ПРИЛОЖЕНИЯ ДЛЯ ЭФФЕКТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ, ЗАВИСИМЫЕ ОТ ИЗОБРАЖЕНИЯ И КОНТЕКСТА, ОТНОСЯЩИЕСЯ К АНАТОМИИ
IMAGE- AND CONTEXT-DEPENDENT ANATOMIC APPLICATIONS FOR EFFECTIVE DIAGNOSTICS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области содействия врачам в постановке медицинского диагноза, а точнее к получению информации, связанной с анатомической структурой, содержащейся в медицинских видеоданных.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Способ получения информации, связанной с анатомической структурой, содержащейся в медицинских видеоданных, описан US 2005/0039127 под заголовком «Electronic Navigation of Information Associated with Parts of a Living Body», далее приводится под ссылкой 1. В этом документе описана система для вывода изображения тела человека на дисплей. Пользователь может выбрать исследуемую часть тела обычным способом, например, с использованием компьютерной мыши. В ответ на выбор пользователем части тела обеспечивается информация, связанная с физическими аспектами выбранной части тела, включая симптомы и медицинские показания. Изображение тела человека может быть стилизованным или в виде фотографии. Однако получение информации, описанной в (1), не предполагает поиск фактических данных по объему человеческого организма.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Предпочтительно иметь систему, способную осуществлять поиск объемных медицинских видеоданных для получения информации, связанной с анатомической структурой, содержащейся в объемных медицинских видеоданных.
Для решения этой задачи в аспекте настоящего изобретения система для получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным, содержит:
блок отображения для отображения вида сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплей;
блок указания для указания местоположения на виде, выведенном на дисплей;
блок инициирования для инициирования события;
блок идентификации для идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, отображаемом на дисплее, в ответ на инициированное событие; а также
исполнительный блок для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, что позволяет получить информацию, относящуюся к сегментированным объемным медицинским видеоданным.
Вид сегментированных объемных медицинских видеоданных выведен на дисплей. Этот вид позволяет пользователю системы увидеть и указать сегментированную анатомическую структуру, представляющую для него интерес. При указании могут быть использованы стандартные операции, такие как сдвиг, поворот, увеличение и/или уменьшение изображения в отношении сегментированных объемных медицинских видеоданных. Исследуемая анатомическая структура может быть сердцем человека как пациента. Блок указания и блок инициирования могут быть совмещены с использованием устройства мыши. Мышь управляет местоположением указателя мыши на дисплее. Указатель мыши может быть использован для указания местоположения на виде, выведенном на дисплей. Событием может считаться событие наведения указателя мыши. Событие наведения указателя мыши инициируется, когда указатель мыши пребывает в некотором местоположении на дисплее в течение заданного времени. Блок идентификации выполнен с возможностью идентификации сегментированной анатомической структуры, например, сердца, показанной на виде сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе местоположения указателя, управляемого мышью, в ответ на инициированное событие. Исполнительный блок при этом выполнен с возможностью выполнения действий, связанных с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, например, сердцем, в ответ на инициированное событие. Выполняемое действие может заключаться в выводе на дисплей меню, содержащего позиции, характерные для сегментированной анатомической структуры. Например, позиции меню в случае сердца могут содержать метку с названием «СЕРДЦЕ», ссылку на документ, содержащий описание общих заболеваний сердца, а также системный вызов для выполнения действий по вычислению и выводу на дисплей размеров левого желудочка сердца. Таким образом, система позволяет получить информацию, относящуюся к объемным медицинским видеоданным.
В одном варианте осуществления системы система содержит блок сегментации для сегментирования объемных медицинских видеоданных, посредством чего создаются сегментированные объемные медицинские видеоданные. Предпочтительно объемные медицинские видеоданные могут быть сегментированы с использованием системы в автоматическом, полуавтоматическом или ручном режиме. В блоке сегментации системы могут быть использованы различные способы сегментации, например способ сегментации при адаптации модели формы к объемным медицинским видеоданным.
В одном варианте осуществления системы такая система также содержит блок установления взаимосвязи для установления взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой. Блок установления взаимосвязи предпочтительно позволяет устанавливать взаимосвязь между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных. Например, выполняемое действие, которое должно быть связано с сегментированной анатомической структурой, может заключаться в выводе на дисплей документа, содержащего полезную информацию по сегментированной анатомической структуре, или запуске приложения для расчета и вывода на дисплей размеров сегментированной анатомической структуры. Выполняемые действия могут быть определены на основе входных данных, вводимых пользователем системы. При необходимости блок установления взаимосвязи может быть также выполнен с возможностью установления взаимосвязи между событием и действием, в ответ на которое действие выполняется. Так, первое событие, например, наведение указателя, может быть связано с первым действием, а второе событие, например, наведение указателя и щелчок, может быть связано со вторым действием.
В одном варианте осуществления системы выполняемое действие, связанное с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, основывается на модели, адаптированной к сегментированной анатомической структуре. Этот вариант осуществления в значительной степени способствует установлению взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных. Например, порция данных, содержащихся в модели анатомической структуры или связанных с такой моделью, может содержать инструкции по запуску операции по выводу на дисплей меню, которое содержит ссылки на Web-страницы с полезной информацией по анатомической структуре, описываемой моделью. В процессе сегментации на основе модели, модель адаптирована к анатомической структуре, содержащейся в объемных медицинских видеоданных. Таким образом, автоматически устанавливается связь между действием и анатомической структурой в процессе сегментации. Возможно также, чтобы порция данных, содержащихся в модели, адаптированной к сегментированной анатомической структуре, или связанных с такой моделью, может кроме того содержать дескриптор события, например, события по наведению указателя и щелчку, для выполнения действия, связанного с сегментированной анатомической структурой.
В одном варианте осуществления системы действие, связанное с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, основывается на классе, назначенном элементам данных, содержащихся в сегментированной анатомической структуре. Этот вариант осуществления также в значительной степени способствует установлению взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных. Например, порция данных, содержащаяся в классе, описывающем анатомическую структуру, или связанная с таким классом, может содержать инструкции для запуска отображения на дисплее Web-страницы с полезной информацией по анатомической структуре. В процессе классификации элементов данных, т.е. сегментации на основе классов, некоторые элементы данных, содержащиеся в объемных медицинских видеоданных, классифицируются как элементы данных, содержащиеся в анатомической структуре. Таким образом, автоматически устанавливается связь между действием и классифицированными элементами данных, которые были определены как элементы данных сегментированной анатомической структуры в процессе классификации элементов данных, относящихся к объемным медицинским видеоданным. Возможно также, чтобы порция данных, содержащаяся в классе, описывающем сегментированную анатомическую структуру, или связанная с таким классом, могла кроме того содержать дескриптор события, например, события по наведению указателя и щелчку, для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой.
В одном варианте осуществления системы выполняемое действие, связанное с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, основывается на видеоданных члена (класса), содержащих сегментированную анатомическую структуру, при этом видеоданные члена (класса) содержатся в сегментированных объемных медицинских видеоданных. Этот вариант осуществления также в значительной степени способствует установлению взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных. Например, порция данных, содержащаяся в видеоданных члена (класса), содержащих сегментированную анатомическую структуру, или связанная с такими видеоданными, может содержать инструкции для запуска операции по отображению на дисплее Web-страницы с полезной информацией по анатомической структуре. Возможно также, чтобы порция данных, содержащихся в видеоданных члена, содержащих сегментированную анатомическую структуру, или связанная с такими видеоданными, могла кроме того содержать дескриптор события, например, события по наведению указателя и щелчку, для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой.
В одном варианте осуществления системы действие для выполнения исполнительным блоком заключается в выводе на дисплей меню, которое содержит по меньшей мере одну позицию меню. Например, меню может содержать позицию для запуска приложения для расчета и вывода на дисплей некоторой характеристики сегментированной анатомической структуры. Кроме того, меню может содержать позицию для запуска Web-браузера и вывода на дисплей Web-страницы, которая описывает специфические заболевания и/или лечение, относящиеся к сегментированной анатомической структуре. Мероприятия с меню могут предложить пользователю системы множество полезных записей для описания и/или анализа указанной сегментированной анатомической структуры.
В следующем аспекте изобретения устройство для получения изображений содержит систему для получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным, при этом система содержит:
блок отображения для отображения вида сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплее;
блок указания для указания местоположения на виде, отображаемом на дисплее;
блок инициирования для инициирования события;
блок идентификации для идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, отображаемом на дисплее, в ответ на инициированное событие; а также
исполнительный блок для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, что позволяет получить информацию, относящуюся к сегментированным объемным медицинским видеоданным.
В следующем аспекте изобретения рабочая станция содержит систему для получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным, при этом система содержит:
блок отображения для отображения вида сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплее;
блок указания для указания местоположения на виде, отображаемом на дисплее;
блок инициирования для инициирования события;
блок идентификации для идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, отображаемом на дисплее, в ответ на инициированное событие; а также
исполнительный блок для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, что позволяет получить информацию, относящуюся к сегментированным объемным медицинским видеоданным.
В следующем аспекте изобретения способ получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным, содержит:
этап отображения для отображения вида сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплее;
этап указания для указания местоположения на виде, отображаемом на дисплее;
этап инициирования для инициирования события;
этап идентификации для идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, отображаемом на дисплее, в ответ на инициированное событие; а также
этап исполнения для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, что позволяет получить информацию, относящуюся к сегментированным объемным медицинским видеоданным.
В следующем аспекте изобретения программный продукт, который должен быть загружен компьютерными средствами, содержит команды для получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным, при этом компьютерные средства содержат блок обработки данных и запоминающее устройство, программный продукт после загрузки обеспечивает упомянутый блок обработки данных возможностью выполнять следующие задачи:
отображение вида сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплее;
указание местоположения на виде, отображаемом на дисплее;
инициирование события;
идентификация сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, отображаемом на дисплее, в ответ на инициированное событие; а также
выполнение действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, что позволяет получить информацию, относящуюся к сегментированным объемным медицинским видеоданным.
Модификации и изменения устройства для получения изображений, рабочей станции, способа и/или программного продукта, которые соответствуют описанным модификациям системы и изменениям в ней, могут быть осуществлены специалистом на основе настоящего описания.
Специалисту следует понимать, что данный способ может быть применен для объемных, т.е. трехмерных (3D), видеоданных, полученных различными средствами, такими как, но не ограничиваясь ими, компьютерная томография (CT), магнитно-резонансная визуализация (MRI), ультразвуковое исследование (US), позитронно-эмиссионная томография (PET), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (SPECT) и медицинская радиология (NM).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты изобретения станут ясными и будут освещены с учетом вариантов осуществления, описанных ниже, и со ссылками на сопровождающие чертежи, где
на Фиг. 1 схематично показана функциональная схема примера осуществления системы;
на Фиг. 2 показан пример вида сердца;
на Фиг. 3 схематично проиллюстрировано сердце с выделенными сегментированными анатомическими структурами;
на Фиг. 4 проиллюстрирован первый пример действия, связанного с правой коронарной артерией;
на Фиг. 5 проиллюстрирован второй пример действия, связанного с правой коронарной артерией;
на Фиг. 6 проиллюстрировано приложение, запущенное при выборе первой позиции меню;
на Фиг. 7 проиллюстрировано приложение, запущенное при выборе пятой позиции меню;
на Фиг. 8 показано графическое представление примера реализации способа;
на Фиг. 9 схематично показан пример осуществления устройства для получения изображения; и
на Фиг. 10 схематично показан пример осуществления рабочей станции.
На всех Фигурах для обозначения схожих частей использованы одинаковые ссылочные позиции.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
На Фиг. 1 схематично показана функциональная схема примера осуществления системы 100 для получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным, при этом система 100 содержит:
блок 110 отображения для отображения вида сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплее;
блок 115 указания для указания местоположения на виде, выведенном на дисплей;
блок 120 инициирования для инициирования события;
блок 125 идентификации для идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, отображаемом на дисплее, в ответ на инициированное событие; а также
исполнительный блок 130 для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, что позволяет получить информацию, относящуюся к сегментированным объемным медицинским видеоданным.
Пример осуществления системы 100, кроме того, содержит следующие блоки:
блок 103 сегментации для сегментирования объемных медицинских видеоданных, посредством чего создаются сегментированные объемные медицинские видеоданные;
блок 105 установления взаимосвязи для установления взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой;
блок 160 управления для осуществления управления последовательностью выполняемых действий в системе 100;
интерфейс 165 пользователя для связи с пользователем системы 100; а также
блок 170 памяти для хранения данных.
В варианте осуществления системы 100 имеются три входных соединителя 181, 182 и 183 для ввода данных. Первый входной соединитель 181 выполнен с возможностью приема данных, поступающих из памяти для хранения данных, такой как, но не ограничиваясь этим, жесткий диск, магнитная лента, флэш-память или оптический диск. Второй входной соединитель 182 выполнен с возможностью приема данных, поступающих из устройства ввода пользователя, такого как, но не ограничиваясь этим, компьютерная мышь или сенсорный экран. Третий входной соединитель 183 выполнен с возможностью приема данных, поступающих из устройства ввода пользователя, такого как клавиатура. Эти три входных соединителя 181, 182 и 183 соединены с входным блоком 180 управления.
В варианте осуществления системы 100 имеются два выходных соединителя 191 и 192 для выходных данных. Первый выходной соединитель 191 выполнен с возможностью вывода данных в память для хранения данных, такую как, но не ограничиваясь этим, жесткий диск, магнитная лента, флэш-память или оптический диск. Второй выходной соединитель 192 выполнен с возможностью вывода данных на устройство индикации. Выходные соединители 191 и 192 получают соответствующие данные через выходной блок 190 управления.
Специалист поймет, что существует много возможностей соединить входные устройства с входными соединителями 181, 182 и 183, а выходные устройства с выходными соединителями 191 и 192 системы 100. Такие возможности содержат в себе, но не ограничиваются этим, проводное и беспроводное соединение, цифровую сеть, такую как, но не ограничиваясь этим, локальная сеть (LAN) и сеть широкого доступа (WAN), Интернет, цифровую телефонную сеть, а также аналоговую телефонную сеть.
В варианте осуществления системы 100 система 100 содержит блок 170 памяти. Система 100 выполнена с возможностью приема входных данных от внешних устройств через любой из входных соединителей 181, 182 и 183 и хранения принятых входных данных в блоке 170 памяти. Загрузка входных данных в блок 170 памяти позволяет обеспечить быстрый доступ к области релевантных данных блоками системы 100. Входные данные могут содержать, например, сегментированные объемные медицинские видеоданные. В качестве альтернативы, входные данные могут содержать объемные медицинские видеоданные для сегментирования блоком 103 сегментации. Блок 170 памяти может быть выполнен с использованием устройств, таких как, но не ограничиваясь этим, микросхема памяти с произвольным доступом (RAM), микросхема постоянной памяти (ROM) и/или накопитель на жестком диске и жесткий диск. Блок 170 памяти может, кроме того, быть выполнен с возможностью хранения выходных данных. Выходные данные могут содержать, например, файл журнала, документирующего использование системы 100. Блок 170 памяти также выполнен с возможностью получения данных от блоков системы 100, содержащей блок 103 сегментации, блок 105 установления взаимосвязи, блок 110 отображения, блок 115 указания, блок 120 инициирования, блок 125 идентификации, исполнительный блок 130, блок 160 управления и интерфейс 165 пользователя, а также передачи данных этим блокам через шину 175 памяти. Блок 170 памяти, кроме того, выполнен с возможностью передачи доступных выходных данных на внешние устройства через любой из выходных соединителей 191 и 192. Хранение данных из блоков системы 100 в блоке 170 памяти может предпочтительно улучшить функциональные характеристики блоков системы 100, также как и скорость передачи выходных данных от блоков системы 100 к внешним устройствам.
В качестве альтернативы система 100 может не содержать блок 170 памяти и шину 175 памяти. Входные данные, используемые системой 100, могут вводиться с по меньшей мере одного внешнего устройства, такого как внешняя память или процессор, соединенного с блоками системы 100. Таким же образом, выходные данные, полученные системой 100, могут передаваться на по меньшей мере одно внешнее устройство, такое как внешняя память или процессор, соединенное с блоками системы 100. Блоки системы 100 могут быть выполнены с возможностью получения данных друг от друга через внутренние соединения или информационную шину.
В примере осуществления системы 100, показанной на Фиг. 1, система 100 содержит блок 160 управления, для осуществления управления последовательностью выполняемых действий в системе 100. Этот блок управления может быть выполнен с возможностью получения данных для управления от блоков системы 100 и обеспечения данными для управления блоков системы 100. Например, после инициирования события блоком 120 инициирования этот блок 120 инициирования может иметь возможность передачи управляющих данных «событие инициировано» на блок 160 управления, а этот блок 160 управления может быть выполнен с возможностью обеспечения управляющими данными «идентифицировать сегментированную анатомическую структуру» блока 125 идентификации, запрашивая блок 125 идентификации идентифицировать сегментированную анатомическую структуру на основе указанного местоположения. В качестве альтернативы функция управления может быть реализована другим блоком системы 100.
В примере осуществления системы 100, показанной на Фиг. 1, система 100 содержит интерфейс 165 пользователя для связи с пользователем системы 100. Интерфейс 165 пользователя может быть выполнен с возможностью обеспечения пользователя средствами для поворота и сдвига сегментированных объемных медицинских видеоданных, изображенных на дисплее. При желании интерфейс пользователя может получить ввод пользователя для выбора режима работы системы 100, такого как, например, режима использования блока 103 сегментации для сегментирования объемных медицинских видеоданных. Специалист поймет, что в интерфейсе 165 пользователя системы 100 может быть предпочтительно реализовано большее число функций.
Объемные, т.е. трехмерные (3D), медицинские видеоданные содержат элементы. Каждый элемент (x, y, z, I) данных объемных медицинских видеоданных содержит местоположение (x, y, z), которое обычно представлено в декартовых координатах x, y, z в системе координат видеоданных, а также интенсивность I в этом местоположении. Объем объемных медицинских видеоданных может быть определен как объем, содержащий все местоположения (x, y, z), содержащиеся в элементах (x, y, z, I) видеоданных. Когда медицинские видеоданные содержат множество видеоданных члена (класса), каждый элемент данных может также содержать индекс m принадлежности, указывающий к каким видеоданным члена (класса) упомянутый элемент данных принадлежит. Видеоданные члена (класса) могут быть получены различными путями. Например, первые видеоданные члена (класса) могут быть получены с использованием первого способа сбора видеоданных, а вторые видеоданные члена (класса) могут быть получены с использованием второго способа сбора видеоданных. В качестве альтернативы, видеоданные члена (класса) могут быть получены путем обработки медицинских видеоданных, например, путем сегментирования медицинских видеоданных и разбиения медицинских видеоданных на множество видеоданных члена (класса) на основе сегментации. Специалист поймет, что способ получения видеоданных члена (класса) не ограничивает объем притязаний формулы изобретения.
Объемные медицинские видеоданные сегментированы. Сегментация позволяет идентифицировать анатомические структуры в объемных медицинских видеоданных. Например, сегментированные объемные медицинские видеоданные, описывающие сердце, могут содержать сегментированные анатомические структуры, такие как левый желудочек, правый желудочек, левое предсердие, правое предсердие, миокард левого желудочка, основные стволы коронарных артерий, предсердно-желудочковые отверстия и клапаны. Сегментация может быть достигнута различными способами и средствами, которые содержат, но не ограничиваются этим, применение жесткой, масштабируемой или упруго-деформируемой моделей для объемных медицинских видеоданных с использованием классификаторов (так называемых классификаторов вокселов) для классификации элементов данных объемных медицинских видеоданных, а также классификации элемента данных объемных медицинских видеоданных на основе принадлежности данным при мультиобъемной визуализации. Сегментированные объемные медицинские видеоданные содержат объемные медицинские видеоданные и результаты сегментации.
В варианте осуществления системы 100 результаты сегментации содержат координаты общих точек семейств кривых адаптированных модельных сеток в системе координат видеоданных. Модельная сетка адаптирована к анатомической структуре. Модельная сетка описывает поверхность анатомической структуры, к которой она адаптирована. Сегментирование изображения, основанное на применении модельных сеток к анатомическим структурам в объемных медицинских видеоданных, описано в статье H. Delingette «General Object Reconstruction based on Simplex Meshes», International Journal of Computer Vision, vol. 32, pages 11-142, 1999.
В варианте осуществления системы 100 каждый элемент данных классифицируется на основе признака элемента данных и/или признака соседних элементов данных. Например, признаком элемента данных может быть интенсивность, содержащаяся в элементе данных, а признаком соседних элементов может быть систематизированная структура, содержащаяся в соседних элементах. Элементы данных, отнесенные к одному классу, определяют одну сегментированную анатомическую структуру. Класс элементов данных, определяющих сегментированную анатомическую структуру, далее будет называться классом анатомической структуры. Классификация может быть также применена и к вокселам. Воксел содержит малый объем объема изображения и интенсивность, отнесенную к этому малому объему. Специалист поймет, что воксел может рассматриваться как эквивалент элемента видеоданных. Сегментирование магнитно-резонансных (MR) видеоданных мозга, основанное на классификации элементов данных в MR видеоданных мозга, описано в статье C.A. Cocosco et al. «A Full Automatic and Robust Brain MRI Tissue Classification Method», Medical Image Analysis, vol. 7, pages 513-527, 2003.
В варианте осуществления системы 100 медицинские видеоданные содержат множество видеоданных члена (класса). Каждые видеоданные члена (класса) рассматриваются как описывающие сегментированную анатомическую структуру. В этом варианте осуществления изобретения сегментация основана на принадлежности видеоданных к классу.
Специалисту следует понимать, что существует много способов, приемлемых для сегментирования объемных медицинских видеоданных. Объем притязаний формулы изобретения не зависит от способа сегментации.
Специалист также поймет, что сегментированные объемные медицинские видеоданные могут описывать различные сегментированные анатомические структуры, например, структуры сердца, легкого, толстой кишки, артериального дерева, головного мозга и т.д.
th
Блок 110 отображения системы 100 выполнен с возможностью отображения вида сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплей. На Фиг. 2 показан пример вида сердца. Сегментированные анатомические структуры не выделены подсветкой на виде, показанном на Фиг. 2. Этот вид сердца получен в результате вычислений с использованием рендеринга объемов в реальном времени (DVR). Специалист поймет, что существует много способов, которые могут быть использованы для расчета вида объемных медицинских видеоданных, например, способ проекций по максимальной интенсивности (MIP), iso-surface projection (ISP), рентгенограмм, обработанных по цифровым компьютерным технологиям (DRR). При использовании MIP элемент изображения на дисплее выставлен на максимальное значение вдоль проекционного луча. В случае ISP проекционные лучи прерываются при достижении представляющей интерес изоповерхности. Изоповерхность определяется как множество уровня функции интенсивности, т.е. как множество всех вокселов с одинаковой интенсивностью. Дополнительную информацию по MIP и ISP можно найти в книге Barthold Lichtenbelt, Randy Crane, Shaz Naqvi, «Introduction to Volume Rendering», Hewlett-Packard Professional Books, Prentice Hall; Bk& CD-Rom edition (1998). В случае DVR функция преобразования соотносит визуально воспроизводимую характеристику, такую как светонепроницаемость, со значениями интенсивности, содержащимися в сегментированных объемных медицинских видеоданных. Реализация DVR описана в статье T. He et al. «Generation of Transfer Functions with Stochastic Search Techniques», Proceedings of IEEE Visualization, pages 227-234, 1996. При DRR проекционное изображение, например, рентгеновское изображение, воспроизводится из объемных данных, например, из данных СТ. Реализация DRR описана в статье J. Alakijala et al. «Reconstructing of digital radiographs by texture mapping, ray casting and splatting», Engineering in Medicine and Biology, 1966, Bridging Disciplines for Biomedicine, Proceedings of the 18 Annual International Conference of the IEEE, vol. 2, pages 643-645, 1996.
При мультиобъемной визуализации выведенное на дисплей изображение определяется на основе множества видеоданных члена (класса). Некоторое количество элементов данных, принадлежащих различным видеоданным члена (класса), могут соответствовать одному местоположению. Способ мультиобъемного DVR описан в статье D. R. Nadeau «Volume scene graphs», Proceedings of the IEEE Symposium on Volume Visualization, pages 49-56, 2000.
Выбор способа для расчета вида объемных медицинских видеоданных не ограничивает объем притязаний формулы изобретения. По желанию сегментированные анатомические структуры могут быть выделены на виде, выведенном на дисплей. Вид, показанный на Фиг. 3, схематично иллюстрирует сердце с помеченными сегментированными анатомическими структурами. Использование цвета для выделения сегментированных анатомических структур позволяет более подробно показать сегментированные анатомические структуры при четком выделении каждой сегментированной анатомической структуры.
В варианте осуществления системы 100 система содержит блок 103 сегментации для сегментирования объемных медицинских видеоданных, посредством чего создаются сегментированные объемные медицинские видеоданные. Объемные медицинские видеоданные могут быть сегментированы в автоматическом, полуавтоматическом и/или ручном режиме с использованием блока 103 сегментации в системе 100. Специалист поймет, что существует много вариантов систем для сегментации и что пригодная для применения система для сегментации может быть включена в состав системы 100 в качестве блока 103 сегментации.
Блок 115 указания в системе 100 выполнен с возможностью указания местоположения на виде, выведенном на дисплей. Местоположение на виде, выведенном на дисплей, используется блоком 125 идентификации для идентификации сегментированной анатомической структуры, которая представляет интерес для пользователя. В варианте осуществления системы 100 блок 115 указания может быть реализован с использованием устройства мыши. Пользователь может управлять указателем местоположения на дисплее, используя устройство мыши. В качестве альтернативы указателем можно управлять с использованием шарового манипулятора или клавиатуры. Указатель может быть заменен иным средством индикации, например, перекрестием как формой курсора. Перекрестием можно управлять при помощи мыши или иными средствами. Специалист поймет, что способ индикации местоположения на виде, выведенном на дисплей, не ограничивает объем притязаний формулы изобретения.
Блок 120 инициирования системы 100 выполнен с возможностью инициирования события. Событие, инициированное блоком 120 инициирования, используется блоком 125 идентификации для начала идентификации сегментированной анатомической структуры. Инициированное событие далее может быть использовано исполнительным блоком 130 для определения того, какое действие, связанное с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, должно быть выполнено. В варианте осуществления системы 100 блок 120 инициирования реализован совместно с блоком 115 указания как устройство мыши. Блок 120 инициирования может быть выполнен с возможностью инициирования одного события, например, события по наведению указателя или события по наведению указателя и щелчку. Событие по наведению указателя может быть выполнено с возможностью совершения, если указатель, управляемый устройством мыши, остается в определенном местоположении на дисплее в течение заданного времени, например, одной секунды. Событие по наведению указателя и щелчку может быть выполнено с возможностью совершения, если указатель находится в некотором местоположении на дисплее и совершается щелчок кнопкой мыши. По желанию блок инициирования может быть выполнен с возможностью инициирования множества событий, например, обоих событий по наведению указателя и наведению указателя и щелчку, реализуемых устройством мыши. Специалист знает примеры других событий и путей реализации событий. Примеры осуществления блока инициирования 120 системы приведены для иллюстрации изобретения и не должны истолковываться как ограничивающие объем притязаний формулы изобретения.
Блок 125 идентификации выполнен с возможностью идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, выведенном на дисплей, в ответ на инициированное событие. Сегментированная анатомическая структура, визуализированная в указанном местоположении, представляет собой идентифицированную сегментированную анатомическую структуру. В одном варианте осуществления сегментированная анатомическая структура определяется на основе зондирующего луча, начинающегося по существу из указанного местоположения на дисплее, т.е. на плоскости визуального наблюдения, и проходящего в направлении по существу перпендикулярном дисплею вглубь визуализированного объема сегментированных объемных медицинских видеоданных. Например, блок 125 идентификации может быть выполнен с возможностью зондирования сегментированных объемных медицинских видеоданных в эквидистантных местоположениях вдоль зондирующего луча. В каждом эквидистантном местоположении на зондирующем луче из сегментированных объемных медицинских видеоданных получают ближайший элемент данных. В случае использования ISP интенсивность ближайшего элемента данных сравнивается с пороговым значением интенсивности в ISP. Сегментированная анатомическая структура, которая содержит местоположение первого элемента данных с интенсивностью выше пороговой, представляет собой идентифицированную сегментированную анатомическую структуру. Таким же образом, в случае MIP, обнаруженный элемент данных представляет собой первый элемент данных с наивысшей интенсивностью вдоль зондирующего луча. Сегментированная анатомическая структура, которая содержит местоположение первого элемента данных с наивысшей интенсивностью вдоль зондирующего луча, представляет собой идентифицированную сегментированную анатомическую структуру. Таким же образом, при мультиобъемной визуализации с применением DVR, элемент вдоль зондирующего луча выбирается на основе светонепроницаемости или иной визуально воспроизводимой характеристики, соотнесенной со значениями интенсивности элементов вдоль зондирующего луча. Когда обнаруживается элемент со светонепроницаемостью выше порогового значения светонепроницаемости или равной ему, индекс принадлежности классу данных этого элемента определяет видеоданные члена (класса), следовательно, и саму сегментированную анатомическую структуру.
Обнаруженный элемент данных определяет идентифицированную сегментированную анатомическую структуру. В варианте осуществления системы 100 идентификация сегментированной анатомической структуры основана на модельной сетке, адаптированной к сегментированной анатомической структуре, которая содержится в объемных медицинских видеоданных. Каждая адаптированная модельная сетка определяет объем сегментированной анатомической структуры, ограниченный поверхностью адаптированной сетки. Объем сегментированной анатомической структуры, содержащей элемент данных, обнаруженный вдоль зондирующего луча, определяет идентифицированную сегментированную анатомическую структуру.
В варианте осуществления системы 100 идентификация сегментированной анатомической структуры основана на классификации элементов данных сегментированных объемных медицинских видеоданных. Анатомическая структура, связанная с классом элемента данных, обнаруженного вдоль зондирующего луча, определяет идентифицированную сегментированную анатомическую структуру.
В варианте осуществления системы 100 идентификация сегментированной анатомической структуры основана на принадлежности элементов данных сегментированных объемных медицинских видеоданных классу. Индекс принадлежности классу элемента данных, обнаруженного вдоль зондирующего луча, определяет видеоданные члена (класса) и, следовательно, идентифицированную сегментированную анатомическую структуру, которая содержится в этих видеоданных члена (класса).
Если блок 125 идентификации не может идентифицировать сегментированную анатомическую структуру на основе местоположения, указанного на дисплее с помощью блока 115 указания, тогда исполнительный блок 130 может выполнить действие по умолчанию «неуспех», например, выведя на дисплей сообщение: «с указанным местоположением не связана ни одна сегментированная анатомическая структура».
Описанные способы идентификации сегментированной анатомической структуры, которая содержится в сегментированных объемных медицинских видеоданных, иллюстрируют варианты осуществления блока 125 идентификации. Объем притязаний формулы изобретения не зависит от способа идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, который применен блоком 125 идентификации.
Исполнительный блок 130 системы 100 выполнен с возможностью осуществления действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой. На Фиг. 4-7 проиллюстрированы такие возможные действия. На Фиг. 4 проиллюстрирован первый пример действия, связанного с правой коронарной артерией (RCA). Первый пример действия заключается в открытии окна, содержащего информацию о возможном нарушении в RCA. Теперь опишем последовательность наступления событий, ведущих к выполнению первого примера действия. Кончик указателя в форме стрелы, управляемого блоком 115 указания, указывает местоположение. В ответ на событие по наведению указателя, инициированного блоком 120 инициирования, блок 125 идентификации идентифицирует RCA как сегментированную анатомическую структуру. Первый пример действия выполнен исполнительным блоком 130 в ответ на событие по наведению указателя.
На Фиг. 5 проиллюстрирован второй пример действия, связанного с RCA. Второй пример действия заключается в выводе на дисплей окна, содержащего меню из пяти позиций. Первые четыре позиции обеспечивают соединения в сети с внутренними и/или внешними страницами, содержащими информацию по анатомии RCA и по возможным нарушениям в RCA. Пятая позиция - соединение для запуска приложения под названием «Пакет программ по коронарному обследованию». Это приложение может дать пользователю дополнительную информацию по выведенной на экран RCA, например, данные по измерению кровотока. Вывод на дисплей меню может быть выполнен в ответ на другое событие, инициированное блоком 120 инициирования, например, в ответ на событие по наведению указателя и щелчку. Указанное местоположение - то же самое, что описано в предыдущем примере. Идентифицированная сегментированная анатомическая структура - та же самая RCA, что и в предыдущем примере.
На Фиг. 6 проиллюстрировано приложение, запущенное при выборе первой позиции меню, показанного на Фиг. 5. Это приложение представляет собой Web-браузер, выводящий на дисплей страницу со ссылками на информацию по анатомии. Эта страница может храниться в системе 100 или в другой системе, например, на Web-сервере. В качестве альтернативы, запуск Web-браузера, выводящего на дисплей страницу со ссылками на информацию по анатомии, может представлять собой другой пример действия, выполняемого в ответ на событие, инициированное блоком 120 инициирования, например, в ответ на событие по наведению указателя мыши и двойному щелчку.
На Фиг. 7 проиллюстрировано приложение, запущенное при выборе пятой позиции меню, показанного на Фиг. 5. Это приложение представляет собой пакет программ по обследованию коронарной артерии, который содержит мультипланарное реформатирование и средства анализа. Это приложение может быть выполнено системой 100 или иной системой, например, сервером прикладных программ. В качестве альтернативы, запуск пакета программ по обследованию коронарной артерии может представлять собой другой пример действия, выполняемого в ответ на событие, инициированное блоком 120 инициирования, например, в ответ на событие по наведению указателя мыши и двойному щелчку.
Существует много способов для установки взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой. В варианте осуществления системы 100 система 100, кроме того, содержит блок 105 установления взаимосвязи для установления взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой. Блок установления взаимосвязи предпочтительно позволяет устанавливать взаимосвязь между действием и сегментированной анатомической структурой, которая содержится в сегментированных объемных видеоданных. Например, порция данных, описывающая сегментированную анатомическую структуру, может содержать таблицу действий, связанных с упомянутыми сегментированными анатомическими структурами. По желанию такая таблица может, кроме того, содержать события, в ответ на которые эти действия должны быть выполнены. Специалист поймет, что существует много способов для установления взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой. Объем притязаний формулы изобретения не ограничен реализацией установления взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой.
В варианте осуществления системы 100 действие, взаимосвязанное с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, основано на модели, адаптированной к сегментированной анатомической структуре. В следующем варианте осуществления системы 100 действие, взаимосвязанное с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, основывается на классе элементов данных, содержащихся в сегментированной анатомической структуре. В следующем варианте осуществления системы 100 действие, взаимосвязанное с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, основывается на видеоданных члена (класса), содержащихся в сегментированной анатомической структуре, причем сами видеоданные члена (класса) содержатся в сегментированных объемных медицинских видеоданных. Все эти варианты осуществления, которые уже были описаны выше, существенно способствуют установлению взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных.
Специалисту следует понимать, что существует возможность сочетания нескольких вариантов осуществления системы 100. Например, существует возможность дальнейшей сегментации и/или классификации видеоданных члена (класса). Блок 125 идентификации может быть выполнен с возможностью идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных и/или классифицированных видеоданных члена (класса). Каждая сегментированная анатомическая структура, содержащаяся в сегментированных и/или классифицированных видеоданных члена (класса), может быть взаимосвязана с выполняемым действием. Исполнительный блок 130 может быть выполнен с возможностью осуществления действия, взаимосвязанного с указанной сегментированной анатомической структурой, содержащейся в указанных видеоданных члена (класса).
В варианте реализации системы 100 действие для выполнения исполнительным блоком 130 заключается в выводе на дисплей меню, которое содержит по меньшей мере одну позицию. Существует много возможных и полезных позиций, которые могут содержаться в меню. Например, позициями меню могут быть:
- название сегментированной анатомической структуры;
- краткое описание сегментированной анатомической структуры;
- подсказка о возможном пороке или нарушении функции сегментированной анатомической структуры; и/или
- информация, связанная с сегментированной анатомической структурой, например, фракция выброса (крови) желудочка или вероятность стеноза артерии.
Кроме того, имеются следующие примеры позиций меню:
- команда для запуска приложения конкретно для сегментированной анатомической структуры;
- соединение с базой данных, содержащей информацию о возможных заболеваниях, пороках и нарушениях функций сегментированной анатомической структуры;
- соединение с базой данных, предназначенной для врача, которая содержит данные по соответствующим пациентам, проходившим курсы лечения у врача;
- соединение со справочной информацией, позволяющей врачу получить доступ к вызывающим интерес историям болезни; и/или
- команда для переключения на иной способ визуализации.
Специалист поймет, что позиция меню может быть также реализована как действие, взаимосвязанное с указанной сегментированной анатомической структурой, которое должно быть выполнено системой 100 в ответ на инициированное событие.
В варианте осуществления системы 100 блок 115 указания и блок 120 инициирования управляют указателем, выведенным на дисплей, а инициированное событие представляет собой событие по наведению указателя, по наведению указателя и щелчку, или по наведению указателя и двойному щелчку. Эти три события легко реализовать, например, с использованием устройства мыши, и большинство пользователей сегодня знакомо с событием по наведению указателя, по наведению указателя и щелчку, а также по наведению указателя и двойному щелчку.
Специалист поймет, что система 100, описанная в настоящем документе, может быть полезным средством помощи врачу при постановке медицинского диагноза, в частности при интерпретации и извлечении информации из медицинских видеоданных.
Специалист, кроме того, поймет, что возможны также и другие варианты осуществления системы 100. Среди прочего, существует возможность переопределить блоки системы и перераспределить их функции. Например, в варианте осуществления системы 100 функции блока 115 указания могут быть объединены с функциями пускового блока 120 инициирования. В следующем варианте осуществления системы 100 может быть множество блоков сегментации взамен блока 103 сегментации. Каждый блок сегментации из множества блоков сегментации может быть выполнен с возможностью применения иного способа сегментации. Способ, применяемый системой 100, может определяться выбором пользователя.
Блоки системы 100 могут быть реализованы с использованием процессора. Как правило, выполнение их функций происходит под управлением программы системы программного обеспечения. В процессе выполнения программа системы программного обеспечения обычно загружена в память, такую как RAM, и выполняется из этой памяти. Программа может быть загружена из фонового запоминающего устройства, такого как ROM, жесткий диск, магнитное запоминающее устройство и/или оптическое запоминающее устройство, или может быть загружено через сеть, такую как Интернет. Возможно, чтобы описанное функционирование было обеспечено интегральной схемой прикладной ориентации.
На Фиг. 8 показано графическое представление примера реализации способа 800 получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским данным изображения. В способе 800 первым осуществляется этап 803 сегментации для сегментирования объемных медицинских видеоданных, что приводит к созданию сегментированных объемных медицинских видеоданных. После сегментирования объемных медицинских видеоданных в способе 800 следующим осуществляется этап 805 установления взаимосвязи для установления взаимосвязи между выполняемым действием и сегментированной анатомической структурой. После этапа 805 установления взаимосвязи в способе 800 осуществляется следующий этап 810 отображения для отображения сегментированных объемных медицинских видеоданных на дисплее. После этапа 810 отображения в способе 800 осуществляется следующий этап 815 указания для указания местоположения на виде, отображаемом на дисплее. Далее в способе 800 осуществляется следующий этап 820 инициирования для инициирования события. Следующий этап - это этап 825 идентификации для идентификации сегментированной анатомической структуры, содержащейся в сегментированных объемных медицинских видеоданных, на основе указанного местоположения на виде, отображаемом на дисплее, в ответ на инициированное событие. После этапа 825 идентификации в способе 800 осуществляется следующий этап 830 исполнения для выполнения действия, связанного с идентифицированной сегментированной анатомической структурой, что позволяет получить информацию, относящуюся к сегментированным объемным медицинским данным. После этапа 830 исполнения способ 800 может быть завершен. В качестве альтернативы, пользователь может продолжить использование способа 800 для получения дополнительной информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным.
Этап 803 сегментации и этап 805 установления взаимосвязи могут выполняться отдельно от других этапов, в другое время и в другом месте.
Порядок этапов в способе 800 не является обязательным, специалист может изменить порядок некоторых этапов или выполнять некоторые этапы параллельно, используя модели обработки сообщений, мультипроцессорные схемы или совмещенные по времени процессы, не отходя от сущности настоящего изобретения. Возможно, чтобы два и более этапа в способе 100 настоящего изобретения могли быть объединены в один этап. Возможно, чтобы этап в способе 800 настоящего изобретения мог быть разбит на множество этапов.
На Фиг. 9 схематично показан пример осуществления устройства 900 для получения изображения, применяющее систему 100, причем упомянутое устройство 900 для получения изображения содержит блок 910 для получения изображения, соединенный через внутреннее соединение с системой 100, входной соединитель 901 и выходной соединитель 902. Такая компоновка предпочтительно повышает возможности устройства 900 для получения изображения, обеспечивая упомянутое устройства 900 для получения изображения предпочтительными возможностями системы 100 для получения информации, относящейся к сегментированным объемным медицинским видеоданным. Примеры устройства для получения изображения содержат, но не ограничиваются этим, аппаратуру для CT, рентгенографии, MRI, US, PET, SPECT и NM.
На Фиг. 10 схематично показан пример осуществления рабочей станции 1000. Рабочая станция содержит системную шину 1001. Процессор 1010, память 1020, адаптер 1030 ввода-вывода (I/O) диска и интерфейс 1040 пользователя (UI) функционально соединены с системной шиной 1001. Устройство 1031 памяти на диске функционально связано с адаптером 1030 I/O диска. Клавиатура 1041, мышь 1042 и дисплей 1043 функционально связаны с интерфейсом 1040. Система 100 изобретения, реализованная как компьютерная программа, хранится в устройстве 1031 памяти на диске. Рабочая станция 1000 выполнена с возможностью загрузки программы и входных данных в память 1020 и выполнения программы на процессоре 1010. Пользователь может ввести информацию в рабочую станцию 1000 с использованием клавиатуры 1041 и/или мыши 1042. Рабочая станция 1000 выполнена с возможностью вывода информации на устройство 1043 дисплея и/или на диск 1031. Специалист поймет, что существуют многочисленные иные варианты осуществления рабочей станции 1000, известные в данной области техники, и настоящий вариант осуществления служит цели иллюстрации изобретения, и его не следует понимать как ограничение изобретения этим конкретным вариантом осуществления.
Следует отметить, что вышеупомянутые варианты осуществления скорее иллюстрируют, чем ограничивают изобретение, и специалисты в данной области техники смогут разработать альтернативные варианты осуществления без отклонения от объема притязаний прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые знаки ссылок, помещенные между скобок, не должны истолковываться как ограничивающие формулу изобретения. Термин «содержащий» не исключает наличия элементов или этапов, не приведенных в списке формулы изобретения или в описании. Неопределенные артикли английского языка «a» или «an» перед элементом не исключают наличия множества таких элементов. Изобретение может быть реализовано при помощи аппаратных средств, которые содержат некоторое количество определенных элементов, а также при помощи вычислительной машины с хранимой программой. В формуле изобретения системы, перечисляющей некоторые блоки, некоторые из этих блоков могут быть осуществлены по одному и тому же признаку аппаратного обеспечения и программного обеспечения. Использование терминов «первый», «второй», «третий» и т.д. не означает упорядоченного расположения. Эти термины следует интерпретировать как наименования.