TWI769370B - 病灶偵測裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種病灶偵測裝置及其方法。在此方法中，取得第一位置之醫療影像。辨識第一位置之醫療影像存在第一病灶。取得第二位置之醫療影像，而第一位置不同於第二位置。辨識第二位置之醫療影像存在第二病灶。判斷第二病灶是否為第一病灶。若第二病灶為第一病灶，則將第一病灶與第二病灶合併成為單一病灶來呈現。藉此，每隔一張醫療影像依序判斷是否為相同病灶，從而提供資料較為完整的即時診斷輔助偵測技術。

Description

病灶偵測裝置及其方法

本發明是有關於一種醫療影像偵測，且特別是有關於一種即時病灶偵測裝置及其方法。

現今臨床上已廣泛使用電腦輔助偵測（Computer Aided Detection；CADe）系統來自動辨識腫瘤、腫塊或鈣化點等病灶，以輔助醫生診療之判斷。一般而言，電腦輔助偵測技術需要先取得對於某物體之目標部位的所有掃描影像，再從所有掃描影像中辨識出病灶。而隨著科技進步，在掃瞄物體的過程中，部分電腦輔助偵測系統甚至可即時辨識病灶。然而，現有即時辨識技術僅能得知有沒有存在病灶，而無法即時判斷剛辨識出的病灶與先前已辨識的病灶是否為相同病灶，從而影響醫生診療之判斷。由此可知，有必要改善針對醫療影像的病灶偵測技術。

有鑑於此，本發明提供一種病灶偵測裝置及其方法，可每隔一張醫療影像依序判斷是否為相同病灶，從而提供資料較為完整的即時偵測技術。

本發明的病灶偵測方法，其包括下列步驟。取得第一位置之醫療影像。辨識第一位置之醫療影像存在第一病灶。取得第二位置之醫療影像，而第一位置不同於第二位置。辨識第二位置之醫療影像存在第二病灶。判斷第二病灶是否為第一病灶。若第二病灶為第一病灶，則將第一病灶與第二病灶合併成為單一病灶來呈現。

在本發明的一實施例中，上述判斷第二病灶是否為第一病灶包括下列步驟。依據第二病灶至第一病灶所屬病灶群組之位置重心的距離，決定第二病灶為第一病灶。

在本發明的一實施例中，上述決定第二病灶為第一病灶包括下列步驟。取得第二病灶分別至數個病灶群組之位置重心的第一距離，而第一病灶屬於那些病灶群組中的一者，且各病灶群組之位置重心是各自所包含之所有病灶在位置上的重心。判斷這些第一距離中的最小第一距離是否小於距離門檻值。若此最小第一距離未小於距離門檻值，則將第二病灶加入至不同於那些病灶群組的新病灶群組。若此最小第一距離小於距離門檻值，則將此第二病灶加入至最小第一距離對應的第k病灶群組，k是正整數。取得第k病灶群組所包含之所有病灶至第k病灶群組之位置重心的第二距離。判斷那些第二距離中的最大第二距離是否小於距離門檻值。若此最大第二距離小於距離門檻值，則結束分組。

在本發明的一實施例中，上述判斷那些第二距離中的最大第二距離是否小於距離門檻值之後，更包括下列步驟。若此最大第二距離未小於距離門檻值，則將此最大第二距離對應的第y病灶移出第k病灶群組，並更新第k病灶群組之位置重心，y是正整數。

在本發明的一實施例中，上述取得第一位置之醫療影像包括下列步驟。透過掃描器掃瞄並錄製醫療影像。記錄掃描器的位置以作為醫療影像之位置。

在本發明的一實施例中，上述的病灶偵測方法更包括下列步驟。若掃描器未接觸時，則暫停醫療影像之錄製與此掃描器的移動軌跡之顯示。

在本發明的一實施例中，上述的病灶偵測方法更包括下列步驟。依據數個不同位置之醫療影像對應的三維位置資訊，以三維方式呈現之每一不同位置之醫療影像對應位置所形成的移動軌跡。形成三維虛擬物體，並於此三維虛擬物體上呈現所有可疑病灶位置。

在本發明的一實施例中，上述的病灶偵測方法更包括下列步驟。依據數個不同位置之醫療影像對應的位置資訊，產生虛擬部位範圍。

在本發明的一實施例中，上述的病灶偵測方法更包括下列步驟。取得過往病灶資訊，並呈現此過往病灶資訊。

而本發明實施例的病灶偵測裝置包括儲存器及處理器。儲存器記錄數個模組及醫療影像。處理器耦接儲存器，且存取並載入儲存器所記錄的那些模組。那些模組包括病灶辨識模組及同病灶判斷模組。病灶辨識模組辨識第一位置之醫療影像存在第一病灶，辨識第二位置之醫療影像存在第二病灶，而第一位置不同於第二位置。同病灶判斷模組判斷第二病灶是否為第一病灶，而若第二病灶為第一病灶，則將第一病灶與第二病灶合併成為單一病灶來呈現。

基於上述，本發明實施例的病灶偵測裝置及其方法，可在掃描的過程中，循序判斷當前辨識出的病灶是否與先前辨識出的病灶為相同病灶。此外，結合暫停功能、三維呈現、虛擬部位範圍呈現及過往病灶資訊呈現，將能提供豐富且完整的掃描輔助技術。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1是依據本發明一實施例之病灶偵測裝置1之元件方塊圖。請參照圖1，病灶偵測裝置1至少包括但不僅限於儲存器110、顯示器130及處理器150。此病灶偵測裝置1可能是電腦主機、伺服器、甚至是裝備在即時醫學成像之掃描器(例如，具有基於超音波技術之探頭、光學成像鏡頭、或任何移動式探頭等)上。

儲存器110可以是任何型態的固定或可移動隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體(flash memory)、傳統硬碟(hard disk drive)、固態硬碟(solid-state drive)或類似元件，並用以記錄病灶辨識模組111、同病灶判斷模組112、位置處理模組113、三維呈現模組114、部位標記模組115、與過往資訊提供模組116等軟體程式、二維或三維醫療影像(例如，自動乳房超音波(automated breast ultrasound；ABUS)、斷層層析(tomosynthesis)、磁共振顯影(magnetic resonance imaging：MRI)等各種影像)、病灶、病灶位置相關資訊、病灶群組、過往病灶資訊及其他資料。前述模組、資料、檔案及資訊待後續實施例再詳細說明。

顯示器130可以是液晶顯示器(Liquid-Crystal Display，LCD)、發光二極體(Light-Emitting Diode，LED)、有機發光二極體(Organic Light-Emitting Diode，OLED)等各類顯示技術的顯示器。

處理器150與儲存器110、顯示器130連接，並可以是中央處理單元(CPU)，或是其他可程式化之一般用途或特殊用途的微處理器(Microprocessor)、數位信號處理器(DSP)、可程式化控制器、特殊應用積體電路(ASIC)或其他類似元件或上述元件的組合。在本發明實施例中，處理器150用以執行病灶偵測裝置1的所有作業，且可存取並執行上述儲存器110中記錄的模組。

為了方便理解本發明實施例的操作流程，以下將舉諸多實施例詳細說明本發明實施例中病灶偵測裝置1對醫療影像的病灶偵測流程。下文中，將搭配病灶偵測裝置1的各項元件及模組說明本發明實施例所述之方法。本方法的各個流程可依照實施情形而隨之調整，且並不僅限於此。

圖2是依據本發明一實施例說明一種病灶偵測方法之流程圖。請參照圖2，經擷取網路封包、用戶上傳、透過外部或內建儲存媒介(例如，隨身碟、光碟、外接硬碟等)取得醫療影像，甚至是直接透過外部或內建掃描器(例如，超音波探頭、照相機、攝影機等)掃描特定物體(例如，人或其他動物)而錄製醫療影像，並使醫療影像儲存於儲存器110中。值得注意的是，每一張醫療影像會對應到位置資訊(例如，掃描器相對於待掃物體的位置(例如，與特定部位的距離及角度、自定義座標等)、或醫療影像對應於待掃物體上的特定區域等)，下文即將此位置資訊作為醫療影像之位置(可能是某一點或區域)。

而首先，病灶辨識模組111會取得第一位置之醫療影像(步驟S210)，表示掃描器在相對於待掃物體的第一位置錄製取得此醫療影像，或是醫療影像是針對待掃物體上的第一位置。接著，病灶辨識模組111會辨識此第一位置之醫療影像是否存在第一病灶。病灶辨識模組111可利用諸如紋理特徵分析、分類器、深度學習技術或其他任何電腦輔助診斷技術來辨識病灶，本發明實施例不加以限制。而若病灶辨識模組111辨識此第一位置之醫療影像存在第一病灶(步驟S220)，則記錄第一病灶的位置。例如，圖3A為一範例顯示第一位置對應影像區塊FL存在病灶FF。此外，假設第一位置之醫療影像是第一張分析的醫療影像，則病灶辨識模組111會將此醫療影像歸類至第一病灶群組。

接著，病灶辨識模組111再透過與步驟S210相同或相似的方式取得第二位置之醫療影像(即，掃描器在相對於待掃物體的第二位置錄製取得此醫療影像，或是醫療影像是針對待掃物體上的第二位置)(步驟S230)，並透過與步驟S220相同或相似的方式判斷此第二位置之醫療影像是否存在第二病灶(步驟S240)，記錄第二病灶的位置，並將此第二病灶歸類為尚未分群病灶(即，尚未屬於任何分群病灶，可能暫存於佇列(queue)或其他暫存區中)。例如，在圖3B中，圖3A所辨識之影像區塊FL旁的第二位置對應影像區塊SL偵測到存在病灶SF。值得注意的是，此第二位置不同於前述第一位置，且此第二位置之醫療影像是接續在第一位置之醫療影像的下一張影像。也就是說，掃描器自第一位置到第二位置之間未生成其他掃描的醫療影像。

接著，同病灶判斷模組112會判斷此第二病灶是否為第一位置之醫療影像所辨識出的第一病灶(步驟S250)。在一實施例中，同病灶判斷模組112會依據第二病灶至第一病灶所屬病灶群組之位置重心的距離，決定第二病灶為第一病灶。例如，請參照圖4是病灶分群的流程圖，同病灶判斷模組112自佇列或其他暫存區中取得尚未分群病灶(例如是第二病灶)(步驟S410)。同病灶判斷模組112接著計算以取得尚未分群病灶分別至尚未加入過之各病灶群組之位置重心的第一距離D_i (1≤i≤K ，i 與K 皆為正整數，K 是病灶群組的數量，例如，尚未分群病灶至第3病灶群組之位置重心的第一距離為D₃ )(步驟S420)。各病灶群組之位置重心是各自所包含之所有病灶在位置上的重心。而同病灶判斷模組112會判斷這些第一距離D₁ ~D_K 當中最小距離D_k (1≤k≤K ，k 為正整數)是否小於距離門檻值D_T (即，min(D₁ , D₂ , …, D_K )=D_k ＜D_T ?)(步驟S425)。若最小第一距離D_k 未小於距離門檻值D_T ，則同病灶判斷模組112將此尚未分群病灶標示為創群病灶並加入至新病灶群組，且K 加一(步驟S430)，並結束對於此病灶的分群作業(步驟S480) (若佇列中有其他尚未分群病灶，則返回步驟S410)。假設第二病灶歸類至新病灶群組，同病灶判斷模組112則會分別顯示第一病灶與第二病灶(即，第二病灶不為第一病灶)。

另一方面，若最小第一距離D_k 小於距離門檻值D_T ，則同病灶判斷模組112將此尚未分群病灶加入至最小第一距離D_k 對應的第k 病灶群組(步驟S440)。假設第一病灶屬於第k 病灶群組，則第一、第二病灶同屬相同病灶群組(即，第二病灶為第一病灶)，且同病灶判斷模組112會透過顯示器130而將第一病灶與第二病灶合併成為單一病灶來呈現(步驟S260)。需說明的是，此處合併顯示可能是兩病灶輪廓結合、以相同視覺樣式標示等方式呈現。例如，請同時參照圖3A~3C，同病灶判斷模組112將圖3A與圖3B所辨識出的病灶FF, SF合併為病灶PF，並在顯示器130上顯示合併的病灶PF (如圖3C所示)。需說明的是，此病灶PF的輪廓可能會依據病灶FF, SF的輪廓調整，而圖3A~3C所示病灶形狀僅是方便範例說明。

由於醫學影像可一張張依序判斷是否與先前辨識之病灶為相同病灶，因此應用在即時掃描技術上，掃描器移動掃描的過程中，病灶偵測裝置1便可即時將屬於相同病灶的複數個病灶合併顯示，從而提升診斷的效率。此外，即便醫療影像並非即時自掃描器取得(例如，透過網路下載、隨身碟輸入等)，本發明實施例仍可應用。

此外，為了提升同病灶判斷的準確率，請參照圖4，若有病灶加入至既有的病灶群組(此範例是第k 病灶群組)，同病灶判斷模組112會計算以取得第k 病灶群組除創群病灶以外所包含之所有病灶至第k 病灶群組之位置重心的第二距離D_k,j (1≤j≤Y ，j 及Y 皆為正整數，Y是第k 病灶群組中病灶的數量，例如，第k 病灶群組中第5病灶至第k 病灶群組之位置重心的第二距離為D_k,5 )(步驟S450)，且判斷那些第二距離D_k,1 ~D_k,Y 中的最大第二距離D_k,y (1≤y≤Y ，y 為正整數)是否小於距離門檻值D_T (即，max(D_k,1 , D_k,2 , …, D_k,Y )=D_k,y ＜D_T ?)(步驟S455)。若此最大第二距離D_k,y 小於距離門檻值D_T ，則同病灶判斷模組112結束分組(步驟S480)(若佇列中有其他尚未分群病灶，則返回步驟S410)。而若此最大第二距離D_k,y 未小於距離門檻值D_T ，則同病灶判斷模組112將此最大第二距離D_k,y 對應的第y 病灶移出第k 病灶群組(步驟S460)(Y減一)(於其他實施例中，同病灶判斷模組112亦可能是直接將所有第二距離大於距離門檻值D_T 的病灶自第k 病灶群組中移除)，並更新第k 病灶群組之位置重心。而步驟S460中所移除的第y 病灶將重新作為尚未分群病灶(步驟S470)，而同病灶判斷模組112會以前述更新的位置重心重新計算第k 病灶群組的第二距離D_k,1 ~D_k,Y (返回步驟S420)。

需說明的是，除了前述以病灶群組的位置重心的相距來進行同病灶判斷，於其他實施例中，同病灶判斷模組112還可能是直接將第二病灶與相鄰最近的另一個病灶合併，或是與特定距離範圍內紋理特徵相似度最高的另一個病灶合併，諸如此類，待應用者依據需求自行調整。

除了前述同病灶即時判斷的功能之外，病灶偵測裝置1還具有其他功能。在一實施例中，病灶偵測裝置1結合分離式或內建掃描器的應用，位置處理模組113可透過顯示器130同步呈現掃描器的移動軌跡，並基於影像辨識、掃描器上的感測器(例如，紅外線、開關、近接感測器等)等方式判斷掃描器接觸或離開物體表面(例如，皮膚表面等)。而若位置處理模組113偵測到掃描器未接觸物體表面時，則會暫停掃描器對醫療影像之錄製與此掃描器的移動軌跡之顯示。

在一實施例中，為了提升視覺體驗並增進輔助診斷的準確性，三維呈現模組114依據位置處理模組113所取得數個不同位置之醫療影像對應的三維位置資訊(例如，在待掃物體上的座標、相對位置等)，並透過顯示器130而以三維方式呈現之每一不同位置之醫療影像對應位置所形成的移動軌跡(即，掃描器掃描過程中的移動軌跡)。此外，三維呈現模組114還能依據待測物體的特定部位形成三維虛擬物體，並基於病灶辨識模組111的辨識結果，且透過顯示器130而於此三維虛擬物體上呈現所有可疑病灶位置。

在一實施例中，部位標記模組115會標記掃描器於待掃物體上特定位置定位的位置資訊，並依據數個不同位置之醫療影像對應的位置資訊，產生虛擬部位範圍。例如，請參照圖5是顯示器130所呈現之畫面500，部位標記模組115基於掃描器定位所得的四個定位點L1，依據目標部位(本範例是乳房)的外觀推算出虛擬部位範圍PA。值得注意的是，此實施例不多加限制定位點的數量，只要大於二即可。

除此之外，現有即時掃描技術通常都只會呈現當前掃描所得之醫療影像，在本發明一實施例中，過往資訊提供模組116可自外部來源(例如，網路、資料庫(例如，醫學影像存檔與通信系統(Picture Archiving and Communication System，PACS)、醫院資訊系統(Hospital Information System，HIS)、放射資訊系統(Radiology Information System，RIS)、本地資料庫等)、隨身碟等)或儲存器110中取得待掃物體的過往病灶資訊(例如，過往的病灶位置、影像、影像報告、病理報告等)，並透過顯示器130在顯示當前取得或掃描的醫療影像上同時呈現此過往病灶資訊。例如，請參照圖6是顯示器130所呈現之畫面600，畫面600呈現當前病灶辨識模組111所辨識出的病灶CF、過往病灶資訊中的過往病灶PF及其過往記錄時間資訊D1。藉此，診斷人員可輕鬆地比對當前與過往病灶，有效提升判斷的準確性。

而針對病灶資訊整合，處理器150在使用者閱片前/時透過顯示器130而在介面上呈現受檢人過往病灶資訊，這些載入的過往病灶資訊可自動與當前病灶做比對。此外，反應於使用者對於特定區域的選取，過往資訊提供模組116可載入選取區域同病人於不同時間的醫療影像與相關病灶資訊。若結合多畫面瀏覽模式(顯示器130同時呈顯多張醫療影像)，即能幫助使用者快速瀏覽複數張錄製的醫療影像。過往資訊提供模組116還可提供以掃描方向依序呈現不同醫療影像，例如，由乳頭放射狀往12點鐘方向瀏覽。或者，過往資訊提供模組116可提供以掃描影像平面檢視影像，例如，以徑向視角(sagittal view)瀏覽播放。

綜上所述，本發明實施例的病灶偵測裝置及其方法，可依序地判斷是否將同病灶合併，應用在即時掃描技術上，能隨著掃描器的移動而即時同病灶呈現，提升輔助診斷的效率。而為了提供豐富且完整的掃描輔助技術，本發明實施例更結合暫停功能、三維呈現、虛擬部位範圍呈現及過往病灶資訊呈現。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

1:病灶偵測裝置 110:儲存器 111:病灶辨識模組 112:同病灶判斷模組 113:位置處理模組 114:三維呈現模組 115:部位標記模組 116:過往資訊提供模組 130:顯示器 150:處理器 S210~S260、S410~S480:步驟 FL、SL:影像區塊 FF、SF、PF、CF:病灶 L1:定位點 PA:虛擬部位範圍 500、600:畫面 D1:過往記錄時間資訊

圖1是依據本發明一實施例之病灶偵測裝置的元件方塊圖。 圖2是依據本發明一實施例之病灶偵測方法的流程圖。 圖3A~3C是一範例說明同病灶判斷分析。 圖4是依據本發明一實施例之病灶分群的流程圖。 圖5是一範例說明虛擬部位範圍。 圖6是一範例說明過往病灶資訊。

S210~S260:步驟

Claims (10)

1. 一種病灶偵測方法，包括：取得一第一位置之醫療影像；辨識該第一位置之醫療影像存在一第一病灶；取得一第二位置之醫療影像，其中該第一位置不同於該第二位置；辨識該第二位置之醫療影像存在一第二病灶；判斷該第二病灶是否為該第一病灶，包括：依據該第二病灶至該第一病灶的距離，決定該第二病灶為該第一病灶；以及若該第二病灶為該第一病灶，則將該第一病灶與該第二病灶合併顯示成單一病灶。
2. 如申請專利範圍第1項所述的病灶偵測方法，其中判斷該第二病灶是否為該第一病灶的步驟，包括：依據該第二病灶至該第一病灶所屬病灶群組之位置重心的距離，決定該第二病灶為該第一病灶。
3. 如申請專利範圍第2項所述的病灶偵測方法，其中決定該第二病灶為該第一病灶的步驟，包括：取得該第二病灶分別至尚未加入過之多個病灶群組之位置重心的第一距離，其中該第一病灶屬於該些病灶群組中的一者，且各該病灶群組之位置重心是各自所包含之所有病灶在位置上的重心； 判斷該些第一距離中一最小第一距離是否小於一距離門檻值；若該最小第一距離未小於該距離門檻值，則將該第二病灶加入至不同於該些病灶群組的新病灶群組並標示其為創群病灶；若該最小第一距離小於該距離門檻值，則將該第二病灶加入至該最小第一距離對應的第k病灶群組，k是正整數；取得該第k病灶群組除創群病灶以外之所有病灶至該第k病灶群組之位置重心的第二距離；判斷該些第二距離中一最大第二距離是否小於該距離門檻值；以及若該最大第二距離小於該距離門檻值，則結束分組。
4. 如申請專利範圍第3項所述的病灶偵測方法，其中判斷該些第二距離中一最大第二距離是否小於該距離門檻值的步驟之後，更包括：若該最大第二距離未小於該距離門檻值，則將該最大第二距離對應的第y病灶移出該第k病灶群組，並更新該第k病灶群組之位置重心，其中y是正整數。
5. 如申請專利範圍第1項所述的病灶偵測方法，其中取得該第一位置之醫療影像的步驟，包括：透過一掃描器掃瞄並錄製該醫療影像；以及記錄該掃描器的位置以作為該醫療影像之位置。
6. 如申請專利範圍第5項所述的病灶偵測方法，更包括： 若該掃描器未接觸時，則暫停該醫療影像之錄製與該掃描器的移動軌跡之顯示。
7. 如申請專利範圍第1項所述的病灶偵測方法，更包括：依據多個不同位置之醫療影像對應的三維位置資訊，以三維方式呈現之各該些不同位置之醫療影像對應位置所形成的移動軌跡；以及形成一三維虛擬物體，並於該三維虛擬物體上呈現所有可疑病灶位置。
8. 如申請專利範圍第1項所述的病灶偵測方法，更包括：依據多個不同位置之醫療影像對應的位置資訊，產生一虛擬部位範圍。
9. 如申請專利範圍第1項所述的病灶偵測方法，更包括：取得至少一過往病灶資訊；以及呈現該至少一過往病灶資訊。
10. 一種病灶偵測裝置，包括：一儲存器，記錄多個模組及至少一醫療影像；以及一處理器，耦接該儲存器，且存取並載入該儲存器所記錄的該些模組，該些模組包括：一病灶辨識模組，辨識一第一位置之醫療影像存在一第一病灶，辨識一第二位置之醫療影像存在一第二病灶，其中該第一位置不同於該第二位置；以及一同病灶判斷模組，判斷該第二病灶是否為該第一病 灶，而若該第二病灶為該第一病灶，則將該第一病灶與該第二病灶合併顯示成單一病灶，其中該同病灶判斷模組更依據該第二病灶至該第一病灶的距離決定該第二病灶為該第一病灶。

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