基于ct图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统的制作方法
【专利摘要】一种基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统，是一种计算机触觉辅助诊断系统，包括用于由医生握持的力反馈设备和PC机，PC机内设有纹理图像处理模块和力缩放模块并显示CT图像；CT图像的输出连接纹理图像处理模块，纹理图像处理模块的输出连接力缩放模块，力缩放模块的输出连接力反馈设备。本发明利用力反馈设备，通过视觉和触觉交互，建立医生和CT图像进行交互，操作方便，实时性强，诊断效率高，系统安全可靠，可提高病灶判断的准确率，实现远程医疗诊断。
【专利说明】基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及计算机辅助诊断，特别涉及一种基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统。
【背景技术】
[0002]随着现代高科技在临床医学中应用与发展，以数字X线摄影(DR)、多层螺旋CT、核磁共振(MRI)和PET为代表的现代高清晰影像设备为临床疾病的诊断提供了极大方便。然而，尽管以PET为代表的功能影像对临床诊断有很大帮助，由于条件限制，在更多的情况下仍是依据现代影像提供的形态信息，放射科医生基本停留在直接读片来获得诊断结果的阶段。这种方式由于病人的个体差异以及医生知识背景、从业经验、疲劳程度以及情绪影响等因素的作用，容易产生判断的失误或错误。根据现代影象提供的信息，按照不同疾病的临床影象特征，用计算机对病变的特征进行量化分析处理并做出判断，从而来避免因人对事物判断的局限性带来的失误，这就产生了医学计算机辅助诊断(CAD)概念。
[0003]计算机辅助诊断是指通过影像学、医学图像处理技术以及其他可能的生理、生化手段，结合计算机的分析计算，辅助放射科医生发现病灶，提高诊断的准确率。计算机辅助诊断技术的应用，能够降低这些人为因素对医学诊断带来的影响，有助于提高医生诊断的敏感性和特异性。CAD研究成为现代医学影象研究的热点之一，并在医学诊断中展示出其临床价值。
[0004]国内CAD系统在医学 影像领域的应用和发展起步晚，水平低，应用范围窄，缺乏较好的验证及评估方法，而且发展不平衡，仍存在不少问题。如软件发展落后于硬件；缺乏客观的、科学的、重复性好的验证系统；计算机得出的结果假阳性偏高，检测敏感性偏低?’人工神经网络技术尚不成熟，只适用于解决简单问题，其性能受训练数据集的限制。要解决这些问题需要从事计算机软件、硬件研究的专家和医学专家共同努力，改进CAD的算法，以减少假阳性率，提高检测敏感性；同时加强生物医学工程人员及放射科医师的培训，使医师充分认识CAD系统的功能和特征，并加以正确应用。本发明是通过分析医学CT图像所表现的病变组织(器官)的纹理结构特征，将纹理特征化，形成纹理图像，让放射科医生感觉到组织的触觉特性，为诊断、治疗以及随访提供科学的依据。
【发明内容】
[0005]本发明的目的，就是为了提供一种基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案:一种基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统，是一种计算机触觉辅助诊断系统，包括用于由医生握持的力反馈设备和PC机，PC机内设有纹理图像处理模块和力缩放模块并显示CT图像；CT图像的输出连接纹理图像处理模块，纹理图像处理模块的输出连接力缩放模块，力缩放模块的输出连接力反馈设备；医生通过力反馈设备感知软组织的粗糙度，并通过CT图像观察病灶可能发生的区域，从而通过视觉和触觉的交互，提高病灶判断的准确率。[0007]所述的力反馈设备是Novint Falcon力反馈装置，包含操作柄、控制器和位置传感器；位置传感器与力缩放模块电信号相连。
[0008]CT图像的纹理经过纹理图像处理模块处理后，得到软组织的粗糙度和虚拟操作力，软组织的粗糙度和虚拟操作力经力缩放模块缩放后，通过力反馈设备反馈至医生手中。
[0009]所述的纹理图像处理模块，首先对CT图片除噪，采用同态滤波方法，以削除光照不均对图像特征提取的干扰；然后对除噪后的CT图像进行频谱分析和空间滤波，设计高斯滤波器对图像进行空间滤波，将图像分解为低频和高频两部分，高频部分则反映了物体表面的粗糙程度，也就是组织的微观位移空间分布情况；最后把CT图像高频部分的粗糙度与表面刚性系数作线性映射，可计算出组织的法向作用力，即软组织的虚拟力。
[0010]所述的力缩放模块，是对计算出的软组织的虚拟力进行缩放，反馈握持力反馈设备的医生手中，使医生感觉到软组织的粗糙度，提高病灶判断的准确率。设力缩放比例为软件设置的比例系数KD，当KD为I时，医生手部感受到的反馈力与软组织的粗糙度相同；当KD小于I时，医生手部感受到的反馈力小于软组织的粗糙度，起到力缩小功能；当10)大于I时，医生手部感受到的反馈力大于软组织的粗糙度，起到力放大功能。
[0011]本发明基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统具有以下有益效果:
[0012](一 )、提取CT图像的纹理特征，量化软组织的粗糙度；
[0013](二)、使医生在读片过程中获得软组织的触觉，使软组织的表达更真实，从而大大病灶判断的准确率；
[0014](三)、能实现远程CT实时诊断操作，适合远程医疗的需要；
[0015](四)、具有纹理图像处理模块和力缩放模块算法，提高了软组织粗糙度分辨率。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为本发明基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统的结构框图；
[0017]图2为典型腹部CT图像；
[0018]图3为图2的粗糙度图；
[0019]图4为典型CT图像组织图；
[0020]图5为CT图像组织的粗糙度图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0022]参见图1，本发明的基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统，是一种计算机触觉辅助诊断系统，包括用于由医生握持的力反馈设备2和PC机1，PC机内设有纹理图像处理模块12和力缩放模块13并显示CT图像11 ；CT图像11的输出连接纹理图像处理模块12，纹理图像处理模块12的输出连接力缩放模块13，力缩放模块的输出连接力反馈设备2。
[0023]本发明中的力反馈设备2由是瑞士 Force Dimension公司设计生产的NovintFalcon力反馈装置，含操作 柄、控制器和位置传感器；位置传感器与力缩放模块13电信号相连。
[0024]下面结合图1至图5对本发明的工作过程原理，按照医生至CT图像的视觉反馈和CT图像至医生的触觉反馈两条线路作详细说明。[0025]医生至CT图像的视觉反馈:医生用眼睛注视病灶可能发生的区域，CT图如图2和图4所示，该区域通过医生手中的力反馈设备虚拟工具端与CT图像中的软组织进行交互。
[0026]CT图像至医生的触觉反馈:CT图像，如图2和图4所示，黑影表示组织低密度区；白影表示高密度区，经过纹理图像处理模块的处理，提取CT图像的纹理特征，并量化CT图像中软组织的粗糙度，如图3和图5所示，CT白影经图像处理后，颜色越深，粗糙度值越大；CT黑影经图像处理后，颜色越浅，粗糙度值越小。计算出软组织的虚拟操作力；然后通过力缩放模块，把软组织的虚拟操作力进行放大或缩小，经过力反馈设备反馈到医生手中，让医生获得CT图像的触觉。
[0027]医生通过视觉找到病灶的可能发生区域，结合该区域组织的触觉，诊断病灶的大小和病发时间，提高诊断准确率。
【权利要求】
1.一种基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统，是一种计算机触觉辅助诊断系统，其特征在于:包括用于由医生握持的力反馈设备和PC机，PC机内设有纹理图像处理模块和力缩放模块并显示CT图像；CT图像的输出连接纹理图像处理模块，纹理图像处理模块的输出连接力缩放模块，力缩放模块的输出连接力反馈设备。
2.如权利要求1所述的基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统，其特征在于:所述的力反馈设备是Novint Falcon力反馈装置，包含操作柄、控制器和位置传感器；位置传感器与力缩放模块电信号相连。
3.如权利要求1所述的基于CT图像纹理触觉的计算机辅助诊断系统，其特征在于:CT图像的纹理经过纹理图像处理模块处理后，得到软组织的粗糙度和虚拟操作力，软组织的粗糙度和虚拟操作力经力缩放模块缩放后，通过力反馈设备反馈至医生手中。
【文档编号】A61B6/03GK103932727SQ201310023727
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月22日 优先权日:2013年1月22日
【发明者】徐兆红, 宋成利, 闫士举 申请人:上海理工大学