在ＣＴ图像数据中检测出血性卒中制造技术

本发明专利技术涉及一种被布置为以两个阶段在非对比增强ＣＴ图像中勾画急性脑内血肿的系统（１００）。由提取单元（１１０）执行的第一阶段使用对图像数据灰度值的分析以便提取候选区域。所述候选区域可以包括急性血肿和具有相似灰度值的其他区域，所述其他区域例如为在颅骨的骨性结构和脑的界面上的部分容积效应所产生的区域。由分类单元（１２０）执行的新颖的第二阶段分析所述候选区域的空间特征，例如大小、形状以及与颅骨骨骼的连通性。使用所述候选区域的空间特征提高了将所述候选区域分类为真或假急性血肿的正确性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及协助医师作出医学诊断的领域，更具体而言涉及协助医师 在CT图像数据中检测出血性卒中的领域。
技术介绍
卒中是美国和西方国家中排在心肌梗死和癌症之后的第三大死亡原 因，并且是致残的首要原因。除了个人生活质量的急剧下降，卒中还有明 显的社会经济影响，即每个卒中幸存者每年将花费3.5至5.0万美元。考虑到这些事实，人们强烈需要对卒中患者进行有效治疗。在过去十 年间，针对急性缺血性卒中患者进行有关药物再通治疗和神经保护剂治疗 的研究已经显示出很好的结果。然而，这类治疗必须在卒中发作后一段短 暂的时间(时窗)内实施。六个小时之后，治疗的相对风险将超过它的益 处。尽管当将该治疗施于患有急性缺血性卒中的患者时是有帮助的，但当 将其施于诸如出血性卒中的急性脑出血患者，或对脑出血处置的事件时又 是相当危险的。脑出血患者存在的时间压力和危险结果这两者都需要基于适当的成像 和图像阅读技术对卒中快速作出合格的鉴别诊断。然而，由于掌握这些技 术的医学专家非常少，因此目前仅有3-4%的急性缺血性卒中患者被施以像 静脉溶栓之类的适当治疗。在CT成像中，急性出血性卒中的特点是病程中变化的典型灰度值特 征。在急性期，卒中区域被描绘为高密度，即相对更明亮的区域，而慢性 出血性卒中呈现为低密度，即相对更暗的区域。这些典型的灰度值需要像 阈值分割、聚类分析和区域生长这样的图像处理方法。可在http:〃ieeexplore.ieee.org/iel2/463/6617/00262976.pdf amumber = 262976获得的题为"Image Analysis and 3-D Visualization of Intracerebral Brain Hemorrhage" (2007年5月28日)的文章中，Dhawan等人提出了一种基于CT图像检测脑内出血的半自动方法。K均值聚类算法将整幅图像细 分为前景和背景。在生成的二进制图像上，用户为后续的区域生长算法选 择适当的种子点，该区域生长算法勾画出脑内出血。M. Matesin等人在一篇题为"A rule-based approach to stroke lesion analysis from CT images "(Image and Signal Processing and Analysis, 2001年， 第219-223页)的文章中介绍了一种更加自动的基于规则的方法。在该文献 中，使用所提取区域的图像特征将图像划分为背景、颅骨、脑脊液、灰/白 质以及卒中，所述图像特征例如为亮度和相对于脑的对称轴的对称性。关 于脑的对称轴不对称的卒中区域被作者标记为低密度。这些假设对缺血性 卒中可能是对的，但不能正确地描述急性血肿。
技术实现思路
有利的是，获得一种能够协助医师基于非对比增强CT图像对卒中患者 作出鉴别诊断的系统。为了更好地解决该问题，在本专利技术的一方面提供了一种用于在非对比 增强CT图像数据中识别急性血肿的系统，所述系统包括 -提取单元，其用于基于对图像数据的灰度值的第一分析来提取被怀疑是 急性血肿的候选区域；以及-分类单元，其用于基于对候选区域的空间特征的第二分析而将候选区域 分类为阳性或阴性急性血肿。这样将所述系统布置为分两个阶段在非对比增强CT图像中勾画急性 脑内血肿。由提取单元执行的第一阶段依赖于对图像数据的灰度值的第一 分析以便提取候选区域。所述候选区域可能包括急性血肿和具有相似灰度 值的其他区域两者，所述其他区域例如为在颅骨的骨性结构和脑的界面上 由部分容积效应所生成的区域。由分类单元执行的新颖的第二阶段依赖于 对所述候选区域的空间特征的第二分析，所述空间特征例如为候选区域的 大小、形状以及与颅骨骨骼的连通性。使用所述候选区域的空间特征提高 了将所述候选区域分类为真或假急性血肿的正确性。因而，所述系统有助 于对由所述提取单元提取的所述候选区域进行更加可靠的分类。这有助于 卒中专家和特别是非卒中专家达成正确的诊断并制订有效的治疗方案。此外，所述系统并不要求使用造影剂获得的CT图像数据。 在所述系统的实施例中，所述提取单元包括- 颅骨单元，其用于提取颅骨区域；- 脑单元，其用于基于所提取的颅骨区域来提取脑区域；以及- 血肿单元，其用于在所述脑区域内提取候选区域。 提取所述颅骨区域可以很容易基于颅骨骨骼的灰度值而实现。脑区域的提取可以很容易基于由颅骨所界定的区域内的脑组织的灰度值而实现。 提取所述脑区域内的候选区域可以很容易基于急性血肿的灰度值而实现。 在所述系统的实施例中，所述分类单元包括- 拓扑单元，其用于计算所述候选区域的拓扑特征；和/或- 几何单元，其用于计算所述候选区域的几何特征；以及- 判别单元，其用于基于所述候选区域的拓扑特征和/或几何特征对所述 候选区域进行分类。基于所计算出的所述候选区域内颅骨的拓扑特征和/或几何特征，所述 判别单元可以更好地将所述候选区域分类为急性血肿。任选地，所计算出 的拓扑特征和/或几何特征可以被所述判别单元用于识别急性颅内血肿、急 性硬膜下血肿、急性硬膜外血肿或部分容积效应。在所述系统的实施例中，所述候选区域的拓扑特征和/或几何特征是基 于所述候选区域的平均灰度值的基于距离直方图计算出来的。首先，计算 出脑的欧几里德距离图。第二，使用所述距离图计算出包括在离散距离间 隔上的平均灰度值的基于距离直方图。该距离直方图提供了可视化和确定 候选区域类型的简单方式。本领域技术人员应当可以领会到，所述系统的上述实施例中的任意两 个或更多个实施例可以以任意有用的方式进行组合。在本专利技术的另一方面，根据本专利技术的所述系统包含在图像采集设备中。 在本专利技术的另一方面，根据本专利技术的所述系统包含在工作站中。 在本专利技术的另一方面，提供了一种在非对比增强CT图像数据中识别急 性血肿的方法，所述方法包括- 提取步骤，其用于基于对图像数据的灰度值的第一分析来提取被怀疑是急性血肿的候选区域；以及- 分类步骤，其用于基于对所述候选区域的空间特征的第二分析而将所 述候选区域分类为阳性或阴性急性血肿。在本专利技术的另一方面，提供了一种要被计算机装置装载的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括用于在非对比增强CT图像数据中识别急性血肿的指令，所述计算机装置包括处理单元和存储器，所述计算机程序产品在被装载后为所述处理单元提供执行下列任务的能力- 基于对图像数据的灰度值的第一分析，提取被怀疑是急性血肿的候选 区域；以及- 基于对候选区域的空间特征的第二分析，将候选区域分类为阳性或阴 性急性血肿。基于所提供的说明书本领域技术人员可以对图像采集设备、工作站、 方法和/或计算机软件产品作出与对所述系统所作的修改和变更相对应的修 改和变更。附图说明本专利技术的这些方面及其他方面将从下文参考附图所描述的实施方式和 实施例中变得显然，并将参考这些实施方式和实施例进行阐述，在附图中 图1示意性地示出了所述系统的示例性实施例的方框图； 图2示出了头和脑的灰度值分布图； 图3示出了示例性的基于距离直方图； 图4示出了所述方法的示例性实施例的流程图； 图5示意性地示出了图像采集设备的示例性实施例；以及 图6示意性地示出了所述工作站的示例性实施例。 在所有附图中使用相同的附图标记表示相似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在非对比增强ＣＴ图像数据中识别急性血肿的系统（１００），所述系统包括：　－提取单元（１１０），其用于基于对所述图像数据的灰度值的第一分析来提取被怀疑是所述急性血肿的候选区域；以及　－分类单元（１２０），其用于基于对所述候 选区域的空间特征的第二分析而将所述候选区域分类为阳性或阴性急性血肿。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：K梅茨，T比洛，S扬，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]