[發明專利]醫學成像中具有空間和時間約束的界標檢測

有效

• 申請號: 201580030902.2
• 申請日: 2015-06-08
• 公開（公告）號: CN106605257B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: M.斯庫塔魯;I.福伊格特;T.曼西;R.伊奧納澤克;H.C.霍勒;A.V.塔特帕蒂;D.科馬尼丘;B.喬治斯庫;N.Y.埃爾-澤希里
• 申請（專利權）人: 西門子保健有限責任公司
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06K9/66
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 黃濤;劉春元

自動檢測（34）和/或實時檢測諸如乳頭肌的解剖結構。對于小解剖結構的自動檢測（34），使用具有空間約束（32）和時間（例如，馬爾可夫）約束（34）的機器學習分類。對于實時檢測，使用與光流跟蹤（38）交錯的稀疏機器學習檢測（34）。

相關申請

本專利文檔根據35 U.S.C §119(e)要求2015年3月4日提交的美國臨時專利申請序列號62/128,177和2014年6月9日提交的美國臨時專利申請序列號62/009,512的提交日權益，這兩個申請通過引用被合并于此。

背景技術

本實施例涉及界標（例如，點、輪廓、表面或體積（volume））檢測。具體地，在醫學成像中檢測解剖結構。

經食道超聲心動描記術掃描患者的心臟。可能對二尖瓣特別感興趣。確保從左心房到左心室的單向流動的二尖瓣可能遭受不充分的閉合。不充分的閉合允許血液在心臟收縮期間泄漏到心房中。為了治療，將安裝有導管的植入物遞送到二尖瓣。任何二尖瓣治療的計劃和/或執行可以受益于醫學成像中二尖瓣結構的檢測和跟蹤。

由于小尺寸和快速移動而導致二尖瓣結構的檢測可能是困難的。可以使用自動化方法而不使用耗時的對二尖瓣結構的手動識別。邊緣空間學習可以用于檢測主動脈瓣和二尖瓣二者，但沒有對乳頭狀界標的一致結果。可以添加機械約束，給出瓣下裝置的更穩健的小葉（leaflet）跟蹤和識別。

半自動機制通常組合初始用戶輸入以識別圖像中的界標。然后，跨相鄰幀跟蹤該界標。在一種半自動方法中，用戶具有20個平面，在其中手動識別乳頭肌。這種方法是耗時的。

術中成像用于指導二尖瓣修復過程。檢測可能沒有足夠快速地操作以用于實時指導。盡管可獲得具有實時能力的四維（即，具有時間的三維空間）成像硬件，但通常使用有限的二維成像和一次單個心臟相位的分析。二尖瓣環可以實時地被檢測以用于二維成像，但是具有有限空間分辨率、昂貴的磁性跟蹤硬件，并且被限制為在同一心臟相位的圖像上跟蹤。

發明內容

通過介紹，下面描述的優選實施例包括用于自動和/或實時地檢測諸如乳頭肌的解剖結構的方法、計算機可讀介質和系統。對于小的解剖結構的自動檢測，使用具有空間和時間約束的機器學習分類。對于實時檢測，使用與光流跟蹤交錯的稀疏機器學習檢測。

在第一方面中，提供了一種用于在醫學成像中穩健地檢測和/或跟蹤如乳頭肌位置的點狀界標的方法。獲取醫學成像數據的幀序列。幀中的每一個表示患者的心臟的體積。在幀的每一個中檢測包圍心臟的瓣膜的瓣膜邊界框。在幀的每一個中，基于瓣膜邊界框來檢測包圍瓣下界標（例如，乳頭肌）位置的瓣下邊界框。在幀的每一個中檢測瓣下邊界框內的瓣下界標位置的候選位置。移除空間約束外的候選位置。在幀的每一個中選擇在移除之后剩余的候選位置中的一個作為瓣下界標位置。該選擇是跨幀的候選位置的函數。瓣下界標位置在患者的心臟的圖像中被突出顯示。

在第二方面中，非瞬時性計算機可讀存儲介質已經在其中存儲表示可由用于界標檢測的編程處理器執行的指令的數據，其中界標可以是點、輪廓、表面或體積。存儲介質包括用于下述操作的指令：利用機器學習分類器來定位候選解剖界標；利用空間約束來限制候選解剖界標；從在限制之后剩余的候選解剖界標中選擇多個體積的每一個中的界標的位置，所述選擇是候選界標隨時間的函數；以及生成界標的圖像。

在第三方面中，提供了一種用于檢測解剖界標的系統，其中界標是包括點、曲線和網格或表面的通用術語。超聲掃描儀被配置為掃描患者的心臟體積。掃描提供表示隨著時間的心臟的至少一部分的醫學診斷超聲數據。處理器被配置為與掃描實時地確定解剖界標的位置，該位置是利用針對稀疏幀的機器學習分類以及針對插入在稀疏幀之間的幀的光流來確定的，順序地確定為稀疏幀和交錯幀的位置被獲取。

本發明由所附權利要求限定，并且該部分中的任何內容不應當被視為對這些權利要求的限制。本發明的其他方面和優點在下面結合優選實施例討論，并且可以隨后獨立地或組合地要求保護。