[发明专利]用于医学诊断的跨时检查方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于图像分析的数字图像处理/计算机视觉方法，尤其涉及医学图像中性能不同的组织的作为时间函数的跨时检查(跨时图像序列)。

背景技术

医学领域中的数字成像技术在二十世纪七十年代实施，且首次临床使用并接受了计算机断层扫描或CT扫描仪。随后，在过去的三十年里，将x光成像(CT)的广泛应用与数字计算机以及如超声和磁共振成像(MRI)的新成像模态的出现结合起来，产生了诊断成像技术的急速发展。

使用数字医学成像技术为卫生保健领域带来了好处。例如，用于查看大脑、肾脏、四肢和心脏中的血管的血管造影方法均已受益于数字医学成像和图像处理技术的采用。

利用数字图像可进行计算机化多维(如空间和时间)图像分析。多维图像分析可用在诸如人体器官的系列图像体扫描中的变化(解剖或功能)的自动量化、异物定位、一致诊断重建等的应用中。

而且，不同的医学成像模态产生提供人体功能和解剖学的不同视图的图像，借助于正确的医学图像处理软件和可视化工具，其具有极大地增强诊断精度的可能性。例如，X光计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)展示出大脑解剖，但几乎不提供功能信息。正电子发射断层扫描(PET)和单光子发射计算机断层(SPECT)扫描显示大脑功能示象并允许代谢测量，但很少描绘解剖学。而且，CT和MRI图像描述互补形态特征。例如，在CT图像上可最佳地看到骨骼和钙化，而MRI能更好地区分软组织结构。如MRI和CT这样的模态通常提供某些人体器官的图像栈。

已知从不同维度(空间和时间)或模态获得的信息通常具有差分或互补性质。在目前的临床设置中，这种差分或互补图像信息是临床诊断设置中的多种应用的一种组成部分，并且也是外科和放射治疗程序的计划和评价领域中的一种组成部分。

为了有效地使用这种差分或互补信息，来自不同维度或不同模态的图像特征必须已由医生利用视觉对准系统相互叠加。令人遗憾的是，多图像的相互之间的这种配位极其困难，甚至是经过高级培训的医务人员如经验丰富的放射医师也难以一致而正确地解释一系列的医学图像，以制定最适合于患者目前的医疗条件的治疗方案。

医务人员目前所面临的另一个问题是从目前的医学成像器件获得的大量数据和大量图像。从标准扫描收集的图像的数量可超过100个，且通常可超过几百。为了使医务人员正确地进行检查，每个图像花费大量的时间，且对于目前的医疗技术所提供的许多图像而言，要求大量的时间来对所有的数据进行彻底研究。

因此，需要一种有效的方法，这种方法使用图像处理/计算机视觉技术自动检测/诊断疾病。

美国公布No.2004/0064037(Smith)针对一种应用预编程规则的技术，这些预编程的规则明确说明了将医学图像分类或以其它方式进行处理的方式，该公布通过参考结合在本发明中。

美国公布No.2003/0095147(Daw)涉及一种医学图像处理和可视化的计算机化方法，该公布通过参考结合在本发明中。

已知恶性乳腺肿块一旦达到某种尺寸就开始生长其自身的血液供应网络，这是肿瘤能够继续生长的方式。在乳腺MRI扫描中，注入血流中的造影剂可提供向乳腺组织的血液供应的信息，这种造影剂通过突出肿瘤的血管网络将肿瘤“点亮”。通常进行几次扫描：在将造影剂注入之前进行一次并在将造影剂注入之后至少进行一次。将对比前的图像和对比后的图像进行对比并突出差分。应认识到，若患者在这两次扫描之间更轻微地移动，可将图像的形状或尺寸扭曲，从而造成信息的大量损失。

用于MRI的造影剂是钆或钆双胺，并提供大脑和身体中的正常组织与异常组织之间的对比。

钆看上去像水一样清澈且没有放射性。在注入静脉之后，钆累积在可能正在影响身体或头部的异常组织中。钆使这些异常区域在这种MRI上变得明亮(增强)。这就使这些区域容易地被看到。然后，钆由肾脏从身体清除出去。钆允许MRI限定异常组织并具有更大的清晰度。肿瘤在供给钆之后得到增强。肿瘤的精确尺寸和位置对于治疗计划和后续措施是重要的。钆还可通过使小型肿瘤明亮并易于看到而有助于发现这些小型肿瘤。

动态对比增强的MRI用于乳腺肿瘤成像，尤其用于具有基于x光乳房X光照相的非决定性诊断的情形。MRI研究涉及在紧接着获得具有约为一分钟的瞬时清晰度的T1加权的MR体积集合之前的造影剂(通常为钆喷酸葡胺)的静脉注射。造影剂在成像三维像素内的存在导致增加的信号，在这种试验的时间进程期间可观察到这种信号。