專利名稱：改進的患者數(shù)據(jù)記錄和用戶界面的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包含關(guān)于患者的數(shù)據(jù)的患者數(shù)據(jù)記錄。
患者數(shù)據(jù)記錄是已知的，并且是醫(yī)院管理系統(tǒng)領(lǐng)域中的公知常識的部分。
此外，形狀模型根據(jù)分割領(lǐng)域是已知的。形狀模型可以描述為表示患者體內(nèi)真實解剖形狀的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。形狀模型是可被建立以編碼(一組)解剖對象的物理幾何形狀的數(shù)學(xué)模型。
背景技術(shù)：
在Medical Image Analysis 10 (2006); 657-670的Cristian Lorenz禾B Jensvon Berg的'A Comprehensive Shape Model of the Heart'(自2006年5月18日起可在www.sciencedirect.com在線獲得)中描述了形狀模型的具體實施例。這一文檔公開了通過均值(即平均)患者數(shù)據(jù)建立形狀模型，以基于模型坐標系中描述平均人類心臟形狀的一列節(jié)點和頂點來產(chǎn)生模型。節(jié)點和頂點定義一組連接的三角形，這些三角形形成在虛擬空間中呈均值心臟的形狀的虛擬網(wǎng)格。該模型可以鏈接至表示或包括患者實際心臟的患者圖像數(shù)據(jù)集，并且，利用基于兩項最大化的對準方法可以使該模型適應(yīng)于該數(shù)據(jù)集中的實際心臟。
以上所公開的網(wǎng)格由三角形構(gòu)建，但是已發(fā)現(xiàn)其他幾何形狀也可用于形成幾何網(wǎng)格。
可替代地，幾何模型可以由允許描述(多個)解剖對象的幾何形狀的任何其他數(shù)據(jù)工具構(gòu)建，示例包括基于幾何函數(shù)的模型和基于級數(shù)展開的模型。不管建立模型的數(shù)學(xué)方式如何，其都可用于描述解剖對象(諸如心臟、腦、肝臟、包括心腔的心臟內(nèi)部結(jié)構(gòu))，并且同樣可用于描述多組這樣的對象。
已發(fā)現(xiàn)當形狀模型鏈接至包含作為模型主體的解剖對象的示例的患者數(shù)據(jù)集并且隨后進行適應(yīng)時，形狀模型使其自身對準數(shù)據(jù)集中所表示的實 際對象的形狀，從而形成實際解剖對象的可接受的分割。
目前，患者記錄以紙質(zhì)拷貝的形式與相關(guān)聯(lián)的x射線片和其他打印輸
出(例如ECG波形紙質(zhì)打印輸出) 一起存儲。這些記錄占據(jù)了相當大的空 間，并且導(dǎo)致很大的醫(yī)院倉儲成本。在計算機化和電子數(shù)據(jù)的存儲方面的 進展已允許開發(fā)計算機化的患者記錄。然而，雖然醫(yī)學(xué)進展允許采集更大 量的更復(fù)雜的數(shù)據(jù)，并且計算進展允許存儲更大量的數(shù)據(jù)，但是不清楚如 何最佳地布置患者數(shù)據(jù)記錄以允許數(shù)據(jù)的最優(yōu)存儲和檢索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于產(chǎn)生以結(jié)構(gòu)化方式存儲數(shù)據(jù)的患者數(shù)據(jù)記錄。 這是根據(jù)本發(fā)明實現(xiàn)的，其中患者數(shù)據(jù)記錄還包括表示患者的均值模 型，并且還包括表示關(guān)于患者的數(shù)據(jù)的至少一個形狀模型，其中所述均值 模型包括至少一個區(qū)域，并且所述形狀模型包括至少一個子部分，并且其 中，所述形狀模型的至少一個子部分鏈接至所述均值模型的等價區(qū)域。
表示解剖對象形狀的形狀模型還包含對該解剖對象內(nèi)的組成結(jié)構(gòu)的表 示。例如，以上所公開的心臟模型實質(zhì)上是描述心臟形狀并且包括心臟的 內(nèi)腔表面的一列點，該心臟模型包括對冠狀動脈的拓撲結(jié)構(gòu)的參考和總結(jié) 構(gòu)內(nèi)的參考點，所述參考點包括例如(但不局限于)表示每個心腔的中心、 每個瓣膜的中心的點和其他適當?shù)膮⒖键c。因此，該模型還包括子部分， 例如在這種情況下子部分為心臟的腔室和冠狀動脈。依此類推，總均值模 型可由原則上還可包括表示可能的患者解剖結(jié)構(gòu)的各個解剖部分和子部分 的各個區(qū)域的患者構(gòu)建?？偩的Ｐ蛯嶋H上是表示典型患者的模板的數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)。
通過包括與典型的患者解剖有關(guān)的子部分，形狀模型可用于向患者記 錄提供描述作為患者記錄主體的個體的結(jié)構(gòu)。通過將患者記錄中所包括的 形狀模型的子部分與附加至個體患者記錄的均值模型的等價區(qū)域相鏈接， 發(fā)現(xiàn)患者記錄中并且包括在形狀模型中的數(shù)據(jù)以結(jié)構(gòu)化方式進行組織，并 且，數(shù)據(jù)可更容易且更便利地進行訪問。
表示患者的均值模型為可査詢的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其允許訪問各個鏈接的形狀模型中的信息以及可增加至患者模型中的任何其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
在優(yōu)選實施例中，該形狀模型是適應(yīng)的形狀模型。如通過以上公開在 本領(lǐng)域中已知的，這是指該形狀模型為已適應(yīng)于表示由形狀模型表示的基 本相同的解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集的形狀模型。這一實施例提供了直接描述患者 解剖結(jié)構(gòu)的信息通過適應(yīng)的形狀模型而被包括在患者記錄中的優(yōu)點。與均 值形狀模型的區(qū)域的鏈接允許很容易地且有效地訪問這一適應(yīng)的信息。
在另一優(yōu)選實施例中，形狀模型還包括來源于形狀模型外部的數(shù)據(jù)。 通過本公開已知的是，形狀模型包含描述對象形狀并且取決于該模型是均 值形狀模型還是適應(yīng)的形狀模型的信息，該形狀將表示器官或其他解剖對 象的均值形狀(其表示所討論的解剖結(jié)構(gòu)的平均形狀)，或者將表示所討論 的解剖結(jié)構(gòu)的特定形狀。無論在哪種情況下，都有可能將外部數(shù)據(jù)附加至 形狀模型。這一數(shù)據(jù)并不是來源于形狀模型的數(shù)據(jù)，而是可以是例如通過 其他診斷方法或程序生成的數(shù)據(jù)。
具體地，來源于形狀模型外部的數(shù)據(jù)可以是來源于ECG或EEG測量 會話的數(shù)據(jù)。在這種情況下，ECG記錄的電子版本可以附加至患者記錄中 描述心臟的形狀模型。這一形狀模型可能已經(jīng)或可能還沒有適應(yīng)于圖像數(shù) 據(jù)集。
在現(xiàn)有技術(shù)中所公開的形狀模型實施例的情況中，可以將數(shù)據(jù)增加至 形狀模型，其作為附加至增加的數(shù)據(jù)所屬于的形狀模型的子部分中的現(xiàn)有 形狀模型數(shù)據(jù)點的更多數(shù)據(jù)量，這可由本領(lǐng)域技術(shù)人員利用已知的計算技 術(shù)實現(xiàn)。作為示例，ECG數(shù)據(jù)可以作為附加至與ECG信號的位置(換句話 說，心臟形狀模型中與心電信號的產(chǎn)生有關(guān)的位置)有關(guān)的模型中的數(shù)據(jù) 點的額外量來附上。
作為可以增加至形狀模型的更多數(shù)據(jù)的示例，可以將導(dǎo)出的數(shù)據(jù)(諸 如從其他診斷程序?qū)С龅臄z取值)增加至它們所屬于的形狀模型的子部分。
另外，可以將數(shù)據(jù)直接增加至表示患者的均值模型，并且這在例如不 能將數(shù)據(jù)很容易地定位于任何具體解剖形狀模型的情況下是有利的。該數(shù) 據(jù)的示例可以是涉及應(yīng)用至患者的具有全身效應(yīng)的藥物的信息。
盡管表示患者的均值模型是可查詢的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，但均值模型自身還可 以是形狀模型。在這一具體實施例中，優(yōu)選地通過執(zhí)行對相應(yīng)部分的配準來實現(xiàn)形狀模型的至少一個子部分至均值模型的等價區(qū)域的鏈接。這是利 用已知的配準技術(shù)執(zhí)行的，并且，允許將該子部分或該區(qū)域之一的數(shù)據(jù)變 換成另一數(shù)據(jù)的結(jié)果變換通常還與均值模型以及(多個)形狀模型一起存 儲在患者記錄中。 一旦變換是已知的，形狀模型的坐標系中的數(shù)據(jù)點就可 以鏈接至表示患者的均值模型中的可識別的位置。
然而，所述鏈接可以通過數(shù)據(jù)訪問領(lǐng)域中己知的其他工具來實現(xiàn)，尤 其是例如當表示患者的均值模型自身還不是形狀模型時，其可以通過從表 示患者的均值模型所保留有的一列參考點中對形狀模型的子部分進行簡單 尋址來實現(xiàn)。
另外，表示解剖對象形狀的形狀模型還包含對該解剖對象內(nèi)組成結(jié)構(gòu) 的表示，并且同樣包含與尺寸、結(jié)構(gòu)、空間關(guān)系等有關(guān)的信息。依此類推， 適應(yīng)的模型包含屬于個體患者內(nèi)相關(guān)器官的特定結(jié)構(gòu)的信息。因此，適應(yīng) 的形狀模型用作用于患者記錄的有用信息源，并且還用作用于對患者進行 數(shù)據(jù)分析的有用信息存儲。適應(yīng)的形狀模型中所包含的信息可以由適當布 置的數(shù)據(jù)分析程序進行訪問，以允許對各形狀模型中的信息進行比較。作 為示例，可以通過對來自兩個適應(yīng)的形狀模型(兩者都適應(yīng)于患者心臟) 的左心室容積進行比較來計算一段時間內(nèi)左心室容積的變化。
因此，本發(fā)明還涉及一種計算機程序產(chǎn)品，其用于定量患者數(shù)據(jù)的比 較，并且被布置為訪問患者數(shù)據(jù)記錄中所包含的定量患者數(shù)據(jù)，其特征在 于，所述定量患者數(shù)據(jù)呈適應(yīng)的形狀模型的形式。
本發(fā)明還涉及一種系統(tǒng)，其根據(jù)用戶所生成的查詢呈現(xiàn)患者數(shù)據(jù)，并 且被布置為訪問患者數(shù)據(jù)記錄(諸如以上所描述的患者數(shù)據(jù)記錄)。
這一系統(tǒng)被布置為在用戶所生成的查詢訪問均值模型的等價區(qū)域時提 供對形狀模型的子部分中的信息的訪問。
這樣的系統(tǒng)具有允許以簡單且有效的方式訪問本發(fā)明的患者數(shù)據(jù)記錄 中的數(shù)據(jù)的優(yōu)點。
通過將形狀模型的子部分中的數(shù)據(jù)鏈接至表示患者的均值模型的區(qū) 域，發(fā)現(xiàn)可以通過均值模型的相關(guān)區(qū)域訪問形狀模型中的數(shù)據(jù)。不必對形 狀模型中的全部數(shù)據(jù)進行訪問。例如，形狀模型可能表示心臟，其中子部 分包括左心室。利用對均值模型關(guān)于左心室的區(qū)域的査詢可以訪問附加至
7左心室的數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)從患者記錄中取出。因此，系統(tǒng)和患者數(shù)據(jù)記錄共 同允許患者數(shù)據(jù)以允許對獨立數(shù)據(jù)點選擇性地進行訪問的方式存儲。
一旦在患者記錄內(nèi)建立了數(shù)據(jù)之間的鏈接，就可以利用已知的數(shù)據(jù)提 取技術(shù)來執(zhí)行査詢數(shù)據(jù)和訪問數(shù)據(jù)的方式。
根據(jù)所述的發(fā)明的患者記錄具有若干優(yōu)點。在對患者進行診斷和治療 期間，甚至更是在患者的壽命期間，采集大量醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)。特別地，成像技 術(shù)的發(fā)展和更強的計算能力的發(fā)展確保了成像數(shù)據(jù)集在規(guī)模上增加。通常， 利用均值模型而不使用從患者病史中導(dǎo)出的信息，從一開始重新評估每個 新的數(shù)據(jù)集。新數(shù)據(jù)與先前患者數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)集成或比較都必須由臨床 醫(yī)生有意識地進行。結(jié)果，來自先前檢查和圖像處理步驟的大部分可用的 患者解剖、功能和生理知識并未作為用于對最新生成的數(shù)據(jù)(尤其是最新 生成的圖像數(shù)據(jù))進行計算機輔助評估的先驗知識以任何結(jié)構(gòu)化方式進行 使用。
此外，來自不同模態(tài)和來自不同時間點的屬于不同解剖區(qū)域的患者信 息只以與它們在硬拷貝患者記錄檔案的連續(xù)頁上的積累相似的方式累積在 患者記錄中。其中所包含的信息并未以任何結(jié)構(gòu)化方式匯編或鏈接。其結(jié) 果為在使用本發(fā)明之前，回顧患者臨床病史需要按順序檢查所累積的數(shù)據(jù)， 以便選擇并回顧感興趣項。嵌入個體患者記錄并且通過表示患者并在整個 護理周期中伴隨著患者的均值模型而彼此鏈接的患者形狀模型的使用能夠 實現(xiàn)有效量化和變化評價。將形狀模型個性化為第一有效醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)， 從那以后，通過對由疾病或時間變化而引起的變化的適應(yīng)，可以將該形狀 模型調(diào)整為新的圖像數(shù)據(jù)。形狀模型和表示患者的均值模型之間的鏈接允 許所采集的信息的結(jié)構(gòu)化存儲和訪問。其結(jié)果為隨時間跟隨患者的一系列 個性化患者模型。
如果根據(jù)已知方法并入患者記錄中并且從對新數(shù)據(jù)集的適應(yīng)導(dǎo)出的新 形狀模型自身是已經(jīng)預(yù)適應(yīng)的形狀模型，則這是特別有利的。這種預(yù)適應(yīng) 的形狀模型根據(jù)表示相同患者的基本上相同的解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集進行適 應(yīng)。作為應(yīng)用于數(shù)據(jù)集的數(shù)學(xué)構(gòu)造的形狀模型可有用地應(yīng)用于表示或包含 由形狀模型表示的解剖結(jié)構(gòu)的示例的任何數(shù)據(jù)集，并且可進行適應(yīng)以符合 該對象。然而，均值形狀模型在最初被應(yīng)用于每個數(shù)據(jù)集時僅僅是解剖對象的平均形式的數(shù)學(xué)表示，以與此相同的方式，所得到的適應(yīng)模型也僅僅 是對象的數(shù)學(xué)表示，此時對象被表示在均值模型己被應(yīng)用于的數(shù)據(jù)集中。 適應(yīng)的模型的數(shù)學(xué)表示呈與均值模型的數(shù)學(xué)表示相同的數(shù)學(xué)形式，并且因 此還可應(yīng)用于數(shù)據(jù)集的內(nèi)容。在引用的現(xiàn)有技術(shù)中所描述的實施例的情況 中，數(shù)學(xué)模型呈描述共同構(gòu)成模型網(wǎng)格的三角形的一系列節(jié)點或頂點的一 列點的形式。盡管期望在應(yīng)用于包括解剖對象的示例的數(shù)據(jù)集時，該對象 的均值模型(表示該對象的平均人體解剖結(jié)構(gòu))將提供最佳且最一致的分 割結(jié)果，令人驚奇地，己發(fā)現(xiàn)當形狀模型己適應(yīng)于表示患者的基本相同的 解剖的數(shù)據(jù)時，由適應(yīng)過程產(chǎn)生改進的更精確的分割的形狀模型?，F(xiàn)有技 術(shù)中所描述的已知模型是均值形狀模型，其同樣描述了構(gòu)成形狀模型主體 的解剖結(jié)構(gòu)的平均幾何形狀。均值模型對表示患者的數(shù)據(jù)的適應(yīng)將一致性 引入模型中，當應(yīng)用于數(shù)據(jù)集以便進行適應(yīng)時，該模型產(chǎn)生更好且更一致 的分割。
與均值患者模型的適應(yīng)相比，使用預(yù)適應(yīng)的形狀模型要求少得多的工 作量并且具有更少的錯誤傾向。這導(dǎo)致減少的計算工作量和減少的計算時 間以及增加的精確度。
利用這一系列適應(yīng)的模型能夠?qū)崿F(xiàn)自動化量化測量。個性化模型的時 間序列可用于對高級分析(諸如生理學(xué)仿真或疾病建模)定義邊界條件。 此外，表示患者的均值模型現(xiàn)在用作結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)累加器。與合適的用戶界 面相結(jié)合，該模型可以針對特定的解剖區(qū)域或器官系統(tǒng)進行査詢，以給出 相應(yīng)的累積的數(shù)據(jù)的綜述。"圖像放大"功能可以提供對特定的患者數(shù)據(jù)或 相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)分析的分層訪問。
可以看出，使用本發(fā)明允許使用患者模型，該患者模型在整個護理周 期中或者甚至在患者的整個生命中伴隨患者。因此，除醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)和其 他檢査結(jié)果之外，患者記錄還包含一組模型狀態(tài)，從而針對不同的圖像數(shù)
據(jù)集反映患者狀況。此外，患者數(shù)據(jù)的訪問系統(tǒng)(例如PACS)可以包含基 于模型的數(shù)據(jù)訪問的用戶界面，以允許對患者的虛擬檢查和在患者模型中 收集和進行結(jié)構(gòu)化的這種病史。
可以從一組均值模型(例如考慮性別或年齡的差異)中選出均值患者 形狀模型。形狀模型至少包含關(guān)于期望的解剖結(jié)構(gòu)或解剖結(jié)構(gòu)的部分的信息，但是還可以包含額外的功能信息(例如運動特征)、生理數(shù)據(jù)(例如灌 注特征等)以及語義信息。借助于已知的模型對圖像的適應(yīng)的技術(shù)使患者 模型適應(yīng)于圖像材料。每個模型可以適應(yīng)于每個后續(xù)檢查，從而導(dǎo)致一連 串適應(yīng)的模型，先前模型還被存儲，并且，隨著每個先前模型適應(yīng)于新數(shù) 據(jù)，其導(dǎo)致患者模型的新的時間實例。先前模型和新模型之間的差異將通 常小于均值患者形狀模型和適應(yīng)的形狀模型之間的差異，從而導(dǎo)致與最開 始的適應(yīng)相比的很短的計算時間和更高的精確度。
所得到的一系列解剖模型獲取以計算機可讀形式的被成像患者的形 態(tài)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對位置、距離、面積、體積以及它們隨時間的變化的直 接量化測量。在隨后的檢查中對曾經(jīng)定義的建模結(jié)構(gòu)的重新使用有助于使 得隨后的診斷更好地可彼此比較。這允許很容易對診斷上很重要的參數(shù)進 行定量監(jiān)測。
權(quán)利要求
1、一種包含關(guān)于患者的數(shù)據(jù)的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，其還包括表示所述患者的均值模型，并且還包括表示關(guān)于所述患者的數(shù)據(jù)的至少一個形狀模型，其中，所述均值模型包括至少一個區(qū)域，并且所述形狀模型包括至少一個子部分，并且其中，所述形狀模型的所述至少一個子部分鏈接至所述均值模型的等價區(qū)域。
2、 如權(quán)利要求1所述的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，所述形狀模型為 適應(yīng)的形狀模型。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，所述形狀模 型還包括來源于所述形狀模型外部的數(shù)據(jù)。
4、 如權(quán)利要求3所述的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，所述來源于所述 形狀模型外部的數(shù)據(jù)是來源于ECG或EEG測量會話的數(shù)據(jù)。
5、 如權(quán)利要求1所述的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，通過執(zhí)行對相應(yīng) 部分的配準來實現(xiàn)所述形狀模型的所述至少一個子部分至所述均值模型的 所述等價區(qū)域的鏈接。
6、 一種計算機程序產(chǎn)品，其用于比較定量患者數(shù)據(jù)并且被布置為訪問 患者數(shù)據(jù)記錄中所包含的定量患者數(shù)據(jù)，其特征在于，所述定量患者數(shù)據(jù) 呈適應(yīng)的形狀模型的形式。
7、 一種系統(tǒng)，其根據(jù)用戶所生成的查詢呈現(xiàn)患者數(shù)據(jù)并且被布置為訪 問如權(quán)利要求1所述的患者數(shù)據(jù)記錄，所述系統(tǒng)還被布置為在所述用戶所 生成的查詢訪問所述均值模型的所述等價區(qū)域時提供對所述形狀模型的所 述子部分中的信息的訪問。
8、 如權(quán)利要求7所述的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，使所述形狀模型 預(yù)適應(yīng)于表示相同患者的基本相同的解剖結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)集。
9、 如權(quán)利要求7或8所述的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，所述形狀模 型還包括來源于所述形狀模型外部的數(shù)據(jù)。
10、 如權(quán)利要求9所述的患者數(shù)據(jù)記錄，其特征在于，所述來源于所 述形狀模型外部的數(shù)據(jù)是來源于ECG或EEG測量會話的數(shù)據(jù)。
全文摘要
描述了一種患者數(shù)據(jù)記錄，其包括表示患者的均值模型，并且還包括表示關(guān)于患者的數(shù)據(jù)的至少一個形狀模型，其中所述均值模型包括至少一個區(qū)域，并且所述形狀模型包括至少一個子部分，并且其中，形狀模型的至少一個子部分鏈接至均值模型的等價區(qū)域。這具有允許患者記錄的更大結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。此外還描述了一種系統(tǒng)，其根據(jù)用戶所生成的查詢呈現(xiàn)患者數(shù)據(jù)，并且被布置為訪問所述的患者數(shù)據(jù)記錄，并且還被布置為在用戶所生成的查詢訪問均值模型的等價區(qū)域時提供對形狀模型的子部分中的信息的訪問。這一系統(tǒng)允許充分利用改進的患者數(shù)據(jù)記錄。
文檔編號G06F19/00GK101553820SQ200780044168
公開日2009年10月7日 申請日期2007年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月28日
發(fā)明者C·洛倫茨, H·巴爾施多夫, J·馮貝格, S·P·M·德賴斯, S·卡布斯, T·布萊費特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司