專利名稱：用于所選組織結(jié)構(gòu)的圖像分析的方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將對象或結(jié)構(gòu)從其周圍環(huán)境中識(shí)別、將對象或結(jié)構(gòu)與其周圍環(huán)境分離開或區(qū)分開以及使用如對象或結(jié)構(gòu)的圖像對其進(jìn)行分析的分析方法以及系統(tǒng)，本發(fā)明 具體地但絕不是以排它性的方式應(yīng)用在包括骨的分析(在活體或其它中)和疾病如骨疾病的診斷的生物組織分析以及材料與地質(zhì)樣本的分析或表征中。在具體的實(shí)施例中，本發(fā)明涉及將骨從周圍組織(如肌肉和脂肪)中識(shí)別并且將骨與周圍組織區(qū)分開、對骨結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析以及對衰變的或異常的骨(因此在某些情況下是易骨折的骨)進(jìn)行檢測。在另一種具體的實(shí)施例中，本發(fā)明涉及對嵌入在生物組織(如肌肉)內(nèi)的異物進(jìn)行定位或識(shí)別。
背景技術(shù)：
目前，骨密度是預(yù)測骨折風(fēng)險(xiǎn)和評估對骨的治療效果的常用工具，但是其缺乏敏感性和特殊性。在所有的髖骨折中，有超過一半的髖骨折發(fā)生在使用雙能X線吸收測定法(DXA, dual energy X-ray absorptiometry)被確定為骨折疏松癥(T-score ^ -2. 5)的婦女中。此外，大多數(shù)具有由DEXA BMD定義的骨質(zhì)疏松癥的婦女沒有經(jīng)受骨折(DelmasP.D.,Seeman E.Changes in bone mineral density explain little of the reductionin vertebral or nonvertebral fracture risk with anti-resorptive therapy, Bone34(4) (2004)p. 599-604)。在藥物治療期間，僅有一小部分骨折風(fēng)險(xiǎn)的減少用骨密度的增長來角軍釋(Ott S. M. , When bone mass fails to predict bone failure, Calcif. TissueInt. 53 (Suppll) pp. S7-S13)。這種敏感性和特殊性的缺乏部分地由于以下事實(shí)骨折的風(fēng)險(xiǎn)不僅由骨的密度來確定而且由骨的結(jié)構(gòu)來確定(Zebaze R. M. and Seeman S. , MeasuringFemoral Neck Strength:Lost in Translation , IBMS BoneKEy 5 (2008)pp. 336-339)。從而，正在使用如定量計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和核磁共振成像(MRI)等技術(shù)產(chǎn)生圖像，然后分析這些圖像以預(yù)測骨折風(fēng)險(xiǎn)、量化藥物的效果以及確定針對骨損失的預(yù)防的各個(gè)策略(如鍛煉或飲食)的有效性。但是，不能證明從這些顯像模式中導(dǎo)出的參數(shù)要比骨密度測量明顯地好，所以目前不能將其用作骨密度測量的替代。使用這些方法的問題不僅在于圖像采集而且更重要地在于圖像處理。用于從這些圖像中評估骨結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)的其中一個(gè)最重要的問題是對于識(shí)別感興趣區(qū)域(ROI)內(nèi)的骨和將骨分割(即，分離)成骨的各個(gè)隔室(通常是皮質(zhì)骨和小梁骨)的固定的任意閾值的依賴。骨的構(gòu)造因人而異，為此，固定閾值的使用對來自不同個(gè)體的骨具有不同和不可預(yù)測的結(jié)果。從而，固定閾值的使用在不存在差異的情況下可以產(chǎn)生明顯的差異，或是在存在差異的情況下使得差異變得模糊。此外，現(xiàn)有的方法使用骨結(jié)構(gòu)的簡化模型。具體地，這些方法將骨視為由兩個(gè)不同的隔室(皮質(zhì)骨和小梁骨)組成的結(jié)構(gòu)。實(shí)際上，所謂的“致密”骨和小梁(“海綿狀的”)骨是從骨膜到內(nèi)部骨髓腔的孔隙率的變化的連續(xù)體的極端情況。此外,現(xiàn)有方法使用所謂的“體模校準(zhǔn)(phantom calibration)”來確定與圖像內(nèi)每個(gè)像素相關(guān)聯(lián)的密度。然后使用該密度識(shí)別骨以及評估骨的結(jié)構(gòu)(從而有術(shù)語定量計(jì)算機(jī)斷層掃描(QCT))?，F(xiàn)有的校準(zhǔn)過程具體到每個(gè)掃描儀制造商，所以由嵌入在掃描儀中的軟件所進(jìn)行的骨結(jié)構(gòu)的分析是制造商特定的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明第一概括方面，提供了用于分析包括具有通常意義上的不同的密度的和在其之間具有結(jié)合部(突?；蚱渌?的第一材料和第二材料的樣本的方法，該方法包括在包括該結(jié)合部的樣本的至少一部分的橫截面圖像中限定感興趣區(qū)域；確定在感興趣區(qū)域內(nèi)并穿過該結(jié)合部的樣本的密度分布；確定所述第二材料的代表性密度(諸如根據(jù)密度分布)；以及使用用于區(qū)分所述第一材料與第二材料的所述結(jié)合部來分析所述樣本。本發(fā)明的特征使得能夠自動(dòng)地操作該方法(以及以下被描述成自動(dòng)化的系統(tǒng))。該方法可以包括在密度分布中定位第一材料與第二材料之間的結(jié)合部(使用例如相對于適當(dāng)?shù)剡x擇的點(diǎn)的距離函數(shù))。因此，第一材料和第二材料可以是不同密度的兩種生物組織(諸如分別是骨或腫瘤組織以及周圍的軟組織)，但也可以是使得能夠產(chǎn)生橫截面圖像和具有通常意義上不同的密度的任何兩種材料。例如，該方法與系統(tǒng)可以用于識(shí)別和提供對包括嵌入在肌肉或其它生物組織中的子彈(或其它金屬物體)的樣本的分析或表征。應(yīng)當(dāng)注意，這是沒有要求在圖像分析諸如將骨與周圍軟組織區(qū)分開或?qū)⒐菂^(qū)分成多個(gè)隔室中使用閾值的情況下實(shí)現(xiàn)的。還應(yīng)當(dāng)注意，“材料”是以其廣義來使用的。材料可以是物體(或其一部分)、物體內(nèi)的結(jié)構(gòu)、一定體積的氣體或被較大程度抽空的體積。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括確定第一材料的構(gòu)造(諸如骨的構(gòu)造)。在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法還包括檢測第一材料中的衰變或異常(諸如骨結(jié)構(gòu)中的衰變或異常)。例如，該方法可以包括識(shí)別易骨折的骨。在密度分布中定位結(jié)合部可以包括定位密度分布中離參考點(diǎn)最近的點(diǎn)，參考點(diǎn)具有與第一材料的代表性密度相同的位置并且具有近似或小于第二材料的代表性密度的密度。在本實(shí)施例中，定位結(jié)合部可以包括在密度分布內(nèi)以(Xpyi) = (0,0)為中心的參考幀中找到表達(dá)式+ y!中的最小值。在本實(shí)施例中，定位結(jié)合部可以包括在密度分布內(nèi)的以(Xpyi) = (0,0)為中心的參考幀中找到表達(dá)式^/^T^f中的最大值。 在另一個(gè)實(shí)施例中，定位結(jié)合部包括在所述感興趣區(qū)域的部分中定位密度分布變化率最大點(diǎn)，所述部分由所述密度差最大點(diǎn)劃界并且包括所述第二材料。在再一個(gè)實(shí)施例中，定位結(jié)合部包括在所述感興趣區(qū)域的部分中定位密度分布變化率最小點(diǎn)，所述部分由所述密度差最大點(diǎn)劃界并且包括所述第二材料。在特定實(shí)施例中，定位結(jié)合部包括定位密度分布中的拐點(diǎn)。在再一個(gè)實(shí)施例中，定位結(jié)合部包括形成密度分布的二階導(dǎo)數(shù)(即，密度分布的一個(gè)或更多個(gè)部分的二階導(dǎo)數(shù)，例如，在如下所述的最高“山”中)，諸如在密度分布曲線的一個(gè)或更多個(gè)段(例如對應(yīng)于樣本內(nèi)的各個(gè)隔室)中的一階導(dǎo)數(shù)中定位拐點(diǎn)。在一些實(shí)施例中，感興趣區(qū)域包括位于所述第一材料與所述樣本的包括所述第二材料、第三材料或空穴的另外一部分之間的至少一個(gè)另外的結(jié)合部，并且所述方法還包括確定所述另外一部分的代表性密度；以及在所述感興趣區(qū)域的由所述密度最大的點(diǎn)劃界并且包括所述另外一部分的一部分中的所述密度分布中定位另外的結(jié)合部。在本實(shí)施例中，該方法可以包括通過僅使用所述樣本的、在所述密度分布中的所述結(jié)合部與所述密度分布中的該另外的結(jié)合部之間的部分來進(jìn)一步分析第一材料。在密度分布中定位另外的結(jié)合部可以包括在所述密度分布中定位距另外的參考點(diǎn)最近的點(diǎn)，所述另外的參考點(diǎn)具有與密度差最大的點(diǎn)相同的位置以及與所述另外一部分的所述代表性密度相同的密度。該方法還可以包括通過調(diào)節(jié)所述感興趣區(qū)域的位置來優(yōu)化由密度分布分析器在確定所述密度分布時(shí)使用的所選擇的感興趣區(qū)域的位置。該方法還可以包括合并多個(gè)感興趣區(qū)域。該方法還可以包括識(shí)別所述密度分布中的一個(gè)或更多個(gè)拐點(diǎn)，尤其在第一材料內(nèi)。該方法還可以包括識(shí)別密度分布中(諸如在第一材料內(nèi))的一個(gè)或更多個(gè)拐點(diǎn)，以限定多個(gè)樣本內(nèi)的多個(gè)隔室。從而在不使用閾值的情況下，根據(jù)本實(shí)施例，例如可以將骨表征為多個(gè)隔室。在一個(gè)實(shí)施例中，第一材料是骨，以及隔室包括以下所述的一個(gè)或多個(gè)由骨膜邊界和皮質(zhì)的起始劃界的隔室；由皮質(zhì)的起始和致密皮質(zhì)的起始劃界的隔室；致密(或硬的)皮質(zhì)隔室；小梁化皮質(zhì)隔室；皮質(zhì)-小梁結(jié)合部隔室；以及小梁隔室。將骨膜邊界、皮質(zhì)的起始以及硬皮質(zhì)的起始區(qū)分開的重要性出現(xiàn)的原因是(i)骨膜邊界是標(biāo)記骨的起始的邊緣(但是某些體素可以包括不同比率的組織與骨，所以這些體素可能被假象如部分容積效應(yīng)所污染)。(ii)皮質(zhì)的起始標(biāo)記了由骨組織導(dǎo)致體素內(nèi)的大多數(shù)衰減的點(diǎn)，從而標(biāo)記了骨被認(rèn)為是起始的點(diǎn)，以及(i i i )致密皮質(zhì)的起始對應(yīng)于具有 幾乎僅由幾乎不具有由PVE導(dǎo)致的假象的骨組織所引起的衰減的第一條。因此，位于骨膜邊界與硬皮質(zhì)的起始之間的體素或像素受到部分容積效應(yīng)的(PVE)的污染，即，它們的衰減部分地由周圍軟組織或其它假象引起。在本實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)理解，這些隔室可以用不同的術(shù)語來定義但實(shí)質(zhì)上是相同的效果。因此，在本實(shí)施例中，第一材料是骨，并且隔室包括以下所述的任何一個(gè)或多個(gè)由骨膜邊界和致密皮質(zhì)的起始劃界的隔室；由致密皮質(zhì)的起始和外部過渡區(qū)帶的起始劃界的隔室；外部過渡區(qū)帶；內(nèi)部過渡區(qū)帶；以及小梁隔室。識(shí)別骨膜邊界(S卩，純粹的軟組織)與致密皮質(zhì)(純粹的骨)的起始之間的這種過渡 的能力是本方面的方法所特有的，并且還可以具有許多重要的有利應(yīng)用。根據(jù)本方面，可以允許假象如PVE對結(jié)構(gòu)的評估的影響，可以確定骨的尺寸以及可以以最小的來自PVE的影響來評估骨的結(jié)構(gòu)。從而，在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括在分析結(jié)構(gòu)時(shí)最小化PVE，而在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括在最小化PVE的同時(shí)確定圖像內(nèi)的結(jié)構(gòu)(如腫瘤、膿腫或出血)的尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括確定具有類小梁的外觀的皮質(zhì)的比例。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括確定致密皮質(zhì)的皮質(zhì)厚度的平均值。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括確定皮質(zhì)物質(zhì)的皮質(zhì)厚度的平均值。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括確定小梁化皮質(zhì)的皮質(zhì)厚度的平均值。在一個(gè)實(shí)施例中，該部分包括所述骨樣本的小梁部分和所述骨樣本的皮質(zhì)部分。該方法可以包括對骨樣本的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行成像。成像可以包括計(jì)算機(jī)斷層掃描成像。在特定實(shí)施例中，成像是在活體內(nèi)進(jìn)行的。在一個(gè)實(shí)施例中，樣本的部分包括徑向條。在實(shí)施例中，該方法包括對樣本的多個(gè)部分進(jìn)行成像并且確定所述每個(gè)部分各自的密度分布(如徑向骨密度分布)。該方法可以包括自動(dòng)識(shí)別樣本內(nèi)的骨。該方法可以包括確定來自以下所述指標(biāo)中的任何一個(gè)或更多個(gè)指標(biāo)皮質(zhì)的厚度、小梁化皮質(zhì)的厚度或過度區(qū)帶的厚度；小梁化皮質(zhì)的皮質(zhì)面積；皮質(zhì)的孔隙率、小梁化皮質(zhì)的孔隙率或過渡區(qū)帶的孔隙率；無論其絕對厚度或面積如何，皮質(zhì)或小梁化皮質(zhì)是否正常；皮質(zhì)或小梁化皮質(zhì)是否經(jīng)歷了再吸收(從而，損失骨)；以及來自分布的分析中的小梁構(gòu)造和孔隙率；該方法可以包括確定皮質(zhì)隔室與小梁隔室之間的分化的損失。該方法可以包括識(shí)別骨膜的包膜內(nèi)的非骨組織(S卩，孔和脂肪組織)。該方法可以包括確定第一材料的半徑、周長或橫截面面積(諸如逐點(diǎn)圍繞骨樣本的周界的骨樣本的一個(gè)或更多個(gè)半徑)。該方法可以包括確定第一材料(諸如逐點(diǎn)圍繞骨樣本的周界的骨)的二次矩面積(或慣性矩)。該方法可以包括確定逐點(diǎn)圍繞骨樣本的周界的骨的橫截面的質(zhì)量調(diào)節(jié)的二次矩面積。
該方法可以包括確定骨的橫截面的截面模數(shù)(和質(zhì)量調(diào)節(jié)的截面模數(shù))。該方法可以包括確定骨的橫截面的屈曲率(或質(zhì)量調(diào)節(jié)的屈曲率)。該方法可以包括確定骨的橫截面的面積。該方法可以包括確定骨的橫截面的周長。該方法可以包括使用如下所述的將骨與軟組織分離開的具體函數(shù)來確定骨的橫截面的截面模數(shù)(和質(zhì)量調(diào)節(jié)的截面模數(shù))該方法可以包括使用以下所述的具體函數(shù)確定骨橫截面的極慣性矩(質(zhì)量調(diào)節(jié)的極慣性矩)。該方法可以包括確定逐點(diǎn)圍繞骨樣本周圍的骨的橫截面的半徑，諸如通過使用如 下描述的具體函數(shù)。該方法可以包括識(shí)別樣本內(nèi)的小梁骨和確定一個(gè)或更多個(gè)小梁指標(biāo)，諸如小梁尺寸或小梁分離。該方法可以包括使用周圍肌肉組織作為參考來確定骨的礦化程度。該方法可以包括使用第二材料(諸如肌肉組織)的衰減作為參考來確定感興趣區(qū)域ROI內(nèi)的組分(或成分)的絕對密度(諸如以g/cc或等同的mgHA/cc為單位)。該方法可以包括使用第二材料(諸如肌肉組織)的衰減作為參考來確定感興趣區(qū)域內(nèi)的對象(或結(jié)構(gòu))的相對密度(諸如以百分比表示)。在本實(shí)施例中，該方法可以包括根據(jù)任何一個(gè)或更多個(gè)指標(biāo)來識(shí)別骨樣本內(nèi)的異
堂
巾o在一個(gè)實(shí)施例中，該方法可以包括基于具有異常皮質(zhì)、異常小梁隔室或既具有異常皮質(zhì)又具有異常小梁隔室來確定骨樣本是否異常。該系統(tǒng)和方法可以嵌入在可以安裝在個(gè)人計(jì)算機(jī)中的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，CT機(jī)器或MRI機(jī)器使得能夠?qū)τ糜诩膊〉淖詣?dòng)化放射性診斷的圖像進(jìn)行靈活和魯棒的分析。具體地，使得能夠使用活體內(nèi)或活體外的CT、QCT以及MRI源文件(DICOM、JPEG、TIFF或其它成像文件)來對骨結(jié)構(gòu)進(jìn)行自動(dòng)化分析以診斷骨質(zhì)疏松癥、評估骨中的骨折風(fēng)險(xiǎn)和疾病與治療的效果?？梢灶A(yù)期本發(fā)明在骨質(zhì)疏松癥、某些代謝性骨疾病(如骨軟化癥或佩吉特疾病)以及浸潤性骨疾病如骨轉(zhuǎn)移的診斷中是有用的。還應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明使得能夠使用如個(gè)人計(jì)算機(jī)(如由醫(yī)師或科學(xué)家操作)對樣本(如骨)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評估以及對骨疾病如骨質(zhì)疏松癥進(jìn)行診斷。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括根據(jù)壞死物質(zhì)與周圍健康組織之間的衰減差來從周圍健康軟組織中識(shí)別和分析所述壞死物質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括識(shí)別和分析來自周圍軟組織的異常鈣化。這具有用于心血管疾病的監(jiān)測與診斷的潛在應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括識(shí)別和分析腎結(jié)石。腎結(jié)石含有大部分(80%)的鈣成分，從而可以將其視為在異常位置的骨組織。這會(huì)是對于大部分(可能是80%)腎結(jié)石的自動(dòng)化診斷的工具。在美國，腎結(jié)石的終身患病率是10%或每年大約有二百萬左右的腎結(jié)石患者，所以在這種狀況下的自動(dòng)化診斷對于醫(yī)護(hù)專業(yè)人員具體地對于放射科醫(yī)師會(huì)有很大的幫助。在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括識(shí)別和分析鈣化的其它腫瘤。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法包括識(shí)別和分析非醫(yī)學(xué)學(xué)科的圖像內(nèi)的對象。在具體地有益的實(shí)施例中，分析樣本包括使用旋轉(zhuǎn)的臂寬來分析圖像。根據(jù)本概括方面，本發(fā)明還提供了用于分析包括通常意義上不同密度和在其之間具有結(jié)合部的第一材料和第二材料的樣本的方法，該方法包括在包括所述結(jié)合部的樣本的至少一部分的橫截面圖像中限定感興趣區(qū)域；確定臂寬，在所述臂寬上所述樣本的所述部分是局部線性的；以及
分析所述圖像包括旋轉(zhuǎn)所述臂寬、變換所述臂寬或既旋轉(zhuǎn)又變換所述臂寬。在第二概括方面，本發(fā)明提供了用于分析包括通常意義上不同密度和在其之間具有結(jié)合部的第一材料和第二材料的樣本的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括感興趣區(qū)域選擇器，用于在包括所述結(jié)合部的所述樣本的至少一部分的橫截面圖像中選擇感興趣區(qū)域；密度分布分析器，用于確定所述感興趣區(qū)域內(nèi)的穿過所述結(jié)合部的所述樣本的密度分布，用于確定所述第二材料的代表性密度，并用于通過使用所述結(jié)合部區(qū)分所述第一材料和所述第二材料來分析所述樣本；以及輸出部分，用于輸出所述分析的結(jié)果。系統(tǒng)可以包括感興趣區(qū)域位置調(diào)節(jié)器，其適于優(yōu)化由密度分布分析器在確定密度分布時(shí)使用的所選擇的感興趣區(qū)域的位置。系統(tǒng)可以包括適于合并多個(gè)感興趣區(qū)域的感興趣區(qū)域合并器。因此，樣本的分析可以包括多次使用感興趣區(qū)域選擇器、產(chǎn)生多個(gè)感興趣區(qū)域；感興趣區(qū)域合并器適于合并多個(gè)感興趣區(qū)域(一般每個(gè)都是針對適合性測試成功后的感興趣區(qū)域)，包括正確地處理多個(gè)感興趣區(qū)域的交疊部分以構(gòu)建樣本的圖像，諸如橫截面圖像。密度分布分析器還可以適用于在第一材料與第二材料之間的密度分布中定位結(jié)合部(例如使用距離函數(shù))。系統(tǒng)(具體是密度分布分析器)可以具有適于執(zhí)行第一方面的方法的各個(gè)可操作步驟的一個(gè)或多個(gè)模塊。系統(tǒng)可以包括能抽真空的樣本腔，或可替代地，樣本可以包括放置在第一材料周圍以作為用于第一材料(正如，在活體內(nèi)的骨的情況下，樣本包括被基本上可以被視為水的肌肉圍繞的骨)的分析參考的已知特征的第二材料(諸如水)。這使得能夠創(chuàng)建第一材料和第二材料中的一種材料包括抽空的容積(如相鄰或圍繞另一種材料)的樣本。根據(jù)進(jìn)一步的概括方面，本發(fā)明提供了可執(zhí)行的指令或軟件(如嵌在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，例如，在其中嵌入或永久地存儲(chǔ)可執(zhí)行指令或軟件)，當(dāng)被計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行時(shí)，這些指令或軟件會(huì)使得計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行用于分析樣本的該方法。為了回顧或進(jìn)行進(jìn)一步的分析，一般會(huì)將分析步驟的結(jié)果輸出，但是可以輸出至存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如用于后續(xù)回顧或進(jìn)一步分析。根據(jù)另一概括方面，本發(fā)明提供設(shè)置有可執(zhí)行的指令或軟件的計(jì)算設(shè)備，如果被計(jì)算設(shè)備或計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行，則這些可執(zhí)行的指令或軟件使得計(jì)算設(shè)備或計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行如上所述的用于分析樣本的方法。應(yīng)當(dāng)注意，本發(fā)明的每一個(gè)所述方面的任何一個(gè)特征組合成適合和期望的。還應(yīng)當(dāng)注意，涉及骨分析的實(shí)施例還可以應(yīng)用到其它樣本，如有必要還可以適當(dāng)?shù)匦薷摹?br>

為了更加清楚地弄清本發(fā)明，將參考附圖以示例的方式來描述實(shí)施例，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于檢測易骨折骨的系統(tǒng)示意圖；圖2是圖I的系統(tǒng)的圖像處理器的示意圖；圖3是圖I的系統(tǒng)的圖像處理器的處理控制器的存儲(chǔ)器的示意圖；圖4是圖I的圖像處理器的另一個(gè)更加詳細(xì)的示意圖；圖5是圖I的系統(tǒng)的系統(tǒng)流程圖(包括與用戶和客戶的交互)；
圖6是如由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器輸出的示例性骨圖像；圖7A是由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器對骨樣本的質(zhì)心進(jìn)行確定的示意性描繪；圖7B是由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器順時(shí)針和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)骨樣本的圖像的示意性描繪；圖8A是由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器從感興趣區(qū)域(ROI)的DICOM文件中導(dǎo)出的示例性圖像；圖8B是為了額外的清楚以陰性示出的圖8A的圖像；圖9是如由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器確定的針對用于圖8A的圖像的行號(hào)的骨條密度(用mgHA/cc表示)的圖；圖10是圖9的密度分布曲線的一階導(dǎo)數(shù)的圖，如由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器所確定。圖11是可以與圖9的圖對比的圖，例示由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器對骨膜邊界進(jìn)行的確定；圖12是可以與圖9的圖對比的圖，例示由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器對致密皮質(zhì)的起始進(jìn)行的確定；圖13是可以與圖9的圖對比的圖，例示由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器對皮質(zhì)物質(zhì)的結(jié)尾進(jìn)行的確定；圖14是用于確定皮質(zhì)的起始和結(jié)尾的、由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器二值化的圖10的一階導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)的圖；圖15是可以與圖9的圖對比的圖，例示了由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器對致密皮質(zhì)的結(jié)尾進(jìn)行的確定；圖16是可以與圖9的圖對比的圖，概括了由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器所執(zhí)行的識(shí)別步驟的結(jié)果；圖17是由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器從感興趣區(qū)域的DICOM文件中導(dǎo)出的另一示例性圖像(頂部記錄)以及為了額外的清楚而以陰性示出的該圖像的拷貝(下部記錄)，所示圖像標(biāo)記有由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器所識(shí)別的隔室邊界；圖18是如由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器確定的針對用于圖17的圖像的行號(hào)的骨條密度(用mgHA/cc表示)的圖；圖19是帶有由圖I的系統(tǒng)識(shí)別的具有“漂浮皮質(zhì)的”骨的骨樣本的示例性圖像；圖20A和圖20B例示由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器執(zhí)行的用于旋轉(zhuǎn)圖像內(nèi)感興趣區(qū)域的預(yù)備步驟；圖20C是由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器執(zhí)行的圖像識(shí)別和圖像分析旋轉(zhuǎn)的流程圖；圖21是在分析旋轉(zhuǎn)期間由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器用來分析和表征骨的BVE標(biāo)尺；圖22A、圖22B以及圖22C描繪了由圖I的圖像處理器執(zhí)行的圖像二值化過程，其中，圖22A是骨樣本的示例性圖像，圖22B例示在一列中的皮質(zhì)物質(zhì)內(nèi)的孔的識(shí)別，以及圖22C是沿著所分析的線的相對于非骨像素的骨的二值化圖；圖23是例示識(shí)別圖像內(nèi)已知尺寸的對象、隔離和確定其尺寸的圖I的系統(tǒng)的使用的流程圖；圖24是對于代表性密度的像素一般不是樣本的中心的情況，由圖I的系統(tǒng)的圖像處理器對骨樣本的幾何中心進(jìn)行確定的示意性描繪。 圖25是例示識(shí)別圖像內(nèi)已知尺寸的對象、隔離和確定其尺寸的圖I的系統(tǒng)的使用的流程圖；圖26是圖I的系統(tǒng)的圖像處理器的控制屏幕的視圖；圖27A、圖27B、圖27C、圖27D、圖27E以及圖27F分別是從圖25的示例性使用產(chǎn)生的作為ROI的函數(shù)的厚度、半徑、外周長、橫截面、內(nèi)周長以及內(nèi)表面面積的圖；圖28是針對圖I的系統(tǒng)的使用的包括鉆孔塑料管的示例性體模樣本的橫截面的灰度圖像；圖29是使用圖I的系統(tǒng)獲得的相對于已知的孔隙率的可以與圖28示出的塑料管相比較的多個(gè)塑料管的孔隙率圖；圖30是使用圖I的系統(tǒng)獲得的相對于已知的孔隙率的不同的但是已知羥磷灰石濃度的的四個(gè)體模樣本的孔隙率的圖；圖31A和圖31B是使用圖I的系統(tǒng)分析的骨樣本的顯微圖像；圖32A和圖32B是使用圖I的系統(tǒng)分析另外的骨樣本的顯微圖像；圖33是使用圖I的系統(tǒng)分析的另一個(gè)骨樣本的顯微圖像；圖34A是針對二十四個(gè)標(biāo)本的相對于孔隙率的BMD T_score,例示直接從所分析的二十四個(gè)標(biāo)本中的SEM圖像直接測量的孔隙率水平與從所分析的二十四個(gè)標(biāo)本中的BMD診斷閾值中測量的孔隙率水平之間的弱相關(guān)性；圖34B是相對于直接從SEM圖像測量的百分比孔隙率的由圖I的系統(tǒng)確定的百分比孔隙率的圖；圖35例示針對骨樣本的、與對應(yīng)的SEM圖像的直接觀察結(jié)果比較時(shí)由圖I的系統(tǒng)確定的密度分布曲線內(nèi)的點(diǎn)m、n以及O的位置；圖36例示針對另一個(gè)骨樣本的、與對應(yīng)的SEM圖像的直接觀察結(jié)果比較時(shí)由圖I的系統(tǒng)確定的密度分布曲線內(nèi)的點(diǎn)m、n以及O的位置；圖37A由組織形態(tài)測定術(shù)直接測量的作為年齡的函數(shù)的每年的激活頻率的年齡相關(guān)的增加的圖；圖37B是用于與圖37A的數(shù)據(jù)比較的使用圖I的系統(tǒng)測量的孔隙率的年齡相關(guān)的增加的圖；圖38A是從高分辨率外周定量計(jì)算機(jī)掃描(HRpQCT)數(shù)據(jù)中重構(gòu)的橈骨遠(yuǎn)端的灰度圖像；圖38B是在骨膜表面的提取之后由圖I的系統(tǒng)重構(gòu)的在圖38A描繪的樣本的圖像；
圖38C是圖38A的樣本的另一個(gè)視圖，示出由圖I的系統(tǒng)將相同的圖像分割成四個(gè)骨隔室；圖38D是從圖38C中提取的僅是外部過渡區(qū)帶的圖；圖38E是從圖38C中提取的僅是內(nèi)部過渡區(qū)帶的圖；圖38F和圖38G分別是圖38B和圖38C的灰度版本；圖39A是由圖I的系統(tǒng)產(chǎn)生的包括嵌入在肌肉中的安全別針的頭的樣本的圖像；圖39B是圖像的初始的感興趣區(qū)域的放大；圖40包括與圖39A的圖像的ROI1相關(guān)聯(lián)的密度分布曲線(上部記錄)圖和與密度分布曲線相關(guān)聯(lián)的函數(shù)X1 (下部記錄)的圖，兩者都是由圖I的系統(tǒng)產(chǎn)生；圖41A是由背景技術(shù)的系統(tǒng)產(chǎn)生的橈骨遠(yuǎn)端的橫截面視圖；圖41B是由圖I的系統(tǒng)產(chǎn)生的相同的橈骨遠(yuǎn)端的橫截面視圖；圖42A是具有由背景技術(shù)系統(tǒng)描繪的骨和背景的脛骨的橫截面圖；以及圖42B是具有由圖I的系統(tǒng)描繪出的骨和背景的相同脛骨的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了用于檢測易骨折骨的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在圖I中以附圖標(biāo)記10示意性地示出。系統(tǒng)10包括CT掃描儀12、CT控制系統(tǒng)14以及圖像處理器16形式的圖像分析器。圖像處理器16包括包含有輸入設(shè)備和輸出設(shè)備的用戶接口 18。輸入設(shè)備的形式是用于控制圖像處理器16的鍵盤20，以及輸出設(shè)備的形式是在由圖像處理器16進(jìn)行的處理前后用于顯示來自CT掃描儀12的圖像的顯示器22。CT掃描儀12被配置為對放置在CT掃描儀12的中心掃描體24中的樣本進(jìn)行掃描并且向CT控制系統(tǒng)14輸出數(shù)字化掃描數(shù)據(jù)；CT控制系統(tǒng)14被配置為從接收自CT掃描儀12的數(shù)據(jù)中產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)，并且向圖像處理器16輸出這些圖像數(shù)據(jù)。在本實(shí)施例中，圖像數(shù)據(jù)包括一組穿過樣本的單獨(dú)的圖像切片或圖像條，但是在其它實(shí)施例中，可以使用其它截面(如冠狀面、橫截面或斜剖面)。應(yīng)當(dāng)理解系統(tǒng)10可以操作在在線模式或離線模式。當(dāng)處于在線模式時(shí)，圖像處理器16直接從控制系統(tǒng)14接收數(shù)據(jù)(在樣本掃描器期間或在樣本掃描后不久)。這種布置可以用在臨床環(huán)境中，尤其是如果對于任何易骨折骨的檢測是緊急的。在這種在線模式中，數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)鏈路(結(jié)合部至CT控制系統(tǒng)14和圖像處理器16各自的USB)或通信網(wǎng)絡(luò)(CT控制系統(tǒng)14和圖像處理器16都結(jié)合部至其上，如以因特網(wǎng)的形式)傳輸至圖像處理器16。這種鏈路或網(wǎng)絡(luò)在圖I中以26示意性地示出。當(dāng)處于離線模式時(shí)，圖像處理器16接收早期由CT掃描儀12和CT控制系統(tǒng)14所收集的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)可以通過通信鏈路或網(wǎng)絡(luò)26，或通過任何其它適合的工具(包括便攜式計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)如CD-ROM、閃存卡等)傳輸至圖像處理器16。圖像處理器16包括與輸入20和輸出22進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的處理控制器28，處理控制器28被配置為處理根據(jù)處理過程(下面所討論的)的圖像處理指令，并且將處理結(jié)果(可以包括圖像和/或檢測結(jié)果)輸出到顯示器22。參考圖2，處理控制器28包括處理根據(jù)處理過程的處理指令和如上所述的將處理結(jié)果輸出到顯示器22的數(shù)字處理器30。鍵盤20和顯示器22—起組成了用戶接口 32。典型地，處理指令作為程序代碼存儲(chǔ)在處理控制器28的存儲(chǔ)器34中，但還可以是硬連線的。本文中的術(shù)語“處理器”一般地用來指能夠處理根據(jù)處理過程的處理指令的任何設(shè)備，并且可以包括微處理器、微控制器、可編程邏輯器件或其它計(jì)算設(shè)備，通用計(jì)算機(jī)(如PC)或服務(wù)器。圖3示出存儲(chǔ)器34的主要部件的框圖。存儲(chǔ)器34包括RAM 36,EPROM 38以及大容量存儲(chǔ)設(shè)備40。RAM 36通常臨時(shí)地保存用于處理器30的程序文件和相關(guān)數(shù)據(jù)。EPROM38可以是引導(dǎo)ROM器件和/或可以包括某些系統(tǒng)或處理相關(guān)的代碼。大容量存儲(chǔ)設(shè)備40通常用于處理程序。圖4是圖I的系統(tǒng)10的用戶接口 32和處理控制器28的另一個(gè)示意圖，其示出了處理控制器28的更多細(xì)節(jié)。具體地，處理控制器28的處理器30包括用于控制顯示器22的顯示控制器42、用于從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備區(qū)(通常是CT控制系統(tǒng)14)輪詢DICOM(醫(yī)學(xué)數(shù)字成像和通信)文件的DICOM文件輪詢器44、用于將DICOM文件轉(zhuǎn)換成用于顯示的圖像的DICOM文件轉(zhuǎn)換器46、可控制以選擇圖像處理器16的待處理文件的文件選擇器48、用于數(shù)字化所選擇文件的文件數(shù)字轉(zhuǎn)換器50、用于選擇感興趣區(qū)域的ROI選擇器52、用于識(shí)別感興趣區(qū)域中的骨的骨識(shí)別器54、標(biāo)本位置調(diào)節(jié)器56、用于分析骨樣本的密度分布的密度分布分析器58,ROI否決器60、初步結(jié)果整合器62、最終結(jié)果整合器64、指標(biāo)確定器66以及結(jié)果輸出器68。指標(biāo)確定器66適于確定表征骨樣本的各種指標(biāo)，以使得圖像處理器16可以將指示骨樣本的外觀的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成指示樣本的各種物理屬性的指標(biāo)。處理控制器28的存儲(chǔ)器34包括ROI結(jié)果存儲(chǔ)器70和文件結(jié)果存儲(chǔ)器72。實(shí)施處理過程的處理指令的形式是如上所述的存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中并且適于控制控制處理器26執(zhí)行如在圖5中示意性示出的處理過程的程序代碼。參考圖5，圖像處理器16通過輪詢CT控制系統(tǒng)14以接收(以在線或離線模式)DICOM文件(可能是在活體內(nèi)的骨樣本中收集)，并且將文件存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器34中。所接收的文件在本實(shí)施例中是DICOM文件，但是在其它實(shí)施例中可以是不同的圖像格式如JPEG或TIFF。圖像處理器16將文件轉(zhuǎn)換成圖像并且將圖像輸出到顯示器22，以使得用戶可以查看待處理的圖像。圖6是由軟組織84圍繞的骨樣本82的這樣的圖像80的示例。這使得用戶能夠針對進(jìn)行的處理，通過驗(yàn)證適當(dāng)?shù)奈募欠褚呀?jīng)被上載和圖像是否具有足夠的質(zhì)量來評估樣本的充分性。如果這些條件滿足，則用戶控制圖像處理器16從DICOM文件(S卩，相當(dāng)于穿過他或她希望分析的感興趣區(qū)域(ROI)的具體圖像切片)內(nèi)選擇用于處理的個(gè)別文件。如果用戶沒有指定待處理的個(gè)別文件，則圖像處理器16繼續(xù)做出切片數(shù)量的默認(rèn)選擇。用戶然后控制圖像處理器16開始處理過程。如果十分確信圖像具有足夠高的質(zhì)量以至于不需要另外的驗(yàn)證，用戶還可以控制系統(tǒng)10跳過查看圖像的步驟。在這些情況下，系統(tǒng)10在沒有進(jìn)一步的用戶干涉的條件下自動(dòng)地上載和分析樣本，并且圖像處理器16在沒有來自用戶的指令的條件下啟動(dòng)分析。初始地，圖像處理器16使用傳統(tǒng)的技術(shù)對文件進(jìn)行數(shù)字化。在該點(diǎn)上還可以執(zhí)行任何其它期望的、傳統(tǒng)的預(yù)處理。由圖像處理器16執(zhí)行的第一步驟是識(shí)別感興趣的材料(在此示例中+++是骨)。對于感興趣材料的初始識(shí)別是通過定位具有材料密度的代表性密度的點(diǎn)來完成的。在包括骨組織的CT掃描圖像樣本的情況下，具有代表性密度的點(diǎn)(B)是具有最高衰減(或密度)的像素。(在其它實(shí)施例中，具有待分析的材料密度的代表性密度的點(diǎn)可以是具有最低衰減值的點(diǎn)，例如其可以用于膿腫的初步識(shí)別，這是由于膿腫具有很低的衰減值)。從點(diǎn)B (參照圖7A)，圖像處理器16使用分別處于0°、90°、180°以及270°的半徑以及r4來確定幾何中心(C)的坐標(biāo)(X，y),在本實(shí)施例中根據(jù)
權(quán)利要求
1.一種用于分析樣本的方法，所述樣本包括具有通常意義上不同的密度的第一材料和第二材料，且所述第一材料與所述第二材料之間具有結(jié)合部，所述方法包括 在包括所述結(jié)合部的所述樣本的至少一部分的橫截面圖像中限定感興趣區(qū)域； 確定在所述感興趣區(qū)域內(nèi)并穿過所述結(jié)合部的所述樣本的密度分布； 確定所述第二材料的代表性密度；以及 使用用來區(qū)分所述第一材料和所述第二材料的所述結(jié)合部來分析所述樣本。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，根據(jù)所述密度分布來確定所述第二材料的代表性密度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括在所述密度分布中定位所述第一材料與所述第 二材料之間的所述結(jié)合部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括使用相對于適當(dāng)?shù)剡x擇的點(diǎn)的距離函數(shù)來在所述密度分布中定位所述第一材料與所述第二材料之間的所述結(jié)合部。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在所述密度分布中定位所述結(jié)合部包括在所述密度分布中定位距參考點(diǎn)最近的點(diǎn)，所述參考點(diǎn)具有與所述第一材料的代表性密度相同的位置以及相似于或低于所述第二材料的代表性密度的密度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，定位所述結(jié)合部包括在密度分布內(nèi)以(Xi，Yi)=(O，0)為中心的參考幀中找到表達(dá)式彳+ y|的最小值，或者在所述密度分布內(nèi)以(Xi, Ji) = (0,0)為中心的參考巾貞中找到表達(dá)式Jxf + y|的最大值。
Y JLJm
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，定位所述結(jié)合部包括在所述感興趣區(qū)域的部分中定位密度分布變化率最大點(diǎn)，所述部分由所述密度差最大點(diǎn)劃界并且包括所述第二材料，或者，在所述感興趣區(qū)域的部分中定位密度分布變化率最小點(diǎn)，所述部分由所述密度差最大點(diǎn)劃界并且包括所述第二材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，定位所述結(jié)合部包括在所述密度分布中定位拐點(diǎn)，或形成所述密度分布的一個(gè)或更多個(gè)部分的二階導(dǎo)數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，還包括確定所述第一材料的構(gòu)造。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述樣本包括骨。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括檢測所述第一材料中的衰變或異常。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括識(shí)別易骨折的骨。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述感興趣區(qū)域包括位于所述第一材料與所述樣本的包括所述第二材料、第三材料或空穴的另外一部分之間的至少一個(gè)另外的結(jié)合部，并且所述方法還包括 確定所述另外一部分的代表性密度；以及 在由所述密度最大點(diǎn)劃界并且包括所述另外一部分的所述感興趣區(qū)域的部分中，在所述密度分布中定位另外的結(jié)合部。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括通過僅使用所述樣本的、在所述密度分布中的所述結(jié)合部與所述密度分布中的所述另外的結(jié)合部之間的部分來進(jìn)一步分析所述第一材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，在所述密度分布中定位所述另外的結(jié)合部包括在所述密度分布中定位距另外的參考點(diǎn)最近的點(diǎn)，所述另外的參考點(diǎn)具有與密度差最大點(diǎn)相同的位置以及與所述另外一部分的所述代表性密度相同的密度。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括通過調(diào)節(jié)所述感興趣區(qū)域的位置來優(yōu)化由密度分布分析器在確定所述密度分布時(shí)使用的所選擇的感興趣區(qū)域的位置。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括合并多個(gè)感興趣區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括識(shí)別所述密度分布中的一個(gè)或更多個(gè)拐點(diǎn)，或通過識(shí)別所述密度分布中的一個(gè)或更多個(gè)拐點(diǎn)來限定所述樣本內(nèi)的多個(gè)隔室。
19.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述第一材料是骨，并且所述方法包括在所述樣本內(nèi)限定多個(gè)隔室，所述隔室包括以下隔室中的一個(gè)或更多個(gè) 由骨膜邊界和皮質(zhì)的起始劃界的隔室； 由皮質(zhì)的起始和致S皮質(zhì)的起始劃界的隔室； 致密(或硬的)皮質(zhì)隔室； 小梁化皮質(zhì)隔室； 皮質(zhì)-小梁結(jié)合部隔室；以及 小梁隔室。
20.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述第一材料是骨，并且所述方法包括在所述樣本內(nèi)限定多個(gè)隔室，所述隔室包括以下隔室中的一個(gè)或更多個(gè) 由致密皮質(zhì)的起始和骨膜邊界劃界的隔室； 由致密皮質(zhì)的起始和外部過渡區(qū)帶的起始劃界的隔室； 外部過渡區(qū)帶； 內(nèi)部過渡區(qū)帶；以及 小梁隔室。
21.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括在分析骨的結(jié)構(gòu)時(shí)最小化部分容積效應(yīng)，或在最小化部分容積效應(yīng)的同時(shí)確定圖像內(nèi)的結(jié)構(gòu)的尺寸。
22.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定具有類小梁外觀的皮質(zhì)的比例。
23.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定致密皮質(zhì)、皮質(zhì)物質(zhì)或小梁化皮質(zhì)的皮質(zhì)厚度的平均值。
24.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述樣本包括骨樣本，并且所述部分包括所述樣本的小梁部分和所述樣本的皮質(zhì)部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括對所述樣本的內(nèi)部區(qū)域進(jìn)行成像。
26.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述成像包括計(jì)算機(jī)斷層掃描成像。
27.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述樣本的所述部分包括徑向條。
28.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括對所述樣本的多個(gè)部分進(jìn)行成像并確定所述各部分中的每個(gè)部分各自的密度分布。
29.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法,包括自動(dòng)識(shí)別樣本內(nèi)的骨。
30.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括根據(jù)由下述因素構(gòu)成的組確定一個(gè)或更多個(gè)指標(biāo) 皮質(zhì)、小梁化皮質(zhì)或過渡區(qū)帶的厚度； 皮質(zhì)面積或小梁化皮質(zhì)的皮質(zhì)面積；皮質(zhì)、小梁化皮質(zhì)或過渡區(qū)帶的孔隙率； 無論皮質(zhì)或小梁化皮質(zhì)的絕對厚度或面積如何，皮質(zhì)或小梁化皮質(zhì)是否正常； 皮質(zhì)或小梁化皮質(zhì)是否經(jīng)歷了再吸收；以及 根據(jù)所述分布的所述分析的小梁構(gòu)造和孔隙率。
31.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定皮質(zhì)隔室與小梁隔室之間的分化的損失。
32.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括識(shí)別所述樣本的骨膜的包膜內(nèi)的非骨組織。
33.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定所述第一材料的半徑、周長或橫截面面積，或者確定所述第一材料的二次矩面積或慣性矩。
34.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定逐點(diǎn)圍繞所述骨的周界的骨橫截面的經(jīng)質(zhì)量調(diào)節(jié)的二次矩面積，或確定骨橫截面的截面模數(shù)或經(jīng)質(zhì)量調(diào)節(jié)的截面模數(shù)。
35.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定骨橫截面的屈曲率或經(jīng)質(zhì)量調(diào)節(jié)的屈曲率。
36.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定骨橫截面的面積或周長。
37.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括確定骨橫截面的極慣性矩模數(shù)或經(jīng)質(zhì)量調(diào)節(jié)的極慣性矩，或確定逐點(diǎn)圍繞所述骨的周界的骨橫截面的半徑。
38.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括識(shí)別所述樣本內(nèi)的小梁骨并且確定一個(gè)或更多個(gè)小梁指標(biāo)。
39.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括使用周圍肌肉組織作為參考來確定骨的礦化程度。
40.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括使用所述第二材料的衰減作為參考來確定所述感興趣區(qū)域內(nèi)的組分或成分的絕對密度或相對密度。
41.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括使用所述第二材料的衰減作為參考來確定所述感興趣區(qū)域內(nèi)的對象或結(jié)構(gòu)的相對密度。
42.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述樣本是骨樣本，并且所述方法包括確定指示所述樣本的至少一部分的一個(gè)或更多個(gè)指標(biāo)，并且根據(jù)所述一個(gè)或更多個(gè)指標(biāo)識(shí)別所述樣本內(nèi)的異常。
.42.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述樣本是骨樣本，并且所述方法包括根據(jù)具有異常皮質(zhì)、異常小梁隔室或者異常皮質(zhì)和異常小梁隔室二者來確定所述樣本是否異常。
43.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，包括根據(jù)壞死物質(zhì)與周圍健康組織之間的衰減差來從周圍健康軟組織中識(shí)別和分析所述壞死物質(zhì)；識(shí)別并分析腎結(jié)石；識(shí)別并分析鈣化腫瘤或其它腫瘤；或者識(shí)別并分析非醫(yī)學(xué)學(xué)科的圖像內(nèi)的對象。
44.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，分析所述樣本包括使用旋轉(zhuǎn)臂寬，或使用圖像的平移，或使用圖像的旋轉(zhuǎn)和平移二者來分析所述圖像。
45.一種用于分析樣本的方法，所述樣本包括具有通常意義上不同的密度的第一材料和第二材料，所述第一材料與所述第二材料之間具有結(jié)合部，所述方法包括 在包括所述結(jié)合部的所述樣本的至少一部分的橫截面圖像中限定感興趣區(qū)域； 確定臂寬，在所述臂寬上所述樣本的所述部分是局部線性的；以及 通過旋轉(zhuǎn)所述臂寬、平移所述臂寬或者旋轉(zhuǎn)和平移所述臂寬二者來分析所述圖像。
46.一種用于分析樣本的系統(tǒng)，所述樣本包括具有通常意義上不同的密度的第一材料和第二材料，所述第一材料和所述第二材料之間具有結(jié)合部，所述系統(tǒng)包括感興趣區(qū)域選擇器，用于在包括所述結(jié)合部的所述樣本的至少一部分的橫截面圖像中選擇感興趣區(qū)域； 密度分布分析器，用于確定所述感興趣區(qū)域內(nèi)的穿過所述結(jié)合部的所述樣本的密度分布，用于確定所述第二材料的代表性密度，并用于通過使用所述結(jié)合部區(qū)分所述第一材料和所述第二材料來分析所述樣本；以及 輸出部分，用于輸出所述分析的結(jié)果。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，包括感興趣區(qū)域位置調(diào)節(jié)器，適于優(yōu)化由所述密度分布分析器在確定所述密度分布時(shí)使用的所選擇的感興趣區(qū)域的位置。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，包括適于合并多個(gè)感興趣區(qū)域的感興趣區(qū)域合并器。
49.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其中，所述密度分析器適于在所述密度分布中定位所述第一材料與所述第二材料之間的所述結(jié)合部。
50.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，包括能抽真空的樣本腔。
51.根據(jù)權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其中，所述樣本包括圍繞所述第一材料定位的或能夠圍繞所述第一材料定位的、用作用于所述第一材料的分析的參考的具有已知特征的第二材料。
52.一種用于分析樣本的系統(tǒng)，所述樣本包括具有通常意義上不同的密度的第一材料和第二材料，所述第一材料與所述第二材料之間具有結(jié)合部，所述系統(tǒng)適于執(zhí)行權(quán)利要求I至45中任一項(xiàng)所述的方法。
53.能夠執(zhí)行的指令或軟件，當(dāng)由計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行所述能夠執(zhí)行的指令或軟件時(shí)，所述能夠執(zhí)行的指令或軟件使所述計(jì)算機(jī)或所述計(jì)算機(jī)的處理器執(zhí)行權(quán)利要求I至45中任一項(xiàng)所述的方法。
54.設(shè)置有能夠執(zhí)行的指令或軟件的計(jì)算設(shè)備，當(dāng)由所述計(jì)算設(shè)備或所述計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行所述能夠執(zhí)行的指令或軟件時(shí)，所述能夠執(zhí)行的指令或軟件使所述計(jì)算設(shè)備或所述計(jì)算設(shè)備的處理器執(zhí)行權(quán)利要求I至45中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
一種用于分析樣本的方法，所述樣本包括具有通常意義上不同的密度的第一材料和第二材料，并且在第一材料和第二材料之間具有結(jié)合部，該方法包括在包括所述結(jié)合部的樣本的至少一部分的橫截面圖像中限定感興趣區(qū)域；確定在感興趣區(qū)域內(nèi)并穿過結(jié)合部的樣本的密度分布；確定所述第二材料的代表性密度，并使用用來區(qū)分所述第一材料和第二材料的所述結(jié)合部來分析所述樣本。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102648482SQ201080051311
公開日2012年8月22日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者埃戈·西曼, 埃莉諾·讓·麥凱, 安妮·博特, 羅格·澤巴澤, 阿利·卡西姆扎德, 阿洛伊斯·姆巴拉 申請人:斯特拉克斯聯(lián)合控股有限公司