)IXD屏幕、等離子屏幕或OLED屏幕。在輸出單元11或第二輸出單元12上的輸出例如可以包括圖像B以及分析和處理過的圖像B的輸出。輸入單元7和第二輸入單元13例如分別是鍵盤、滑鼠、所謂的觸屏也或者是用於語音輸入的麥克風。
[0028]圖2示出了用於自動質量控制的系統的示意圖。在此，成像設備I (例如CT設備或MRT設備)的拍攝單元AE被設計用於圖像B的拍攝A。由拍攝單元AE所拍攝的圖像B被傳輸到分析單元AyE,其中該分析單元AyE被設計用於圖像B的分析Ay、用於分析Ay的評估Bu以及用於分析信號BuS的計算。分析單元AyE與拍攝單元AE相關聯，從而兩者位於第一房間2。另外,輸出單兀11位於第一房間2內，在該輸出單兀上可以輸出評估信號BuS、圖像B或分析過的圖像B。為了另外的圖像B的拍攝A，也可以將評估信號BuS發送到拍攝單元AE。
[0029]另外，將圖像B直接傳輸到位於第二房間3內的處理單元VE。該處理單元VE被設計用於圖像B的處理V。分析單元AyE還可以直接將分析Ay的結果Er傳輸到處理單元VE0在與處理單元VE連接的第二輸出單元12上既可以輸出圖像B，也可以輸出處理過的圖像B或結果Er。
[0030]在此，可以將分析單元AyE構造成所謂的客戶端，並且將處理單元VE構造成所謂的伺服器。分析單元AyE和處理單元`VE被設計為，將圖像B或分析過的或處理過的圖像B傳輸到所謂的圖像存檔及通信系統。
[0031]在通過處理單元VE對圖像B的處理V中，原則上包括作為圖像後處理而已知的處理步驟，即，在由原始數據重建圖像B和簡單的預處理(例如過濾)之後實施的全部步驟。
[0032]在此，所述處理V例如包括通過閾值方法或通過面向區域的方法(如所謂的區域增長或所謂的區域劃分)或藉助邊緣提取進行圖像B的分割S。另外，對特定身體結構(例如器官或血管)的自動識別E是處理V的典型的組成部分。特別地，通過使用神經網絡和/或通過機器學習以及藉助分類算法可以實現這種識別E。
[0033]此外，圖像B的特定的顯示方式也是所述處理V的目的，通常基於先前的分割S和/或識別E。因此，在圖像後處理中可以強調或淡出特定的身體結構，例如可以在CT圖像中淡出骨。另外，處理V也包括對已經部分處理過的圖像B進行定量評估。因此，能夠自動地空間測量所識別出的特定結構，或者能夠在圖像B的時間系列中計算描述血流速率的參數。
[0034]所有這些處理步驟的共同點在於，其通常都是計算密集的。因此，通常在與拍攝單元AE空間分離的、具有高計算容量的處理單元VE上實施這些處理步驟。但是這具有的缺點是，通常在完全處理完圖像B時，才進行質量控制。在拍攝A具有誤差的情況下，重複拍攝A需要大的花費，例如患者5的重新到來、重新注射造影劑等。
[0035]因此，在考慮到分析單元AyE的技術事實的條件下，通過與拍攝單元AE相關聯的分析單元AyE執行在要求保護的方法中的所述處理V的基本步驟。在本發明的上下文中，這些步驟基本上是用於對所拍攝的圖像B的質量控制。這些步驟特別是指對圖像B的分割S以及對身體結構的識別E。
[0036]在這裡描述的實施方式中，還設置了總是只有一個用戶具有對分析單元AyE的訪問權，從而能夠相對快地執行各個處理步驟或分析步驟。與之相反，通常醫學設備I的多個用戶具有對處理單元VE的訪問權,從而向處理單元VE提出大量的對於處理V的請求。因此，在提供處理過的圖像B時，經常導致延遲。通過將特定處理步驟轉移到與拍攝單元AE相關聯的分析單元AyE，使得可以直接緊接著拍攝A或者甚至在拍攝A期間進行圖像B或圖像系列的分析Ay。
[0037]處理單元VE具有比分析單元AyE更大的工作存儲器，因為該處理單元VE被設計用於執行比該分析單元AyE更加計算密集的圖像處理步驟。另外，處理單元被設計用於並行地實施多個處理步驟，因為不同的用戶可能會向處理單元VE提出更多的對於處理V的請求。與之相反，分析單元AyE被設計用於處理單個用戶的處理請求。
[0038]為了簡化處理V、分析Ay以及評估Bu進行了以下設置，醫學設備I的操作員在拍攝A圖像B之前 既能夠指定應當對哪些身體結構進行成像及必要時進行識別，也能夠指定應當進行哪種類型的分析Ay。因此，操作員能夠例如從由圖形用戶界面顯示的菜單中選擇模式「分割冠狀動脈」。由此通知分析單元AyE必須為分析Ay使用哪種算法。
[0039]對分析Ay的評估Bu同樣取決於所選擇的模式。因此，基於評估Bu的問題例如可能是:「識別少於或多於10個動脈？ 」然後，評估Bu可能是:「識別了多於10個動脈。」也或者是「分割失敗，並且因此不能識別動脈。」評估Bu還能夠涉及是否在圖像B上對某些結構(例如器官)完整地進行了成像，或者計算出的、推導出的值(例如血流速率)具有多大的誤差。不必在拍攝A開始之前確定具體的評估條件，而是可以由操作員在拍攝A之後才進行輸入或選擇。
[0040]另外，評估Bu包括對改良過的拍攝參數的計算。拍攝參數原則上應理解為影響圖像B的拍攝A的全部的參數，例如X射線管電壓、患者位置或掃描區域。例如，如果在CT拍攝中的信號太弱，則分析單元AyE能夠在評估Bu範圍內建議改良過的輻射劑量，在該情況下建議更高的輻射劑量。如果在用於計算CT拍攝A的輻射劑量的定位片中沒有對結構(例如心臟)完整地成像，則分析單元AyE能夠在評估Bu範圍內建議錯開的或更長的拍攝區域。在輸出單元11上，能夠以評估信號BuS的方式輸出這些參數。這種輸出例如可以是:「應該重複定位片並將掃描區域向頭部方向移動15cm ? 」。改良過的拍攝參數的計算和輸出A的優點在於，能夠馬上重新進行改良過的拍攝A。
[0041]另外，所述分析單元AyE被設計用於計算評估信號BuS。評估信號BuS是包含基於評估Bu的有關圖像B的定量的或定性的信息的結論或問題。評估信號BuS例如可以涉及圖像質量或者分析Ay的某些步驟的成功或失敗。以文字或符號的形式在輸出單元11上輸出評估信號BuS。符號式的輸出Au例如可以是具有顏色編碼的信號燈的輸出Au 紅色」代表失敗，「綠色」代表成功。因此，評估信號BuS的計算及其輸出Au導致簡化了通過操作員對圖像B的圖像控制，並且因此最終改良了對圖像B的拍攝A。因為基於輸出的評估信號BuS決定是否需要另外的拍攝A。另外，評估信號BuS也包括關於用於重新拍攝A的改良過的參數的信息。
[0042]所述評估信號BuS不僅能夠被設計作為對於醫學設備I的操作員的單純信息，而且能夠作為被傳輸到拍攝單元AE的信息。如果拍攝了一系列的圖像B(例如為了觀察造影劑的流入(Anflutung))，則可以根據在拍攝A期間執行的評估Bu以及計算出的評估信號BuS來中斷系列的拍攝A。例如，如果該系列的第一圖像B已經得出造影劑(由於太遲地開始系列的拍攝A)已經流入，則自動中斷該系列。於是，評估信號BuS的輸出Au是:「由於提早的造影劑流入而中斷系列。」也可以將該系統設計為，僅建議中斷系列，而醫學設備I的操作員必須自己決定是否中斷系列。另外，可以將該系統設計為，在開始拍攝A系列之前可以由操作員選擇關於根據評估信號BuS中斷系列的自動化程度。根據評估信號BuS而對系列進行(優化的)中斷具有的優點在於，降低了對患者5的輻射負擔以及整個拍攝進程(包括重複拍攝A)的持續時間。
[0043]另外可以將所述系統設計為，在單個圖像B的拍攝A期間可以進行分析Ay以及評估Bu。例如,如果拍攝了定位片，貝1J分析Ay與評估Bu —起可以在定位片的拍攝A期間得出設定的輻射強度太高(或太低)。在這種情況下，同樣提供拍攝A的自動中斷，以便避免患者5的不必要的高輻射負擔；因為在太高的(或太低的)輻射強度下，本來將應當重複定位片。
[0044]另外,將分析Ay的結果Er從分析單元AyE傳輸到處理單元VE。該結果Er是分析過的圖像B和/或由對圖像B的分析Ay獲得的信息。這些信息例如可以是血流速率或者對某些結構的識別E的成功(失敗)。通過傳輸結果Er，縮短了處理單元VE用於處理V所需要的時間。因為通過分析A預先進行了處理V的特定步驟。
[0045]圖3示出了用於自動質量控制的方法的流程圖。在此是圖像B的拍攝A，為了分析Ay (該分析包括分割S以及識別E)將該圖像從拍攝單元AE傳輸到分析單元AyE。為了通過處理單元VE進行處理V而傳輸分析Ay的結果Er。另外，該圖像B經受評估Bu，基於該評估計算評估信號BuS。為了輸出Au，將該評估信號BuS傳輸到輸出單元11。
`[0046]在一種優選的實施方式中，首先執行拍攝A，並且執行分析Ay作為第二步，其中在分析Ay內部首先進行分割S，並且然後進行識別E。在識別E之後執行評估Bu，以及(在評估Bu範圍內)計算評估信號BuS。執行處理V作為本實施方式的最後工作步驟。
[0047]雖然通過優選的實施例在細節上圖解並描述了本發明，但是本發明不限於所公開的例子，並且技術人員可以由此導出其它的變換方案，而不脫離本發明的保護範圍。特別是能夠按照不同於給出的順序來執行方法步驟。
【權利要求】
1.一種用於醫學圖像(B)的自動質量控制的系統，包括以下單元: -拍攝單元(AE)，其被設計為用於藉助成像設備(I)進行圖像(B)的拍攝(A)， -與所述拍攝單元(AE)空間分離地布置的處理單元(VE)，其被設計為用於圖像(B)的處理(V)， -分析單元(AyE)，其被設計為用於圖像(B)的分析(Ay)、分析(Ay)的評估(Bu)以及評估信號(BuS)的計算， 其中所述分析單元(AyE)與所述拍攝單元(AE)相關聯，並且其中所述分析(Ay)至少包括一部分處理(V)。
2.按照權利要求1所述的系統，其中將所述拍攝單元(AE)設計為用於執行一系列的拍攝(A)，其中所述分析(Ay)及評估(Bu)至少包括對一系列所拍攝的圖像(B)的一部分進行的分析(Ay )及評估(Bu )。
3.按照權利要求2所述的系統，其中將所述拍攝單元(AE)設計為根據所述評估信號(BuS)來中斷圖像系列的拍攝(A)。
4.按照權利要求1至3中任一項所述的系統，其中所述圖像(B)的分析(Ay)包括對圖像(B)的分割(S)。
5.按照權利要求1至4中任一項所述的系統， 其中所述分析(Ay)包括對至少一個身體結構的識別(E)。
6.按照權利要求1至5中任一項所述的系統，其中所述評估(Bu)包括對至少一個用於圖像(B)的拍攝(A)的改良過的參數的計算。
7.按照權利要求1至6中任一項所述的系統，其中所述評估(Bu)包括藉助與所述拍攝單元(AE)相關聯的輸出單元(11)以符號和/或文字的形式進行所述評估信號(BuS)的輸出(Au)。
8.按照權利要求1至7中任一項所述的系統，其中所述系統被設計為將所述分析(Ay)的結果(Er)從所述分析單元(AyE)傳輸到所述處理單元(VE)。
9.一種用於醫學圖像(B)的自動質量控制的方法，包括以下步驟: -藉助成像設備(I)的拍攝單元(AE)進行圖像(B)的拍攝(A)， -藉助與所述拍攝單元(AE)空間分離地布置的處理單元(VE)進行圖像(B)的處理(V)， -藉助分析單元(AyE)進行圖像(B)的分析(Ay)、分析(Ay)的評估(Bu)以及評估信號(BuS)的計算， 其中所述分析單元(AyE)與所述拍攝單元(AE)相關聯，並且其中所述分析(Ay)至少包括一部分處理(V)。
10.按照權利要求9所述的方法，包括以下步驟: -藉助所述拍攝單元(AE)進行一系列的圖像(B)的拍攝(A)，其中所述分析(Ay)及評估(Bu)至少包括對一系列所拍攝的圖像(B)的一部分進行的分析(Ay)及評估(Bu)。
11.按照權利要求10所述的方法，包括以下步驟: -根據所述評估信號(BuS)來中斷圖像系列的拍攝(A)。
12.按照權利要求9至11中任一項所述的方法，其中所述圖像(B)的分析(Ay)包括對圖像(B)的分割(S)。
13.按照權利要求9至12中任一項所述的方法，其中所述分析(Ay)包括對至少一個身體結構的識別(E)。
14.按照權利要求9至13中任一項所述的方法，其中所述評估(Bu)包括對至少一個用於圖像(B)的拍攝(A)的改良過的參數的計算。
15.按照權利要求9至14中任一項所述的方法，其中所述評估(Bu)包括藉助與所述拍攝單元(AE)相關聯的輸出單元(11)以符號和/或文字的形式進行所述評估信號(BuS)的輸出(Au)。
16.按照權利要求9至15中任一項所述的方法，包括以下步驟: -將所述分析(Ay)的結果(Er)從所述分析單元(AyE)傳輸到所述處理單元(VE)。
【文檔編號】A61B6/03GK103654827SQ201310408219
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月10日 優先權日:2012年9月13日
【發明者】U.福伊爾萊因, P.休伯, J.尤布勒 申請人:西門子公司