专利名称：改进的患者数据记录和用户界面的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含关于患者的数据的患者数据记录。
患者数据记录是已知的，并且是医院管理系统领域中的公知常识的部分。
此外，形状模型根据分割领域是已知的。形状模型可以描述为表示患者体内真实解剖形状的数据结构。形状模型是可被建立以编码(一组)解剖对象的物理几何形状的数学模型。
背景技术：
在Medical Image Analysis 10 (2006); 657-670的Cristian Lorenz禾B Jensvon Berg的'A Comprehensive Shape Model of the Heart'(自2006年5月18日起可在www.sciencedirect.com在线获得)中描述了形状模型的具体实施例。这一文档公开了通过均值(即平均)患者数据建立形状模型，以基于模型坐标系中描述平均人类心脏形状的一列节点和顶点来产生模型。节点和顶点定义一组连接的三角形，这些三角形形成在虚拟空间中呈均值心脏的形状的虚拟网格。该模型可以链接至表示或包括患者实际心脏的患者图像数据集，并且，利用基于两项最大化的对准方法可以使该模型适应于该数据集中的实际心脏。
以上所公开的网格由三角形构建，但是已发现其他几何形状也可用于形成几何网格。
可替代地，几何模型可以由允许描述(多个)解剖对象的几何形状的任何其他数据工具构建，示例包括基于几何函数的模型和基于级数展开的模型。不管建立模型的数学方式如何，其都可用于描述解剖对象(诸如心脏、脑、肝脏、包括心腔的心脏内部结构)，并且同样可用于描述多组这样的对象。
已发现当形状模型链接至包含作为模型主体的解剖对象的示例的患者数据集并且随后进行适应时，形状模型使其自身对准数据集中所表示的实 际对象的形状，从而形成实际解剖对象的可接受的分割。
目前，患者记录以纸质拷贝的形式与相关联的x射线片和其他打印输
出(例如ECG波形纸质打印输出) 一起存储。这些记录占据了相当大的空 间，并且导致很大的医院仓储成本。在计算机化和电子数据的存储方面的 进展已允许开发计算机化的患者记录。然而，虽然医学进展允许采集更大 量的更复杂的数据，并且计算进展允许存储更大量的数据，但是不清楚如 何最佳地布置患者数据记录以允许数据的最优存储和检索。
发明内容
本发明的目的在于产生以结构化方式存储数据的患者数据记录。 这是根据本发明实现的，其中患者数据记录还包括表示患者的均值模 型，并且还包括表示关于患者的数据的至少一个形状模型，其中所述均值 模型包括至少一个区域，并且所述形状模型包括至少一个子部分，并且其 中，所述形状模型的至少一个子部分链接至所述均值模型的等价区域。
表示解剖对象形状的形状模型还包含对该解剖对象内的组成结构的表 示。例如，以上所公开的心脏模型实质上是描述心脏形状并且包括心脏的 内腔表面的一列点，该心脏模型包括对冠状动脉的拓扑结构的参考和总结 构内的参考点，所述参考点包括例如(但不局限于)表示每个心腔的中心、 每个瓣膜的中心的点和其他适当的参考点。因此，该模型还包括子部分， 例如在这种情况下子部分为心脏的腔室和冠状动脉。依此类推，总均值模 型可由原则上还可包括表示可能的患者解剖结构的各个解剖部分和子部分 的各个区域的患者构建。总均值模型实际上是表示典型患者的模板的数据 结构。
通过包括与典型的患者解剖有关的子部分，形状模型可用于向患者记 录提供描述作为患者记录主体的个体的结构。通过将患者记录中所包括的 形状模型的子部分与附加至个体患者记录的均值模型的等价区域相链接， 发现患者记录中并且包括在形状模型中的数据以结构化方式进行组织，并 且，数据可更容易且更便利地进行访问。
表示患者的均值模型为可査询的数据结构，其允许访问各个链接的形状模型中的信息以及可增加至患者模型中的任何其他数据结构。
在优选实施例中，该形状模型是适应的形状模型。如通过以上公开在 本领域中已知的，这是指该形状模型为已适应于表示由形状模型表示的基 本相同的解剖结构的数据集的形状模型。这一实施例提供了直接描述患者 解剖结构的信息通过适应的形状模型而被包括在患者记录中的优点。与均 值形状模型的区域的链接允许很容易地且有效地访问这一适应的信息。
在另一优选实施例中，形状模型还包括来源于形状模型外部的数据。 通过本公开已知的是，形状模型包含描述对象形状并且取决于该模型是均 值形状模型还是适应的形状模型的信息，该形状将表示器官或其他解剖对 象的均值形状(其表示所讨论的解剖结构的平均形状)，或者将表示所讨论 的解剖结构的特定形状。无论在哪种情况下，都有可能将外部数据附加至 形状模型。这一数据并不是来源于形状模型的数据，而是可以是例如通过 其他诊断方法或程序生成的数据。
具体地，来源于形状模型外部的数据可以是来源于ECG或EEG测量 会话的数据。在这种情况下，ECG记录的电子版本可以附加至患者记录中 描述心脏的形状模型。这一形状模型可能已经或可能还没有适应于图像数 据集。
在现有技术中所公开的形状模型实施例的情况中，可以将数据增加至 形状模型，其作为附加至增加的数据所属于的形状模型的子部分中的现有 形状模型数据点的更多数据量，这可由本领域技术人员利用已知的计算技 术实现。作为示例，ECG数据可以作为附加至与ECG信号的位置(换句话 说，心脏形状模型中与心电信号的产生有关的位置)有关的模型中的数据 点的额外量来附上。
作为可以增加至形状模型的更多数据的示例，可以将导出的数据(诸 如从其他诊断程序导出的摄取值)增加至它们所属于的形状模型的子部分。
另外，可以将数据直接增加至表示患者的均值模型，并且这在例如不 能将数据很容易地定位于任何具体解剖形状模型的情况下是有利的。该数 据的示例可以是涉及应用至患者的具有全身效应的药物的信息。
尽管表示患者的均值模型是可查询的数据结构，但均值模型自身还可 以是形状模型。在这一具体实施例中，优选地通过执行对相应部分的配准来实现形状模型的至少一个子部分至均值模型的等价区域的链接。这是利 用已知的配准技术执行的，并且，允许将该子部分或该区域之一的数据变 换成另一数据的结果变换通常还与均值模型以及(多个)形状模型一起存 储在患者记录中。 一旦变换是已知的，形状模型的坐标系中的数据点就可 以链接至表示患者的均值模型中的可识别的位置。
然而，所述链接可以通过数据访问领域中己知的其他工具来实现，尤 其是例如当表示患者的均值模型自身还不是形状模型时，其可以通过从表 示患者的均值模型所保留有的一列参考点中对形状模型的子部分进行简单 寻址来实现。
另外，表示解剖对象形状的形状模型还包含对该解剖对象内组成结构 的表示，并且同样包含与尺寸、结构、空间关系等有关的信息。依此类推， 适应的模型包含属于个体患者内相关器官的特定结构的信息。因此，适应 的形状模型用作用于患者记录的有用信息源，并且还用作用于对患者进行 数据分析的有用信息存储。适应的形状模型中所包含的信息可以由适当布 置的数据分析程序进行访问，以允许对各形状模型中的信息进行比较。作 为示例，可以通过对来自两个适应的形状模型(两者都适应于患者心脏) 的左心室容积进行比较来计算一段时间内左心室容积的变化。
因此，本发明还涉及一种计算机程序产品，其用于定量患者数据的比 较，并且被布置为访问患者数据记录中所包含的定量患者数据，其特征在 于，所述定量患者数据呈适应的形状模型的形式。
本发明还涉及一种系统，其根据用户所生成的查询呈现患者数据，并 且被布置为访问患者数据记录(诸如以上所描述的患者数据记录)。
这一系统被布置为在用户所生成的查询访问均值模型的等价区域时提 供对形状模型的子部分中的信息的访问。
这样的系统具有允许以简单且有效的方式访问本发明的患者数据记录 中的数据的优点。
通过将形状模型的子部分中的数据链接至表示患者的均值模型的区 域，发现可以通过均值模型的相关区域访问形状模型中的数据。不必对形 状模型中的全部数据进行访问。例如，形状模型可能表示心脏，其中子部 分包括左心室。利用对均值模型关于左心室的区域的査询可以访问附加至
7左心室的数据并将数据从患者记录中取出。因此，系统和患者数据记录共 同允许患者数据以允许对独立数据点选择性地进行访问的方式存储。
一旦在患者记录内建立了数据之间的链接，就可以利用已知的数据提 取技术来执行査询数据和访问数据的方式。
根据所述的发明的患者记录具有若干优点。在对患者进行诊断和治疗 期间，甚至更是在患者的寿命期间，采集大量医学数据。特别地，成像技 术的发展和更强的计算能力的发展确保了成像数据集在规模上增加。通常， 利用均值模型而不使用从患者病史中导出的信息，从一开始重新评估每个 新的数据集。新数据与先前患者数据的任何数据集成或比较都必须由临床 医生有意识地进行。结果，来自先前检查和图像处理步骤的大部分可用的 患者解剖、功能和生理知识并未作为用于对最新生成的数据(尤其是最新 生成的图像数据)进行计算机辅助评估的先验知识以任何结构化方式进行 使用。
此外，来自不同模态和来自不同时间点的属于不同解剖区域的患者信 息只以与它们在硬拷贝患者记录档案的连续页上的积累相似的方式累积在 患者记录中。其中所包含的信息并未以任何结构化方式汇编或链接。其结 果为在使用本发明之前，回顾患者临床病史需要按顺序检查所累积的数据， 以便选择并回顾感兴趣项。嵌入个体患者记录并且通过表示患者并在整个 护理周期中伴随着患者的均值模型而彼此链接的患者形状模型的使用能够 实现有效量化和变化评价。将形状模型个性化为第一有效医学图像数据， 从那以后，通过对由疾病或时间变化而引起的变化的适应，可以将该形状 模型调整为新的图像数据。形状模型和表示患者的均值模型之间的链接允 许所采集的信息的结构化存储和访问。其结果为随时间跟随患者的一系列 个性化患者模型。
如果根据已知方法并入患者记录中并且从对新数据集的适应导出的新 形状模型自身是已经预适应的形状模型，则这是特别有利的。这种预适应 的形状模型根据表示相同患者的基本上相同的解剖结构的数据集进行适 应。作为应用于数据集的数学构造的形状模型可有用地应用于表示或包含 由形状模型表示的解剖结构的示例的任何数据集，并且可进行适应以符合 该对象。然而，均值形状模型在最初被应用于每个数据集时仅仅是解剖对象的平均形式的数学表示，以与此相同的方式，所得到的适应模型也仅仅 是对象的数学表示，此时对象被表示在均值模型己被应用于的数据集中。 适应的模型的数学表示呈与均值模型的数学表示相同的数学形式，并且因 此还可应用于数据集的内容。在引用的现有技术中所描述的实施例的情况 中，数学模型呈描述共同构成模型网格的三角形的一系列节点或顶点的一 列点的形式。尽管期望在应用于包括解剖对象的示例的数据集时，该对象 的均值模型(表示该对象的平均人体解剖结构)将提供最佳且最一致的分 割结果，令人惊奇地，己发现当形状模型己适应于表示患者的基本相同的 解剖的数据时，由适应过程产生改进的更精确的分割的形状模型。现有技 术中所描述的已知模型是均值形状模型，其同样描述了构成形状模型主体 的解剖结构的平均几何形状。均值模型对表示患者的数据的适应将一致性 引入模型中，当应用于数据集以便进行适应时，该模型产生更好且更一致 的分割。
与均值患者模型的适应相比，使用预适应的形状模型要求少得多的工 作量并且具有更少的错误倾向。这导致减少的计算工作量和减少的计算时 间以及增加的精确度。
利用这一系列适应的模型能够实现自动化量化测量。个性化模型的时 间序列可用于对高级分析(诸如生理学仿真或疾病建模)定义边界条件。 此外，表示患者的均值模型现在用作结构化数据累加器。与合适的用户界 面相结合，该模型可以针对特定的解剖区域或器官系统进行査询，以给出 相应的累积的数据的综述。"图像放大"功能可以提供对特定的患者数据或 相关联的数据分析的分层访问。
可以看出，使用本发明允许使用患者模型，该患者模型在整个护理周 期中或者甚至在患者的整个生命中伴随患者。因此，除医学图像数据和其 他检査结果之外，患者记录还包含一组模型状态，从而针对不同的图像数
据集反映患者状况。此外，患者数据的访问系统(例如PACS)可以包含基 于模型的数据访问的用户界面，以允许对患者的虚拟检查和在患者模型中 收集和进行结构化的这种病史。
可以从一组均值模型(例如考虑性别或年龄的差异)中选出均值患者 形状模型。形状模型至少包含关于期望的解剖结构或解剖结构的部分的信息，但是还可以包含额外的功能信息(例如运动特征)、生理数据(例如灌 注特征等)以及语义信息。借助于已知的模型对图像的适应的技术使患者 模型适应于图像材料。每个模型可以适应于每个后续检查，从而导致一连 串适应的模型，先前模型还被存储，并且，随着每个先前模型适应于新数 据，其导致患者模型的新的时间实例。先前模型和新模型之间的差异将通 常小于均值患者形状模型和适应的形状模型之间的差异，从而导致与最开 始的适应相比的很短的计算时间和更高的精确度。
所得到的一系列解剖模型获取以计算机可读形式的被成像患者的形 态，并且能够实现对位置、距离、面积、体积以及它们随时间的变化的直 接量化测量。在随后的检查中对曾经定义的建模结构的重新使用有助于使 得随后的诊断更好地可彼此比较。这允许很容易对诊断上很重要的参数进 行定量监测。
权利要求
1、一种包含关于患者的数据的患者数据记录，其特征在于，其还包括表示所述患者的均值模型，并且还包括表示关于所述患者的数据的至少一个形状模型，其中，所述均值模型包括至少一个区域，并且所述形状模型包括至少一个子部分，并且其中，所述形状模型的所述至少一个子部分链接至所述均值模型的等价区域。
2、 如权利要求1所述的患者数据记录，其特征在于，所述形状模型为 适应的形状模型。
3、 如权利要求1或2所述的患者数据记录，其特征在于，所述形状模 型还包括来源于所述形状模型外部的数据。
4、 如权利要求3所述的患者数据记录，其特征在于，所述来源于所述 形状模型外部的数据是来源于ECG或EEG测量会话的数据。
5、 如权利要求1所述的患者数据记录，其特征在于，通过执行对相应 部分的配准来实现所述形状模型的所述至少一个子部分至所述均值模型的 所述等价区域的链接。
6、 一种计算机程序产品，其用于比较定量患者数据并且被布置为访问 患者数据记录中所包含的定量患者数据，其特征在于，所述定量患者数据 呈适应的形状模型的形式。
7、 一种系统，其根据用户所生成的查询呈现患者数据并且被布置为访 问如权利要求1所述的患者数据记录，所述系统还被布置为在所述用户所 生成的查询访问所述均值模型的所述等价区域时提供对所述形状模型的所 述子部分中的信息的访问。
8、 如权利要求7所述的患者数据记录，其特征在于，使所述形状模型 预适应于表示相同患者的基本相同的解剖结构的数据集。
9、 如权利要求7或8所述的患者数据记录，其特征在于，所述形状模 型还包括来源于所述形状模型外部的数据。
10、 如权利要求9所述的患者数据记录，其特征在于，所述来源于所 述形状模型外部的数据是来源于ECG或EEG测量会话的数据。
全文摘要
描述了一种患者数据记录，其包括表示患者的均值模型，并且还包括表示关于患者的数据的至少一个形状模型，其中所述均值模型包括至少一个区域，并且所述形状模型包括至少一个子部分，并且其中，形状模型的至少一个子部分链接至均值模型的等价区域。这具有允许患者记录的更大结构的优点。此外还描述了一种系统，其根据用户所生成的查询呈现患者数据，并且被布置为访问所述的患者数据记录，并且还被布置为在用户所生成的查询访问均值模型的等价区域时提供对形状模型的子部分中的信息的访问。这一系统允许充分利用改进的患者数据记录。
文档编号G06F19/00GK101553820SQ200780044168
公开日2009年10月7日 申请日期2007年11月22日 优先权日2006年11月28日
发明者C·洛伦茨, H·巴尔施多夫, J·冯贝格, S·P·M·德赖斯, S·卡布斯, T·布莱费特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司