用于組織特征化的基于并行樹的樣式辨識(shí)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開內(nèi)容總體上涉及醫(yī)學(xué)感測的領(lǐng)域，并且更具體地涉及在診斷和處置疾病中使用的用于分析醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)并特征化被成像的組織的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在診斷和核實(shí)疾病處置的成功水平中的創(chuàng)新已經(jīng)從外部成像處理迀移到內(nèi)部診斷處理。具體地，已經(jīng)開發(fā)了借助于超微型傳感器用于診斷血管堵塞和其他血管疾病的診斷儀器和處理，所述超微型傳感器被放置在用于導(dǎo)管插入流程的柔性伸長構(gòu)件(例如，導(dǎo)管或?qū)Ыz)的遠(yuǎn)端上。例如，已知的醫(yī)學(xué)感測技術(shù)包括血管造影、血管內(nèi)超聲(IVUS)、前景IVUS(FL-1VUS)、血流儲(chǔ)備分?jǐn)?shù)(FFR)確定、冠狀動(dòng)脈血流儲(chǔ)備(CFR)確定、光學(xué)相干斷層攝影(OCT)、經(jīng)食道超聲心動(dòng)描記以及圖像引導(dǎo)的治療。這些技術(shù)中的每個(gè)可以更好地適合于不同的診斷情形。為了增加成功處置的機(jī)會(huì)，健康護(hù)理設(shè)施在流程期間可以在場具有大量的成像、處置、診斷和感測模態(tài)。
[0003]醫(yī)學(xué)成像中的樣式辨識(shí)基于特性標(biāo)識(shí)來識(shí)別生物結(jié)構(gòu)和無機(jī)結(jié)構(gòu)，并且對(duì)它們進(jìn)行加亮以用于查看，因此向操作者提供對(duì)成像區(qū)的更好的描繪。在診斷和治療應(yīng)用兩者中已經(jīng)使用了用于辨識(shí)組織和組織類型的方法和系統(tǒng)。例如，美國專利第6200268號(hào)的標(biāo)題為“VASCULAR PLAQUE CHARACTERIZAT1N”、美國專利第6381350號(hào)的標(biāo)題為“INTRAVASCULAR ULTRASONIC ANALYSIS USING ACTIVE CONTOUR METHOD AND SYSTEM，，、美國專利第7074188號(hào)的標(biāo)題為“SYSTEM AND METHOD OF CHARACTERIZING VASCULAR TISSUE”、美國專利第 7175597 號(hào)的標(biāo)題為“N0N-1NVASIVE TISSUE CHARACTERIZAT1N SYSTEM ANDMETHOD”、美國專利第 7215802 號(hào)的標(biāo)題為 “SYSTEM AND METHOD FOR VASCULAR BORDERDETECT1N”、美國專利第 7359554 號(hào)的標(biāo)題為 “SYSTEM AND METHOD FOR IDENTIFYINGA VASCULAR BORDER”、美國專利第 7627156 號(hào)的標(biāo)題為“AUTOMATED LES1N ANALYSISBASED UPON AUTOMATIC PLAQUE CHARACTERIZAT1N ACCORDING TO A CLASSIFICAT1NCRITER1N”、以及美國專利第 7988633 號(hào)的標(biāo)題為 “APPARATUS AND METHOD FOR USE OFRFID CATHETER INTELLIGENCE”更加詳細(xì)地公開了樣式辨識(shí)，并且通過引用將其整體并入本文。
[0004]盡管用于辨識(shí)組織和組織類型的這些方法和系統(tǒng)已經(jīng)總體上充分證明，但是在成像和治療應(yīng)用中的進(jìn)展已經(jīng)使樣式辨識(shí)越來越集中于患者護(hù)理。因此，準(zhǔn)確度和速度是最為重要的。由于這些原因和其他原因，組織樣式辨識(shí)中的另外的進(jìn)展具有可測量地提高患者預(yù)后的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開內(nèi)容的實(shí)施例提供了一種使用多個(gè)獨(dú)立特征化模型來用于組織特征化的增強(qiáng)的系統(tǒng)和方法。
[0006]在一些實(shí)施例中，提供了一種用于分析醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)的方法。所述方法包括接收醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)集并且接收獨(dú)立組織特征化模型集。所述獨(dú)立組織特征化模型集中的每個(gè)應(yīng)用于所述醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)集，以便獲得多個(gè)中期分類結(jié)果。執(zhí)行對(duì)所述多個(gè)中期分類結(jié)果的仲裁以確定針對(duì)所述醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)集的構(gòu)成組織。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，所述獨(dú)立組織特征化模型集中的每個(gè)并行應(yīng)用于所述醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)集。在另一這樣的實(shí)施例中，所述獨(dú)立組織特征化模型集中的每個(gè)同時(shí)應(yīng)用于所述醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)集。在另外的這樣的實(shí)施例中，所述方法還包括結(jié)合所述醫(yī)學(xué)成像數(shù)據(jù)集的圖像表示來顯示所確定的構(gòu)成組織。
[0007]在一些實(shí)施例中，提供了一種醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包括:傳感器I/O接口，其能操作用于接收來自成像器械的成像數(shù)據(jù)；以及多個(gè)分類核，其每個(gè)能操作用于接收獨(dú)立特征化模型并將各自的所述獨(dú)立特征化模型應(yīng)用于所接收的成像數(shù)據(jù)以產(chǎn)生中期組織識(shí)別。所述系統(tǒng)還包括加權(quán)模塊，所述加權(quán)模塊能操作用于接收來自所述多個(gè)分類核中的每個(gè)的所述中期組織辨識(shí)，并且能操作用于基于仲裁方案根據(jù)所述中期組織識(shí)別來確定構(gòu)成組織。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，所接收的獨(dú)立特征化模型中的每個(gè)包括分類樹，并且所述多個(gè)分類核中的每個(gè)還能操作用于貫穿各自的所述分類樹以產(chǎn)生所述中期組織識(shí)別。在另外的這樣的實(shí)施例中，所述加權(quán)模塊還能操作用于將投票方案應(yīng)用于所述中期組織識(shí)別以確定所述構(gòu)成組織。在又另外的這樣的實(shí)施例中，所述投票方案基于與所述中期組織識(shí)別中的每個(gè)相關(guān)聯(lián)的確定性對(duì)投票進(jìn)行加權(quán)。
[0008]在一些實(shí)施例中，提供了一種用于構(gòu)建組織特征化模型的方法。所述方法包括接收成像數(shù)據(jù)樣本，并且將所述成像數(shù)據(jù)樣本與觀察到的對(duì)應(yīng)組織學(xué)關(guān)聯(lián)，以確定針對(duì)所述成像數(shù)據(jù)樣本中的每個(gè)的構(gòu)成組織。所述成像數(shù)據(jù)樣本被分組成多個(gè)組。基于被分組成各自的所述組的成像數(shù)據(jù)樣本，針對(duì)所述多個(gè)組中的每個(gè)組構(gòu)建組織特征化子模型。所述組織特征化子模型中的每個(gè)能獨(dú)立操作用于特征化未知成像數(shù)據(jù)樣本。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，所述子模型中的每個(gè)包括分類樹。在另外的這樣的實(shí)施例中，對(duì)所述成像數(shù)據(jù)樣本的所述分組利用隨機(jī)分組方案。
[0009]本公開內(nèi)容的系統(tǒng)和方法執(zhí)行關(guān)于醫(yī)學(xué)感測數(shù)據(jù)的樣式辨識(shí)，并且從而可以識(shí)別組織、組織類別、無機(jī)材料和/或其他合適的有機(jī)結(jié)構(gòu)和無機(jī)結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施例中，多個(gè)獨(dú)立的模型或子模型用于識(shí)別組織。由于與單個(gè)單片模型相比，所述模型是基于減少的參考樣本集的，因此每個(gè)模型可以比所述單片模型更簡單，具有更少的分枝和更大的確定性(盡管未必更大的個(gè)體準(zhǔn)確度)。簡化提高了辨識(shí)速度并減少了修剪的需要，這可以對(duì)預(yù)測準(zhǔn)確度做出讓步。歸因于每個(gè)模型的獨(dú)立性質(zhì)，在一些實(shí)施例中，所述模型可以被獨(dú)立地應(yīng)用作為在多線程或多核處理器上的單獨(dú)線程。這還可以提高辨識(shí)速度。如另外的優(yōu)點(diǎn)，在一些實(shí)施例中，多個(gè)并行模型減少了在用于構(gòu)建樹的參考數(shù)據(jù)集中的統(tǒng)計(jì)離群值的影響。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，這些優(yōu)點(diǎn)僅僅是示范性的，并且對(duì)于任何具體實(shí)施例不要求具體優(yōu)點(diǎn)。
[0010]根據(jù)以下的詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容的額外方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
【附圖說明】
[0011]將參考附圖描述本公開內(nèi)容的圖示性實(shí)施例，其中:
[0012]圖1是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的包括醫(yī)學(xué)感測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的示意圖。
[0013]圖2是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的醫(yī)學(xué)感測系統(tǒng)的示意圖。
[0014]圖3是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的由醫(yī)學(xué)感測系統(tǒng)收集的示范性信號(hào)的圖形表示。
[0015]圖4是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的成像信號(hào)集的示范性顯示的圖。
[0016]圖5是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的用于建立組織特征化模型的方法的流程圖。
[0017]圖6是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的用于組織樣式辨識(shí)的示范性分類樹的圖。
[0018]圖7是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的已經(jīng)經(jīng)歷了用于建立組織特征化模型的方法的成像數(shù)據(jù)集的圖形圖示。
[0019]圖8是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的用于建立并入多個(gè)并行子模型的組織特征化模型的方法的流程圖。
[0020]圖9是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的圖1和圖2的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的部分，包括樣式辨識(shí)引擎的功能方框圖。
[0021]圖10是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的用于適合于使用樣式辨識(shí)引擎來運(yùn)行的組織特征化的方法的流程圖。
[0022]圖11是根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的用于顯示被特征化的組織的示范性用戶接口的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了促進(jìn)對(duì)本公開內(nèi)容的原理的理解的目的，現(xiàn)在將參考在附圖中圖示的實(shí)施例，并且具體語言將用于對(duì)其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)當(dāng)理解，不旨在限制本公開內(nèi)容的范圍。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將正常地對(duì)本公開內(nèi)容所涉及的內(nèi)容所做出的，完全預(yù)期對(duì)所描述的設(shè)備、系統(tǒng)和方法的任何改變和另外的修改，以及對(duì)本公開內(nèi)容的原理的任何另外的應(yīng)用，并且其被包括在本公開內(nèi)容之內(nèi)。具體地，完全預(yù)期關(guān)于一個(gè)實(shí)施例描述的特征、部件和/或步驟可以與關(guān)于本公開內(nèi)容的其他實(shí)施例描述的特征、部件和/或步驟進(jìn)行組合。然而，為了簡潔的目的，將不單獨(dú)描述這些組合中的很多迭代。
[0024]圖1是描繪根據(jù)本公開內(nèi)容的一些實(shí)施例的包括醫(yī)學(xué)感測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)101的醫(yī)學(xué)系統(tǒng)100的示意圖?？傮w上，醫(yī)學(xué)系統(tǒng)100提供多種形式的采集和處理元件的相干集成和聯(lián)合，所述處理元件被設(shè)計(jì)為對(duì)各種方法敏感，所述各種方法用于采集和解讀人類生物生理學(xué)和形態(tài)學(xué)信息和對(duì)各種狀況的協(xié)同處置。更具體地，在系統(tǒng)100中，醫(yī)學(xué)感測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)101是用于醫(yī)學(xué)感測數(shù)據(jù)的采集、控制、解讀和顯示的集成設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，處理系統(tǒng)101是具有硬件和軟件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，所述硬件和軟件用于采集、處理和顯示多模態(tài)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，但是，在其他實(shí)施例中，處理系統(tǒng)101可以是能操作用于處理醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)的任何其他類型的計(jì)算系統(tǒng)。在處理系統(tǒng)101是計(jì)算機(jī)工作站的實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括至少處理器(例如，微控制器或?qū)Ｓ弥醒胩幚韱卧?CPU))、非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，硬盤驅(qū)動(dòng)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和/或光盤只讀存儲(chǔ)器(⑶-ROM))、視頻控制器(例如，圖形處理單元(GPU))以及網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備(例如，以太網(wǎng)控制器或無線通信控制器)。在這方面，在一些具體實(shí)例中，處理系統(tǒng)101被編程為運(yùn)行與本文中描述的數(shù)據(jù)采集和分析相關(guān)聯(lián)的步驟。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)理解，與本公開內(nèi)容的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、器械控制和/或其他處理或控制方面有關(guān)的任何步驟可以由處理系統(tǒng)使用可由處理系統(tǒng)訪問的被存儲(chǔ)在非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上或中的對(duì)應(yīng)指令來實(shí)施。在一些實(shí)例中，處理系統(tǒng)101是便攜式的(例如，手持式、在滾動(dòng)車上等)。而且，應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)例中，處理系統(tǒng)101包括多個(gè)計(jì)算設(shè)備。在這方面，具體應(yīng)當(dāng)理解，本公開內(nèi)容的不同處理和/或控制方面可以使用多個(gè)計(jì)算設(shè)備來單獨(dú)地實(shí)施或在預(yù)定義分組之內(nèi)實(shí)施。下面描述的在多個(gè)計(jì)算設(shè)備上的處理和/或控制方面的任何劃分和/或組合在本公開內(nèi)容的范圍之內(nèi)。
[0025]在圖示的實(shí)施例中，醫(yī)學(xué)系統(tǒng)100被部署在具有控制室104的導(dǎo)管室102中，處理系統(tǒng)101被定位在控制室中。在其他實(shí)施例中，處理系統(tǒng)101可以被定位在其他地方，例如，在導(dǎo)管室1