СИСТЕМА И СПОСОБ КОМПЬЮТЕРИЗИРОВАННОЙ ДИАГНОСТИКИ С МНОЖЕСТВЕННЫМИ МОДАЛЬНОСТЯМИ Российский патент 2015 года по МПК A61B6/00 A61B8/00 A61B5/55 

Уровень техники

Способом выбора для скрининга на рак молочной железы в настоящее время является маммография. Однако когда требуется дополнительная оценка, в дополнение к маммограмме часто применяют другие исследования с изображением молочной железы. Например, для дополнительной оценки патологических изменений, обнаруженных при маммографии, или пальпируемых патологических изменений, не заметных на маммограмме, обычно применяют ультразвуковое исследование. Ультразвуковые исследования применяют также для визуализации плотных молочных желез молодых женщин (т.е. в возрасте 30-50 лет) и, особенно, в случаях кисты и фибродермы, которые обычно с трудом обнаруживаются пальпацией или другими модальностями визуализации. Магнитно-резонансные изображения (MRI) могут быть удобны для дополнительной оценки подозрительных находок, так как MRI характеризуются самой высокой чувствительностью обнаружения, благодаря топографическим особенностям, большему полю обзора и большему контакту с мягкими тканями. Исследования показали, что 10-30% патологических изменений, пропущенных маммографией, видны на MRI.

Для включения всех преимуществ различных модальностей, врачи в настоящее время считывают MRI в сопровождении маммограмм и/или ультразвуковых исследований. Данный процесс требует больших затрат времени и сложен. Кроме того, патологические изменения молочной железы в MRI, маммограммах и/или ультразвуковых исследованиях необходимо быстро и точно обнаруживать и классифицировать.

Сущность изобретения

Примерные варианты осуществления, рассматриваемые в настоящей заявке, содержат систему, имеющую загрузчик изображений, содержащий процессор для обработки изображений множественных модальностей, при этом, по меньшей мере, одно из изображений множественных модальностей является изображением маммограммы, и обработка содержит генерацию диагностической информации на основе инструмента компьютеризированной диагностики, и устройство просмотра изображений, одновременно отображающее изображения множественных модальностей.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 - схематическое представление системы в соответствии с примерным вариантом осуществления.

Фиг. 2 - примерный экран дисплея, который можно использовать в системе, показанной на фиг. 1.

Фиг. 3 - блок-схема способа в соответствии с примерным вариантом осуществления.

Подробное описание

Нижеприведенные примерные варианты осуществления относятся к системе компьютеризированной диагностики (CAD) для одновременного анализа изображений множественных модальностей. Однако следует отметить, что, хотя примерные варианты осуществления поясняются в отношении модальностей изображений, применяемым для диагностики рака молочной железы, подобным образом можно диагностировать другие заболевания или расстройства.

На фиг. 1 схематически представлена система 100 в соответствии с примерным вариантом осуществления. Система 100 представляет собой, например, CAD-систему для диагностики рака молочной железы. Система 100 содержит загрузчик 110 изображений и устройство 120 просмотра изображений. Загрузчик 110 изображений служит для загрузки изображений 150 от множественных медицинских модальностей визуализации и подлежащих обработке и отображению на устройстве 120 просмотра изображений. Изображения 150 множественных модальностей содержат, например, MRI изображение 150a, ультразвуковое изображение 150b и изображение 150c маммограммы. Однако специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что возможны также обработка и отображение изображений модальностей другого типа, или дополнительного числа изображений модальностей, и что система 100 может быть приспособлена к обнаружению других расстройств или заболеваний, которые могут потребовать других изображений модальностей, чем MRI-изображение 150a, ультразвуковое изображение 150b или изображение 150c маммограммы. Например, альтернативно можно добавить CT изображение для мониторинга распространения рака и/или рентгеновское изображение не-маммограммы или могут заменить одно или более из изображений.

Загрузчик 110 изображений содержит процессор 130 и/или память 140. Процессор 130 обрабатывает изображения 150 множественных модальностей, подлежащие отображению на устройстве 120 просмотра изображений. Изображения 150 множественных модальностей либо временно, либо постоянно сохраняют в памяти 140. Загрузчик 110 изображений способен получать и обрабатывать изображения 150 множественных модальностей от одного или более сканеров изображений, к которому подсоединен загрузчик 110 изображений. Таким образом, загрузчик 110 изображений подсоединен, например, к MRI сканеру для получения и обработки MRI-изображения 150a, к ультразвуковому сканеру для получения и обработки ультразвукового изображения 150b и к рентгеновскому сканеру для получения и обработки изображения 150c маммограммы. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что загрузчик 110 изображений может быть дополнительно или в качестве альтернативы подсоединен к CT-сканеру или сканеру другого типа модальности, в зависимости от обстоятельств.

Кроме того, обработанные изображения 150 множественных модальностей могут сохраняться в памяти 140 для извлечения(й) и обработки в будущем, вместо немедленной обработки. Следовательно, при использовании или в случае практической причины, загрузчик 110 изображений не обязательно подсоединять к каким-нибудь сканерам изображений, так как память 140 способна хранить ранее отсканированные изображения 150 множественных модальностей, которые могут быть обработаны позднее. Следовательно, процессор 130 загрузчика изображений может обрабатывать сохраненные изображения 150 множественных модальностей таким образом, чтобы изображения 150 можно было одновременно отображать на устройстве 120 просмотра изображений.

Альтернативно, загрузчик 110 изображений можно подсоединять к, по меньшей мере, одному сканеру изображений таким образом, чтобы любое изображение модальности, которое не было непосредственно сканировано и принято загрузчиком 110 изображений, могло быть получено позднее и сохранено в памяти 140 загрузчика 110 изображений. Например, систему 100 можно подсоединить к MRI-сканеру, который формирует MRI-изображение 150a, которое принимается загрузчиком 110 изображений. Ультразвуковое и маммографическое изображения 150b и 150c или изображения альтернативных модальностей, например, CT-изображения, могут уже храниться в памяти 140. Загрузчик 110 изображений может обрабатывать изображения 150 множественных модальностей из различных источников (т.е. памяти 140, MRI-сканера) для отображения на устройстве 120 просмотра изображений.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что изображения можно сохранять в памяти 140 множеством способов, например, посредством подсоединения к сетевому местоположению, из которого можно загружать изображения, посредством подсоединения к карте флэш-памяти или посредством подсоединения к системе архивации и передачи картинок (PACS).

Устройство 120 просмотра изображений представляет собой, например, дисплейное устройство на ЭЛТ, ЖК-дисплейное устройство, плазменное дисплейное устройство или любое другое дисплейное устройство, способное отображать изображения 150 множественных модальностей. Специалистам в данной области техники будет очевидно, что устройство 120 просмотра изображений может быть также 5MP монитором для отображения маммограмм в соответствии с требованиями FDA (Управления по продуктам и лекарствам США) к диагностирующим маммограммам.

На фиг. 2 представлен примерный вариант осуществления устройства 120 просмотра изображений, отображающего инструментальную панель 160 вместе с MRI-изображением(ниями) 150a, ультразвуковым изображением 150b, изображением 150c маммограммы и отчетом 170, содержащим информацию о пациенте и сопутствующий отчет. Инструментальная панель 160 содержит меню и/или пиктограммы для различных возможностей системы. MRI-изображения содержат все последовательности изображений, например, до и после введения контрастного вещества, T1- и T2-взвешенное изображение и другие реконструированные изображения, проекцию максимальной интенсивности (MIP) и мультипланарную реконструкцию (MPR) в разных проекциях [коронарной, аксиальной и сагиттальной] и кривые времени-интенсивности. Изображения маммограммы содержат, например, медиолатеральную (ML) проекцию и кранокаудальную (CC) проекцию. Ультразвуковые изображения содержат, например, видео- и/или цифровые изображения реального времени в 2D, 3D или нескольких измерениях. Изображения 150 множественных модальностей отображаются одновременно так, что можно непосредственно сравнивать изображения 150 по модальностям.

Загрузчик 110 изображений и устройство 120 просмотра изображений могут быть реализованы в виде одного рабочего места, содержащего вычислительную систему и монитор, так что изображения 150 множественных модальностей могут обрабатываться процессором 130 вычислительной системы и отображаться на компьютерном мониторе. Однако специалисту в данной области техники будет понятно, что в пределах существа настоящего изобретения возможно использование любого средства обработки и отображения.

Инструментальная панель 160, которая отображается на устройстве 120 просмотра изображений, содержит меню и пиктограммы для различных инструментальных функций, подлежащих обработке процессором 130. Врач взаимодействует с инструментальной панелью 160 посредством, например, касания устройства 120 просмотра изображений, где устройство 120 просмотра изображений является чувствительным к касанию экраном, или использования, одного или более устройств ввода, например, мыши и/или клавиатуры, которое подсоединено к устройству 120 просмотра изображений или загрузчику 110 изображений. Система 100 может содержать инструменты управления окном/уровнем и зоны интереса. Упомянутые инструменты применяются врачом (например, радиологом) для отметки подозрительных патологических изменений, которые видны на любом из изображений 150 множественных модальностей. После того, как зоны интереса отмечены, они сохраняются в файл для последующего просмотра и анализа. Файл может быть сохранен в памяти 140. Инструменты управления могут также содержать функции для обеспечения загрузки сохраненных изображений из памяти 140. Другие инструменты управления могут содержать сохранение, открытие, изменение проекций, изменение масштаба и т.п. Специалистам в данной области техники будет понятно, что возможно также содержание других инструментов управления окном/уровнем.

Инструментальная панель 160 может также содержать другие инструменты анализа изображений, например, вычитания изображений, сегментации изображений, и другие расширенные функции для анализа предварительно выбранных патологических изменений. Вычитание изображений применяется врачами для просмотра различий между изображениями, которые могут представлять собой пост-контрастное изображение минут до-констрастное изображение, чтобы усилить четкость выделяющихся патологических изменений. Это может быть, в частности, полезно, когда патологическое изменение или фон патологического изменения демонстрирует высокий сигнал до введения контрастного вещества. Вычитание изображений применяется врачами также для оценки кинетик контрастирования подозрительных патологических изменений на MRI, часто называемой кривой времени-интенсивности. Упомянутые кривые создают из последовательности пост-контрастных изображений, полученных в разные моменты времени. Кривые также могут отображаться на устройстве 120 просмотра изображений.

Для идентификации представляющих интерес патологических изменений можно интерактивно использовать инструменты для сегментации изображений, например, адаптивное определение порога, фиксированное определение порога и/или морфология оттенков серого. Другие инструменты сегментации, которые также могут помочь в идентификации зоны интереса, содержат наращивание областей, активный контур, аппроксимация эллипсами и т.п. Инструменты сегментации изображений могут также содержать инструменты совершенствования сегментации, например, инструменты исключения кровеносных сосудов. Упомянутые инструменты расширенных функций применяются для анализа предварительно выбранных патологических изменений. Инструменты расширенных функций могут содержать инструменты выделения, которые могут выделять признаки (например, форму, текстуру) из выбранных патологических изменений и распознавать такие представляющие интерес патологические изменения, как доброкачественную или злокачественную опухоли, с использованием базы данных ранее диагностированных случаев, которая может храниться в памяти 140 системы 100. Инструмент расширенной функции может также формировать процент достоверности, соответствующий оценке, и сопутствующий отчет, которые могут отображаться в сегменте 170 отчета на устройстве 120 просмотра изображений.

В дополнение к вышеописанным инструментам функций, система 100 может быть способна распознавать зоны интереса, которые не видны врачу, или зоны, которые не замечены врачом. Упомянутые патологические изменения могут отмечаться на изображениях 150 для дополнительного анализа врачом с использованием инструментов инструментальной панели 160.

Примерный способ 200 в соответствии с настоящим изобретением представлен на фиг. 3, в котором, изображения 150 множественных модальностей загружаются посредством загрузчика 110 изображений на этапе 210 и отображаются на устройстве 120 просмотра изображений на этапе 220. Затем, на этапе 230 могут быть идентифицированы зоны интереса, и эти зоны интереса могут быть проанализированы на этапе 240. Изображения 150 множественных модальностей могут быть загружены множеством различных способов. Загрузка изображений 150 множественных модальностей может требовать соединения загрузчика 110 изображений с одним или некоторой комбинацией сканеров изображений (т.е. MRI-сканером, ультразвуковым сканером, рентгеновским сканером для маммограмм), так что одно или более из изображений 150 множественных модальностей может быть сканировано и оцифровано сканером изображений и получено загрузчиком 110 изображений для обработки. Альтернативно, изображения 150 множественных модальностей загружают из памяти 140 загрузчика 110 изображений, в которой различные изображения 150 множественных модальностей могли быть записаны прежде. Изображения 150 множественных модальностей могут быть также загружены из любой комбинации сканирования модальностей в загрузчик 110 изображений и извлечения ранее сохраненных изображений из памяти 140 загрузчика 110 изображений.

На этапе 220, устройство просмотра изображений отображает изображения 150 множественных модальностей, вместе с инструментальной панелью 160 и отчетом 170. Дисплей устройства 120 просмотра изображений может быть поделен на отдельные сегменты таким образом, что инструментальная панель 160, отчет 170 и изображения 150 каждой модальности отображаются в отдельном сегменте. Например, если модальности представляют собой MRI, ультразвуковое исследование и маммограмму, то есть, три наиболее широко применяемых модальностей изображений для диагностики рака молочной железы, то каждая модальность отображается в отдельном сегменте на устройстве 120 просмотра изображений. На фиг. 2 показаны, например, MRI-изображение(ния) 150a, отображенные в первом сегменте, ультразвуковые изображения 150b, отображенные во втором сегменте, и изображения 150c маммограмм, отображенные в третьем сегменте.

MRI-изображения могут содержать до и пост-контрастные изображения, T1- и T2-взвешенные изображения. Специалистам в данной области техники будет понятно, что контрастные вещества можно применять в MRI, чтобы подчеркнуть области интереса. Специалистам в данной области техники будет понятно также, что T1- и T2-взвешенные изображения можно использовать для формирования кривых времени-интенсивности. Упомянутые кривые могут отображаться также в первом сегменте. Первый сегмент может также содержать дополнительное пространство для других MRI-изображений или графиков, которые могут помогать диагностике, например реконструированные изображения (например, изображения, после вычитания, MIP) и MPR в разных проекциях [коронарной, аксиальной и сагиттальной] и кривые времени-интенсивности. Ультразвуковое изображение 150b второго сегмента может быть неподвижным изображением или видеопетлей ультразвукового исследования.

Изображения 150c маммограмм третьего сегмента могут содержать ML и CC проекции молочной железы, две основных проекции молочной железы для обнаружения патологических изменений в молочной железе. В случаях, когда необходимы дополнительные проекции (например, увеличенная маммографическая проекция и предыдущее маммографическое исследование), такие изображения также могут отображаться в третьем сегменте. Третий сегмент может также содержать дополнительное пространство для любых других необходимых изображений или информации.

Инструментальная панель 160 и отчет 170 также отображаются в их собственных сегментах на этапе 220. Сегмент инструментальной панели 160 содержит опции меню и пиктограммы для различных функций инструментов. Сегмент отчета 170 отображает информацию о пациенте (например, возраст, пол, карту больного), а также любые отчеты, создаваемые системой 100. Отчет 170 может также содержать дополнительное пространство для включения в него любых комментариев врача, касающихся изображений или возможных диагнозов, к которым можно обращаться впоследствии. Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что дисплей устройства 120 просмотра изображений может содержать любое число сегментов, чтобы вмещать некоторое число анализируемых модальностей изображений.

Зоны интереса могут идентифицироваться на этапе 230 несколькими разными способами. Зоны интереса могут быть идентифицированы врачом при просмотре одновременно отображаемых изображений 150 множественных модальностей или системой 100, которая может идентифицировать возможные патологические изменения на основании ранее идентифицированных патологических изменений. Затем зоны интереса могут быть отмечены на изображениях 150. Отмеченные изображения 150 множественных модальностей могут сохраняться в памяти 140, чтобы их мог впоследствии просматривать и/или анализировать врач. Инструменты анализа из инструментальной панели 160 также можно использовать, чтобы помочь врачу в отмечании зон интереса.

Как только зоны интереса идентифицированы, отмеченные области изображений можно анализировать на этапе 240 с использованием доступных функций инструментов, отображенных в инструментальной панели 160. Врач может выбирать множество инструментов анализа из инструментальной панели 160, например, сегментацию изображений, вычитание изображений, выделение признаков и т.п. С использованием инструментов анализа врач может определять, являются ли патологические изменения, идентифицированные на этапе 230, патологическими изменениями, представляющими интерес, и являются ли они доброкачественными или злокачественными. Если применяется такой инструмент анализа, как выделение признаков, то система 100 может применить значения для выделения признаков, чтобы оценить, являются ли идентифицированные зоны интереса основанием для беспокойства, и обеспечить процент достоверности, вместе с сопутствующим отчетом, которые могут отображаться в сегменте 170 отчета на устройстве 120 просмотра изображений. В дополнительном варианте осуществления, в дополнение к выбору инструментов из инструментальной панели 160, врач может выбирать инструменты анализа нажатием «горячих» клавиш на устройстве ввода, которое может быть подсоединено к загрузчику 110 изображений. Упомянутые «горячие» клавиши могут быть предварительно установленными или устанавливаться врачом.

Следовательно, при одновременном отображении изображений 150 множественных модальностей и посредством обеспечения инструментов анализа, система и способ, описанные в настоящей заявке, будут давать врачам возможность идентифицировать и анализировать зоны интереса путем просмотра изображений множественных модальностей. Упомянутая система поможет врачам ставить точные диагнозы более эффективным способом.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что настоящее изобретение допускает различные модификации, не выходящие за пределы существа или объема изобретения. Следовательно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает модификации и изменения настоящего изобретения, при условии, что они находятся в пределах объема притязаний прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Следует также отметить, что формула изобретения может содержать условные обозначения/позиции в соответствии с правилом 6.2 (b) PCT. Однако настоящую формулу изобретения нельзя считать ограниченной примерными вариантами осуществления, соответствующими условным обозначениям/позициям.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к средствам обработки изображений множественных модальностей для скрининга на рак молочной железы. Система содержит загрузчик изображений, включающий процессор, при этом изображения множественных модальностей содержат изображение маммограммы, ультразвуковое изображение и MRI изображение, устройство просмотра изображений, одновременно отображающее инструментальную панель, включающую в себя меню и пиктограммы, с помощью которых пользователь выбирает функции, которые должны быть выполнены процессором для генерирования диагностической информации из изображений, изображения множественных модальностей и диагностическую информацию, причем диагностическая информация отображается на участке устройства просмотра изображений, который является отдельным от отображения изображений множественных модальностей и инструментальной панели. Процессор включает в себя инструмент анализа с функциями, выбранными на отображенной инструментальной панели для оценки и генерирования отчета. Способ обработки заключается в работе системы. Второй вариант выполнения системы состоит в том, что имеется средство для одновременного отображения изображений множественных модальностей, упомянутой инструментальной панели и отчета с диагностической информацией на устройстве просмотра изображений, причем отчет с диагностической информацией отображается на участке устройства просмотра изображений, который является отдельным от отображения изображений множественных модальностей. Использование изобретения позволяет повысить точность постановки диагноза. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Система обработки изображений множественных модальностей, содержащая:
загрузчик (110) изображений, содержащий процессор (130), обрабатывающий изображения множественных модальностей, при этом изображения множественных модальностей содержат изображение маммограммы, ультразвуковое изображение и MRI изображение;
устройство (120) просмотра изображений, одновременно отображающее (i) изображения множественных модальностей, включающие в себя изображение маммограммы, ультразвуковое изображение и MRI изображение, (ii) инструментальную панель, включающую в себя меню и пиктограммы, с помощью которых пользователь выбирает функции, которые должны быть выполнены процессором (130) для генерирования диагностической информации из упомянутых одновременно отображенных изображений множественных модальностей, и (iii) упомянутую диагностическую информацию, причем диагностическая информация отображается на участке устройства просмотра изображений, который является отдельным от одновременного отображения изображений множественных модальностей и инструментальной панели,
при этом упомянутый процессор включает в себя инструмент анализа для осуществления помощи в одновременном анализе одновременно отображенных изображений множественных модальностей с функциями, выбранными на упомянутой отображенной инструментальной панели, чтобы оценить, являются ли идентифицированные зоны основанием для беспокойства, и генерирования отчета, который отображается на упомянутом устройстве просмотра изображений, при этом инструментальная панель включает в себя меню или пиктограмму для выполнения процессором (130) функции идентификации зоны интереса на одновременно отображенных изображениях множественных модальностей и маркирования упомянутых зон интереса на одновременно отображенных изображениях множественных модальностей, при этом диагностическая информация относится к зоне интереса.

2. Система по п. 1, в которой инструментальная панель также включает в себя меню или пиктограмму для процессора (130) для выполнения функции одного из вычитания изображений и сегментации изображений.

3. Система по п. 1, в которой загрузчик (110) изображений дополнительно содержит память (140), хранящую изображения множественных модальностей.

4. Система по п. 1, в которой устройство (120) просмотра изображений включает в себя чувствительный к касанию экран, на котором пользователь может выбирать функцию, подлежащую выполнению процессором в отношении изображений множественных модальностей, посредством касания меню или пиктограммы, соответствующих выбранной функции.

5. Система по п. 1, в которой устройство (120) просмотра изображений отображает изображения в предварительно заданном местоположении на основании модальности изображения.

6. Система по п. 1, в которой изображения множественных модальностей дополнительно включают в себя рентгеновское изображение не-маммограммы.

7. Система по п. 1, дополнительно содержащая базу данных, содержащую ранее диагностированные случаи.

8. Способ обработки изображений множественных модальностей, содержащий
загрузку (210) изображений множественных модальностей, при этом изображения множественных модальностей включают в себя изображение маммограммы, ультразвуковое изображение и MRI изображение;
обработку изображений множественных модальностей для подготовки множественных изображений, которые должны быть отображены с инструментальной панелью для выбора функций анализа;
одновременное отображение на устройстве (120) просмотра изображений: (i) изображений множественных модальностей, включающих в себя изображение маммограммы, ультразвуковое изображение и MRI изображение, и (ii) инструментальной панели,
использование процессора для помощи в одновременном анализе одновременно отображенных изображений множественных модальностей на основе выборов, сделанных на упомянутой инструментальной панели, включающее в себя идентификацию зон интереса на одновременно отображенных изображениях множественных модальностей и маркирование упомянутых зон интереса на одновременно отображенных изображениях множественных модальностей, и анализ, являются ли идентифицированная зона основанием для беспокойства, и генерирования отчета с диагностической информацией; и
дополнительное одновременное отображение (220) (iii) отчета с диагностической информацией на устройстве просмотра изображений, причем отчет с диагностической информацией отображается на участке устройства просмотра изображений, который является отдельным от отображения изображений множественных модальностей.

9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий одновременное отображение информации о пациенте с изображениями множественных модальностей.

10. Способ по п. 8, дополнительно содержащий:
прием выбора пользователем соответствующих меню или пиктограмм отображенной инструментальной панели.

11. Система обработки изображений множественных модальностей, содержащая:
средство (110) для приема изображений множественных модальностей, включающих в себя изображение маммограммы, ультразвуковое изображение и MRI изображение;
средство (120), включающее в себя средство просмотра изображений для одновременного отображения (i) изображений множественных модальностей, включающих в себя изображение маммограммы, ультразвуковое изображение и MRI изображение, и (ii) инструментальной панели,
средство (130) для обработки одновременно отображенных изображений множественных модальностей, при этом обработка содержит, на основании выбора в соответствующих меню или пиктограмме на инструментальной панели, осуществление помощи в одновременном анализе изображений множественных модальностей, включающее в себя идентификацию зон интереса на одновременно отображенных изображениях множественных модальностей и маркирование упомянутых зон интереса на одновременно отображенных изображениях множественных модальностей, и анализ, является ли идентифицированная зона основанием для беспокойства, и генерацию отчета с диагностической информацией, исходя из упомянутого анализа по меньшей мере одного из изображений множественных модальностей; и
при этом упомянутое средство (120) для одновременного отображения также дополнительно отображает (iii) отчет с диагностической информацией на упомянутом устройстве просмотра изображений, причем отчет с диагностической информацией отображается на участке устройства просмотра изображений, который является отдельным от отображения изображений множественных модальностей.