本公开总体上涉及用于创建指示对患者的解剖关节的至少一部分的损伤的判断支持材料的系统和方法。
背景技术：
为了确定对解剖关节的损伤，如今在医疗实践中普遍使用成像技术以描述兴趣解剖关节并且进一步让医疗专家分析所捕获的图像数据以确定是否存在损伤。医疗专家然后关于从图像数据的分析所作出的结论进行注释。对于使用注释以及所捕获的图像数据作为用于患者的合适疗法的诊断和判断的判断支持的外科医生或骨科职员，使得注释可用。
然而，该处理作为提供判断支持的方式并非十分高效，因为通过该注释格式仅可以传递医疗专家当基于医疗专家的知识分析图像数据时以此方式收集的小部分信息。因此，外科医生或骨科职员接收到的判断支持材料一般是不足的。
Pierre Dodin等人：“Afully automated system for quantification of knee bone marrow lesions using MRI and the osteoarthritis initiative cohort”,Journal of Biomedical Graphics and Computing,2013,Vol.3,No.1,20November 2012描述了一种自动化BML量化方法。
WO 2015/117663描述了一种制造用于关节的接合表面中的软骨修复的外科套件，其中，生成关节的表面的三维图像表示。
现有技术的问题
“Afully automated system for quantification of knee bone marrow lesions using MRI and the osteoarthritis initiative cohort”中所描述的方法仅检测骨髓病变(即松质骨中的病变)——甚至将不检测对软骨下骨板的损伤。这并不提供关于除了松质骨之外的任何情况的结论性信息——不能作出关于关节的软骨状态或运作的明确结论。如果存在例如恰关于软骨的的问题，则使用该文章中所描述的方法将检测不到该情况。此外，不能仅使用BML检测来评判对关节的损伤的程度。
需要解决传统方法和系统的这些问题。
技术实现要素：
通过所要求的用于创建指示对患者的解剖关节的至少一部分的损伤的判断支持材料的系统来解决上述问题，其中，所创建的判断支持材料包括一个或多个损伤图像。所述系统包括存储介质以及处理器，所述处理器被配置为：i)从所述存储介质接收所述解剖关节的所述至少一部分的一系列放射性图像；ii)通过以下操作获得基于所述一系列放射性图像的所述解剖关节的所述至少一部分的三维图像表示：基于所述放射性图像而在图像分段处理中生成所述三维图像表示，或从所述存储介质接收所述三维图像表示；iii)使用图像分析来标识所述一系列放射性图像和/或所述三维图像表示中的至少一个中的至少包括软骨、腱和/或韧带的所述解剖关节的组织部分；iv)通过分析所述解剖关节的所述至少一部分的所述一系列放射性图像和/或所述三维图像表示中的至少一个来确定对所述解剖关节的损伤；v)在所获得的所述解剖关节的所述至少一部分的三维图像表示中标记对所述解剖关节的损伤；以及vi)生成判断支持材料，其中，在所述判断支持材料的所述一个或多个损伤图像中的至少一个中标记对所述解剖关节的损伤，并且基于所获得的所述解剖关节的所述至少一部分的三维图像表示而生成所述损伤图像中的至少一个。所述解剖关节的所述至少一部分的所述一系列放射性图像和/或所述三维图像表示中的所述至少一个的分析使用所标识的组织部分，并且包括以下的选择：检测所述解剖关节的至少一个组织部分的轮廓的不规则形状；和/或检测所述解剖关节的骨和/或软骨部分内或其附近的区域中的强度高于还是低于预定值；和/或将至少一个所标识的组织部分与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较。所要求的系统创建使得对关节或关节部分的损伤(例如对软骨和下面骨的损伤)的程度清楚地可视化的判断支持材料。
可以在通过解剖关节或其部分的不同层的放射性扫描的处理期间捕获一系列放射性图像，这样捕获对于基于所述放射性图像在图像分段处理中生成解剖关节或其部分的三维图像表示必须的所有放射性图像数据。
所述处理器可以被配置为：通过以下操作来标识所述放射性图像中的所述关节的骨部分和/或软骨部分：检测所述放射性图像中的高对比度区域(例如边沿或轮廓)；以及通过将检测到的边沿或轮廓与预定义模板进行比较来标识所述放射性图像中的结构(例如骨和/或软骨)。
所述处理器可以还或替代地被配置为：关联所述放射性图像和所述三维图像表示，从而在所述图像之一中进行的标记显现在其它图像中的相同位置中。这样简化标记处理。
所述处理器可以还或替代地被配置为：基于来自所述解剖关节的所述至少一部分的所述放射性图像和/或所述三维图像表示的数据而从预定义疗法集合选择合适疗法。疗法可以是例如：从具有变化维度的预定义植入物集合选择合适植入物，或建议用于可能地包括用于骨软骨自体插接物的合适大小和/或合适切除和/或植入位置的嫁接移植术的转移引导工具。在此情况下，所述处理器可以进一步被配置为：在所述一个或多个损伤图像中的至少一个中使得用于至少一个骨软骨自体插接物的所选择的植入物和/或所述合适转移引导工具和/或所述合适切除和/或植入位置可视化。
还通过所要求的用于创建指示对患者的解剖关节的至少一部分的损伤的判断支持材料的方法来解决上述问题，其中，所创建的判断支持材料包括一个或多个损伤图像。所述方法包括步骤：i)接收所述解剖关节的所述至少一部分的一系列放射性图像；ii)通过以下操作基于所述一系列放射性图像而获得所述解剖关节的所述至少一部分的三维图像表示：基于所述放射性图像而在图像分段处理中生成所述三维图像表示，或从所述存储介质接收所述三维图像表示；iii)使用图像分析来标识所述一系列放射性图像中的至少一个中的至少包括软骨、腱和/或韧带的所述解剖关节的组织部分；iv)通过使用所标识的组织部分以及以下的选择来分析所述解剖关节的所述至少一部分的所述一系列放射性图像和/或所述三维图像表示中的所述至少一个而确定对所述解剖关节的损伤：检测所述解剖关节的至少一个组织部分的轮廓的不规则形状；和/或检测所述解剖关节的骨和/或软骨部分内或其附近的区域中的强度高于还是低于预定值；和/或将至少一个所标识的组织部分与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较；v)在所获得的所述解剖关节的所述至少一部分的三维图像表示中标记对所述解剖关节的损伤；以及v)生成判断支持材料，其中，在所述判断支持材料的所述一个或多个损伤图像中的至少一个中标记所确定的对所述解剖关节的损伤，并且基于所获得的所述解剖关节的所述至少一部分的三维图像表示而生成所述损伤图像中的至少一个。所要求的方法创建使得对关节或关节部分的损伤的程度清楚地可视化的判断支持材料。
所述图像分析可以通过以下步骤来标识所述放射性图像中的所述关节的骨部分和/或软骨部分：检测所述放射性图像中的高对比度区域(例如边沿或轮廓)；以及通过将检测到的边沿或轮廓与预定义模板进行比较来标识所述放射性图像中的结构(例如骨和/或软骨)。
可以关联所述放射性图像和所述三维图像表示，从而在所述图像之一中进行的标记显现在其它图像中的相同位置中。这样简化标记处理。
所述方法可以还包括：基于来自所述解剖关节的所述至少一部分的所述放射性图像和/或所述三维图像表示的数据而从预定义疗法集合选择合适疗法。疗法可以是例如：从具有变化维度的预定义植入物集合选择合适植入物，或建议可能地包括用于骨软骨自体插接物的合适大小和/或合适切除和/或植入位置的用于骨软骨自体移植术的转移引导工具。在此情况下，所述方法可以还包括：在所述一个或多个损伤图像中的至少一个中使得用于至少一个骨软骨自体插接物的所选择的植入物和/或所述合适转移引导工具和/或所述合适切除和/或植入位置可视化。
在上述系统和方法中，所述图像分段处理可以例如取决于分段处理控制参数集合。如果所述图像分析标识所述解剖关节的骨部分和软骨部分二者，则对所述骨部分和所述软骨部分二者的损伤可以进行确定。所述解剖关节可以是膝盖，但也可以是另一关节(例如脚踝、臀、脚趾、手肘、肩、手指或手腕)。所述判断支持材料可以例如适用于由医疗员工使用。其可以包括对于用于修复所确定的损伤的合适疗法的推荐。
还通过指示对患者的解剖关节的至少一部分的损伤的判断支持材料来解决上述问题，其中，所述判断支持材料包括通过上述方法中的任一的方法步骤所生成的一个或多个损伤图像。
还通过一种非瞬时机器可读介质来解决上述问题，所述非瞬时机器可读介质上存储机器可读代码，其当由处理器执行时使得所述处理器执行上述方法中的任一。
本发明的范围由通过引用合并到该部分中的权利要求限定。通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，将对本领域技术人员提供本发明实施例的更完整理解及其附加优点的实现方式。将参照将首先简要描述的附图。
附图说明
图1示出根据本文所描述的一个或多个实施例的用于创建解剖关节的至少一部分的损伤图像的系统的示意图。
图2是根据本文所描述的一个或多个实施例的用于创建解剖关节的至少一部分的损伤图像的方法的流程图。
图3示出根据本文所描述的一个或多个实施例的损伤图像的形式的判断支持材料的示例，其中，使用图形来标记对解剖关节的损伤。
图4是根据本文所描述的一个或多个实施例的用于创建解剖关节的至少一部分的损伤图像的方法的流程图。
图5示出根据本文所描述的一个或多个实施例的包括多个损伤图像的损伤报告的形式的判断支持材料的示例，其中，标记对解剖关节的损伤，和/或指示合适植入物的类型和放置方式。
图6示出根据本文所描述的一个或多个实施例的损伤图像的形式的判断支持材料的示例，其中，使用注释来标记对解剖关节的损伤。
图7是例示根据本文所描述的一个或多个实施例的从获得医疗图像数据到设计并且制造用于修复所确定的对解剖关节的损伤的植入物和/或引导工具的步骤的流程图，包括步骤：损伤标记图像或报告的损伤标记和生成。
通过参照以下详细描述最佳地理解本公开实施例及其优点。应理解，相同标号用于标识附图中的一个或多个所示的相同要素。
具体实施方式
简介
本公开总体上涉及用于创建指示对患者的解剖关节的至少一部分的损伤的判断支持材料的系统和方法。
更具体地说，本文所提出的系统和方法实施例通过创建患者的解剖关节的至少一部分的一个或多个损伤图像来提供一种改进的判断支持材料，其中，在所述一个或多个损伤图像中的至少一个中标记对关节或关节部分的损伤。换言之，连同患者的关节的解剖偏差的指示/标记/可视化一起提供其一个或多个可视化，其形成：用于外科医生或骨科职员在判断优化疗法方法中的判断支持、用于保险代理关于客户或潜在客户进行评估的判断支持、用于想要关于受损伤的关节的状况知情的患者的判断支持、或用于例如在学习对所描述的解剖关节的损伤方面具有商业或学术兴趣的任何其它人的判断支持。由于从医疗图像数据获得的远更多的信息得以传递到例如对患者的疗法进行判断的人，因此其与传统系统和方法相比提供很多优点。由此，本发明实施例解决所标识的问题：由于仅传递医疗专家当基于医疗专家的知识而分析图像数据时收集的小部分信息，因此外科医生或骨科职员接收到的判断支持材料很多时候是不足的。换言之，使用本文所提出的实施例，获得改进的判断支持材料，其带来对解剖关节描述于判断支持材料中的患者的优化疗法进行更多的知情判断。
在一些实施例中，解剖关节是膝盖，但本文所提出的方法和系统可以用于推导任何合适解剖关节(例如脚踝、臀、脚趾、手肘、肩、手指或手腕)的损伤图像。无需确定对整个解剖关节的损伤——一般仅一部分关节(例如膝盖关节的股部分)是感兴趣的。
在非限定性示例中，解剖关节是膝盖，并且损伤图像中所确定并且指示/标记/可视化的损伤/解剖偏差与膝盖关节的股部分有关(例如软骨和/或骨软骨病变)。在另一非限定性示例中，解剖关节是脚踝，并且损伤图像中所确定并且指示/标记/可视化的损伤/解剖偏差与距骨有关。
损伤图像可以包括来自解剖关节的所生成的3D模型的2D表示的图像数据，和/或包括从医学数字成像和通信(DICOM)文件或任何其它合适的图像文件格式直接检索的2D图像数据。可以例如基于在通过解剖关节或其部分的不同层扫描放射性图像的处理期间所捕获的一系列放射性图像而生成3D模型，这样捕获对于基于所述放射性图像而在图像分段处理中生成解剖关节或其部分的3D图像表示必须的所有放射性图像数据。3D模型对于使得对骨、软骨以及其它组织的损伤可视化是有利的。DICOM格式或相当的图像文件格式对于使得解剖关节的不同部分可视化是有利的。
例如，3D模型可以用于使得骨和组织(例如软骨、腱和/或韧带)以及与股膝盖骨和软骨或正受调查的任何其它有关解剖关节的骨和软骨有关的损伤可视化。在另一示例中，DICOM格式或相当的图像文件格式可以用于使得膝盖的不同部分(例如股骨节和滑车区域)或正受调查的任何其它有关解剖关节的不同部分(例如脚踝的距骨)可视化。
在形成判断支持材料的损伤评估报告中可以包括一个或多个损伤图像，以例如有助于外科医生或骨科职员关于患者的优化疗法进行正确诊断和判断。一个或多个损伤图像或包括一个或多个损伤图像的损伤评估报告不包括任何诊断。反之，它们形成用于关于患者的优化疗法进行正确诊断和/或判断的判断支持。包括一个或多个损伤图像的判断支持材料或包括一个或多个损伤图像的损伤评估报告可以例如用作前关节镜工具(待在关节镜术之前使用的标准关节镜术的数字版本)，以对关节镜人员给出他/她希望看见的东西的视觉理解。由于可以一般以此方式收集足够的信息，而无需让患者经受关节镜法，因此判断支持材料也可以用作对关节镜术的替代。判断支持材料可以在此情况下用于计划优选疗法(例如关节成形术)、生物疗法(例如微断裂的镶嵌术(mosaicplasty))，或是否需要金属植入物。
在其它示例中，其它类型的用户可以出于不同目的而接收并且使用判断支持材料。一个或多个损伤图像的形式或包括一个或多个损伤图像的损伤评估报告的形式的判断支持材料可以在不同情况下成为以下人员的兴趣：医疗员工、评估客户或潜在客户的保险代理、想要关于受损伤的关节的状况知情的患者、或在学习对所描述的解剖关节的损伤方面具有例如商业或学术兴趣的任何其它人。在不同实施例中，可以通过打印形式或数字形式表示损伤图像或损伤评估报告。通过数字形式，损伤图像或损伤评估报告中所包括的一个或多个损伤图像可以是静态格式，或是通过使用连接到处理设备的输入器来提供控制信号而允许正浏览处理设备的显示器上的损伤图像的用户操控图像的格式。输入器可以例如包括键盘、计算机鼠标、按钮、触摸功能、操纵杆或任何其它合适的输入设备。
在一些实施例中，判断支持材料可以还包括用于所确定的骨和/或软骨损伤的合适植入物的推荐和/或位置指示。在该上下文中，合适植入物表示具有匹配所确定的损伤的类型和维度的植入物，由此使得其适合于修复所确定的损伤。该合适植入物可以在损伤图像或损伤报告中进一步得以可视化。
判断支持材料在一些实施例中可以另外包括指示用于至少一个骨软骨自体插接物的合适转移引导工具和/或合适切除和/或植入位置的推荐。合适转移引导工具和/或合适切除和植入位置可以进一步在损伤图像或损伤报告中得以可视化。
在一些实施例中，判断支持材料还指示自身不构成对关节的损伤的解剖偏差。这些解剖偏差可以例如影响用于所确定的损伤的疗法的选取。作为非限定性示例，严重的骨赘问题可以指示植入物不能改进状况的其它问题。
处理器在一些实施例中可以包括一起执行所要求的功能的若干不同处理器。以相同方式，存储介质在一些实施例中可以包括一起执行所要求的功能的若干不同存储介质。
结合附图更详细地呈现所公开的解决方案的系统和方法实施例。
系统架构
图1示出用于创建指示对患者的解剖关节的至少一部分的损伤的判断支持材料的系统100的示意图，判断支持材料包括一个或多个损伤图像。根据实施例，系统包括存储介质110，被配置为：接收并且存储图像数据和参数。在一些实施例中，系统100如图1中的虚线箭头所指示的那样以通信方式耦合到成像系统130。成像系统130可以被配置为：捕获或生成放射性图像(例如比如X射线图像、超声图像、计算层析(CT)图像、核医疗(包括正电子放射层析(PET))图像以及磁共振成像(MRI)图像)。存储介质110可以被配置为：接收并且存储来自成像系统130的放射性图像和/或放射性图像数据。
系统100还包括处理器120，被配置为：基于图像数据，确定解剖关节中的损伤，并且创建解剖关节或其部分的损伤图像，其中，所确定的对关节的损伤得以标记，或以其它方式得以可视化，从而使得损伤图像的观测者知道损伤。处理器120可以是例如普通数据处理器、或能够执行指令以执行各种处理操作的其它电路或集成电路。
在一个或多个实施例中，处理器被配置为：从存储介质接收解剖关节的至少一部分的一系列放射性图像；通过以下操作基于所述一系列放射性图像而获得解剖关节的至少一部分的三维图像表示：基于所述放射性图像而在图像分段处理中生成所述三维图像表示，和/或从存储介质接收所述生成的三维图像表示；使用图像分析来标识一系列放射性图像和/或三维图像表示中的至少一个中的至少包括软骨、腱和/或韧带的解剖关节的组织部分；以及通过分析解剖关节或其部分的所述放射性图像和/或三维图像表示来确定对解剖关节的损伤。处理器120可以被配置为：使用所标识的组织部分，并且执行以下图像分析和处理操作的选择：
-检测解剖关节的至少一个组织部分的轮廓的不规则形状；
-检测解剖关节的骨和/或软骨部分内或其附近的区域中的强度高于还是低于预定值；和/或
-将至少一个所标识的组织部分与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较。
处理器120进一步被配置为：在所获得的解剖关节或其部分的三维图像表示中标记对解剖关节的损伤；以及生成判断支持材料，其中，在判断支持材料的一个或多个损伤图像中的至少一个中标记所确定的对所述解剖关节的损伤，并且基于所获得的解剖关节或其部分的三维图像表示而生成损伤图像中的至少一个。
在一些实施例中可以有利的是，在所输入的放射性图像/医疗图像数据中标识并且分析所描述的关节的骨和软骨，因为二者的组合可以提供附加信息，但当标识并且分析所描述的关节的其它组织时，也可以执行本文所描述的所有实施例。
在一个或多个实施例中，处理器120可以被配置为：通过检测放射性图像中的高对比度区域(例如边沿或轮廓)标识放射性图像中的关节的骨部分和/或软骨部分。处理器120可以进一步被配置为：通过将检测到的边沿或轮廓与预定义模板进行比较和/或将强度等级或图案与预定义模板进行比较来标识放射性图像中的结构(例如骨和/或软骨)。
如上所述，在一个或多个实施例中，处理器120可以被配置为：在通过执行图像分析和处理操作的选择来确定存在损伤的步骤中，检测解剖关节的骨和/或软骨部分内或其附近的区域中的强度高于还是低于预定阈值。取决于已经捕获所分析的医疗图像数据的成像设备的设置，所分析的图像可以例如表示具有不同强度等级的以下物质：皮质骨、流体/液体、软骨、脂肪/骨髓和半月板。在健康关节中不应存在流体的情况下，如果检测到流体，则其为例如损伤的指示。如果在软骨中的异常旁边检测到流体，则这也可以是损伤的指示。
所分析的图像中的不同强度等级对应于不同信号强度等级，并且它们可以典型地由范围从0到1的像素/体素值表示，或是示出为从白到黑的灰度级的视觉表示。在像素/体素值范围从0到1的实施例中，预定阈值设置为0至1之间的合适值，或换言之，合适的灰度值。在一个或多个实施例中，处理器120可以进一步或替代地被配置为：在执行图像分析和处理操作的选择的步骤中，检测解剖关节的至少一个组织部分的不规则形状，并且确定这是否表示对解剖关节的损伤。在一个或多个实施例中，处理器120可以进一步或替代地被配置为：在执行图像分析和处理操作的选择的步骤中，进行损伤图像中的所标识的组织部分与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板的比较。在一些实施例中，该确定可以包括：将所检测的轮廓的不规则形状与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较；和/或将所检测的用于特定区域的强度与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较。
在一个或多个实施例中，处理器120可以被配置为：在判断支持材料的一个或多个损伤图像中的至少一个中标记、可视化或以另一方式指示所确定的对解剖关节的损伤。为了标记、可视化或指示所确定的损伤，处理器120可以被配置为：通过执行以下的选择，改变标识为属于所确定的损伤的像素/体素上、与之连接或包围其的一个或多个像素/体素的像素/体素值，从而所确定的损伤得以可视化地区分并且对用户/浏览者是显著的：
-改变标识为位于所确定的损伤上的一个或多个像素/体素的亮度/强度值；
-改变标识为位于所确定的损伤上的一个或多个像素/体素的一个或多个色度/色彩值；
-改变标识为包围所确定的损伤的一个或多个像素/体素的亮度/强度值；
-改变标识为包围所确定的损伤的一个或多个像素/体素的一个或多个色度/色彩值；和/或
-将注释、符号或其它损伤指示符添加到与标识为位于所确定的损伤上或包围其的一个或多个像素/体素连接的图像。
在一个或多个实施例中，处理器120可以被配置为：在所获得的解剖关节或其部分的三维图像表示中标记对解剖关节的损伤。为了标记损伤，处理器120可以被配置为：通过执行以下的选择，改变标识为属于所确定的损伤的体素上、与之连接或包围其的一个或多个体素的体素值，从而所确定的损伤得以可视化地区分并且对于用户/浏览者是显著的：
-改变标识为位于所确定的损伤上的一个或多个体素的亮度/强度值；
-改变标识为位于所确定的损伤上的一个或多个体素的一个或多个色度/色彩值；
-改变标识为包围所确定的损伤的一个或多个体素的亮度/强度值；
-改变标识为包围所确定的损伤的一个或多个体素的一个或多个色度/色彩值；和/或
-将注释、符号或其它损伤指示符添加到与标识为位于所确定的损伤上或包围其的一个或多个体素连接的图像。
在一个或多个实施例中，处理器可以被配置为：同步或关联一系列放射性图像和三维(3D)图像表示，从而图像之一中所进行的标记实时显现在其它图像的相同位置中。相同位置在下文中解释为所描述的解剖关节上的相同位置或相同方位。由于基于放射性图像数据而生成3D图像表示，因此处理器可以通过本领域公知的方式在将放射性图像数据分段为3D表示期间自动地执行2D放射性图像数据与3D表示之间的同步或关联。
可以例如在通过解剖关节或其部分的不同层的扫描放射性图像的处理期间捕获一系列放射性图像，这样捕获对于基于放射性图像而在图像分段处理中生成解剖关节或其部分的三维图像表示必须的所有放射性图像数据。在一些实施例中，关于解剖关节的骨部分和软骨部分二者的损伤可以进行确定。替代地，取决于应用，可以确定仅对骨部分的损伤、仅对软骨部分的损伤、或对其它组织部分的损伤。
在一些实施例中，解剖关节是膝盖。在其它实施例中，解剖关节可以是适合于使用图像数据分析的损伤确定的任何其它解剖关节(例如脚踝、臀、脚趾、手肘、肩、手指或手腕)。
在一个或多个实施例中，处理器可以被配置为：从预定义疗法集合选择合适疗法。所述选择可以基于来自解剖关节或其部分的放射性图像和/或三维图像表示的数据。
在一些实施例中，处理器可以被配置为：从具有变化维度的预定义植入物集合选择合适植入物。在该上下文中，合适植入物表示具有匹配所确定的损伤的类型和维度的植入物，由此使得其适合于修复所确定的损伤。在一个或多个实施例中，处理器可以被配置为：在一个或多个损伤图像中的至少一个中使得所选择的植入物可视化。
在一些实施例中，处理器可以被配置为：建议可能地还包括用于至少一个骨软骨自体插接物的合适大小和/或合适切除和/或植入位置的用于骨软骨自体移植术的转移引导工具。在该上下文中，合适切除位置表示可以从患者切除合适的自体插接物以用于修复所确定的损伤的位置。
在一些实施例中，判断支持材料适用于由医疗员工(例如外科医生或骨科职员)使用。判断支持材料可以于是包括对于用于修复所确定的损伤的至少一部分的合适疗法的推荐。
替代地，判断支持材料包括对于用于通过骨软骨自体移植术修复所确定的损伤的至少一部分的一个或多个转移引导工具的合适的设计的推荐。判断支持材料可以在此情况下还包括对于用于该骨软骨自体插接物的合适切除位点的推荐。可以在损伤图像或损伤报告中进一步使得合适切除位点和/或转移引导工具可视化。
在一些实施例中，损伤图像是适用于以下人员使用的判断支持材料的部分：关于客户或潜在客户进行评估的保险代理；想要关于受损伤的关节的状况知情的患者；或在学习对所描述的解剖关节的损伤方面具有例如商业或学术兴趣的任何其它人。
判断支持材料可以是打印报告的形式，或是适用于在例如平板计算机或智能电话上浏览的一个或多个计算机文件的形式。如果判断支持材料是一个或多个计算机文件的形式，则一个或多个损伤图像可以是常规2D图像的形式或是解剖关节或其部分的交互式3D模型的形式。
在一个或多个实施例中，系统100可以可选地包括显示器140，被配置为：例如以损伤图像或包括一个或多个损伤图像的损伤评估报告的形式显示图像数据。显示器140可以被配置为：经由处理器120接收用于显示的图像数据，和/或可能地响应于从处理器120或输入器150接收到的控制信号而从存储介质110直接检索用于显示的图像数据，以下进一步呈现该操作。
在一些实施例中，系统100可以可选地还包括一个或多个输入器150，被配置为：接收用户输入。输入器150典型地被配置为：解释接收到的用户输入，并且响应于所述接收到的用户输入而生成控制信号。显示器140和输入器150可以集成在系统100中，连接至其或以通信方式耦合至其。输入器150可以例如被配置为：解释结合所显示的损伤图像或所显示的包括一个或多个损伤图像的损伤评估报告来解释正输入的接收到的用户输入，并且响应于所述接收到的用户输入而生成控制信号，以触发图像的显示或正显示的图像数据的操控，其中，操控可以是临时的或持久的。这些操控可以例如包括：提供注释，移动或改变图像或图像的部分，改变浏览角度，放大或缩小，和/或使得用户能够以改进的方式浏览并且分析所显示的图像数据的任何其它合适的形式的操控。输入器150可以例如包括键盘、计算机鼠标、一个或多个按钮、触摸功能、操纵杆和/或任何其它合适的输入设备的部段。在一些实施例中，处理器120可以被配置为：从输入器150接收控制信号，并且处理正显示的图像数据，或换言之，响应于接收到的控制信号而操控所显示的图像。
处理器120可以进一步被配置为：执行本文所提出的任何或所有实施例的方法步骤。
方法实施例
图2是示出用于创建指示对患者的解剖关节的至少一部分的损伤的判断支持材料的方法实施例的流程图，其中，判断支持材料包括一个或多个损伤图像。根据一个或多个实施例，所述方法包括：
在步骤210中，接收患者的解剖关节的一系列放射性图像。
在一些实施例中，解剖关节是膝盖。在其它实施例中，解剖关节可以是适合于使用图像数据分析的损伤确定的任何其它解剖关节(例如脚踝、臀、脚趾、手肘、肩、手指或手腕)。
在步骤220中：通过以下操作基于所述一系列放射性图像而获得解剖关节的三维图像表示：基于所述放射性图像而在图像分段处理中生成所述三维图像表示，或从存储介质接收所述三维图像表示。
在步骤230中，使用图像分析来标识一系列放射性图像中的至少一个中的至少包括软骨、腱和/或韧带的解剖关节的组织部分。
在一个或多个实施例中，图像分析通过以下步骤来标识放射性图像中的关节的骨部分和/或软骨部分：检测放射性图像中的高对比度区域(例如边沿或轮廓)，并且进一步通过将检测到的边沿或轮廓与预定义模板进行比较来标识放射性图像中的结构(例如骨和/或软骨)。
在一些实施例中，关于解剖关节的骨部分和软骨部分二者的损伤可以得以确定。
在一些实施例中可以有利的是，在所输入的放射性图像/医疗图像数据中标识并且分析所描述的关节的骨和软骨，因为二者的组合可以提供附加信息，但当正标识并且分析所描述的关节的物质中的仅一个(骨和软骨或任何其它组织部分)时，也可以执行本文所描述的所有实施例。
在步骤240中，通过分析解剖关节或其部分的放射性图像和/或三维图像表示来确定对解剖关节的损伤。
在不同实施例中，步骤230中的分析可以包括：执行任何或所有以下图像分析和图像处理操作的选择：
-检测解剖关节的至少一个组织部分的轮廓的不规则形状；和/或
-检测解剖关节的骨和/或软骨部分内或其附近的区域中的强度高于还是低于预定值；和/或
-将至少一个所标识的组织部分与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较。
在一个或多个实施例中，方法步骤240可以包括：检测解剖关节的骨和/或软骨部分内或其附近的区域中的强度高于还是低于预定阈值。取决于已经捕获所分析的医疗图像数据的成像设备的设置，所分析的图像可以例如表示具有不同强度等级的以下物质：皮质骨、液体、软骨、脂肪/骨髓和半月板。所分析的图像中的不同强度等级对应于不同信号强度等级，并且它们可以典型地由范围从0到1的像素/体素值表示，或是示出为从白到黑的灰度级的视觉表示。在像素/体素值范围从0到1的实施例中，预定阈值设置为0至1之间的合适值，或换言之，合适的灰度值。
在一个或多个实施例中，方法步骤240可以还或替代地包括：检测解剖关节的至少一个组织部分的轮廓的不规则形状；以及确定其是否表示对解剖关节的损伤。
在一个或多个实施例中，方法步骤240可以还或替代地包括：进行损伤图像中的所标识的组织部分与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板的比较。在一些实施例中，该确定可以包括：将所检测的轮廓的不规则形状与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较；和/或将所检测的用于特定区域的强度与表示用于解剖关节的预定义损伤图案的模板进行比较。
在步骤250中，在所获得的解剖关节或其部分的三维图像表示中标记对解剖关节的损伤。
在步骤260中，生成判断支持材料，其中，在判断支持材料的一个或多个损伤图像中的至少一个中标记对所述解剖关节的损伤，并且基于所获得的解剖关节或其部分的三维图像表示而生成损伤图像中的至少一个。
在一些实施例中可以有利的是，在所输入的放射性图像/医疗图像数据中在步骤230中标识并且在步骤240中分析所描述的关节的骨和软骨，因为二者的组合可以提供附加信息，但当标识并且分析所描述的关节的两个物质中的仅一个(骨或软骨或任何其它组织部分)时，也可以执行本文所描述的所有实施例。
在一个或多个实施例中，方法步骤250和260的标记包括：标记、可视化或以另一方式指示所确定的对解剖关节的损伤。标记、可视化或指示所确定的损伤可以包括：改变标识为属于所确定的损伤的像素/体素上或与之连接或包围其的一个或多个像素/体素的像素/体素值，从而所确定的损伤得以可视化地区分并且对于用户/浏览者是显著地。改变标识为属于所确定的损伤的像素/体素上、与之连接或包围其的一个或多个像素/体素的像素/体素值可以例如包括以下的选择：
-改变标识为位于所确定的损伤上的一个或多个像素/体素的亮度/强度值；
-改变标识为位于所确定的损伤上的一个或多个像素/体素的一个或多个色度/色彩值；
-改变标识为包围所确定的损伤的一个或多个像素/体素的亮度/强度值；
-改变标识为包围所确定的损伤的一个或多个像素/体素的一个或多个色度/色彩值；和/或
-将注释、符号或其它损伤指示符添加到与标识为位于所确定的损伤上或包围其的一个或多个像素/体素连接的图像。
在一些实施例中，可以关联或同步放射性图像和三维图像表示，从而在图像之一中进行的标记显现在其它图像中的相同位置中。根据一个或多个该实施例，方法步骤250和260可以包括：关联或同步放射性图像和三维图像表示，从而在图像之一中进行的标记显现在其它图像中的相同位置中。
图3示出根据本文所描述的一个或多个实施例的损伤图像的形式的判断支持材料的示例，其中，使用图形来标记对解剖关节的损伤。在图3所示的非限定性示例中，损伤图像的形式的判断支持材料300示出解剖关节的两个视觉表示310、330，其中，通过改变标识为位于所确定的损伤上并且包围其的多个像素/体素的亮度/强度等级和/或色度/色彩值来标记/指示/可视化所确定的损伤320、340。当然，取决于应用，并且取决于何种方式提供使得浏览判断支持材料的人能够看见并且分析所确定的损伤的清楚标记、可视化或指示，可以选取任何亮度/强度值和/或色度/色彩值。通过替换先前像素/体素值，或通过使用比例因子(例如阿尔法混合因子)将新的像素/体素值与旧的像素/体素值混合，所选取的亮度/强度值和/或色度/色彩值在实施例中可以分配给像素/体素。取决于每个像素表示的损伤的类型，可以进一步使用不同的所分配的像素/体素值来标记、可视化或指示单个所确定的损伤。作为示例，标记、可视化或指示损伤可以关于以下情况而包括不同的新的像素/体素值：
-完全深度损伤(即对骨的向下软骨损伤)；
-部分深度损伤(例如退化的软骨、再生的软骨/疤痕组织、或变形的软骨)；
-骨髓病变(BML)；以及
-明显囊肿。
结合图5和图6进一步讨论一个或多个损伤图像或包括一个或多个损伤图像的损伤报告的形式的判断支持材料的示例。
图4是用于创建解剖关节的损伤图像的一个或多个方法实施例的流程图，其中，在损伤图像中标记对关节的损伤，并且进一步地，可选方法步骤：在图像中包括用于修复所确定的损伤的合适植入物的推荐。图4的步骤210-260对应于图2的相同步骤，并且图4的方法实施例还包括以下附加步骤：
在步骤470中，基于来自解剖关节或其部分的放射性图像和/或三维图像表示的数据而从具有变化维度的预定义植入物集合选择合适植入物。
在该上下文中，合适植入物表示具有匹配所确定的损伤的类型和维度的植入物，由此使得其适合于修复所确定的损伤。
在步骤480中：在一个或多个损伤图像中的至少一个中使得所选择的植入物可视化。
在一些实施例中，判断支持材料可以还包括用于所确定的骨和/或软骨损伤的合适植入物的推荐和/或位置指示。该合适植入物可以在损伤图像或损伤报告中进一步得以可视化。
图5中示出可以如何在损伤图像或损伤报告中使得所选择的植入物可视化的示例，图5示出根据本文所描述的一个或多个实施例的包括多个损伤图像510、530、560、570的损伤报告的形式的判断支持材料500的示例，其中，对解剖关节的损伤520、540得以标记，并且合适植入物550、580的类型和放置方式得以指示。
图8中示出损伤图像可以用于使得骨软骨自体植入法可视化的示例，图8示出根据本文所描述的一个或多个实施例的损伤图像810指示的示例，其中，在820中指示所建议的用于骨软骨自体移植术的转移引导工具的放置方式。
在一个或多个实施例中，判断支持材料适用于由医疗员工(例如外科医生或骨科职员)使用。在一个或多个实施例中，根据结合图3所描述的任何实施例，判断支持材料适用于由医疗员工(例如外科医生或骨科职员)使用，并且还包括对于合适植入物的推荐。
在一些实施例中，判断支持材料适用于由以下人员使用：关于客户或潜在客户进行评估的保险代理；想要关于受损伤的关节的状况知情的患者；或在学习对所描述的解剖关节的损伤方面具有例如商业或学术兴趣的任何其它人。
在一些实施例中，判断支持材料包括表示以下情况的2D和3D图像：患者的解剖关节中的至少一部分的3D可视化或3D模型、对关节的损伤的视觉标记/指示、以及解剖偏差的注释/所写评估。图6示出根据本文所描述的一个或多个实施例的包括两个损伤图像600、610的判断支持材料的部分的示例，其中，使用注释620来标记/指示/可视化损伤图像600、610中所描述的对解剖关节的损伤。在图6的非限定性示例中，所描述的解剖关节是膝盖，并且注释620指示患者具有髌骨中的病变。
在一个或多个实施例中，图2或图4的方法可以可选地包括：例如在图形用户接口(GUI)中以一个或多个损伤图像或包括一个或多个损伤图像的损伤评估报告的形式显示判断支持材料的视觉表示。
如图3、图5和图6的非限定性示例所示，GUI中呈现的视觉表示可以包括：对解剖关节的损伤得以标记/可视化/指示的一个或多个损伤图像(例如图3的损伤图像300)、或包括指示所推荐的植入物或引导工具的正确位置的连同关节的2D表示和3D表示一起包括损伤图像的损伤报告(例如图5的损伤报告500)、和/或其中使得能够添加注释的医疗图像数据(例如对图6中的医疗图像600和610添加以指示重要医疗信息的注释620)。所述方法在任何这些实施例中可以包括：接收用于显示的图像数据；和/或接收控制信号，并且响应于控制信号而检索用于显示的图像数据。
在一个或多个实施例中，用户可以使用集成在显示器或包括显示器的系统中、连接至其或以通信方式耦合至其的一个或多个输入器来操控正显示的损伤评估报告或判断支持材料的损伤图像或另一部分。根据这些实施例，图2或图4的方法可以进一步可选地包括：从输入器接收用户输入；解释接收到的用户输入；以及响应于接收到的用户输入而生成一个或多个控制信号。接收到的用户输入可以与所显示的损伤图像或所显示的包括一个或多个损伤图像的损伤评估报告有关，并且响应于所述接收到的用户输入而生成控制信号，以临时地或持久地操控正显示的内容。所述操控可以例如包括：提供注释，移动或改变图像或图像的部分，改变浏览角度，放大或缩小，和/或使得用户能够以改进的方式浏览并且分析所显示的图像数据的任何其它合适的形式的操控。在一些实施例中，图2或图4的方法可以包括：从输入器接收控制信号，并且处理正显示的图像数据，或换言之，响应于控制信号而操控所显示的图像。
前述公开并非旨在将本发明限制为所公开的精确形式或特定使用领域。预期本发明的各种替选实施例和/或修改根据本公开是可能的，而无论本文中是否明确地描述或暗示。相应地，本发明的范围仅由权利要求限定。
使用情况实施例
为了在更大的上下文中设置目前所公开的方法和系统，根据任何所公开的实施例的一个或多个损伤图像和/或损伤报告的损伤标记以及生成在使用情况实施例中可以前面是捕获和/或获得表示解剖关节或其部分的医疗图像数据，并且可以进一步后接鉴于修复任何所确定的损伤而待采取的动作。
图7是例示根据本文所描述的一个或多个实施例的一种该较大上下文的流程图，包括：从图像源获得医疗图像数据；确定对所描述的解剖关节的损伤；以及生成损伤图像或损伤报告。图7还包括步骤：设计并且制造适合于修复所确定的解剖关节中的损伤的植入物和/或引导工具。在图7中，除了步骤740的损伤的确定、损伤标记以及判断支持材料生成、使用所输入的医疗图像数据730以及产生所输出的判断支持材料740之外的任何情况以虚线标记，以澄清它们是为了仅提供上下文而在图中所示的可选步骤，而非对本文所提出的任何实施例是必要的。尤其是，与关于疗法的诊断/判断以及植入物/引导工具的设计和制造有关的步骤770和780并非本文所提出的实施例的部分。
根据图7所示的示例，可以从放射性成像系统以放射性图像数据的形式在步骤700中获得医疗图像数据730。可以例如使用各种成像技术(例如X射线图像、超声图像、计算层析(CT)图像、核医疗(包括正电子发射层析(PET))图像以及磁共振成像(MRI)图像)中的一个或多个来生成所获得的放射性图像数据。可以例如在通过解剖关节或其部分的不同层的扫描放射性图像的处理期间捕获放射性图像数据，这样捕获对于基于放射性图像数据而在图像分段处理中生成解剖关节或其部分的三维图像表示必须的所有放射性图像数据。
通过执行分段和3D调制以获得所捕获的图像数据中所描述的内容的3D表示，可以在步骤710中进一步处理步骤400中所获得的图像数据。例如，如果所捕获的图像数据描述解剖关节，则3D表示将是解剖关节的3D表示。也可以在步骤720中从提供2D图像数据的不同种类的图像源获得医疗图像数据。3D图像数据和2D图像数据都描述同一对象(即用于损伤确定的兴趣解剖关节)。如本文所描述的那样，医疗图像数据730可以因此包括使用不同成像系统所获得的表示解剖关节的3D图像数据和/或2D图像数据。图像数据可以仅表示解剖关节的部分。
在医疗图像数据730包括3D图像数据和2D图像数据二者的实施例中，3D图像数据和2D图像数据可以组合为单个视觉表示，或是分离的视觉表示。在实施例中可以关联或同步分离的视觉表示，从而3D视觉表示中所描述的对象上的位置与2D视觉表示中的相同对象上的相同位置关联。由此，如果在3D视觉表示中完成所确定的损伤的标记，则其将显现在2D表示中的所描述的解剖关节上的相同位置上，并且反之亦然。当然，一旦已经关联或同步3D视觉表示和2D视觉表示，其就将应用于例如与所描述的关节的位置连接而放置的注释或对3D视觉表示或2D视觉表示进行的任何修改。
在步骤740中，根据结合方法和系统描述在本文中所提出的任何实施例，执行：损伤确定、所输入的医疗图像数据730中的损伤的标记、以及所输出的判断支持材料750的生成。根据本文所描述的实施例，判断支持材料750可以是其中标记所确定的用于所描述的解剖关节的图像的一个或多个损伤图像的形式、或包括一个或多个这些图像的报告的形式。根据本文所描述的实施例，判断支持材料750可以可选地包括可以用于修复所确定的损伤的一个或多个合适植入物和/或引导工具的指示。在该上下文中，合适植入物和/或引导工具表示具有匹配所确定的损伤的类型和维度的植入物和/或引导工具，由此使得其适合于修复所确定的损伤。一个或多个合适植入物和/或引导工具可以在可选步骤760中得以选择，并且可以例如在应优化地插入植入物和/或引导工具以修复所确定的损伤的位置中结合判断支持材料750的所标记的医疗图像数据的3D视觉表示和/或2D视觉表示以图形方式得以呈现。替代地，一个或多个合适植入物和/或引导工具可以在可选步骤470中得以选择，并且可以与3D视觉表示和/或2D视觉表示分离而得以呈现为例如图形表示和/或文本注释。
在使用情况实施例中，医疗职员(例如外科医生或骨科职员)可以使用所生成的判断支持材料750，以关于已经描述解剖关节的患者的优化疗法的判断进行正确诊断并且进行判断770。如果医疗职员判断需要植入物，则其可以跳转到步骤780：可能地根据判断支持材料中可以提供的指示来设计并且制造合适植入物和/或引导工具，如本文所描述的那样，以用于修复所确定的损伤。
在另一使用情况实施例中，使用判断支持材料750的人可以是除了在学习对所描述的解剖关节的任何损伤方面具有兴趣的医疗职员之外的人(例如评估客户或潜在客户的保险代理、想要关于受损伤的关节的状况知情的患者、或在学习对所描述的解剖关节的任何损伤方面具有商业或学术兴趣的任何其它人)。
其它实施例
在可应用的情况下，可以使用硬件、软件或硬件和软件的组合来实现本公开所提供的各个实施例。此外，在可应用的情况下，在不脱离本公开的要求范围的情况下，本文所阐述的各个硬件组件和/或软件组件可以组合为包括软件、硬件和/或二者的合成组件。在可应用的情况下，在不脱离本公开的要求范围的情况下，本文所阐述的各个硬件组件和/或软件组件可以分离为包括软件、硬件和/或二者的子组件。此外，在可应用的情况下，预期软件组件可以实现为硬件组件，并且反之亦然。本文所描述的一个或多个实施例的方法步骤可以由任何合适的处理单元自动地执行，或一个或多个步骤可以手动地得以执行。在可应用的情况下，本文所描述的各个步骤的顺序可以改变，组合为合成步骤，和/或分离为子步骤，以提供本文所描述的特征。
根据本公开的软件(例如程序代码和/或数据)可以通过非瞬时形式存储在一个或多个机器可读介质上。还预期可以使用连网的和/或另外方式的一个或多个通用计算机或专用计算机和/或计算机系统来实现本文所标识的软件。
在实施例中，提供一种计算机程序产品，包括计算机可读代码，其被配置为：当在处理器中执行时执行本文所描述的任何或所有方法步骤。在一些实施例中，提供一种非瞬时计算机可读存储器，其上存储计算机可读和计算机可执行代码，其被配置为：当在处理器中执行时执行本文所描述的任何或所有方法步骤。
在一个或多个实施例中，提供一种非瞬时机器可读介质，其上存储机器可读代码，其当由处理器执行时控制所述处理器以执行本文所提出的任何或所有方法实施例的方法。