[发明专利]自动识别解剖结构中癌前异常的过程和系统及对应的计算机程序

说明书

本发明涉及图像制备，并且具体地说，涉及识别图像中的物体和/ 或结构，且特别是表示解剖结构中异常的形成物。

更具体地说，它涉及用于自动识别解剖结构中异常，并且特别是 如权利要求1的前序所述结肠-直肠的癌前病变的过程及用于实现上 述过程的处理系统和计算机程序。

通常，通过分析解剖结构数字表示，并随后将发现的异常分类以 识别人体器官和组织中的三维病变的过程、系统和计算机程序已为人 所熟知。

大肠癌是今天世界上导致死亡的第二癌症原因。近年来，侵入性 低于通过结肠镜检查的常规医疗检查的诊断部件允许显露整个结肠 而无需导入可能让患者不便并且在极限情况下损害组织(穿孔、出血)， 从而导致严重并发症的传感器，因而名声大振。

这些诊断部件利用放射治疗技术执行所谓的“虚拟内窥镜”。通 过此技术，通过三维处理由计算机化层析检查(CT)获得的一系列图像， 可能获得类似于在常规内窥镜处理中的患者器官的视图。

现在有使用执行虚拟结肠镜(VC)的系统。不过，在结肠腔内这种 类型的虚拟导航必需经过结肠的整个长度(大约1.5米)，由于处理图像 所需的时间和医生查看图像的时间的原因，因此，对患者必需执行极 长的检查。

从计算机化层析检查所获得的图像数据集执行结肠图像识别和提 取的自动系统为人所熟知，利用了由于结肠腔和结肠本身的组织部分 中存在的空气而在X射线吸收强度方面的差异。

具体而言，执行结肠内表面的分割(segment)操作。分割是旨在基 于图像元素属于某个区域的预定标准，提取图像构成均匀区域部分的 操作，通过该标准，从层析检查所获得的整体三维图像提取结肠内表 面的图像，识别和消除了患者外部的气体体积、肺内的气体体积、脂 肪和肌肉区域及最终结肠本身内的气体体积，这根据了在所述区域之 间X射线辐射吸收强度方面的差异。

一旦结肠内表面已获得，这些自动系统便执行其定量表征，计算 识别为属于它的体积元素(技术上：体素)的一些形态属性。这些属性 用于将健康的组织和可能有疾病的组织以及和排泄物残余区分开来。

例如，在美国专利申请US 2003/0223627 A1中描述了一种用于以 上述方式操作、对器官病变进行三维分析的方法。

迄今建议用于在结肠(息肉)中执行癌前病变自动识别的解决方案 具有很大的缺点，表现在表面中可能由于息肉，但也可能由于假象(排 泄物、移动假象等)生成不可接受的错误百分比(假阳性和假阴性)的原 因而存在许多其它变化时，图像理解会复杂且困难。

本发明的目的因此是提供一种用于自动识别表示解剖结构中异 常，且具体而言是结肠-直肠中癌前病变的形成物的规程，该规程克服 了已知技术的限制。

通过其主要特征在权利要求1中定义的过程，根据本发明将实现 此目的和其它目的。

本发明的又一目的是用于实现如要求的上述过程的处理系统和计 算机程序。

总之，本发明是基于以连续步骤使用聚结(agglomerate)技术，执 行分割从图像提取的解剖结构中可能的异常形成物的操作。

在特定的实例中，利用了由层析检查技术用于采集和表示患者内 部器官图像的X射线辐射吸引强度，但类似地，可使用物体对其它诊 断辐射的反应，并且更具体地说由于在物体与入射到物体上的电磁激 发辐射之间的交互而在检查区中存在的物体反应，例如，物体的颜色 (其特征在于波长和强度)由来自它们的入射光辐射的反射确定。

有利的是，在当前设想的虚拟结肠镜应用中，作为连续聚结的分 割可能异常形成物的阶段能够以更高准确性重新构成这些形成物，因 此，能更清晰地对存在的任何息肉和具有不同形态特征、属于不同起 源的结肠内表面中的其它几何形状变化进行区分。

从随后参照附图，只是以非限制性示例方式提供的详细说明，将 明白本发明的其它特性和优点，其中：

图1是根据本发明的过程的流程图，

图2是由用于识别解剖结构中异常的对应形状指数表征的表面五 种不同类型图示；以及

图3是根据本发明，用于识别结肠-直肠中癌前病变的处理系统。

参照图1，本发明涉及的过程开始是在步骤10中采集计算机层析 检查图像数据，随后基于采集的图像在步骤20中通过“区域增长” 算法执行结肠内表面的分割。