肺测量的制作方法

肺测量的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及肺测量，并且尤其涉及用于提供肺对称性信息的方法、肺测量设备、X射线图像布置、计算机程序单元，以及计算机可读介质。
【背景技术】
[0002]胸部X射线筛查例如是用于进行对患者的肺中的肺异常和疾病的早期检测与监测的重要流程。医学人员，例如，医生或放射科医师可以直接从胸部X射线图像视觉检测到异常。US 2009/0196481描述了一种用于通过分析胸部X射线图像中的肺图像的特性，基于所述分析的结果对胸部X射线图像进行分类并且显示所述分类的结果来处理由X射线成像装置拍摄的胸部X射线图像中的每幅的方法。国立中山大学的“Computer-Aided Diagnosisin Chest Rad1graphs”讨论了一种使用肺对称性来评价胸部X射线图像的方法。在做出关于胸部射线照片的判断时，可以基于医学人员的经验来形成关于肺病况的意见。例如，肺水肿是通常影响肺在胸部X射线中的外观的疾病的范例，并且该疾病必须由医学人员视觉监测。肺水肿是液体在肺的气室(air space)中的积聚。另一范例是肺炎，肺的炎症病况。在两种情况中，均采取胸部X射线图像，例如在看到症状之前为了排除患者患病。然后可以由医学专业人员详细检查该X射线图像，并且对疾病的识别依赖于专业人员的技能。然而，解读图像提供的信息是具有挑战性的任务并且并不是所有的信息都是直接可见的。
[0003]Armato 等人的文章“Chest Rad1graphs:Evaluat1n of PotentialUtility”(Journal of Digital Imaging，第 12 卷，第 1 号，1999 年 2 月，第 34-42 页)描述了一种用于在数字后前位(PA)胸部射线照片中对异常不对称的全自动分析的方法。自动的肺分割方法用于识别胸部射线照片中的充气的肺区域。将每幅图像中的经分割的右肺区域和左肺区域的相对面积与正常图像中的对应的面积分布进行比较，以确定异常不对称的存在。
[0004]US 4538227描述了一种用于从X射线投影图像提取针对活体的部分的体积信息的方法。使用图像的灰阶的方差和直方图的分离度从最优三元数据获得该部分的边界和质心。使用灰阶法从该数据获得该部分的体积以及三维视图。

【发明内容】

[0005]可以存在对提供促进另外的评估的步骤的关于患者的增强信息的需要。
[0006]本发明的目标通过独立权利要求的主题得以解决，其中，另外的实施例并入从属权利要求中。应当指出，本发明的下述方面也应用于用于提供肺对称性信息的方法、肺测量设备、X射线成像布置、计算机程序单元以及计算机可读介质。
[0007]根据本发明，提供了一种用于提供肺对称性信息的方法，所述方法包括以下步骤:
[0008]a)提供患者的胸部的2D X射线图像数据；
[0009]b)分割所述图像数据以提供从未经分割的区分离的经分割的图像数据，所述经分割的图像数据包括具有对应于肺结构的第一选定区域和第二选定区域的肺掩模图像
(31)；
[0010]c)使用从所述图像数据导出的所述经分割的图像数据从所述图像数据提取空间肺体积彳g息；
[0011 ] d)使用所提取的空间肺体积信息来确定肺对称性信息；以及
[0012]e)将所述肺对称性信息提供给用户，
[0013]其中，所述提取的步骤c)还包括:
[0014]cl)生成胸掩模图像，其中，针对所述第一选定区域和所述第二选定区域，所述图像数据是通过应用表示软组织的像素值而被去除的；
[0015]c2)从所述2D X射线图像数据减去所述胸掩模图像，以得到包括所述空间肺体积信息的仅为肺的图像，并且
[0016]其中，所述确定的步骤d)还包括:
[0017]dl)对所述第一选定区域和所述第二选定区域的空间肺体积信息进行求和。
[0018]基于对原始2D X射线图像数据的分析，本发明有利地使得能够向用户，通常是医学人员提供肺对称性信息。该信息促进由用户对患者的肺的对称性的客观评估，得到由医学人员进行的更加可靠的诊断。所述肺对称性是基于体积或空间信息的。这提供了超越在图像本身中可见的知识的改进的知识。对患者的情况的评估因此得以改进。
[0019]根据本发明，获得胸掩模图像，所述胸掩模图像包含对应于周围器官，S卩，肺的软组织的灰度值。例如，在所述胸掩模图像中，肺中的图像数据被明亮的人造软组织替换。该胸掩模图像被从对应于肺结构的经分割的区内的原始图像数据减去。
[0020]从而，能够直接从所述X射线图像数据获得对肺体积的尤其可靠的估计。所述X射线图像数据中的像素值与相关身体部分在对应点处的体积之间的相关性得以加强，因此提供了准确的体积估计。
[0021]根据一范例，在步骤a)中，所述2D X射线图像数据被提供为在以下方向上采集的图像数据:al)后前方向或前后方向，或a2)被提供为与所述后前方向或所述前后方向以一角度对齐的倾斜方向，其中，所述图像数据分别包括右肺和左肺的分离的图像区域。
[0022]根据另外的范例，步骤b)还包括:bl)识别所述肺的左肺和右肺；或匕2)识别包围所述左肺和所述右肺的所述肺的横向边界；并且步骤c)中的所述提取是是基于以下来提供的:cl)所述左肺和所述右肺；或c2)所述肺的所述横向边界。
[0023]根据另外的范例，所述方法还包括在步骤d)中:d2)对经求和的空间肺体积信息应用换算因数以获得左肺体积表示和右肺体积表示；d3)计算所述左肺体积表示和所述右肺体积表示的总表示；以及d4)使用所述左肺体积表示和所述右肺体积表示以及所述总表示来生成所述肺对称性信息。
[0024]根据另外的范例，所述换算因数为使用半值层(HVL)的倒数(inverse)的比例(scale)ο
[0025]例如，在图像中生成1mm软组织的图像信号的倒数，所述图像信号的倒数用对数域来表示。这=lmm/HVL[mm]。肺体积数据乘以该换算因数。
[0026]根据本发明，也提供了肺测量设备，包括接口单元、处理单元以及输出单元。所述接口单元被配置为提供患者的胸部的2D X射线图像数据。所述处理单元被配置为分割所述图像数据以提供从未经分割的区分离的经分割的图像数据，经分割的图像数据包括具有对应于肺结构的第一选定区域和第二选定区域的肺掩模图像(31);，并且所述处理单元被配置为使用从所述图像数据导出的经分割的图像数据从所述图像数据提取空间肺体积信息。
[0027]所述处理单元还被配置为生成胸掩模图像，其中，针对所述第一选定区域和所述第二选定区域，所述图像数据是通过应用表示软组织的像素值而被去除的，并且所述处理单元还被配置为从所述2D X射线图像数据减去所述胸掩模图像以得到包括所述空间肺体积信息的仅为肺的图像，并且所述处理单元还被配置为对所述第一选定区域和所述第二选定区域的空间肺体积信息进行求和，
[0028]所述处理单元还被配置为使用所提取的空间肺体积信息来确定肺对称性信息。所述输出单元被配置为将所述肺对称性信息提供给用户。
[0029]根据一范例，所述处理单元还被配置为在由所述分割定义的区中将预定调整应用于经分割的图像数据，以形成与未经分割的区一起的胸掩模图像。所述胸掩模图像是这样的图像:在所述图像中，所述肺中的图像数据被在肺体积不是被空气填充而是被周围的软组织填充时将被预计的值所替换。所述处理单元还被配置为从所述图像数据减去所述胸掩模图像，以导出所述空间肺体积信息。从由所述接口单元提供的所述2D X射线数据减去所述胸掩模图像以得到仅为肺的图像。
[0030]根据本发明，也提供了一种X射线成像布置，所述X射线成像布置包括具有X射线源和X射线探测器的X射线图像采集设备，以及根据以上提及的范例中的一个的肺测量设备。所述X射线图像采集设备被配置为采集患者的胸部的图像数据并将所述图像数据提供到所述肺测量设备的接口。
[0031]根据另外的范例，所述X射线图像采集设备向所述图像采集设备提供曝光设置(exposure setting)。
[0032]术语“肺对称性信息”定义能够使用本申请中描述的方法计算的客观数值或品质因数。“肺对称性信息”为对定量医学成像的贡献。因此，肺对称性信息，其也可以被称作肺对称性指数，可以自动从射线照片被导出并通过用户接口被客观呈现给放射科医师。换言之，肺对称性指数是对一个肺关于另一个肺的偏差的定量量度。这样的偏差，例如由肺的部分扭曲或变形引起的，可以是由液体在肺的气室中的积聚或是由炎症，例如，肺炎中存在的炎症引起的。对肺对称性信息的确定表示对在患者的第一个肺与第二个肺之间的非一致性的量度。对肺对称性信息的确定也可以包括对在第一个肺与第二个肺之间的不均等或差异性的确定。对肺对称性信息的确定可以反映一个肺相对于另一个肺在体积上的不同。
[0033]术语“肺结构”涉及在胸部X射线图像内显示肺组织的