基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法及系统

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，具体而言，涉及一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法及系统。

背景技术

CT和MR等断层扫描医学影像是无创伤式检查患者器官内部组织结构的重要手段，也是研究与分析病灶的病理组织学特性一种非常重要的无创方式。在利用这些影像进行分析与诊断时，医生首先需要对图像进行标注以确定感兴趣区。然而，现阶段的临床实践中医学影像感兴趣区的标注非常依赖专家经验，并且这是主观、耗时的任务。此外，初级医生无法准确、高效地标注医学影像中的感兴趣区。

尽管现有一些医疗影像标注软件可以辅助医生进行感兴趣区的标注，类似的现有技术包括Osirix、Horos、3D Slicer、RadiAnt等医疗影像处理软件，但是这些软件均存在着一些缺陷：首先，它们需要专业人员的操作，使用成本较高；其次，这些软件的界面复杂，需要一定的学习曲线，并不符合医生们的分析与诊断习惯；最后，因为这些软件可以访问患者的个人信息和病历数据，还存在隐私和安全风险。

发明内容

为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明提供一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法及系统，基于DICOM标准对医学影像数据进行管理，实现医学影像数据多序列对比标注；同时，还可兼顾影像数据在标注过程中的隐私安全。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法，包括以下步骤：

获取医学影像数据，根据DICOM标准对医学影像数据进行编排管理，以得到对应的医学影像文件，所述医学影像文件包括元数据和像素数据；

删除医学影像文件中的与隐私相关的元数据；

提取医学影像文件中的像素数据进行多序列对比；

基于预置的目标标注模型，在医学影像文件中的像素数据上进行目标标注。

本发明结合DICOM标准对医学影像数据进行合理编排，形成层级结构的医学影像文件以对患者影像数据进行规范化管理，也有助于后续对隐私数据的处理，后续仅针对医学影像文件中的图像数据进行序列对比和标注，保证了数据标注的安全性，避免用户隐私数据泄露；同时，本发明进行多序列医学影像数据的对比，将多个序列放在相邻窗口中观察，有助于快速准确找出感兴趣区边界，以进行全面且精准的数据对比，提升后续的目标标注的准确性。

基于第一方面，进一步地，上述基于预置的目标标注模型，在医学影像文件中的像素数据上进行目标标注的方法包括以下步骤：

基于预置的目标标注模型依次提取医学影像文件中各个序列中的像素数据，并在对应的像素数据上进行目标标注。

基于第一方面，进一步地，上述根据DICOM标准对医学影像数据进行编排管理的方法包括以下步骤：

根据DICOM标准，将医学影像数据按照层级依次编排为患者文件夹、检查文夹件、序列文件夹和切片文件，以得到最终的医学影像文件。

基于第一方面，进一步地，该基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法还包括以下步骤：

基于SAM模型和迁移学习构建初始标注模型；

获取并根据医学影像数据进行知识赋能，对初始标注模型进行优化训练，以构建目标标注模型。

第二方面，本发明提供一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注系统，包括影像数据编排模块、隐私数据处理模块、多序列对比模块以及目标标注模块，其中：

影像数据编排模块，用于获取医学影像数据，根据DICOM标准对医学影像数据进行编排管理，以得到对应的医学影像文件，所述医学影像文件包括元数据和像素数据；

隐私数据处理模块，用于删除医学影像文件中的与隐私相关的元数据；

多序列对比模块，用于提取医学影像文件中的像素数据进行多序列对比；

目标标注模块，用于基于预置的目标标注模型，在医学影像文件中的像素数据上进行目标标注。

本系统通过影像数据编排模块、多序列对比模块以及目标标注模块等多个模块的配合，结合DICOM标准对医学影像数据进行合理编排，形成层级结构的医学影像文件，以对患者影像数据进行规范化管理，也有助于后续对隐私数据的处理，后续仅针对医学影像文件中的图像数据进行序列对比和标注，保证了数据标注的安全性，避免用户隐私数据泄露；同时，本发明进行多序列医学影像数据的对比，将多个序列放在相邻窗口中观察，有助于快速准确找出感兴趣区边界，以进行全面且精准的数据对比，提升后续的目标标注的准确性。

第三方面，本申请提供一种电子设备，其包括存储器，用于存储一个或多个程序；处理器；当一个或多个程序被处理器执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。

本发明至少具有如下优点或有益效果：

本发明提供一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法及系统，结合DICOM标准对医学影像数据进行合理编排，形成层级结构的医学影像文件，以对患者影像数据进行规范化管理，也有助于后续对隐私数据的处理，后续仅针对医学影像文件中的图像数据进行序列对比和标注，保证了数据标注的安全性，避免用户隐私数据泄露；同时，本发明进行多序列医学影像数据的对比，将多个序列放在相邻窗口中观察，有助于快速准确找出感兴趣区边界，以进行全面且精准的数据对比，提升后续的目标标注的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法的流程图；

图2为本发明实施例一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注系统的原理框图；

图3为本发明实施例提供的一种电子设备的结构框图。

附图标记说明：100、影像数据编排模块；200、隐私数据处理模块；300、多序列对比模块；400、目标标注模块；101、存储器；102、处理器；103、通信接口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

实施例：

如图1所示，第一方面，本发明实施例提供一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法，包括以下步骤：

S1、获取医学影像数据，根据DICOM(Digital Imaging andCommunications inMedicine)标准对医学影像数据进行编排管理，以得到对应的医学影像文件；上述医学影像文件包括元数据和像素数据，上述元数据包括隐私敏感字段、成像参数字段、以及其他辅助字段。DICOM标准是美国放射学会(American College of Radiology，ACR)和国家电子制造商协会(National Electrical ManufactorersAssociation，NEMA)为主制定的用于数字化医学影像传送、显示与存储的标准。在DICOM标准中详细定义了影像及其相关信息的组成格式和交换方法，利用这个标准，人们可以在影像设备上建立一个接口来完成影像数据的输入/输出工作。DICOM标准以计算机网络的工业化标准为基础，它能帮助更有效地在医学影像设备之间传输交换数字影像，所述这些设备不仅包括CT、MR、核医学和超声检查，而且包括CR、胶片数字化系统、视频采集系统和HIS/RIS信息管理系统等。

进一步地，包括：根据DICOM标准，将医学影像数据按照层级依次编排为患者文件夹、检查文夹件、序列文件夹和切片文件，以得到最终的医学影像文件。

在本发明的一些实施例中，医学影像数据按照DICOM标准组织的文件格式进行编排：1患者下面多个检查，1个/次检查中多次扫描(1次扫描成1个序列)，1个序列包含多个编号的切片(层面)，有利于将源文件与标注文件分离存储，且标注文件只需要存储患者编号(加密后的)、检查ID、序列编号、标注位置点，由于源文件按DICOM标准组织的，因此可以根据上述标注信息迅速找到原影像文件及其标注的感兴趣区，且存储上述标注信息的文件显然存储空间需求小，大大减少存储空间。现有技术中其他软件保存标注确实很占存储空间，然而本申请因为是按DICOM标准编排的文件，所有简单几个信息就能找到原影像及其标注的感兴趣区，存储空间小、寻找速度快、找到以后加载到软件界面也快。

同时，基于DICOM标准编排的医学影像数据可很好的实现隐私保护。按DICOM标准组织影像文件，有助于精准、快速、统一的脱敏加密。DICOM标准中规定了哪些字段是与个人相关的，比如Patient Name、Address、Telephone等，其他疑似字段如Other Patient ID等，都可以直接删除(即脱敏)，Patient ID如需保留则可以加密处理；此外，从PACS中导出的DICOM文件的文件夹名可能也包含敏感信息(比如姓名等)，按照DICOM标准，依次处理患者文件夹、检查文件夹、序列文件夹、各个切片，再按着这个文件存储路线清理含隐私的文件夹名甚至重命名文件夹与影像文件，如以加密ID命名患者文件夹、以检查UID(unique ID,成像设备随机生成的字符串)与序列UID命名检查文件夹与序列文件夹；切片是最基础一层的DICOM影像文件，一般后缀为.dcm，但后缀不限定于.dcm；但是由于一个序列中的切片是有序号的(这个序号是DICOM影像文件中的一个元数据项)，因此切片文件的命名可以强制为按序号命名且后缀规范为dcm(非dcm切片文件可以强制转换为dcm文件)。DICOM文件包含了元数据与像素数据，元数据中就有上述敏感字段以及成像参数字段等。

S2、删除医学影像文件中的与隐私相关的元数据。

S3、提取医学影像文件中的像素数据进行多序列对比；以序列文件夹为单位提取医学影像文件中的像素数据进行展示、且允许各个序列独立调整其对比度，以进行多序列对比。

在本发明的一些实施例中，可以结合各序列的成像优势来观察病灶以确定感兴趣区边界，比如MR中的FLAIR与T2加权两个序列各有其有缺点，可以将两个序列放在相邻窗口中观察，有助于快速准确找出感兴趣区边界，并且就在其中一个序列窗口中标注，可大大提升医生观察效果及效率。提取出一次检查中的多个序列的医学影像文件中的像素数据，并将像素数据处理/转换成图像(按序列可视化)，从而可以进行多序列对照——患者文件夹、检查文件夹、序列文件夹、各个切片，这均是基于DICOM标准规范化组织/编排的。

S4、基于预置的目标标注模型，在医学影像文件中的像素数据上进行目标标注。

进一步地，包括：基于预置的目标标注模型依次提取医学影像文件中各个序列中的像素数据，并在对应的像素数据上进行目标标注。

本发明结合DICOM标准对医学影像数据进行合理编排，形成层级结构的医学影像文件，以对患者影像数据进行规范化管理，也有助于后续对隐私数据的处理，后续仅针对医学影像文件中的图像数据进行序列对比和标注，保证了数据标注的安全性，避免用户隐私数据泄露；同时，本发明进行多序列医学影像数据的对比，将多个序列放在相邻窗口中观察，有助于快速准确找出感兴趣区边界，以进行全面且精准的数据对比，提升后续的目标标注的准确性。

基于第一方面，进一步地，该基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注方法还包括以下步骤：

基于SAM模型和迁移学习构建初始标注模型；

获取并根据医学影像数据进行知识赋能，对初始标注模型进行优化训练，以构建目标标注模型。

为了进一步提高对医学影像数据中的目标标注效率，结合SAM并采用迁移学习方法进行建模，使用医学影像数据将临床专家的知识赋能，实现弱监督式的医学影像数据标注。即可通过一个目标区域的边界框甚至一个像素点就可辅助实现对目标区域的精准标注。

在本发明的一些实施例中，可以基于目标标注模型进行自动目标标注，还可以人为手动在对比的图像上进行目标标注。

如图2所示，第二方面，本发明实施例提供一种基于DICOM标准的医学影像多序列对比标注系统，包括影像数据编排模块100、隐私数据处理模块200、多序列对比模块300以及目标标注模块400，其中：

影像数据编排模块100，用于获取医学影像数据，根据DICOM标准对医学影像数据进行编排管理，以得到对应的医学影像文件，所述医学影像文件包括元数据和像素数据，所述元数据包括隐私敏感字段和成像参数字段；

隐私数据处理模块200，删除医学影像文件中的与隐私相关的元数据；

多序列对比模块300，用于提取医学影像文件中的像素数据进行多序列对比；以序列文件夹为单位提取医学影像文件中的像素数据进行展示、并且各个序列独立调整对比度，以进行多序列对比。

目标标注模块400，用于基于预置的目标标注模型，在医学影像文件中的像素数据上进行目标标注。

本系统通过影像数据编排模块100、隐私数据处理模块200、多序列对比模块300以及目标标注模块400等多个模块的配合，结合DICOM标准对医学影像数据进行合理编排，形成层级结构的医学影像文件，以便后续进行图像数据和隐私数据的区分管理，后续仅针对医学影像文件中的图像数据进行序列对比和标注，保证了数据标注的安全性，避免用户隐私数据泄露；同时，本发明进行多序列医学影像数据的对比，将多个序列放在相邻窗口中观察，有助于快速准确找出感兴趣区边界，更好的方便医护人员查看相关患者情况，进行全面且精准的数据对比，以及后续的目标标注。

基于本发明可以帮助医护人员实现高效的数据对比及目标标注，更好的查看患者情况。启动本系统后，用户只能“选择DICOM文件”按钮，点击“选择DICOM文件”按钮后，选择需要打开并且装有DICOM文件的文件夹，点击“选择文件夹”按钮后，DICOM文件加载并显示到界面上，此时菜单栏上的按钮均可点击。选择并单击左侧树区域内的按钮后(以序列为基本单位)，右侧显示影像的区域内会显示该按钮上所存储序列的DICOM文件。用户可进行窗位窗宽设置，进而显示影像的区域内的图像会做相应的变化；还可进行多屏窗口显示，并进行影像区域内的影像放大、缩小调节，还可以根据需求移动显示影像区域内的影像，并可实现动态翻看整个序列且各序列之间保持联动。针对影像区域内的影像，可查看对应的已标记的文件、对影像进行标记并保存，还可对已标记的影像进行标记擦除等操作。

如图3所示，第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，其包括存储器101，用于存储一个或多个程序；处理器102。当一个或多个程序被处理器102执行时，实现如上述第一方面中任一项的方法。

还包括通信接口103，该存储器101、处理器102和通信接口103相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。存储器101可用于存储软件程序及模块，处理器102通过执行存储在存储器101内的软件程序及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理。该通信接口103可用于与其他节点设备进行信令或数据的通信。

其中，存储器101可以是但不限于，随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。

处理器102可以是一种集成电路芯片，具有信号处理能力。该处理器102可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital Signal Processing，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法及系统，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的方法及系统实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的方法及系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。

第四方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器102执行时实现如上述第一方面中任一项的方法。所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。