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    臨床醫生驅動的基于實例的計算機輔助診斷制造技術

    技術編號:2912209 閱讀:340 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
    通過根據相似性的主觀評估將數據庫(120)中的感興趣體積(VOI)(116)群集成各自的集群來實現優化基于實例的計算機輔助診斷(CADx)(S220)。然后選擇感興趣體積(VOI)特征的最佳集合,以提取實例,以便與基于主觀的群集相一致(S230)。提取出的實例與待診斷的VOI一同顯示以供外科醫生進行比較。優選地,用戶可以選擇所顯示的實例以進一步顯示從電子醫療記錄(EMR)檢索到的預后、治療信息、隨訪信息、當前狀態和/或臨床信息(S260)。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】本專利技術涉及基于實例的計算機輔助診斷,更具體地涉及選擇感興趣體積(VOI)特征的最佳集合,通過所述最佳集合從數據庫提取實例。放射科醫師必須閱讀許多由計算機斷層攝影(CT)、X射線、磁共振成像(MRI)、超聲、正電子發射斷層攝影(PET)等產生的掃描圖像。這可以導致放射科醫師的“信息超負荷”。此外,放射科醫師例如在癌癥篩查中在判讀圖像期間可能遺漏許多癌癥。信息超負荷潛在地加重了該問題。即使以后的掃描檢測到癌癥,但是早期診斷才可以增加生存率。相反地,假陽性可以導致不必要的活組織檢查。諸如計算機輔助診斷(CADx)方案的決策支持系統因此正越來越多地用于改善工作流和患者結果。基于實例的CADx系統的背景是臨床醫生憑經驗并且參考他們以前看到的病例獲取知識。決策支持系統可以幫助臨床醫生進行例如肺癌的CT掃描(或任何其他模態掃描:X射線、磁共振成像(MRI)、超聲、正電子發射斷層攝影(PET)等)的診斷的一種方式是提供已確診且類似于新圖像的以前圖像。基于實例的范例是從帶有已知診斷的結核的數據庫檢索類似于待診斷結核(nodule)的結核并且將其提供給放射科醫師。這是基于實例的CADx系統的基本前提。基于實例或基于病例的CADx典型地包括從數據庫檢索已知病理的腫瘤或病變所特有的信息,即惡性或良性。所述信息典型地包括用于與待診斷的腫瘤的圖像視覺比較的腫瘤的圖像。腫瘤例如可以在患者的肺中。可以用若干成像技術中的任何一種來采集腫瘤的圖像數據,上面提及了若干成像技術中的一些。然后可以從圖像測量腫瘤的特征,每一特征代表腫瘤的特定視覺表征。可以將待診斷的腫瘤和數據庫的腫瘤放置在公共特征空間、即N維空間中,每個維度代表N個測得特征中的一個。可以基于特征空間中任意一個數據庫腫瘤與待診斷腫瘤的接近性試驗性地和客觀地評估這兩個腫瘤的相似性。典型地,提取最接近的腫瘤。所提取的實例可以顯-->示在待診斷腫瘤旁邊以供視覺比較。基于實例的CADx也可以有用于訓練掃描診斷中的醫療人員。基于實例的CADx技術存在與臨床醫生憑經驗并且參考他們以前看到的病例獲取知識的背景相違背的情況。本專利技術人觀察到不同放射科醫師就兩個病例是否相似和相似程度如何可能有不同觀點,并且基于待診斷腫瘤和已知病理的腫瘤的圖像之間的視覺比較,難以事先知道兩個病例是否相似。本文提出使用臨床醫生、例如放射科醫師在確定特征空間方面的知識,以及將要在計量待診斷腫瘤與數據庫中的腫瘤之間的相似性所使用的點到點距離度量。在這里,“點到點”包括點到多個點的情況。盡管如上所述,很難事先知道兩個病例是否相似,但是根據本文的建議,可以可靠地對判斷特定特征空間和距離度量是否與腫瘤相似性的主觀評估一致進行評價。這些情況促進了遺傳算法(GA)的使用。GA迭代地得到針對給定問題的候選建議方案的集合。被稱為染色體的所有候選方案根據它們各自的適應度進行評價。如果不滿足迭代停止準則,則基于當前的染色體集合復制一個或多個新的染色體。對適應度進行評估并在下一次迭代中應用停止準則。一旦滿足停止準則,則選擇最適應的染色體。當前建議在進行迭代應用評價中考慮放射科醫師做出的相似性的主觀評估。簡言之,通過根據相似性的主觀評估將數據庫中的感興趣體積(VOI)群集成各自的集群而優化基于實例的CADx。然后選擇包括基于圖像的特征和臨床(非基于圖像的)特征的感興趣體積(VOI)特征的最佳集合,以用于提取實例,從而使得基于選定特征,相似性的客觀評估在特征空間中對數據庫的VOI進行聚類,以便與基于主觀的集群一致。下面參照附圖闡述新穎的基于實例的CADx技術的細節:圖1是提供根據本專利技術的示例性CADx系統的概觀的功能圖;圖2是提供根據本專利技術的方法的一個例子的概觀的流程圖;圖3示出了根據本專利技術的表,其可以用于主觀評估數據庫中的腫瘤之間的相似性以形成相似腫瘤的集群;和-->圖4是根據本專利技術的可用于遺傳算法中的染色體的框圖。圖1描繪了根據本專利技術的基于實例的計算機輔助診斷(CADx)設備100的例子,所述設備包括處理器104和顯示屏108。在顯示屏108中顯示的是待診斷的結核、腫瘤或病變112。優選地顯示一些其緊鄰的周圍組織。待顯示的結核和任選地一些其緊鄰的周圍組織在下文中被稱為感興趣體積(VOI)。三個所提取的實例也與VOI?112一同呈現在顯示器上。三個實例是具有惡性腫瘤的VOI?116a和具有各自的良性腫瘤的兩個VOI?116b。三個實例VOI?116通過實例提取模塊124從處理器104的數據庫120中進行提取。實例提取模塊124基于由參數輸出模塊(未示出)提供的諸如圖像特征和相似性度量的參數進行操作,這些參數由參數導出單元132導出。在所示的實行方式中,參數輸出模塊與參數導出單元132一體化。箭頭128代表導出參數的傳輸以供實例提取模塊124使用。用戶輸入裝置134用于向參數導出單元132提供與VOI?116間相似性的主觀評估有關的數據。用戶輸入裝置134可以包括鍵盤、鼠標、跟蹤球、滑塊、光筆、觸摸屏等,以及磁盤,光盤驅動器和與在線網絡的有線或無線連接。類似地,數據庫120充當參數導出單元的輸入。例如通過點擊鼠標,可以通過選擇性地選取由實例提取模塊124所提取并顯示在屏幕上的實例,以用于顯示與所選取實例有關的進一步臨床或其他信息。CADx設備100包括用于存儲VOI?112的圖像數據、或許臨床數據的存儲器(未示出),所述存儲器包括供實例提取模塊124和參數導出單元132使用的工作存儲器。CADx設備100可以是專用或通用處理器,并且可以是模擬的或數字的。盡管在同時顯示(simultaneous?display)上僅僅示出了三個實例VOI?116,但是在顯示上以及在圍繞屏幕108的任何實際空間布置中可以有更多的實例或更少的實例。同樣,盡管同時顯示有兩種類型的病例,惡性的和良性的,但是在任何一個時期僅有兩種類型之一的病例可以與VOI?112一同呈現在顯示上。在任一情況下,標記“惡性”和/或“良性”可以初始注釋所顯示的實例116,或者可以作為對用戶指示的響應而出現。另外,功能性可以在不同數量的元件124、132之中進行分配,并且不同于所示出的功能進行分配。例如,所述單元132可以定位于遠離設備100的其余部分。-->圖2作為示例性而非限定性的例子示出了根據本專利技術的用于基于實例的CADx的過程200。首先,對數據庫120中的所有VOI?116以成對方式進行相似性的主觀評估(步驟本文檔來自技高網...

    【技術保護點】
    一種用于優化基于實例的計算機輔助診斷的設備,包括: 參數導出單元(132),其被配置成選擇感興趣體積(VOI)特征的最佳集合,通過所述最佳集合提取實例,從而使得基于選擇的特征,相似性的客觀評估在特征空間中對數據庫中的感興趣體積(VOI )(116)進行群集,以便與通過主觀評估相似性將所述數據庫的VOI群集成各自的集群相一致(S220,S230);以及 輸出模塊,其用于提供所述選擇的集合作為輸出。

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】US 2006-6-16 60/804,9551、一種用于優化基于實例的計算機輔助診斷的設備,包括:
    參數導出單元(132),其被配置成選擇感興趣體積(VOI)特征的最
    佳集合,通過所述最佳集合提取實例,從而使得基于選擇的特征,相似性
    的客觀評估在特征空間中對數據庫中的感興趣體積(VOI)(116)進行群集,
    以便與通過主觀評估相似性將所述數據庫的VOI群集成各自的集群相一致
    (S220,S230);以及
    輸出模塊,其用于提供所述選擇的集合作為輸出。
    2、根據權利要求1所述的設備,其中,所述選擇操作選擇供所述提取
    實例操作使用的最佳相似性準則(S250)。
    3、根據權利要求2所述的設備,其中,所述選擇操作選擇所述最佳相
    似性準則包括的點間距離度量,在由所述選擇的特征所限定的所述特征空
    間中進行的基于客觀評估的群集中利用所述度量(S240)。
    4、根據權利要求1所述的設備,其中,在所述集合中的特征限定所述
    特征空間(S240)。
    5、根據權利要求1所述的設備,其中,所述選擇操作包括迭代地選取
    VOI特征的集合以獲得所述最佳集合(S230)。
    6、根據權利要求5所述的設備,其中,遺傳算法(400)執行所述迭
    代選取。
    7、根據權利要求5所述的設備,其中,給定迭代選取限定該迭代的特
    征空間的相應集合(S230)。
    8、根據權利要求1所述的設備,其中,所述主觀評估的操作包括基于
    所述數據庫模塊的成對感知比較將所述數據庫的VOI指定給所述各自的集
    群(S210)。
    9、根據權利要求1所述的設備,其中,所述VOI中的一個VOI的圖
    像的特征包括在所述特征之中(S230)。
    10、根據權利要求9所述的設備,其中,與所述VOI中的一個VOI
    相關的臨床數據包括在所述特征之中(S230)。
    11、一種包括權利要求1所述的設備的基于實例的計算機輔助診斷系
    統,所述系統還包括:
    數據庫(120),其包含感興趣體積(VOI);
    與所述輸出模塊通信連接的提取模塊(124),其被配置成基于選擇的
    集合評價待診斷的感興趣體積(VOI)(116)并且基于所述評價的結果執行
    從包含VOI的所述數據庫中提取所述實例的操作;以及
    顯示器(108),其用于顯示所提取的實例。
    12、根據權利要求11所述的基于實例的計算機輔助診斷系統,還包括
    用戶控制(134)和處理器,所述處理器被配置成在所述顯示器上顯示所述
    所提取的實例,并且對于...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:L阿尼霍特里L博羅茨基L趙
    申請(專利權)人:皇家飛利浦電子股份有限公司
    類型:發明
    國別省市:NL[荷蘭]

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