專利名稱：監(jiān)視腫瘤負(fù)荷的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像，更具體地涉及鑒定圖像體積的所選屬性和監(jiān)視患者中所選屬性的變化。
背景技術(shù)：
通過(guò)成像設(shè)備生成3D數(shù)據(jù)而獲得的解剖數(shù)據(jù)的可視化通常是由呈現(xiàn)其強(qiáng)度和/或密度值的體積來(lái)處理(例如在計(jì)算機(jī)體層攝影情況下的Hounsfield單元(HU))。許多臨床應(yīng)用都是基于體積數(shù)據(jù)的3D可視化，這些應(yīng)用包括但不局限于檢測(cè)肺部結(jié)節(jié)并測(cè)量其尺寸、鑒定脈管彎曲、直徑和品質(zhì)、心血管及功能應(yīng)用，并且為檢測(cè)息肉而導(dǎo)航結(jié)腸。這些應(yīng)用依賴于圖像數(shù)據(jù)(強(qiáng)度、密度(HU)、吸收(標(biāo)準(zhǔn)吸收值SUV))的絕對(duì)值、和與醫(yī)學(xué)成像相關(guān)的其它材料屬性，以便從背景組織區(qū)分多維解剖體。一些臨床成像應(yīng)用被設(shè)計(jì)成將例行篩選例如腫瘤、結(jié)節(jié)和息肉形式的早期癌癥。
許多癌癥通常從它們的基本器官或位置轉(zhuǎn)移或移動(dòng)，從而牽涉了其它器官和位置。腫瘤轉(zhuǎn)移到的最普通的位置是肺部、肝部、以及骨頭之前的淋巴結(jié)。通常，轉(zhuǎn)移性疾病分布在貫穿人體解剖體的小損傷(2-10mm)處。轉(zhuǎn)移性損傷最普通的位置是在肺部和肝部。CT圖像上肝部損傷的可視對(duì)比度對(duì)于人眼是有限的。磁共振成像(MRI)和正電子發(fā)射斷層(PET)成像相對(duì)CT提高了可視化肝部腫瘤，但是對(duì)比度仍然受限。
對(duì)于原發(fā)和次要癌癥有許多治療選項(xiàng)。這些選項(xiàng)包括放射療法、化學(xué)療法、激素治療、免疫療法、手術(shù)以及其它。
當(dāng)前，醫(yī)生在評(píng)估患者時(shí)大多依賴于受治療的腫瘤的外觀解剖尺寸和形狀，以對(duì)選擇的療法作出反應(yīng)。如果癌癥發(fā)作，這對(duì)于具有“大體積疾病(意味著腫瘤負(fù)荷是實(shí)際存在的腫瘤細(xì)胞的過(guò)高估計(jì))”的患者來(lái)說(shuō)存在有問(wèn)題，而組織塊的相對(duì)尺寸沒(méi)有變化。因?yàn)槌霈F(xiàn)了PET和CT/PET成像，所以可以評(píng)估腫瘤活動(dòng)部分的尺寸以確定患者對(duì)療法的響應(yīng)。醫(yī)生期望在后續(xù)治療之前和之后測(cè)量損傷(或多個(gè)損傷)的尺寸，以鑒定響應(yīng)。在原發(fā)癌癥的許多情況下，可能會(huì)直接鑒定由損傷占據(jù)的解剖體的體積。在一些情況下，腫瘤會(huì)限制了對(duì)比度和/或使輪廓不清，這意味著腫瘤的輪廓難以識(shí)別。在多個(gè)損傷和轉(zhuǎn)移性疾病的情況下，可能有成百上千個(gè)分布在整個(gè)人體或各個(gè)器官中的小損傷。但是，當(dāng)存在多個(gè)損傷時(shí)，識(shí)別和跟蹤每個(gè)損傷是極其耗時(shí)的。另外，醫(yī)生可根據(jù)由被稱為“總腫瘤負(fù)荷(TTB)”的單個(gè)量來(lái)選擇表示由所有損傷中占據(jù)的體積和。如此，當(dāng)任何腫瘤響應(yīng)于所選擇的治療計(jì)劃時(shí)，TTB將變化。但是，即使在治療狀況的過(guò)程中跟蹤TTB也需要困難而又耗時(shí)的過(guò)程。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于鑒定圖像體積的所選屬性的系統(tǒng)。該系統(tǒng)被配置成接收一個(gè)興趣體積區(qū)的圖像數(shù)據(jù)集，至少基于形狀和結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)為所選屬性處理該數(shù)據(jù)集，以獲得多個(gè)響應(yīng)，并計(jì)算多個(gè)所獲得響應(yīng)的聚集的索引。
在另一個(gè)實(shí)施例中，提供一種成像系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)包括圖像獲取部分，用于獲取圖像數(shù)據(jù)，控制器，被配置成控制所述圖像獲取部分，和處理器被配置成鑒定圖像體積的所選屬性和監(jiān)視所選屬性的變化。該處理器還被編程用來(lái)從X射線模態(tài)、CT模態(tài)、超聲波模態(tài)、磁共振成像(MRI)模態(tài)、正電子發(fā)射斷層(PET)模態(tài)、核醫(yī)療模態(tài)、光學(xué)模態(tài)、和上述模態(tài)的組合的其中一個(gè)中接收興趣體積區(qū)的圖像數(shù)據(jù)集，以至少基于形狀和結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)為所選屬性處理該數(shù)據(jù)集，以獲得多個(gè)響應(yīng)，并計(jì)算多個(gè)所獲得響應(yīng)的聚集的索引。
在又一個(gè)實(shí)施例中，提供一種鑒定圖像體積的所選屬性和監(jiān)視所選屬性的變化的方法。該方法包括接收一個(gè)興趣體積區(qū)的圖像數(shù)據(jù)集，至少基于形狀和結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)為所選屬性處理該數(shù)據(jù)集，以獲得多個(gè)響應(yīng)，并計(jì)算多個(gè)所獲得響應(yīng)的聚集的索引。


圖1是多層面體積CT成像系統(tǒng)的示圖；圖2是如圖1所示的多層面體積CT成像系統(tǒng)的框圖；圖3是興趣體積區(qū)(VOI)，諸如患者一部分的示意圖；
圖4是圖3所示的興趣體積區(qū)(VOI)的另一個(gè)示意圖；圖5是圖4所示的每個(gè)響應(yīng)1-6所確定體積的表格；圖6是圖3所示的VOI的示意圖，說(shuō)明了例如在一個(gè)治療過(guò)程后，在較后的時(shí)間點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)；圖7是圖6所示的VOI的示意圖；圖8是圖7所示的響應(yīng)1-7更新的所確定體積的表格800；圖9是為興趣體積區(qū)確定腫瘤負(fù)荷索引的一個(gè)示例方法的流程圖；圖10是為興趣體積區(qū)確定腫瘤負(fù)荷索引的另一個(gè)示例方法的流程圖；圖11是通常應(yīng)用于多個(gè)成像和診斷解決方案的本發(fā)明的示例實(shí)施例的數(shù)據(jù)流圖；和圖12是應(yīng)用于利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)的肺部研究的本發(fā)明的一個(gè)示例實(shí)施例的數(shù)據(jù)流圖。
具體實(shí)施例方式
如這里所使用的，以單數(shù)敘述的元件或步驟并且在詞語(yǔ)之前的“一”或“一個(gè)”應(yīng)當(dāng)被理解為不排除多個(gè)所述元素或步驟，除非明確地表達(dá)了這種排除。另外，對(duì)本發(fā)明的“一個(gè)實(shí)施例”的引用不旨在被解釋為排除也合并了所敘述特征的附加實(shí)施例的存在。
也如這里所使用的，短語(yǔ)“再現(xiàn)圖像”不試圖排除這樣的本發(fā)明的實(shí)施例，其中生成了表示圖像的數(shù)據(jù)但卻沒(méi)有生成可視的圖像。因此，如在這里所使用的術(shù)語(yǔ)，“圖像”廣義地指可視圖像和表示可視圖像的數(shù)據(jù)。但是，許多實(shí)施例生成(或者被配置成生成)至少一個(gè)可視圖像。
圖1是多層面體積CT成像系統(tǒng)10的示圖。圖2是如圖1所示的系統(tǒng)10的示意框圖。在該示例實(shí)施例中，所示出的計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)成像系統(tǒng)10包括代表“第三代”CT成像系統(tǒng)的臺(tái)架12。臺(tái)架12具有放射源14，用于朝臺(tái)架12相對(duì)側(cè)上的檢測(cè)器陣列18投影x射線的錐面束16。
檢測(cè)器陣列18由多個(gè)檢測(cè)器行(未示出)組成，所述檢測(cè)器行包括多個(gè)檢測(cè)器元件20，這些檢測(cè)器行一起感測(cè)穿過(guò)對(duì)象的投影x射線光束，對(duì)象比如是內(nèi)科患者22。每個(gè)檢測(cè)器元件20產(chǎn)生表示碰撞放射束強(qiáng)度的電子信號(hào)，因此放射束在通過(guò)患者22的時(shí)候衰減。具有多層面檢測(cè)器陣列18的成像系統(tǒng)10能夠提供表示患者22的多個(gè)圖像。多個(gè)圖像中的每個(gè)圖像對(duì)應(yīng)于體積中單獨(dú)的“層面”。層面的“厚度”或孔徑取決于檢測(cè)器行的厚度。
在為獲得放射投影數(shù)據(jù)的掃描期間，臺(tái)架12和安裝在其上的部件圍著旋轉(zhuǎn)軸24旋轉(zhuǎn)。圖2只示出了檢測(cè)器元件20的單個(gè)行(即檢測(cè)器行)。但是，多層面檢測(cè)器陣列18包括多個(gè)檢測(cè)器元件20的平行檢測(cè)器行，使得可在掃描期間同時(shí)獲得對(duì)應(yīng)于準(zhǔn)平行或平行層面的投影數(shù)據(jù)。
臺(tái)架12的旋轉(zhuǎn)和放射源14的操作是由CT系統(tǒng)10的控制機(jī)構(gòu)26來(lái)管理的。控制機(jī)構(gòu)26包括放射控制器28和臺(tái)架電動(dòng)機(jī)控制器30，所述放射控制器28用來(lái)向放射源14提供功率和定時(shí)信號(hào)，所述臺(tái)架電動(dòng)機(jī)控制器30控制臺(tái)架12的旋轉(zhuǎn)速度和位置?？刂茩C(jī)構(gòu)26中的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)(DAS)32對(duì)來(lái)自檢測(cè)器元件20的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，以用于后續(xù)處理。圖像再現(xiàn)器34從DAS32接收采樣和數(shù)字化的放射數(shù)據(jù)并執(zhí)行高速圖像再現(xiàn)。再現(xiàn)的圖像作為輸入被提供給計(jì)算機(jī)36，計(jì)算機(jī)36將該圖像存儲(chǔ)在大容量存儲(chǔ)設(shè)備38中。
計(jì)算機(jī)36還經(jīng)由具有鍵盤的控制臺(tái)40從操作員接收命令和掃描參數(shù)。關(guān)聯(lián)的顯示器42允許操作員觀察再現(xiàn)的圖像和來(lái)自計(jì)算機(jī)36的其它數(shù)據(jù)。操作員所提供的命令和參數(shù)被計(jì)算機(jī)36用來(lái)向DAS32、放射控制器28、和臺(tái)架電動(dòng)機(jī)控制器30提供控制信號(hào)和信息。此外，計(jì)算機(jī)36操作工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制器44，該工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制器44控制電動(dòng)工作臺(tái)46以定位臺(tái)架12中的患者22。特別地，工作臺(tái)46移動(dòng)患者22的部分通過(guò)臺(tái)架開(kāi)口48。
在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36包括設(shè)備50，例如軟盤驅(qū)動(dòng)器或CD-ROM驅(qū)動(dòng)，用來(lái)從諸如軟盤或CD-ROM的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)52讀取指令和/或數(shù)據(jù)。在另一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36執(zhí)行存儲(chǔ)在固件(未示出)中的指令。通常，圖2中所示的DAS 32、再現(xiàn)器34和計(jì)算機(jī)36至少一個(gè)中的處理器被編程用來(lái)執(zhí)行下述的過(guò)程。當(dāng)然，該方法不限于在CT系統(tǒng)10中實(shí)施，并且還可以結(jié)合成像系統(tǒng)的許多其它類型和變型來(lái)應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)36被編程用來(lái)執(zhí)行這里所述的功能，因此如這里所使用的那樣，術(shù)語(yǔ)計(jì)算機(jī)不僅限于那些在本領(lǐng)域中稱為計(jì)算機(jī)的集成電路，而是廣義地指計(jì)算機(jī)、處理器、微控制器、微型計(jì)算機(jī)、可編程邏輯控制器、特定用途集成電路、和其它可編程電路。
以下描述的是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)示例多層面CT系統(tǒng)。盡管在下面詳細(xì)描述了系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，可以有許多本發(fā)明的替換實(shí)施例。例如，盡管描述了一個(gè)定的檢測(cè)器和一個(gè)特定的數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，但是其它檢測(cè)器或者數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)可結(jié)合所述系統(tǒng)來(lái)使用，并且本發(fā)明不限于用某一特定類型的檢測(cè)器來(lái)實(shí)施。具體地，下面描述的檢測(cè)器包括多個(gè)模塊，并且每個(gè)模塊包括多個(gè)檢測(cè)器單元。不是去利用下面描述的特定檢測(cè)器，而是利用具有沿z軸不分段的單元的檢測(cè)器，和/或利用具有在任意方向上結(jié)合在一起以便同時(shí)獲取多層面掃描數(shù)據(jù)的多個(gè)模塊的檢測(cè)器，這些模塊具有沿x軸和/或z軸的多個(gè)元件。通常，系統(tǒng)可在多層面模式中操作，以收集數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)層面?？衫孟到y(tǒng)來(lái)執(zhí)行軸向和螺旋掃描，并且可處理、再現(xiàn)、顯示和/或存檔所掃描對(duì)象的橫截面圖像。
圖3是興趣體積區(qū)(VOI)300，諸如患者22一部分302的示意圖。在一個(gè)示例實(shí)施例中，VOI300包括一個(gè)或多個(gè)人體部分，比如第一器官304和第二器官306。VOI300的掃描可檢測(cè)各種響應(yīng)(1-6)，比如感興趣的解剖體和病變。
這里所描述的方法和設(shè)備能夠?yàn)楦櫢鞣N解剖體和病變的形狀和尺寸中的縱向變化而實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)有關(guān)各向異性體積數(shù)據(jù)集的形狀過(guò)濾方法。肺部移位變化用來(lái)描述本發(fā)明的各種實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)注意，還可以想到其它的應(yīng)用，例如但不僅限于放射腫瘤學(xué)、神經(jīng)學(xué)、灌注、脈管分析、結(jié)腸、肺部和心臟脈管分段。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括執(zhí)行解剖形狀過(guò)濾和對(duì)應(yīng)于VOI300的3維體積數(shù)據(jù)集的可視化。3D形狀過(guò)濾的輸出可根據(jù)當(dāng)前的過(guò)程而被分離成不同的響應(yīng)類型。在一個(gè)示例說(shuō)明中，所述分離可是以底層對(duì)象的圓柱化或球面化程度的形式。對(duì)這一過(guò)濾的響應(yīng)還可具有底層掃描部件，該底層掃描部件創(chuàng)建與下層對(duì)象等同的尺寸和形狀，即將過(guò)濾調(diào)整為最大化地響應(yīng)具有8mm直徑的圓柱體(和球形)，并且如果底層對(duì)象在尺寸或形狀上偏離了所期望的調(diào)整值，那么不會(huì)是最大的。可獨(dú)立地顯示形狀響應(yīng)，或者可以在2D或體積3D透視圖中表示的圖像數(shù)據(jù)上重疊所述形狀響應(yīng)。與當(dāng)前可得的窗口和灰階(W/L)操作相類似的方法可應(yīng)用于過(guò)濾的響應(yīng)，以允許用戶有選擇地顯示他們想要看到的響應(yīng)，實(shí)際上為用戶提供了調(diào)整對(duì)非最大響應(yīng)的靈敏度的能力。該方法可獨(dú)立地應(yīng)用于過(guò)濾響應(yīng)。該方法還允許合并完全不同的響應(yīng)，以便在不丟失用戶的W/L能力的情況下進(jìn)行組合顯示。這一能力是通過(guò)使用兩個(gè)互補(bǔ)的方法而實(shí)現(xiàn)的，第一個(gè)方法在響應(yīng)空間創(chuàng)建偽像基準(zhǔn)點(diǎn)，該響應(yīng)空間允許響應(yīng)數(shù)據(jù)以與這個(gè)基準(zhǔn)有關(guān)的鏡像感受(mirrored sense)被分離，并且第二個(gè)方法類似地使用具有適當(dāng)轉(zhuǎn)移函數(shù)的鏡像彩色圖。這些方法的結(jié)果是，用戶可應(yīng)用選擇性的W/L，并且過(guò)濾的完全不同響應(yīng)(例如，球形的或圓柱形的)同時(shí)獨(dú)立地被顯示，或者為了視覺(jué)區(qū)分而利用它們自己的彩色圖在圖像數(shù)據(jù)上被同時(shí)顯示。
利用與形態(tài)操作相關(guān)的肺部解剖密度值來(lái)識(shí)別包含感興趣的解剖體的體積。執(zhí)行多分辨率采樣，以便以不同的比例來(lái)顯示所述體積。結(jié)合高斯平滑執(zhí)行向下采樣，以便最小化混疊偽像。確定用高斯濾波器的解析導(dǎo)數(shù)來(lái)對(duì)體積做卷積的離散近似，以及分別顯示對(duì)球形和圓柱體解剖對(duì)象、結(jié)節(jié)和脈管的響應(yīng)。
圖4是(圖3所示的)興趣體積區(qū)(VOI)300的一個(gè)示意圖。響應(yīng)1-6的中心被識(shí)別以便為成像的VOI300內(nèi)的各個(gè)腫瘤提供三維參考。指向各個(gè)腫瘤的3D指針被用來(lái)估計(jì)每個(gè)腫瘤的體積，并且所有腫瘤的體積被求和以計(jì)算總腫瘤負(fù)荷(TTB)。在一個(gè)替換實(shí)施例中，不為每個(gè)腫瘤單獨(dú)估計(jì)體積，而是整體上估計(jì)感興趣的人體的體積，其中不需要各個(gè)腫瘤的求和，如直接確定TTB一樣。
圖5是每個(gè)響應(yīng)1-6的所確定體積502的表格500?？纱_定和顯示總腫瘤負(fù)荷(TTB)504。通過(guò)組合一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)1-6的體積來(lái)確定TTB。在該示例實(shí)施例中，各個(gè)響應(yīng)1-6的體積相加在一起以確定TTB504。在其它各種實(shí)施例中，還可使用組合體積的其它方法。
圖6是(圖3所示的)VOI300的示意圖，說(shuō)明了例如在一個(gè)治療過(guò)程后，在較后的時(shí)間點(diǎn)接收的數(shù)據(jù)?？稍谶B續(xù)的時(shí)間點(diǎn)之間通過(guò)減法、除法或其它數(shù)據(jù)表達(dá)來(lái)確定VOI300的TTB504的變化。
圖7是(圖6所示的)VOI300的示意圖。識(shí)別響應(yīng)1-6的中心，并且還識(shí)別附加的檢測(cè)響應(yīng)7以及確定其中心。
圖8是響應(yīng)1-7更新的所確定體積802的表格800?？纱_定和顯示總腫瘤負(fù)荷(TTB)804。通過(guò)組合一個(gè)或多個(gè)響應(yīng)1-7的體積來(lái)確定TTB。在該示例實(shí)施例中，各個(gè)響應(yīng)1-7的體積相加在一起以確定TTB804。在其它各種實(shí)施例中，還可使用組合體積的其它方法。還可為每個(gè)體積確定和顯示在連續(xù)時(shí)間點(diǎn)之間的差值。所述差值可表達(dá)為與先前值的大小變化，或者可表達(dá)為與先前值的相對(duì)變化，比如與先前值的百分比變化。在一個(gè)替換實(shí)施例中，直接為感興趣的整體人體確定TTB。
還可在次要圖像中重復(fù)該過(guò)程，比如從向第一圖像注冊(cè)的可替換成像模態(tài)獲得的圖像，并且計(jì)算所檢測(cè)的體積中的差異。例如，在CT和PET圖像中執(zhí)行基于形狀的過(guò)濾可以提供來(lái)自CT的有關(guān)解剖腫瘤負(fù)荷(ATB)的信息，以及來(lái)自PET的生理腫瘤負(fù)荷(PTB)。在較后的時(shí)間點(diǎn)重復(fù)這一分析將揭示治療起作用的程度，因?yàn)橥ǔ＝馄首兓谏碜兓?br> 還可過(guò)濾對(duì)所有體積的檢測(cè)，以便只需自動(dòng)跟隨損傷子集(比如5個(gè)最大的損傷)的演變，就如WHO和RECIST標(biāo)準(zhǔn)所推薦的。這樣的措施包括確定損傷子集的平均或總體積的演變，確定任何這些損傷體積中最大的減小/增大。
圖9是為興趣體積區(qū)確定腫瘤負(fù)荷索引的示例方法900的流程圖。在一個(gè)示例實(shí)施例中，在實(shí)時(shí)球形過(guò)濾之后，根據(jù)所有識(shí)別的體元來(lái)確定腫瘤負(fù)荷。方法900包括例如根據(jù)CT成像掃描來(lái)訪問(wèn)或接收902多維數(shù)據(jù)。在各種替換實(shí)施例中，可利用原始數(shù)據(jù)、投影數(shù)據(jù)、和/或圖像數(shù)據(jù)例如從但不局限于從X射線模態(tài)、CT模態(tài)、超聲波模態(tài)、磁共振成像(MRI)模態(tài)、正電子發(fā)射斷層(PET)模態(tài)、核醫(yī)療模態(tài)、光學(xué)模態(tài)、和上述模態(tài)的組合的各種掃描中來(lái)接收多維數(shù)據(jù)。多維數(shù)據(jù)可例如但不局限于是放射數(shù)據(jù)、腫瘤數(shù)據(jù)、神經(jīng)數(shù)據(jù)、心臟數(shù)據(jù)、胸部數(shù)據(jù)、肌和骨骼數(shù)據(jù)、血管數(shù)據(jù)、和介入數(shù)據(jù)。確定來(lái)自所接收數(shù)據(jù)的感興趣的區(qū)域或體積。用戶可選擇興趣體積區(qū)，或者利用數(shù)據(jù)的預(yù)定屬性來(lái)自動(dòng)確定興趣體積區(qū)，以便定位包括在興趣體積區(qū)內(nèi)的多維數(shù)據(jù)的至少一個(gè)子集。
連同利用FP減小的后處理，利用實(shí)時(shí)的基于形狀的過(guò)濾來(lái)處理904VOI，以確定像腫瘤的球狀對(duì)象。聚集906過(guò)濾響應(yīng)，以確定有效的腫瘤負(fù)荷索引?？v向研究重復(fù)908該過(guò)程，以為癌癥的加速或抑制的目的而確定變化。
上述方法還可包括利用基于3D形狀的過(guò)濾來(lái)檢測(cè)對(duì)象的圖像中的球形區(qū)域。聚集所識(shí)別的球形體元的位置，以形成腫瘤負(fù)荷索引，其中為確定變化而通過(guò)縱向檢查來(lái)跟蹤結(jié)果。腫瘤負(fù)荷索引可隨時(shí)間和/或各種統(tǒng)計(jì)分析的總數(shù)而發(fā)展。多個(gè)成像模態(tài)的腫瘤負(fù)荷索引可被組合，以為判定規(guī)則引擎提供附加的信息。
圖10是為興趣體積區(qū)確定腫瘤負(fù)荷索引的一個(gè)示例方法1000的流程圖。方法1000可在確定了每個(gè)所識(shí)別的區(qū)域的塊的中心之后利用實(shí)時(shí)形狀過(guò)濾并利用這些中心來(lái)對(duì)腫瘤分段和確定腫瘤的大小，從而確定總腫瘤負(fù)荷體積。方法900可進(jìn)一步包括在后處理之后，利用基于3D形狀的過(guò)濾來(lái)檢測(cè)對(duì)象圖像中的球形區(qū)域，以確定所檢測(cè)的每個(gè)集群塊的中心。將每個(gè)所識(shí)別的位置饋送給體積分段算法，該算法估算各個(gè)候選腫瘤的體積。聚集各個(gè)體積估算，以形成總的腫瘤體積。為確定變化而通過(guò)縱向檢查來(lái)跟蹤結(jié)果。
方法1000包括例如根據(jù)CT成像掃描來(lái)訪問(wèn)或接收1002多維數(shù)據(jù)。在各種替換實(shí)施例中，可利用原始數(shù)據(jù)、投影數(shù)據(jù)、和/或圖像數(shù)據(jù)例如從但不局限于從X射線模態(tài)、CT模態(tài)、超聲波模態(tài)、磁共振成像(MRI)模態(tài)、正電子發(fā)射斷層(PET)模態(tài)、核醫(yī)療模態(tài)、光學(xué)模態(tài)、和上述模態(tài)的組合的各種掃描來(lái)接收多維數(shù)據(jù)。多維數(shù)據(jù)可例如但不局限于是放射數(shù)據(jù)、腫瘤數(shù)據(jù)、神經(jīng)數(shù)據(jù)、心臟數(shù)據(jù)、胸部數(shù)據(jù)、肌和骨骼數(shù)據(jù)、血管數(shù)據(jù)、和介入數(shù)據(jù)。確定來(lái)自所接收數(shù)據(jù)的感興趣的區(qū)域或體積。用戶可選擇興趣體積區(qū)，或者利用數(shù)據(jù)的預(yù)定屬性來(lái)自動(dòng)確定興趣體積區(qū)，以便定位包括在興趣體積區(qū)內(nèi)的多維數(shù)據(jù)的至少一個(gè)子集。
連同利用FP減小的后處理，利用實(shí)時(shí)的基于形狀的過(guò)濾來(lái)處理904VOI，以確定像腫瘤的球狀對(duì)象。確定球形響應(yīng)的每個(gè)集群塊的中心，并將其用來(lái)分段并估算每個(gè)球形響應(yīng)的體積。聚集1008體積估算，以確定有效的腫瘤負(fù)荷體積。縱向研究地重復(fù)1010該過(guò)程，以為癌癥的加速或抑制的目的而確定變化。
圖11是通常應(yīng)用于多個(gè)成像和診斷解決方案的本發(fā)明的示例實(shí)施例的數(shù)據(jù)流圖1100。利用成像系統(tǒng)1102的任何各種模態(tài)的掃描來(lái)獲得多維數(shù)據(jù)。例如，可以在X射線模態(tài)、CT模態(tài)、超聲波模態(tài)、磁共振成像(MRI)模態(tài)、正電子發(fā)射斷層(PET)模態(tài)、核醫(yī)療模態(tài)、光學(xué)模態(tài)、和上述模態(tài)的組合的掃描期間獲得數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)1104可例如是放射數(shù)據(jù)、腫瘤數(shù)據(jù)、神經(jīng)數(shù)據(jù)、心臟數(shù)據(jù)、胸部數(shù)據(jù)、肌和骨骼數(shù)據(jù)、血管數(shù)據(jù)、和介入數(shù)據(jù)?？梢岳眠^(guò)濾，諸如利用基于3D形狀的過(guò)濾和/或推導(dǎo)不可直接確定的屬性導(dǎo)出來(lái)處理1106圖像數(shù)據(jù)1104。例如，可以為圖像結(jié)構(gòu)、形狀、Hounsfield號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)吸收值(SUV)、解剖結(jié)構(gòu)、和/或直徑來(lái)過(guò)濾圖像數(shù)據(jù)1104，并且例如可從圖像數(shù)據(jù)集推導(dǎo)灌注和/或流動(dòng)。
可利用可選擇的閾值1110來(lái)分析所處理的數(shù)據(jù)，閾值比如是高閾值、低閾值、或高低閾值，以便檢測(cè)在圖像數(shù)據(jù)中的球形區(qū)域。聚集1108所識(shí)別的球形體元的位置以形成腫瘤負(fù)荷索引，并且傾向于在縱向檢查中利用先前的索引1114來(lái)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行空時(shí)分析。在一個(gè)替換實(shí)施例中，可在后處理之后，利用基于3D形狀的過(guò)濾來(lái)檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)中的多個(gè)球形區(qū)域，以確定所檢測(cè)的每個(gè)集群的塊中心。將每個(gè)所識(shí)別的位置輸入給體積分段算法，該算法估算各個(gè)候選腫瘤的體積。聚集各個(gè)體積估算，以形成總的腫瘤體積。為確定變化而通過(guò)縱向檢查來(lái)跟蹤結(jié)果。
還可過(guò)濾對(duì)所有體積的檢測(cè)，以便只需自動(dòng)跟隨腫瘤子集(比如5個(gè)最大的損傷)的演變。這樣的措施包括計(jì)算腫瘤子集的平均或總體積的演變，和/或計(jì)算任何這些腫瘤體積中最大的減小/增大?？蓪⑴卸ㄒ?guī)則引擎116應(yīng)用于聚集數(shù)據(jù)，以便腫瘤數(shù)量、各個(gè)腫瘤尺寸、聚集的腫瘤尺寸、和/或感興趣屬性的其它體積的變化可被用來(lái)確定診斷和/或治療的推薦過(guò)程。判定規(guī)則引擎116從患者元數(shù)據(jù)的源1118接收數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括但不限于患者遺傳數(shù)據(jù)、患者家族歷史數(shù)據(jù)、組織病理數(shù)據(jù)、患者過(guò)敏數(shù)據(jù)、和患者病歷。
判定規(guī)則引擎116可接收來(lái)自各種數(shù)據(jù)庫(kù)1119的數(shù)據(jù)，比如可本地駐留在通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備38訪問(wèn)的存儲(chǔ)器中的診斷知識(shí)庫(kù)和/或疾病治療知識(shí)庫(kù)。判定規(guī)則引擎116也可使用經(jīng)由諸如互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。可經(jīng)由顯示器1122將診斷和推薦的治療以及應(yīng)用判定規(guī)則引擎116的其它結(jié)果傳遞1120給用戶，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將它們發(fā)送給其它用戶。應(yīng)用判定規(guī)則引擎116的結(jié)果可以是二元響應(yīng)、比如腫瘤負(fù)荷是好轉(zhuǎn)還是惡化。響應(yīng)可以用比如腫瘤負(fù)荷的體積質(zhì)量或者腫瘤結(jié)節(jié)的數(shù)量來(lái)量度。響應(yīng)可包括患者詳細(xì)的歷史，詳細(xì)記錄了疾病和/或治療的進(jìn)度。
來(lái)自用戶輸入模塊1124的用戶輸入可用來(lái)修改或編輯用來(lái)生成輸出的更新參數(shù)的算法或由該算法使用的更新參數(shù)。用戶輸入模塊1124可以是標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立人機(jī)接口，或者可以是現(xiàn)有成像系統(tǒng)控制器的一部分?？梢允止⒂脩糨斎脘浫氲捷斎肽K1124中，或者用戶輸入可以是在可訪問(wèn)系統(tǒng)10的軟件、固件和/或硬件中實(shí)現(xiàn)的邏輯代碼段的輸出。
圖12是應(yīng)用于利用計(jì)算機(jī)體層攝影(CT)的肺部研究的本發(fā)明的示例實(shí)施例的數(shù)據(jù)流圖1200。利用CT掃描1202來(lái)獲得多維數(shù)據(jù)。CT圖像數(shù)據(jù)1204可包括患者的一部分，該部分包括感興趣的肺部組織?？梢岳没?D形狀的過(guò)濾來(lái)處理1206圖像數(shù)據(jù)1204，以定位滿足基于3D形狀過(guò)濾的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)的組織的塊中心?？衫每蛇x擇的閾值1210來(lái)分析所處理的數(shù)據(jù)，閾值比如是高閾值、低閾值、或高低閾值，以便檢測(cè)在圖像數(shù)據(jù)中的球形區(qū)域。聚集1208所識(shí)別的總體元的位置以形成腫瘤負(fù)荷索引，并且傾向于在縱向檢查中利用先前的索引1214來(lái)對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行諸如減法的空時(shí)分析。在一個(gè)替換實(shí)施例中，可在后處理之后，利用基于3D形狀的過(guò)濾來(lái)檢測(cè)圖像數(shù)據(jù)中的多個(gè)球形區(qū)域，以確定所檢測(cè)的每個(gè)集群的塊中心。將每個(gè)所識(shí)別的位置輸入給體積分段算法，該算法估算各個(gè)候選腫瘤的體積。聚集各個(gè)體積估算，以形成總的腫瘤體積。為確定變化而通過(guò)縱向檢查來(lái)跟蹤結(jié)果。
還可過(guò)濾對(duì)所有區(qū)域的檢測(cè)，以便只需自動(dòng)跟隨腫瘤子集的演變。這樣的措施包括計(jì)算腫瘤子集的平均或總體積的演變，和/或計(jì)算任何這些腫瘤體積中最大的減小/增大?？蓪⑴卸ㄒ?guī)則引擎1216應(yīng)用于聚集數(shù)據(jù)，以便腫瘤數(shù)量、各個(gè)腫瘤尺寸、聚集的腫瘤尺寸、和/或感興趣屬性的其它體積的變化可被用來(lái)確定診斷和/或治療的推薦過(guò)程。判定規(guī)則引擎1216從患者元數(shù)據(jù)的源1218接收數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)包括但不限于患者遺傳數(shù)據(jù)、患者家族歷史數(shù)據(jù)、組織病理數(shù)據(jù)、患者過(guò)敏數(shù)據(jù)、和患者病歷，該患者病歷包括患者的原發(fā)癌癥類型。判定規(guī)則引擎1216可包括各種數(shù)據(jù)庫(kù)1219，比如可本地駐留在通過(guò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備38訪問(wèn)的存儲(chǔ)器中的診斷知識(shí)庫(kù)和/或疾病治療知識(shí)庫(kù)。判定規(guī)則引擎1216也可使用經(jīng)由諸如互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的數(shù)據(jù)庫(kù)。可經(jīng)由顯示器1222將診斷和推薦的治療以及應(yīng)用判定規(guī)則引擎1226的其它結(jié)果傳遞1220給用戶，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將它們發(fā)送給其它用戶。應(yīng)用判定規(guī)則引擎1216的結(jié)果可以是二元響應(yīng)、比如腫瘤負(fù)荷是好轉(zhuǎn)還是惡化。響應(yīng)可以用比如腫瘤負(fù)荷的體積質(zhì)量或者腫瘤結(jié)節(jié)的數(shù)量來(lái)量度。響應(yīng)可包括患者詳細(xì)的歷史，詳細(xì)記錄了疾病和/或治療的進(jìn)度。
來(lái)自用戶輸入模塊1224的用戶輸入可用來(lái)修改或編輯用來(lái)生成輸出的更新參數(shù)的算法或由該算法使用的更新參數(shù)。用戶輸入模塊1224可以是標(biāo)準(zhǔn)的獨(dú)立人機(jī)接口，或者可以是現(xiàn)有成像系統(tǒng)控制器的一部分?？梢允止⒂脩糨斎脘浫氲捷斎肽K1224中，或者用戶輸入可以是在可訪問(wèn)系統(tǒng)10的軟件、固件和/或硬件中實(shí)現(xiàn)的邏輯代碼段的輸出。
盡管針對(duì)醫(yī)學(xué)成像討論了前面的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，這里描述的圖像獲取和處理方法不限于醫(yī)學(xué)應(yīng)用，而可以應(yīng)用在非醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。
應(yīng)用上述實(shí)施例的描述僅僅是舉例說(shuō)明性的。如上所述，也包括以計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的過(guò)程和用于實(shí)現(xiàn)這些過(guò)程的設(shè)備形式的實(shí)施例。并且，還包括了以計(jì)算機(jī)程序代碼的形式的實(shí)施例，該計(jì)算機(jī)程序代碼包含在任何計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的有形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備38中實(shí)現(xiàn)的指令，其中，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼被加載到計(jì)算機(jī)并由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)變成一個(gè)用于實(shí)施該發(fā)明的設(shè)備。并且，還包括以計(jì)算機(jī)程序代碼的形式的實(shí)施例，該計(jì)算機(jī)程序代碼要么存儲(chǔ)在存儲(chǔ)介質(zhì)中、由計(jì)算機(jī)載入和/或執(zhí)行，要么作為傳播的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)射，發(fā)射的方式要么是通過(guò)一些傳輸介質(zhì)的調(diào)制載波，傳輸介質(zhì)比如是電線、電纜、光纖，要么是經(jīng)由電磁放射來(lái)發(fā)射，其中，當(dāng)計(jì)算機(jī)程序代碼被加載到計(jì)算機(jī)并由計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，計(jì)算機(jī)變成一個(gè)用于實(shí)施該發(fā)明的設(shè)備。當(dāng)在通用微處理器上實(shí)現(xiàn)時(shí)，計(jì)算機(jī)程序代碼段將微處理器配置成創(chuàng)建專用的邏輯電路。
應(yīng)當(dāng)理解，除非有所闡明，使用第一和第二或者其它類似術(shù)語(yǔ)來(lái)表示類似的項(xiàng)不是要規(guī)定或暗示任何特定的順序。
成像系統(tǒng)的上述實(shí)施例提供成本有效并且可靠的裝置，用來(lái)監(jiān)視患者中的腫瘤負(fù)荷。更具體地，可利用基于形狀或其它的過(guò)濾來(lái)檢測(cè)腫瘤和候選腫瘤，并腫瘤負(fù)荷的聚集隨時(shí)間或總數(shù)而發(fā)展。判定規(guī)則可應(yīng)用來(lái)分析腫瘤負(fù)荷，使得知識(shí)庫(kù)便于給出診斷和治療建議。結(jié)果，所描述的方法以成本有效和可靠的方式來(lái)促進(jìn)了鑒定和監(jiān)視患者中的腫瘤負(fù)荷。
上面詳細(xì)地描述了成像系統(tǒng)方法和設(shè)備的示例實(shí)施例。所說(shuō)明的成像系統(tǒng)部件不限于這里描述的特定實(shí)施例，相反，每個(gè)成像系統(tǒng)的部件可以獨(dú)立于這里所述的其它部件并單獨(dú)地使用。例如，上述的成像系統(tǒng)部件也可以用于不同成像系統(tǒng)的組合。這里所述的系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例的技術(shù)效果包括便于鑒定和監(jiān)視患者中的腫瘤負(fù)荷。
雖然已經(jīng)根據(jù)各種特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以通過(guò)在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)進(jìn)行修改來(lái)實(shí)施本發(fā)明。
部件列表10成像系統(tǒng)12臺(tái)架14放射源16錐面束18檢測(cè)器陣列20檢測(cè)器元件22患者24旋轉(zhuǎn)軸26控制機(jī)構(gòu)28放射控制器30臺(tái)架電動(dòng)機(jī)控制器32DAS34圖像再現(xiàn)器36計(jì)算機(jī)38大容量存儲(chǔ)器40控制臺(tái)42顯示器44工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)控制器46工作臺(tái)48臺(tái)架開(kāi)口50設(shè)備52計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)300興趣體積區(qū)(VOI)302部分304器官306器官500工作臺(tái)502體積504總腫瘤負(fù)荷(TTB)800工作臺(tái)802體積
804TTB900方法902訪問(wèn)或接收904處理906聚集908重復(fù)1000方法1002訪問(wèn)或接收1008聚集1010重復(fù)1100數(shù)據(jù)流圖1102成像系統(tǒng)1104圖像數(shù)據(jù)1106處理1108聚集1110閾值1114索引1116判定規(guī)則引擎1118源1119數(shù)據(jù)庫(kù)1120傳遞1122顯示1124用戶輸入模塊1200數(shù)據(jù)流圖1202CT掃描1204圖像數(shù)據(jù)1206處理1208聚集1210閾值1212減法1214索引1216判定規(guī)則引擎
1218源1219數(shù)據(jù)庫(kù)1220傳遞1222顯示1224輸入模塊。
權(quán)利要求
1.一種用于鑒定圖像體積(300)的所選屬性的系統(tǒng)(10)，該系統(tǒng)被配置成接收(1102)一個(gè)興趣體積區(qū)(300)的圖像數(shù)據(jù)集(1104)；至少基于形狀和結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)為所選屬性處理(1106)該數(shù)據(jù)集，以獲得多個(gè)響應(yīng)；并且計(jì)算(1108)多個(gè)所獲得響應(yīng)的聚集的索引。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成監(jiān)視所述索引的變化。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成過(guò)濾(1106)數(shù)據(jù)集，以確定所選屬性的量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成執(zhí)行下列兩項(xiàng)操作中的至少一項(xiàng)，即是為結(jié)構(gòu)、形狀、Hounsfield號(hào)、標(biāo)準(zhǔn)吸收值(SUV)、解剖結(jié)構(gòu)、和直徑中至少一個(gè)來(lái)過(guò)濾(1106)數(shù)據(jù)集，和從數(shù)據(jù)集推導(dǎo)灌注和流動(dòng)的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成從用戶接收用于所選屬性的閾值(1110)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成利用感興趣的體積中的所選屬性的整體量來(lái)計(jì)算(1108)一個(gè)索引。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成利用感興趣的體積中的所選屬性的多個(gè)量來(lái)計(jì)算(1108)所述索引。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所述感興趣的體積表示患者(22)的一部分(302)，所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成接收患者的元數(shù)據(jù)(1118)；從所述感興趣的體積的先前數(shù)據(jù)集和來(lái)自第二感興趣的體積的數(shù)據(jù)集的至少一個(gè)數(shù)據(jù)集中接收第二索引；確定索引和第二索引之間的變化；并且將至少一個(gè)判定規(guī)則(1116)應(yīng)用到所確定的變化，以確定所述感興趣的體積(300)中的變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成接收患者遺傳數(shù)據(jù)、患者家族歷史數(shù)據(jù)、組織病理數(shù)據(jù)、患者過(guò)敏數(shù)據(jù)、患者病歷、和疾病治療知識(shí)庫(kù)中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)進(jìn)一步被配置成利用至少一個(gè)所應(yīng)用的判定規(guī)則和患者元數(shù)據(jù)來(lái)生成診斷、治療、二元響應(yīng)、和量度響應(yīng)中至少一個(gè)的輸出。
全文摘要
提供了一種用于鑒定圖像體積(300)的所選屬性的方法(1100)和系統(tǒng)(10)。所述系統(tǒng)被配置成接收(1102)一個(gè)興趣體積區(qū)(300)的圖像數(shù)據(jù)集(1104)，至少基于形狀和結(jié)構(gòu)的其中一個(gè)為所選屬性處理(1106)該數(shù)據(jù)集，以獲得多個(gè)響應(yīng)，并且計(jì)算(1108)多個(gè)所獲得響應(yīng)的聚集的索引。
文檔編號(hào)G06T1/00GK1861002SQ20061006790
公開(kāi)日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月14日
發(fā)明者K·L·皮亞塞克, S·A·西羅黑, M·D·費(fèi)蘭特, G·B·阿維納什 申請(qǐng)人:通用電氣公司