[发明专利]自动开发在医学诊断成像中产生医学有意义的描述符的高性能分类器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明基本涉及医学成像领域，尤其涉及用于自动选择高性能分类器的系统和方法，所述分类器用于在超声医学图像中产生医学有意义的特征描述符。

背景技术

超声，也称作诊断医学超声波检查、超声波检查或者超声波心动描记术，是利用高频声波产生人体内部结构的图像的成像技术。这些图像提供了在诊断和指导疾病治疗时有用的信息。例如，在怀孕期间频繁使用超声确定胎儿的健康和发育。超声也用作在颈部、腹部和骨盆的器官中辨认健康和不健康组织之间的微妙差别的诊断辅助。其对于定位和确定血管中疾病程度也非常有用。心脏超声成像称作超声波心动描记术，用于诊断许多心脏状况。超声引导程序提供了肿瘤和活检针附近的健康组织的图像，通过使用该程序促进了肿瘤的精确活检和治疗。

使用诊断超声设备执行常规医学超声波检查，所述设备将声能发射到人体中并且接收由诸如心脏、肝脏或肾脏的身体组织和器官反射的信号。血细胞的运动导致了反射信号中的多普勒频移。在时域中，可以观测到这些频移表现为反射信号的互相关函数的移位。反射信号通常显示成称为彩色流成像或彩色速度成像的二维形式。通常利用这种显示检查血流图案。典型超声系统在多个路径上发射脉冲并且将在多个路径上从对象上接收的回波转换成用于产生超声数据的电信号，从该超声数据可以显示超声图像。获得原始超声数据的过程通常称为“扫描”、“扫掠”或“转向束(steering a beam)”，从该原始超声数据产生图像数据。

可以实时执行超声波检查法，这涉及在进行扫描时超声图象的快速、顺序呈现。通常利用一组排成一行并由电脉冲激励的换能器元件(称为“阵列”)，以电子方式执行扫描，对多个循环序列中的每一个，每个元件有一个脉冲。脉冲通常定时成贯穿要成像的诊断区域进行扫描。

在超声扫描器中的信号处理从使应用到阵列的每个元件的激励脉冲的整形和延迟开始，以产生聚焦的、转向的和切趾的脉冲束，其至少部分地传播进入人体组织。切趾指的是使用加权函数(weightingfunction)使波束变细以减少或消除旁瓣(side lobe)的处理。已发射声波脉冲的特性可以调整或“整形”以相应于特定成像模式的设置。例如，脉冲整形可以包括根据回波将用于B-扫描、脉冲多普勒还是彩色多普勒成像模式而调整脉冲的长度。脉冲整形也可以包括调整脉冲频率，在新式宽带换能器中，所述脉冲频率设置成宽范围，并且可以根据正扫描的人体部位而选择。许多扫描器也调整脉冲包络(即，高斯包络)以提高产生的声波的传播特性。

组织结构散射声波而产生的回波信号，由换能器阵列中所有元件接收，并且随后处理。这些回波信号的处理通常在单个元件级别或者在通道级别执行，其中一个通道包括一个或多个元件。信号处理从应用切趾函数、动态聚焦和转向延迟开始。信号处理中最重要的要素之一是波束形成。在换能器阵列中，通过在不同的时刻激励每个元件使波束聚焦和转向，使得每个元件发射的声波将与来自阵列中所有其他元件的声波同时到达预期的焦点。

据美国癌症学会报道，乳癌是女性死亡的主导原因，每年因此导致的死亡人数估计为46000。通常认为，乳房X射线成像术是早期诊断乳癌的最有效方法，并且指出无症状女性的周期检查确实降低了死亡率。各种医学组织已经推荐使用乳房X射线成像术检查用于早期检测乳癌。因而，乳房X射线成像术已经成为放射科医师常规了解的最大量x-射线过程之一。根据放射线成像检测的肿块损伤或微钙化的簇，检测到许多乳癌，并且推荐进行外科活检。虽然现有用于在良性和恶性乳房X射线成像辨认的乳房损伤之间进行区分的基本规则，但是使用这种常规方法发生了相当大量的损伤误分类。据报道，平均来说，推荐进行外科乳房活检的肿块中，实际上仅有不到30％是恶性的。能够以客观和可靠方式检测和分析良性和恶性肿块的计算机化方法，可以通过减少恶性肿瘤的假阳性诊断而帮助放射科医师，由此减少患者发病率，以及执行的外科活检及其相关并发症的数量。

乳房超声波检查法用作诊断乳房X射线成像术的重要辅助手段，并且通常执行以评估可触知的由乳房X射线成像辨认的肿块，以便于确定它们的囊肿或实心特性。已经报道在诊断简单的良性囊肿中，超声的精确度达到96％到100％。特征为良性囊肿的肿块不需要进一步评估。然而，据报道，75％的肿块证明在超声波检查时是不确定的或者实心的，并且因而成为进一步介入的备选。