医学图像处理的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及人或动物体的部位（part)的医学图像的处理，并且特别地但不完全设 及磁共振成像（Ma即eticResonanceImaging) (MRI)图像的处理。
【背景技术】
[0002] 数字图像的图像处理正变得日益重要和普遍。实际上，随着处理能力变得日益强 大且成本效果合算，大量的图像处理应用正变得吸引人。特别地，在过去数十年，图像处理 在医学领域中已变得日益有益和普遍，其中在医学领域中图像处理可W协助研究、诊断和 治疗的各个方面。该由于更复杂的生成图像的手段的出现而已经进一步被加剧。实际上，在 医学领域中，图像并不仅仅限于（即，光的）视觉场景的捕获，而且也可W从其他的感官输入 中生成图像。例如，可W从超声扫描或X射线成像中生成二维乃至S维图像。医学领域中 的另一重要图像源是检测身体内的原子的核的核磁共振（NuclearMa即eticResonance) (NMR)的属性的磁共振成像（MRI)。该些属性的检测允许生成身体的内部部位的详细的二 维或=维图像。例如，它允许创建反映大脑活动的详细图像。
[0003] 然而，该样的新技术中的实质性问题是熟练的专业人员解释图像的复杂度和困 难。为了协助该个处理，日益执行图像处理。该样的图像处理可W仅仅在于改进图像的视 觉表达的算法和方案，例如，诸如特定图像对象的高亮显示、对比度增强等等。然而，已开发 寻求协助提供从图像中提取的医学数据的其他算法。该样的算法可W具体地基于调查中的 图像和带有相关联数据的存储图像的数据库的比较。
[0004] 对于该样的系统而言，重大挑战W及通常限制因素是该些操作所要求的原处理能 力。实际上，该些图像通常利用巨量的数据来表示。例如，单个S维MRI图像可能是超过 500兆比特(MB)的数据。将该样的图像与大量的相应大的参考图像进行比较需要巨大的处 理能力。该不仅增加设备成本，而且还在处理中引入延迟并且通常显著地限制能够捜索的 数据库的尺寸。
[0005] 因此，改进的方案将是有利的，并且特别地，允许增加灵活性、降低成本、增加效 率、降低计算资源使用、生成更精确或可靠的医学数据和/或改进性能的方案将是有利的。
【发明内容】
[0006] 相应地，本发明寻求单独地或在任何组合中优选地减轻、缓解或消除上述缺点之 中的一个或多个。
[0007] 根据本发明的一方面，提供一种用于图像处理的设备，该设备包括；接收机，用于 接收表示人或动物体的部位的特性的第一图像；识别标志（signature)单元，其从第一图 像中确定图像相关联的识别标志集合；样本储存器，用于存储样本集合，每个样本包括样本 相关联的识别标志集合和医学数据；匹配单元，用于从样本集合中确定匹配样本集合，W响 应图像相关联的识别标志集合与样本集合中的样本相关联的识别标志集合的比较；W及决 策单元，其被安排成确定第一图像的医学数据，W响应在匹配样本集合的样本中包括的医 学数据。
[000引本发明可W允许改进的医学图像的图像处理。在许多实施例中，本发明可W促进 和/或改进例如计算机辅助的医学图像的解释和分析。实际上，在许多实施例中，本发明可 W允许图像的医学数据的自动生成。在一些应用中，图像处理可W协助健康专业人员确定 患者的诊断和/或治疗。
[0009] 该方案可W特别地允许更有效的数据库中的相关医学数据的提取，并且可W例如 实质上降低识别相关数据的计算资源需求。该例如可W允许利用更大的数据库，从而允许 产生改进的医学数据。该方案可W在许多情形中提供更有效的医学信息的存储并且可W特 别地允许图像信息的有效存储，从而降低存储需求，而该又可W允许采用更大的数据库。
[0010] 该方案在许多实施例中可W虑及在不同的功能单元之间非常有效的通信，并且可 能需要减少的带宽用于互连数据路径。该可W例如允许不同的功能彼此远离进行定位，并 且在实施不同的功能单元时可W允许个别优化。
[0011] 该方案可W允许或启用（en油Ie)分布式处理并且可W特别允许联网处理。例如， 诸如识别标志的生成之类的功能的一部分可W针对用户方便地进行定位，而数据库和比较 功能可W远程进行定位。由于识别标志的使用而能够实质上减少需要交换的数据量，所W 该样的方案能够使用包括例如因特网的许多现有的通信网络来实施。该方案也可W允许或 促进其中例如中央公共数据库和比较功能能够支持多个分布式用户站的集中式结构。
[0012] 第一图像可W是提供参数或参数组合的视觉表示的任何信号或数据汇集 (collection)。第一图像不必是视觉特性的捕获而可W是非可视属性的视觉表示。例如， 第一图像可W是X射线图像或从磁共振扫描中生成的图像。识别标志可W是图像的属性的 指示或可W从图像中导出。图像相关联的识别标志集合通常利用比用于表示图像的数据更 少的数据来表示。通常，图像相关联的识别标志集合的数据尺寸至少比图像的数据尺寸低 十倍。识别标志通常是特定图像属性的(非常）紧凑表示，其中特定图像属性对于进一步的 图像处理、捜索与检索W及诊断而言通常被认为是重要的。
[0013] 每一个样本可W是包括用于那个样本的识别标志的图像相关联的集合的数据汇 集。另外，每一个样本数据汇集可W包括相关联的医学数据。医学数据可W指示医学状况 (condition)或疾病。
[0014] 匹配样本集合在一些情况中可W只包含一个匹配样本。匹配样本集合可W包括对 其而言图像相关联的识别标志集合和样本相关联的识别标志集合满足匹配标准的样本集 合中的样本。
[0015] 在一些实施例中，用于图像处理的设备可W提供基于第一图像能够自动地捜索相 似图像的大型数据库W查找展示非常相似特性的图像的自动化系统。针对该些匹配图像所 存储的医学数据随后能够被提取并且例如被输出至健康专业人员。
[0016] 根据本发明的任选特征，图像相关联的识别标志集合中的至少一些识别标志是表 示局部图像信息的局部识别标志。
[0017] 该可W提供指示对于医学状况具有特别相关性的特性的特别有利的识别标志。该 些局部识别标志中的每一个可W在许多实施例中至少允许局部图像区域的部分重建。
[0018] 根据本发明的任选特征，识别标志单元被安排成将第一图像划分成多个图像分段 (segment);W及其中识别标志单元包括具有多个处理部件的并行处理器，其中每一个处理 部件被安排成处理图像分段的子集，W确定该些图像分段的局部识别标志。
[0019] 该可W提供特别有效的处理并且在许多实施例中可W实质上加速识别标志的生 成。该系统特别适合于分段处理并且适合于并行处理。特别地，该系统特别适合于利用例 如低成本图形处理单元（GraphicalProcessing化it)(GPU)、例如诸如用于计算机图形处 理的GPU所进行的部分处理。
[0020] 根据本发明的任选特征，至图像分段的划分并不取决于第一图像的图像属性。
[0021] 该在许多实施例中可W降低复杂度和计算资源使用。在一些应用中，该也可W特 别适合于确定对于各种医学状况而言是特别好的指示符的识别标志。例如，该可W适合于 确定第一图像中的异常的局部密度。
[0022] 根据本发明的任选特征，识别标志单元进一步被安排成响应于第一图像的图像属 性来确定图像分段的图像分段尺寸。
[0023] 该在一些实施例中可W是非常有利的并且可W特别允许该处理对于特定图像的 特定特性的改进适配。
[0024] 根据本发明的任选特征，匹配单元包括具有多个并行处理部件的并行处理器，其 中每一个并行处理部件被安排成将图像相关联的局部识别标志集合中的至少一个识别标 志与样本相关联的识别标志集合中的至少一个识别标志进行比较。
[0025] 该可W提供特别有效的处理并且可W在许多实施例中非常实质性地加速比较。该 系统特别适合于并行处理。特别地，该系统特别适合于利用例如低成本图形处理单元（GPU) 诸如例如用于计算机图形处理的GPU所进行的部分处理。
[0026] 图像比较传统上是尤其对于大图像而言需要巨量的计算资源的非常复杂的处理， 而对于医学图像而言经常遇到大图像。该方案可W允许比较复杂度和资源使用的实质性减 少，并且另外，利用高度适合于并行处理的方案能够实现计算时间的非常大的改进。例如， 该可W启用其中能够在合理的时间框架内直接提供相关医学数据的系统的实施。该可W进 一步允许使用更大的数据库并因而可W改进所生成的医学数据的质量/关联性。
[0027] 根据本发明的任选特征，识别标志单元在第一处理单元中进行实施，而匹配单元 在经由带宽受限的通信链路禪合到第一处理器的单独的第二处理单元中进行实施。
[002引该在许多实施例中可W促进实施。例如，该设备可W利用经由带宽受限的链路禪 合至GPU的中央处理单元（CentralProcessing化it) (CPU)来实施。能够实质上减少需 要在该些单元之间传送的数据，从而使得该样的安排在实践中是可行的。在许多实施例中， 带宽受限的通信链路的带宽可能不超过1兆比特/秒（Mbit/s)或10兆比特/秒。
[0029] 根据本发明的任选特征，识别标志单元被安排成；生成多个局部识别标志，每一个 局部识别标志表示局部图像信息；W及从多个局部识别标志中生成图像相关联的识别标志 集合的至少一个识别标志。
[0030] 该在许多实施例中可W允许生成具有更多医学关联性的改进的识别标志。从局部 识别标志中生成的（一个或多个）识别标志可W是局部识别标志，但是在许多情形中可W不 是局部识别标志，并且实际上在一些情形中可W是反映整个第一图像的特性的全局识别标 志。该些识别标志可W是在空间上分布于身体器官中或不同类型的识别标志的组合。
[0031] 该方案可W允许更有效的相关样本的检测并因而允许改进的医学数据的生成。
[0032] 根据本发明的任选特征，至少一个识别标志表示多个局部识别标志的统计量度。
[0033] 该在许多实施例中可W允许生成具有更多医学关联性的改进的识别标志。该方案 可W允许相关样本的更有效检测并因而允许改进的医学数据的生成。例如，统计量度可W 包括平均值、方差、直方图等等。
[0034] 根据本发明的任选特征，至少一个识别标志表示至少两个局部识别标志的相关性 量度（correlationmeasure)。
[0035] 该在许多实施例中可W允许生成具有更多医学关联性的改进的识别标志。该方案 可W允许相关样本的更有效检测并因而可W允许改进的医学数据的生成。
[0036] 根据本发明的任选特征，该设备进一步包括：图像对象检测器，用于检测第一图像 中的至少一个图像对象；W及识别标志单元被安排成响应于图像对象的属性来确定图像相 关联的识别标志集合中的至少一个识别标志。
[0037] 该在许多实施例中可W允许生成具有更多医学关联性的改进的识别标志。该方 案可W允许相关样本的更有效检测并因而可W允许医学数据的改进的生成。例如，该方案 可W允许识别标志越来越多地反映特定事件或特征诸如示踪剂（tracer)组分、可疑肿瘤等 等。
[003引识别标志可W仅仅基于一个图像对象来生成和/或可W基于多个图像对象来生 成。
[0039] 根据本发明的任选特征，至少一个图像对象的属性是W下之中的至少一项；至少 一个图像对象的对象边界属性；至少一个图像对象的面积；至少一个图像对象的体积；至 少一个图像对象的姿态；至少一个图像对象的位置；至少一个图像对象的方位；至少一个 图像对象的亮度属性；至少一个图像对象的色度属性；W及至少一个图像对象的纹理属 性。
[0040] 该些特征在许多情形中可W提供具有