[发明专利]用于自动产生统计模型的方法和计算机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于自动产生患者集合的血管结构的几何的统计模型(也就是在统计分析的测量数据和在此基础上对测量数据的一般性描述的基础上的模型)的方法，以及一种具有用于执行该方法的程序的计算机系统。

背景技术

在医学中成像方法的范围内一般公知的是，提取患者的断层造影图像信息，以便从中获得关于被检查的患者的生理情况的知识并且为了诊断的目的将这些知识提供给医生。例如，在CT血管造影中在给予造影剂之后产生血管系统的三维数据组，该三维数据组使得医生能够诊断血管的形变，诸如狭窄或动脉瘤。原则上该诊断可以直接在断层造影的图示上进行。为了简化，例如还可以向医生提供所谓的CPR(Curved Planar Reformation，曲面重建)作为关于血管系统的血管的概况，该CPR基于在血管的影像中的中心线的确定。借助于CPR，医生可以得到关于考察的血管的状态的最初概况并且例如确定用于测量血管的位置。对血管的基于CPR的测量比直接评价断层造影的图像数据组要求少得多的时间。

近年来，由于医学图像拍摄系统的改善的时间和空间分辨率，用于进行诊断的待检查的数据量持续增加。为此，应该减少用于确定诊断所需的时间，而改进诊断的质量。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，向医生提供一种可能性，使得能够以简化的方式找到对于血管结构的参数化的显示技术，所述显示技术允许快速(也就是自动地)从大量断层造影数据组中得到统计学上有说服力的标准结构、显示该标准结构并且还能将这样获得的标准结构与患者相关的个别图示简单地进行比较，以便为医生提供用于诊断评估的基础。

发明人已经认识到以下：

对于放射科医生工作量大并且容易出错的工作步骤可以通过预先计算的标准视图和分割结果来减轻，使得放射科医生可以集中于诊断问题的要求高的医学方面，这通过使用一种用于在统计数据材料的基础上产生并代表解剖树结构、特别是动脉血管树的知识的方法来实现。在此，区别拓扑特征和几何特征。拓扑描述结构，即，例如哪个血管段通过哪个路径互相连接。相反，几何仅描述结构的形状，例如血管段的方向、曲率、直径和长度。

此处使用的可以利用所建议的统计几何模型来产生并且代表的解剖背景知识，在此形成对于全自动提取和检查动脉血管树的中心基础。应用范围除了分割算法的特定于血管的参数化和血管标志的探测之外还包括作为对于识别病理改变的解剖参考的应用。

提出了在将血管标志的正态分布的停留概率和在标志之间的血管连接的参数化特征、包括在预定的相对位置上的参数化血管特征进行组合的基础上建立统计几何模型，其中，从更大量的、与统计模型相应的并且事先从断层造影图像数据组中提取的特定于患者的模型合并统计模型。这些几何模型基于对由标志和未分支的血管段组成的血管拓扑的一般性的描述。将几何模型非严格地相互配准并且由此均衡解剖上的变动，例如身高、体重、年龄、血管树的更小的区别和外部参数，诸如在检查台上的患者定向和位置。将与患者相关地配准的几何模型合并并且去除异常值(Ausreisser)。为了识别在一维参数、诸如血管长度、直径、周长等中的异常值，使用在使用MAD(＝Median absolute deviation，中位数绝对离差＝所有离开样本量的中位数的距离的中位数)条件下的标准。对于三维的随机变量，例如标志位置的三维坐标，采用基于马哈朗诺比斯距离的标准。

几何模型例如可以包括：标志的坐标的概率分布、对于在两个标志之间的血管中心线片段的参数、和对于取决于相对于各个血管中心线片段的总长度的距离的血管横截面的相关联的参数。

相应于上述这些思路，发明人按照其一般性形式建议一种用于自动确定患者集合的统计血管模型的方法，具有以下方法步骤：

-收集患者集合的血管结构的断层造影图像数据组，

-从大量血管标志的血管标志坐标、血管中心线上的中心线坐标和血管轮廓边缘走向上的血管轮廓坐标中，确定患者相关的血管坐标模型，

-确定身体标志的身体标志坐标，

-在使用身体标志的条件下将血管相关的坐标配准到患者相关地配准的血管坐标模型，

-从血管标志坐标、血管标志的相邻关系包括分支、用于描述血管中心线的特征性几何参数、以及根据到血管标志的相对距离血管轮廓的形状中，确定患者相关的血管参数模型，

-将患者相关的血管参数模型合并到至少一个统计血管参数模型并且确定其统计参数，

-存储和/或输出统计血管参数模型。