用于ct扫描分析的用户接口的制作方法

专利名称：用于ct扫描分析的用户接口的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于CT扫描分析的用户接口，并且更特别地用于显 示被增强的计算机断层成像(CT)扫描图像以便突出潜在的损伤或其 它异常。
背景技术：
在CT图像的传统分析中，放射医师在视觉上诊察每片CT扫描图， 利用他或她的经验来确认异常并从正常结构中将它们区分开来。通过 在计算机上存储扫描图像并提供允许用户快速在扫描片之间切换并以 不同方式观察结构的用户接口可以使这个任务变得更简单。然而，这 个过程是费时的并且必须非常认真地执行以免漏掉任何异常。为了代替放射医师的一些或所有工作，已经设计出计算机辅助检 查(CAD)软件来分析扫描图像并检査潜在损伤(lesion)。该检査可 通过与放射医师的一些交互来半自动化地执行，或者全自动化地，即 除了选择将要被分析图像的选择之外没有任何交互。例如，申请人的 MedicHeartTM、 MedicLungTM和MedicColon 诊断软件分别执行心脏、 肺和结肠CT扫描的半自动化诊断。实际上，作为安全措施，CAD的结果必须由放射医师来检验。如 果软件用作"第一读出者"，放射医师仅仅核实由该软件生成的结果而 不分析原始CT扫描图。为了有效地用作"第一读出者"，软件必须既 具有高灵敏性(即低漏损伤百分率(low percentage of missed lesions)) 又具有高专一性(即低错诊百分率(low percentage of false positives)), 因为放射医师可以基于该结果作出重要的医学结论。"第一读出者"具 有最大的潜力来节约放射医师的时间，但是要达到既有高灵敏性又有 高专一性是一个很大的挑战。或者，该软件可作为"第二读出者"使用，其中放射医师完全基
于原始图像做出初步诊断，然后作为对任何漏掉损伤的检查来运行该 软件。当作为"第二读出者"使用时，该软件实际上并不节省时间， 但是能够在作出更好的诊断方面帮助放射医师。当它得出比无辅助的 放射医师更精确的诊断时，该软件不需要具有特别高的灵敏性或专一 性。以这种方式使用的话，该软件类似于用于字处理中的拼写或语法 检查器一一它仅仅引起用户对疏忽的注意，而不是代替用户的动作。人们期望制造出不需要与"第一读出者"软件一样精确但比"第二读出者"软件节省更多时间的用于CT扫描分析的用户接口。文件WO-A-03/077203公开了一种允许来自不同扫描图的相应区 域并排显示的用户接口。更进一步的问题就是，很多CAD算法依靠预定义的一组参数范围 用于检査。例如Agatston方法，如最初在J Am Coll Cardiol 1990 15:827-832， Agatston AS、 Janowits WR、 Hildner FJ等的"使用超快计 算机断层成像量化冠状动脉钙"中描述的那样，将130 Hounsfidd单 位(HU)的阈值应用到CT图像，并确定所有高于该阈值的像素为包 含钙。然后使用评分系统评价钙化的严重度，基于高于阈值的像素的 数量乘以基于在钙化中最高强度的权重。如果最高强度在130到 200HU之间，那么权重为l;如果在200到300HU之间，权重为2; 并且如果超过300HU，权重为3。阈值和权重的值基于冠状动脉扫描 图的经验式研究和用于病人随后的结果。然而，对于哪个参数范围给 出最精确结果存在持续的争论；不同的范围可能适合于不同的扫描图 像。文件US6058322公开了一种交互用户修改功能，其中软件显示所 检查到的微钙化物并且之后用户可以添加或删除微钙化物。该软件相 应地修改它的恶性肿瘤预计可能性。发明内容根据本发明的一个方面，提供一种显示CT扫描图像的方法，包括显示原始扫描图像和显示从该原始扫描图像导出的增强扫描图像。 优选地，原始和增强扫描图像以类似的图像属性显示，诸如尺寸和比 例，以便在原始和增强扫描图像之间比较。可以增强上述增强扫描图
像以便向用户确认原始扫描图像中的损伤或异常。在一个实施例中，同时显示原始和增强扫描图像。在另一个实施 例中，用相似的尺寸、比例和位置交替地显示原始和增强扫描图像。 优选地，在同一显示设备上显示原始和增强扫描图像。这些安排的优点是，能够在视觉上将对原始扫描图像与增强图像 进行检验，而没有增强图像模糊原始图像特征的情况。没有使用增强 图像作为第一或第二读出者使用，而是增强图像起到与用户一起的联 合读出者的作用，其能够在使用增强图像作为辅助的同时检査原始图 像。在一个实施例中，用户能够在观察原始和增强图像的同时改变增 强图像的增强参数。这样，用户就能够在观察增强图像上的效果和将 之与他或她自己对原始图像的分析进行比较的同时将参数调整到用于 图像最适合的设置上。然后调整后的参数可以应用到原始图像的其它 部分以便对那些部分提供更精确的分析。


现在将参照附图对本发明的特定实施例进行阐述，其中 图1是示出CT扫描仪和用于处理来自扫描仪图像数据以及操作 用户接口的远程计算机的示意图；图2是本发明的实施例中用户接口操作方法的主要步骤的流程图；图3是用户接口的屏幕截图，同时应用了球度增强滤波器 (sphericity enhancement filter);图4示出选择了球度增强滤波器的用户接口的滤波器窗口 ；图5是用户接口的屏幕截图，其中应用了边缘增强滤波器；图6示出选择了标准噪声消除滤波器的滤波器窗口；图7示出选择了高级噪声消除滤波器的滤波器窗口；以及图8是第二实施例的用户接口的屏幕截图，供结肠扫描图像使用。
具体实施方式
扫描图像
CT图像可包括使用CT扫描仪从人或动物患者获得的一片或多片 图像。每一片是所扫描区域的X射线吸收的2维数字灰度等级图像。 该片的属性可取决于所使用的CT扫描仪；例如，高分辨率多片CT扫 描仪可产生在x和y方向(即该片的平面)具有0.5-0.6mm/像素分辨 率的图像。每个像素可具有32-位灰度等级分辨率。每个像素的强度值 通常以Hounsfidd单位(HU)表示。连续的片可由沿z方向(即扫描 分离轴)的恒定距离隔开；例如，由在0.75-2.5mm之间的距离。因此， 扫描图像可以是2维(2D)或3维(3D)灰度等级图像，同时总尺寸 取决于所扫描片的区域和数量。本发明不局限于任何特定扫描技术，并且可应用于电子束计算机 断层成像(EBCT)、多检测器或螺旋扫描或任何产生输出表示X射线 吸收的2D或3D图像的技术。计算机系统如图1中所示，由从扫描仪2接收扫描数据并构造扫描图像的计 算机4产生扫描图像。扫描图像被保存为存储在存储介质6上的电子 文件或一系列文件，存储介质6诸如固定或可移动磁盘。扫描图像可 以标准格式存储，诸如DIRCOM3.0。扫描图像可以由计算机4进行处 理，或者如下所述那样可以将扫描图像传送到另一个运行用于处理和 显示图像的软件的计算机8。软件可存储于载体上，诸如可移动磁盘， 或通过网络下载。用户接口流程在图2中示出由本发明实施例中软件实现的用户接口操作方法的 流程。提供原始扫描图像作为输入(Sl)并且处理上述图像以提供增 强扫描图像(S2)。与用于增强的参数值的读数一起，或者并排地或者 交替地，显示原始扫描图像和增强扫描图像的表示(S3)。如果接收用 户输入(S4)来调整参数值，那么调整上述值(S5)并使用调整后的 参数再次产生增强扫描图像(S2)。原始和增强图像可并排显示，或可在同一位置并以相同的尺寸和 比例交替地显示；例如，可以交替地切换打开和关闭图像增强。在原 始和增强图像之间的切换可以在每次用户按压特定键时或者点击屏幕 上一按钮时发生。
肺部扫描实施例图3示出了第一实施例中用户接口的屏幕截图，显示肺部模体 (lung phantom)(即，近似肺并且包含具有已知属性对象的模型，用 于测试和校准)扫描的2维切片。在包含原始图像格IO和增强图像格12的窗口中显示用户接口。 原始图像格10显示一张扫描图像。第一工具条18位于原始图像格10 的底部，包含允许用户操作原始图像的按钮，例如通过縮放、全屏和 旋转。原始图像格IO还包括允许用户在切片之间向前和向后移动的第 一滚动条22。增强图像格12显示了为便于突出原始图像特征的经由一个或多 个滤波器处理的原始图像的版本。在这个例子中，应用了球度增强滤 波器，并且对满足球度增强滤波器的物体画圈。在增强图像格12中的 第二工具条20包括允许用户操作增强图像的按钮，例如通过縮放、全 屏和旋转。增强图像格12还包括允许用户在切片之间向前和向后移动 的第二滚动条24。可以链接第一和第二工具条18、 20以便由任何一个工具条执行的 图像操作在原始和增强图像上均具有相应的或等效的效果。例如，使 用第一工具条18放大原始扫描图像以相同的数量放大了增强图像格 12中的增强扫描图像。在另一个例子中，使用第二工具条20放大增 强扫描图像以相同的数量放大了原始图像格10中的原始扫描图像。这 样，可以在原始和增强图像的相同视图之间进行并排的比较。也可以链接第一和第二滚动条22、 24以便移动任何一个滚动条在 原始扫描图像和增强扫描图像上均具有相应的或等效的效果。这允许 用户在比较原始和增强扫描图像时在z方向上向前和向后移动。用户接口窗口包括显示用户可选的各种选项的右手(right-hand) 工具条14。"显示"选项允许用户控制显示多少格单个、两个、四 个或窗口，其中显示格为独立窗口。在这个例子中，仅用了两个格显 示扫描图像，而分别分配第三和第四格为数据显示和3D结节(nodule)显示功能。用户通过滤波器窗口 16控制滤波器的类型和参数，图4中更详细 地示出了该窗口。在这个例子中，用户能够通过选择相应的标签选择 球度增强滤波器、边缘滤波器、标准噪声消除滤波器和增强噪声消除 滤波器中的任何一个。然后用户设置滤波器的参数值，并单击按钮来 应用滤波器以更新增强图像。 球度增强滤波器这个例子中，球度增强滤波器标签包括；允许用户设置用于由滤 波器所传递对象的球度最小级的球度滑动块26、允许用户在由滤波器 所传递对象内分别选择最小和最大峰值强度的最小强度滑动块28a和 最大强度滑动块28b、以及允许用户选择由滤波器所传递对象的多个 不同尺寸范围中的一个的结节(nodule)尺寸选择器30。用户还能够 选择第一选项32来检查多个微结节，和第二选项34来移除圆柱形。 后者向用户提供了避免在圆柱形结构内球形的增强的能力，诸如血管。球度增强滤波器可以通过分析在扫描图像中的每个体积元(体元) 和与相似强度的周围体元(voxel)进行比较操作，以获取相同强度表 面的3维曲率。具有高于用户选择等级的球度的表面被识别为属于球 形的对象。然后在那些表面中所包含的体元作为相同对象的部份被集 中在一起。 一旦所有上述物体均被确定，则滤波器突出那些具有在用 户选择的最小和最大强度中间的最大强度和在用户选择范围内的尺寸 的对象。在通过滤波器所传递的球形对象占据多个连续片的地方，可以仅 仅在片上突出该对象，其中上述片包含上述对象的最大区域。 边缘增强滤波器图5示出当被应用于另一个扫描图像时选择和应用了边缘增强滤 波器的实施例。仅仅应用边缘增强到肺部薄壁组织区域，并且在确定 诸如网状物之类的间质疾病(interstitial disease)的信号方面有优势。当选择了边缘增强滤波器时，显示出允许用户改变边缘增强滤波 器对比度参数的对比度设置窗口 36。标准噪声消除滤波器图6示出当选择了标准噪声消除滤波器的滤波器窗口 16。该滤波 器窗口显示了用户可以用来改变噪声平滑程度的模糊滑动块38。该滤 波器在读取低剂量(low-dose)多片螺旋CT (MSCT)研究方面有优 势，其中以背景噪声的增加为代价达到了放射剂量的减少。标准噪声 消除滤波器平滑背景噪声至由用户所设置的程度。 髙级噪声消除滤波器图7示出当选择了高级噪声消除滤波器的滤波器窗口 16。滤波器 窗口 16显示了设置由高级噪声减少技术使用的窗口尺寸的窗口尺寸 选择器40。这项技术导致比标准技术更少的表面模糊，但是有更多的 时间消耗。结肠扫描实施例图8示出了在第二个实施例中用户接口的屏幕显示，用于结肠的 扫描图像。这个实施例在可用滤波器的类型方面与肺部扫描实施例不 同；单息肉(single polyp)增强滤波器比在肺部扫描实施例中使用的 滤波器的选择更有用。然而，在肺部扫描实施例中有用的任何滤波器 可以用于第二实施例。类似的部件以相同的附图标记示出，并且其描 述不再重复。滤波器窗口 16显示用于息肉增强滤波器的设置，其突出了具有球 形元素的凸起对象，但是没有突出细长的和类似皱襞的对象。滤波器 窗口包括允许用户选择所突出对象的平滑(flatness)程度的最小和最 大平滑滑动块38a、 38b。在这个例子中，第三和第四格包括第二原始图像格40和第二增强 图像格42，当原始图像格10和增强图像格12显示俯视轴视图时显示 扫描图像的仰视轴视图。还链接第二原始图像格40和第二增强图像格 42显示的操作以便在一个格中做出的改变在另一个格中重复。单视图实施例作为对上述并排视图的可替换方案，用户可以选择在用户接口窗 口中只显示单个扫描图像视图的显示模式，而且滤波器窗口选择的增 强能够由用户进行切换开和关，例如通过触发在滤波器窗口中的按钮。 当在原始和增强图像之间切换时保持图像显示参数不变，以便用户能 够容易地比较增强和原始图像。可替换实施例上述实施例是本发明示例性的而不是对本发明的限制。通过阅读以上 说明显而易见的可替换实施例可能仍然落入本发明的范围内。
权利要求
1、一种显示计算机断层成像(CT)扫描图像的、计算机实现的方法，包括a)处理(S2)原始扫描图像以生成增强扫描图像，其中增强了在原始扫描图像中指示异常的一个或多个特征并且模糊了原始扫描图像的至少一个其它特征；其特征在于b)显示(S3)原始扫描图像和增强扫描图像以便能够进行两者之间视觉上的比较。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中同时显示原始扫描图像(IO)和增强扫描图像(12)。
3、 根据权利要求1所述的方法，其中交替地显示原始扫描图像和 增强扫描图像。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中响应于用户输入上述显示在 原始扫描图像和增强扫描图像之间交替。
5、 根据权利要求3或4所述的方法，其中实质上在同一个位置交 替地显示原始扫描图像和增强扫描图像。
6、 根据前述权利要求任何之一所述的方法，包括响应于用户输入 (S4)，修改(S5)原始扫描图像的显示表示(10)和增强扫描图像的显示表示(12)。
7、 根据权利要求6所述的方法，其中原始扫描图像的显示表示 (10)是原始扫描图像的切片，而增强扫描图像的显示表示(12)是增强扫描图像的相应切片，以及响应于用户输入修改原始扫描图像的 被显示切片和增强扫描图像的相应切片。
8、 根据前述权利要求任何之一所述的方法，其中根据一个或多个 用户定义的参数执行上述处理步骤(S2)，该方法包括接收用于修改 一个或多个所述参数的用户输入，以及使用所述修改后的一个或多个 参数执行上述处理和显示步骤。
9、 根据前述权利要求任何之一所述的方法，其中使用多个滤波器 中所选择的一个执行上述处理步骤，该方法包括接收用户输入用于选 择所述滤波器中的一个，以及使用所选择的滤波器执行上述处理和显 示步骤。
10、 根据前述权利要求任何之一所述的方法，其中原始扫描图像是肺部扫描图像，并且处理原始扫描图像(S2)以增强增强在扫描图 像中的球形对象。
11、 根据前述权利要求任何之一所述的方法，其中原始扫描图像 是肺部扫描图像，并且处理原始扫描图像(S2)以增强在增强扫描图 像中的边缘。
12、 根据权利要求1至9任何之一所述的方法，其中原始扫描图 像是结肠扫描图像，并且处理原始扫描图像(S2)以增强在增强扫描 图像中从结肠壁凸起的球形对象。
13、 一种计算机程序，被设置为执行任何前述权利要求之一的方法。
14、 一种计算机程序产品，包括权利要求13中的计算机程序，被记录于载体上。
15、 一种用于显示计算机断层成像(CT)扫描图像的设备(8)， 包括a) 设置成处理原始扫描图像以生成增强扫描图像的装置，其中上 述增强扫描图像增强了指示在原始扫描图像中异常的一个或多个特征 并且模糊了原始扫描图像的至少一个其他特征；以及b) 设置成显示原始扫描图像和增强扫描图像以便能够进行两者之 间视觉上的比较的装置。
全文摘要
并排或交替地显示原始扫描图像和从原始扫描图像中导出的增强扫描图像，以便于在原始和增强图像之间进行比较。在察看原始和增强图像时，用户能够改变增强图像的增强参数，以在观察增强图像的效果并将之与他或她自己对原始图像的分析进行比较时，获得用于图像的最合适的设置。然后可以应用调整后的参数到原始图像的其它部分以便提供对那些部分更精确的分析。
文档编号A61B6/00GK101116109SQ200580030239
公开日2008年1月30日 申请日期2005年7月27日 优先权日2004年9月10日
发明者贾姆希德·德默思凯 申请人:医学视像上市公司