Анализ, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения
Изобретение относится к области анализа трехмерных медицинских изображений. Техническим результатом является повышение точности оценки ориентации патологического изменения трехмерного изображения. Система содержит: детектор (52) поверхности для идентификации участка поверхности (5) объекта, представленного изображением; детектор (51) патологического изменения для идентификации патологического изменения (4), содержащегося в объекте и представленного изображением; и средство (53) установления ориентации патологического изменения (4) относительно участка поверхности (5), основываясь на выходном сигнале детектора (51) патологического изменения и выходном сигнале детектора (52) поверхности. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 8 ил.
Изобретение относится к анализу, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения. Изобретение дополнительно относится к визуализации патологического изменения, представленного, по меньшей мере, трехмерным медицинским изображением.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Важным этапом при обработке данных диагностических изображений груди является получение характеристик объемных патологических изменений груди. Категории для получения характеристик патологического изменения были определены Американской Коллегией Рентгенологии (ACR) в документе "Breast imaging reporting and data system" (Bi-rads). Этот стандарт содержит визуально оцениваемые признаки патологического изменения, в том числе "форму" и "границу патологического изменения". В дополнение к этим признакам перечисляются специфические для способа признаки, такие как оценка кинетической кривой в динамическом, с улучшенной контрастностью изображении, полученном с помощью магнитного резонанса (MR-изображение).
MR-изображения патологических изменений груди могут быть визуально просмотрены, используя программу просмотра изображений. Такая программа просмотра изображений во многих случаях позволяет показывать осевые срезы и мультипланарные переформатированные срезы (MPR). Также могут быть предоставлены другие режимы визуализации, такие как объемное визуальное воспроизведение и поверхностная визуализация.
Динамические, с улучшенной контрастностью MR-изображения груди возникли как диагностический инструмент. Кроме того, была также потребность в автоматизированном диагностическом инструменте для такого применения. Чтобы создать приложения с устойчивым автоматизированным обнаружением (CAD), дающие в итоге понятные и воспроизводимые результаты, предпочтительно используется тщательно отобранный небольшой набор признаков. В статье "Robustness of Morphologic Features for the Characterization of Mass Lesions in Dynamic, Contrast-Enhanced Breast MR Images", Th. Buelow и др., ISMRM, 2008, сравниваются три морфологических признака, касающиеся их устойчивости в отношении изменений при сегментациях обширных патологических изменений, являющихся входными данными для этапа вычисления признака. К этим признакам относятся "нормализованное среднее расстояние до поверхности", "сферичность" и "плотность".
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Было бы предпочтительно иметь улучшенный способ анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения. Чтобы лучше решить эту проблему, в первом аспекте изобретения представлена система, содержащая:
детектор поверхности для идентификации участка поверхности объекта, представленного изображением;
детектор патологического изменения для идентификации патологического изменения, содержащегося в объекте и представляемого изображением; и
средство установления ориентации патологического изменения относительно участка поверхности, основываясь на выходном сигнале детектора патологического изменения и выходном сигнале детектора поверхности.
Система, определенная таким образом, позволяет получить новый способ анализа трехмерного медицинского изображения. В частности, система позволяет оценить ориентацию патологического изменения относительно, по меньшей мере, части поверхности. Изобретатели реализовали то, что ориентация патологического изменения, являющаяся одним из параметров, который должен измеряться при анализе ультразвуковых изображений груди в соответствии с вышеупомянутым стандартом Bi-rads, теоретически может также быть оценена в трехмерных изображениях, таких как MR-изображения. Потенциально это может сделать сбор ультразвуковых данных лишним, по меньшей мере, для оценки ориентации патологического изменения и, следовательно, повысить общую эффективность оборудования для формирования медицинских изображений. Однако при существующих медицинских инструментах для анализа ориентация патологического изменения фактически не может быть оценена, в частности, потому что является переменной ориентация кожной поверхности как естественной точки отсчета в ультразвуковых изображениях, поскольку положение ультразвукового зонда определяется поверхностью кожи относительно устройства формирования изображений в способах формирования трехмерных изображений, использующих, например, магнитный резонанс и компьютерную томографию. Предложенная система автоматически идентифицирует, по меньшей мере, часть поверхности в медицинском изображении посредством детектора поверхности, что облегчает установление ориентации патологического изменения относительно, по меньшей мере, части поверхности.
Детектор патологического изменения может содержать устройство подгонки модели для подгонки модели к патологическому изменению. Это эффективный способ обнаружения объекта в изображении. Например, может использоваться адаптивная модель формы или к патологическому изменению может быть подогнана заранее заданная геометрическая модель, такая как эллипсоид.
Средство установления ориентации патологического изменения может содержать детектор ориентации патологического изменения для вычисления значения ориентации, указывающего ориентацию модели относительно участка поверхности. Это значение ориентации может быть представлено врачу. Альтернативно или дополнительно, значение ориентации может быть обеспечено для системы поддержки принятия решений. Значение ориентации обеспечивает очень компактное, воспроизводимое представление ориентации патологического изменения. Значение ориентации может вычисляться полностью автоматически.
Детектор поверхности может быть выполнен с возможностью выбора участка поверхности, являющегося, по существу, ближайшим к патологическому изменению. Ориентация, установленная относительно участка поверхности, ближайшего к патологическому изменению, может быть клинически наиболее подходящей ориентацией, поскольку эта ориентация представляет ориентацию относительно поверхности, позади которой располагается патологическое изменение. Участок поверхности может содержать точку на поверхности или быть точкой на поверхности. Кроме того, этот участок поверхности может соответствовать точке на коже, в которой ультразвуковое устройство располагается во время ультразвукового исследования.
Средство установления ориентации патологического изменения может содержать генератор вида для создания вида патологического изменения, соответствующего плоскости проекции или секущей плоскости, по существу, перпендикулярной участку поверхности. Система обеспечивает вид патологического изменения, который максимально пригоден для визуальной оценки ориентации патологического изменения относительно поверхности. Плоскость проекции или секущая плоскость, по существу, перпендикулярная, по меньшей мере, части поверхности, помогает визуализировать ориентацию патологического изменения относительно поверхности.
Генератор вида может быть выполнен с возможностью создания мультипланарного переформатирования изображения, соответствующего секущей плоскости. Как известно в уровне техники, мультипланарное переформатирование (MPR) является видом наклонного среза медицинского изображения. Мультипланарное переформатирование изображения, соответствующего секущей плоскости, по существу, перпендикулярной, по меньшей мере, части поверхности, особенно полезно при оценке ориентации патологического изменения относительно поверхности.
Генератор вида может содержать устройство трехмерного визуального воспроизведения сцены для визуального воспроизведения вида изображения, визуализирующего, по меньшей мере, часть патологического изменения, причем направление просмотра вида, по существу, параллельно, по меньшей мере, части поверхности. Это дает возможность альтернативного режима просмотра, обеспечивающего дополнительное понимание ориентации патологического изменения.
Генератор вида может быть выполнен с возможностью создания вида, в котором, по меньшей мере, часть поверхности, по существу, совпадает с границей вида. Эта особенность позволяет создать результирующий вид, близко напоминающий клинически пригодное ультразвуковое изображение, что дополнительно позволяет клиническому врачу выполнить надежную оценку ориентации патологического изменения.
Для включения в вид аннотации, указывающей продольную ось патологического изменения, может быть предоставлен аннотатор. Это указание может помочь повысить доверие к системе, потому что она визуально представляет, какое патологическое измерение было обнаружено и какой размер и/или какая ориентация были обнаружены.
Генератор вида может содержать средство определения ориентации плоскости проекции или секущей плоскости, также основываясь на ориентации модели, подогнанной к патологическому изменению устройством подгонки модели. Это позволяет автоматически создавать один или более стандартизированных видов, причем каждый вид имеет, например, направление просмотра, определяемое на основе, по меньшей мере, части поверхности и ориентации патологического изменения. Такие стандартизированные виды повышают эффективность.
Устройство подгонки модели может содержать средство определения продольного направления патологического изменения. Кроме того, средство установления ориентации патологического изменения может содержать генератор вида для создания вида патологического изменения, соответствующего плоскости проекции или секущей плоскости, по существу, перпендикулярной, по меньшей мере, части поверхности и, по существу, параллельной продольному направлению патологического изменения. Оно показывает вид в направлении длины патологического изменения относительно поверхности.
Система может содержать автоматизированную систему обнаружения для классификации патологического изменения в соответствии с клинической пригодностью. Значение ориентации может использоваться в качестве входного сигнала в такую автоматизированную систему обнаружения.
Поверхность может содержать поверхность груди, представленную в изображении, и патологическое изменение может содержать патологическое изменение груди. Для такого применения ориентация патологического изменения обладает определенной клинической пригодностью.
Медицинское устройство формирования изображений может содержать описанную систему и сканер для получения изображений с использованием магнитного резонанса (MRI), чтобы обеспечить, по меньшей мере, трехмерное изображение, содержащее представление поверхности и представление патологического изменения. Таким образом, установление ориентации патологического изменения и формирование изображений могут быть выполнены на одном и том же устройстве, позволяющем быстро получать результат.
Способ анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения может содержать этапы, на которых:
идентифицируют участок поверхности объекта, представленного изображением;
идентифицируют патологическое изменение, содержащееся в объекте и представленное изображением; и
устанавливают ориентацию патологического изменения относительно участка поверхности, основываясь на выходном сигнале детектора патологического изменения и выходном сигнале детектора поверхности.
Компьютерный программный продукт может содержать команды, предписывающие автоматизированной системе выполнять упомянутый способ.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что два или более из упомянутых выше вариантов осуществления, реализаций и/или аспектов изобретения могут объединяться любым способом, считающимся полезным.
Модификации и изменения устройства формирования изображений, рабочей станции, системы и/или компьютерного программного продукта, которые соответствуют описанным модификациям и изменениям системы, могут выполняться специалистом в данной области техники на основе настоящего описания.
Специалисты в данной области техники должны понимать, что способ может применяться к многомерным данным изображения, например, к двумерным (2-D), трехмерным (3-D) или четырехмерным (4-D) изображениям, получаемым различными способами получения, таким как, в частности, стандартные способы получения рентгеновских изображений, компьютерная томография (CT), формирование изображения с использованием магнитного резонанса (MRI), ультразвуковое (US) получение изображений, томография на основе позитронной эмиссии (PET), гамма-томография (SPECT) и медицинская радиология (NM).
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Эти и другие аспекты изобретения будут дополнительно объяснены и описаны со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг.1 - пример ультразвуковых изображений;
фиг.2 - схематическое изображение патологического изменения груди, по меньшей мере, в трехмерном изображении;
фиг.3 - пример MR-изображений;
фиг.4 - схематическое представление системы анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения; и
фиг.5 - схематическое представление способа анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Определение характеристик объемных патологических изменений груди является важным этапом при обработке диагностических изображений груди. Категории для характеризации патологического изменения были определены Американской Коллегией Рентгенологии (ACR) в документе "Breast imaging reporting and data system" (Bi-rads). Клинически пригодный признак "ориентация патологического изменения" определяется только в стандарте для ультразвука, поскольку в этом способе ориентация патологического изменения визуально доступна напрямую. Ценная информация, содержащаяся в информации об ориентации патологического изменения, остается неиспользованной в MR-исследованиях груди, так как этот признак визуально менее доступен в объемных MR-изображениях.
Однако, извлекая посредством вычислений ориентацию патологического изменения объемного патологического изменения из трехмерных MR-изображений, этот параметр может быть сделан доступным, чтобы помочь при классификации патологического изменения. Ориентация может быть представлена пользователю как численное значение, а также через автоматически выбранные наклонные мультипланарные переформатированные изображения (MPR), которые визуально проясняют ориентацию патологического изменения. Оценка ориентации, ранее доступная только для ультразвуковых изображений, таким образом, становится доступной также для MR-изображений.
Системы и способы, описанные в настоящем описании, могут использоваться как часть системы CAD для груди. Они могут также использоваться как часть медицинского инструмента формирования изображений. Такие системы CAD и медицинские инструменты формирования изображений могут быть реализованы, например, на специализированной рабочей станции, использующей MR/CAD для просмотра груди, в системе PACS или непосредственно на консоли сканера.
На фиг.1 представлены два ультразвуковых изображения груди различных пациентов. Верхний край 3 и 3a каждого изображения соответствует линии кожи. Это то место, где ультразвуковой зонд располагается во время получения данных. На фиг.1A представлено ультразвуковое изображение, показывающее патологическое изменение 1 груди, которое больше в ширину, чем в высоту, или является "параллельным". На фиг.1B представлено ультразвуковое изображение, показывающее патологическое изменение 2 груди, которое больше в высоту, чем в ширину, или является "непараллельным" согласно классификации Bi-Rads. При формировании ультразвукового изображения ориентация патологического изменения естественно видна благодаря способу, которым получают изображение: использованию ручного зонда, располагающегося на поверхности кожи груди. Благодаря этому способу получения данных патологическое изменение отображается в фиксированной ориентации относительно поверхности груди, которая делает легкой визуальную и/или автоматизированную проверку ориентации патологического изменения.
Одна из причин, почему ориентация патологического изменения не использовалась в клинической практике при анализе MR-изображения груди, это то, что из трехмерного MR-изображения не видна ориентация патологического изменения относительно поверхности кожи. Следовательно, ценная информация, которая содержится в информации об ориентации патологического изменения, при MR-исследованиях груди остается неиспользованной, так как признак малодоступен в объемных MR-изображениях, получаемых на современных рабочих станциях для просмотра. Чтобы это преодолеть, предлагается способ, который может помочь вычислить ориентацию патологического изменения объемного патологического изменения на основе трехмерных медицинских изображений. Кроме того, наклонное MPR, которое визуально представляет медицинскую информацию об изображении способом, известным клиническим врачам из ультразвуковой технологии, помогает в прояснении ориентации патологического изменения. Автоматический выбор такого наклонного MPR может освободить клинического врача от ручного поиска патологического изменения в изображении.
На фиг.2A схематично представлен двумерный срез в поперечном сечении трехмерного медицинского изображения, содержащего патологическое изменение 4, и поверхность 5 кожи груди. Могут применяться много этапов обработки. Объемное патологическое изменение 4 может быть сегментировано из динамического MR-изображения груди с улучшенной контрастностью, как, например, описано в "Segmentation of suspicious lesions in dynamic contrast-enhanced breast MR images", T. Bülow и др., в SPIE Medical Imaging, том 6514, 2007. Однако могут также применяться и другие способы сегментации. Эллипсоид 6 может подгоняться к сегментированному объемному патологическому изменению, чтобы найти эллипсоид с оптимальной подгонкой. Это может быть сделано посредством вычисления главных осей момента инерции патологического изменения и выбора эллипсоида, например, имеющего соответствующие главные оси 7 и 8 и точку 9 центра эллипсоида, соответствующую центру тяжести патологического изменения. Однако модель эллипсоида является только примером. Модели формы объемных патологических изменений известны в уровне техники и могут применяться здесь посредством адаптивной модели, основанной на сегментации. Соответственно, этапы подгонки и сегментации модели могут объединяться в одном этапе. Предпочтительно, используется модель, для которой главная ось момента инерции может быть легко определена.
Поверхность 5 кожи может быть удалена из медицинского изображения, используя такие способы обработки изображений, как градиентная оценка, известная в уровне техники. Например, может использоваться MR-изображение груди с улучшенной контрастностью. Предпочтительно, то же самое изображение используется как для сегментации патологического изменения, так и для удаления поверхности кожи, однако также возможно использовать два разных изображения, которые регистрируются друг за другом. На поверхности кожи может быть установлена точка 10, ближайшая к (центру тяжести 9) сегментированному патологическому изменению груди. Численное значение степени параллельности может быть вычислено как синус угла α между продольными осями 7 патологического изменения и вектором направления от центра патологического изменения до ближайшей точки 11 на поверхности кожи. Следовательно, в этом примере степень параллельности может принимать значения в диапазоне от 0 до 1, где 0 используется для полностью непараллельного патологического изменения и 1 - для параллельного патологического изменения.
На фиг.2B представлена альтернативная оценка ориентации. Могут быть вычислены высота 12 патологического изменения в направлении ближайшей точки на поверхности кожи и ширина 13 патологического изменения в направлении, перпендикулярном направлению к ближайшей точке на поверхности кожи. Эти значения или их отношения являются альтернативными индикаторами ориентации патологического изменения, которые могут быть хорошо известны врачу. Эти высота и ширина могут вычисляться по-разному, например, как высота и ширина должным образом расположенного ограничивающего параллелепипеда, достаточно большого, чтобы содержать внутри патологическое изменение. Альтернативно, они могут вычисляться как диаметр эллипсоида в соответствующих направлениях.
В дополнение к численному значению, указывающему степень параллельности, пользователю могут быть представлены одно или более наклонных MPR, например MPR для поперечных плоскостей, в плоскости которых лежат вектор направления от патологического изменения до поверхности и самая длинная/самая короткая ось (одна плоскость для каждой) патологического изменения. Эти виды могут быть переформатированы так, что вектор направления к поверхности кожи в плоскости изображения будет направлен вверх. Таким образом, полученный вид напоминает ультразвуковое изображение, потому что ориентация визуализированных объектов схожа с ультразвуковым изображением. Это помогает клиническому врачу поставить диагноз, основываясь на изображении.
На фиг.3 представлены два изображения, созданные таким образом. На фиг.3A показано MPR для плоскости поперечного сечения, в которой лежит вектор направления от патологического изменения к поверхности и самая длинная ось патологического изменения. На фиг.3B показано MPR для плоскости поперечного сечения, в которой лежат вектор направления от патологического изменения к поверхности и самая короткая ось патологического изменения. Фиг.3A и фиг.3B представляют мультипланарные переформатированные срезы (MPR) набора данных трехмерного динамического MR-изображения с улучшенной контрастностью. Набор данных состоит из временного ряда изображений объема, первое из которых показывает неконтрастную анатомию. После получения первого изображения объема контрастное вещество вводят внутривенно и получают временную последовательность изображений объема, чтобы представить изображение притока и оттока контрастного вещества. Для визуальной оценки морфологии патологического изменения обычно выводят на дисплей разностное изображение, созданное посредством вычитания неконтрастного изображения из одного из контрастных изображений.
На фиг.4 схематично представлена система анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения. Блоки, показанные на фиг.4, представляют компоненты системы, реализуемые множеством различных способов. Например, в интегральной схеме (IC) может быть обеспечена электронная схема, обладающая функциональными возможностями, описываемыми в дальнейшем для каждого компонента. Однако также возможно реализовать некоторые или все компоненты полностью или частично в виде программных модулей, которые могут храниться в запоминающем устройстве 71. Программные модули могут содержать компьютерные команды, пригодные для выполнения процессором 72 общего назначения. Управляющий модуль 73 может быть обеспечен для координации работы нескольких модулей. Такой управляющий модуль 73 может также принимать форму программного модуля, хранящегося в запоминающем устройстве 71 и пригодного для выполнения процессором 72. Как должны понимать специалисты в данной области техники, запоминающее устройство 71 и процессор 72 являются аппаратными блоками, тогда как другие модули системы могут быть реализованы в программном обеспечении или в аппаратных средствах в соответствии с конкретной ситуацией. Запоминающее устройство 71 может также использоваться для хранения данных изображения, принятых данных, промежуточных результатов и выходных данных. Запоминающее устройство 71 может содержать одно или более из: оперативного запоминающего устройства (RAM), постоянного запоминающего устройства (ROM), флэш-памяти, магнитного диска, съемных носителей, таких как CD-ROM, CD-RW, DVD. Процессор может содержать центральный процессор, как на автоматизированной рабочей станции. Блок 73 управления может быть ответственен за инициирование работы одного или более индивидуальных модулей. Альтернативно, модули взаимодействуют без использования блока 73 управления. Стрелки на фиг.4 указывают направление прохождения потока данных между модулями.
Вход 65 обеспечивается для приема данных медицинского изображения. Такой вход может подключаться к сканеру 64 медицинского изображения, такому как, например, сканер MRI или сканер компьютерной томографии (СТ) или другое оборудование для формирования изображений, способное создавать, по меньшей мере, трехмерное изображение. Альтернативно, вход 65 может быть подключен к серверу данных, такому как система передачи и архивирования изображений (не показана), в которой хранятся данные, полученные ранее. Подключения для передачи данных могут быть реализованы посредством сетевого соединения, такого как, например, локальная сеть (LAN) или Интернет. Могут обеспечиваться средства предварительной обработки, чтобы выполнять предварительную обработку данных изображения, полученных через вход 65. Такая предварительная обработка может содержать способы повышения качества изображения, например, те, которые известны в уровне техники. Изображение может содержать множество элементов изображения. В случае если изображение является трехмерным, этими элементами изображения являются вокселы. С элементами изображения связаны значения элементов. Различные ткани тела обычно связаны с различными значениями изображения. Это позволяет производить сегментацию. Способы сегментации, известные в уровне техники, могут применяться для локализации различных тканей в теле, как они представляются в изображении. Дополнительно или альтернативно, в данных изображения могут обеспечиваться изоповерхности. Такая изоповерхность является поверхностью, указывающей места в изображении, где значения элемента одни и те же. Создание изоповерхности из элементов изображения может быть частью предварительной обработки или может быть частью функциональных возможностей одного или более модулей системы, описанных здесь далее.
Детектор 51 патологического изменения может быть обеспечен для идентификации патологического изменения 4, представленного изображением. Патологическое изменение 4 может быть обнаружено, используя способ сегментации, такой как пороговая обработка или сегментация с активной моделью или такой, который указывается пользователем, использующим указывающее устройство, такое как компьютерная мышь. Способ сегментации описывается в "Segmentation of suspicious lesions in dynamic contrast-enhanced breast MR images", T. Bülow и др., SPIE Medical Imaging, том 6514, 2007 г.
Детектор 52 поверхности может обеспечиваться для идентификации, по меньшей мере, части поверхности (5) объекта, представленного изображением. В частности, может быть идентифицирован участок поверхности. Это обнаружение поверхности может выполняться при использовании известного алгоритма сегментации. Например, если поверхностью является поверхность кожи пациента, может быть обнаружен переход из ткани в воздух. Однако объект может также быть, например, органом, находящимся в теле.
Средство 53 может быть обеспечено для установления ориентации патологического изменения 4 относительно, по меньшей мере, части поверхности 5, основываясь на выходном сигнале детектора 51 патологического изменения и выходном сигнале детектора 52 поверхности. При наличии идентифицированного патологического изменения и идентифицированной части поверхности легче установить ориентацию патологического изменения. Как описано здесь далее, такая ориентация может быть установлена, например, посредством соответствующего вида поверхности и патологического изменения или посредством дополнительных способов обработки изображений.
Начиная с последней возможности, детектор 51 патологического изменения может содержать устройство 54 подгонки модели для подгонки модели 6 к патологическому изменению 4. Это может выполняться, например, посредством адаптивного моделирования формы. Альтернативно, геометрическая форма, имеющая несколько степеней свободы, может быть подогнана к патологическому изменению. Такая геометрическая форма может содержать эллипсоид, и степени свободы могут содержать радиусы эллипсоида, так же как векторы направления осей эллипсоида. Средство 53 установления ориентации патологического изменения 4 может содержать детектор 56 ориентации патологического изменения для вычисления значения α ориентации, являющегося показателем ориентации модели (6) относительно, по меньшей мере, части поверхности (5). Например, такое значение α ориентации соответствует углу между продольной осью эллипсоида и линией, соединяющей центральную точку эллипсоида и точку 10 на поверхности 5. Вместо последней линии может использоваться векторная касательная (или нормаль) к поверхности 5 в точке 10 на поверхности 5. Кроме того, высота и ширина патологического изменения могут использоваться в качестве значений ориентации.
Детектор 52 поверхности может содержать переключатель 61 точек на поверхности, чтобы выбирать точку 10 на поверхности 5, по существу, ближайшую к патологическому изменению 4. Например, вычисляется расстояние от патологического изменения (например, центра патологического изменения) до каждой из множества точек на поверхности 5, и точка, соответствующая самому малому расстоянию, выбирается в качестве, по существу, ближайшей точки 10. Для этого может использоваться численный алгоритм оптимизации. Средство 53 установления ориентации патологического изменения 4 может быть выполнено с возможностью установления ориентации патологического изменения 4 относительно точки 10 на поверхности 5, ближайшей к патологическому изменению 4. Например, значение α ориентации может быть вычислено относительно, по существу, ближайшей точки 10. Детектор 51 патологического изменения может быть выполнен с возможностью обнаружения патологического изменения внутри объекта, обнаруженного детектором 52 поверхности. Например, объект может содержать тело, и патологическое изменение может содержаться в теле.
Средство 53 установления ориентации патологического изменения 4 может содержать генератор 57 вида для создания вида патологического изменения 4 в соответствии с плоскостью проекции или секущей плоскостью, по существу, перпендикулярной, по меньшей мере, части поверхности. Такая плоскость проекции или секущая плоскость обеспечивает вид более или менее вдоль поверхности; это позволяет наблюдателю, такому как клинический врач, сравнивать ориентацию патологического изменения с ориентацией поверхности. Таким способом наблюдатель может визуально оценить ориентацию и высказать предположение о значении α ориентации.
Генератор 57 вида может содержать генератор 58 мультипланарного переформатирования. Этот генератор 58 мультипланарного переформатирования выполнен с возможностью создания мультипланарного переформатирования изображения, соответствующего секущей плоскости. Это приводит в результате к виду поперечного среза, по меньшей мере, части изображения, в котором секущая плоскость определяет поперечный срез. Альтернативно или дополнительно, генератор 57 вида может содержать устройство 59 трехмерного визуального воспроизведения сцены. Такое устройство 59 трехмерного визуального воспроизведения сцены может основываться на прямых способах объемного визуального воспроизведения, например, таких как метод отслеживания лучей, или устройство 59 трехмерного визуального воспроизведения сцены может быть выполнено с возможностью визуального воспроизведения поверхности одной или более поверхностей, которые могли быть созданы на этапе предварительной обработки или непосредственно самим устройством 59 трехмерного визуального воспроизведения сцены. Устройство 59 трехмерного визуального воспроизведения сцены может быть выполнено с возможностью визуального воспроизведения, по меньшей мере, части патологического изменения 4, когда направление просмотра вида, по существу, параллельно, по меньшей мере, части поверхности 5.
Генератор 57 вида может быть выполнен с возможностью создания вида, в котором, по меньшей мере, часть поверхности 5, по существу, совпадает с границей 90 вида. Граница 90 вида соответствует боковой стороне вида. Например, если вид отображается в окне на дисплее, граница вида может соответствовать боковой стороне окна. Если вид отображается на полном экране, то граница вида может соответствовать боковой стороне экрана. Изображение может потребовать вращения и/или преобразования таким образом, чтобы поверхность совпала с границей вида.
Для включения в вид аннотации, указывающей продольную ось патологического изменения, может быть обеспечен аннотатор 62. Такая продольная ось очень четко идентифицирует ориентацию патологического изменения. Также возможно включить аннотации в отношении эллипсоида и/или измеренного значения α ориентации. Могут также быть обеспечены и другие аннотации, такие как выходной результат клинической системы поддержки принятия решений. Аннотации могут отображаться на экране, печататься или сохраняться в электронном файле пациента.
Как обсуждалось выше, детектор 51 патологического изменения может содержать устройство 54 подгонки модели для подгонки модели 6 к патологическому изменению 4. Кроме того, генератор 57 вида может содержать средство 60 определения ориентации плоскости проекции или секущей плоскости, основываясь на ориентации модели 6, подогнанной к патологическому изменению 4, и, по меньшей мере, на части поверхности 5. Модель может иметь один или более векторов направления, связанных с ней, например, вектор направления, соответствующий главной оси эллипсоида, если модель содержит эллипсоид. Средство 60 может быть выполнено с возможностью регулировки плоскости проекции/сечения, так чтобы упомянутая плоскость имела заданную ориентацию относительно одного или более векторов направления модели. Это позволяет создавать воспроизводимые виды.
Устройство 54 подгонки модели может содержать детектор направления для идентификации продольного направления 7 патологического изменения 4 (такого как главная ось эллипсоида). Генератор 57 вида может быть выполнен с возможностью создания вида патологического изменения 4 соответственно плоскости проекции или секущей плоскости, по существу, перпендикулярной, по меньшей мере, части поверхности 5 и, по существу, параллельной продольному направлению 7 патологического изменения 4. Таким способом продольная ось патологического изменения хорошо визуализируется относительно поверхности.
Выходной сигнал средства 53 для этого установления ориентации патологического изменения 4 может содержать одно или более значений α ориентации и/или один или более подходящих видов патологического изменения (например, MPR, показывающее патологическое изменение и/или поверхность способом, описанным выше). Этот выходной сигнал может подаваться на автоматизированную систему 63 обнаружения или на клиническую систему поддержки принятия решений для классификации патологического изменения 4 в соответствии с клинической пригодностью, основываясь на ориентации патологического изменения 4 относительно, по меньшей мере, части поверхности 5. Другие параметры, относящиеся к патологическому изменению, также могут использоваться при классификации. Автоматизированная система 63 обнаружения может быть выполнена с возможностью классификации патологического изменения как доброкачественного патологического изменения или злокачественного патологического изменения. Например, если высота 12 меньше, чем ширина 13, это может использоваться автоматизированной системой 63 обнаружения как показатель доброкачественного патологического изменения. С другой стороны, если высота 12 больше, чем ширина 13, это может использоваться автоматизированной системой 63 обнаружения как показатель злокачественного патологического изменения.
Описанная здесь система может быть специально выполнена с возможностью обработки изображения груди. В таком случае поверхность 5 может содержать поверхность кожи груди, представленную в изображении (например, переход между тканью кожи и воздухом), и патологическое изменение 4 может содержать патологическое изменение груди, например, объемное патологическое изменение, которое может быть злокачественным или доброкачественным.
Способ анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения может содержать этап 101 идентификации патологического изменения 4, представленного изображением; этап 102 идентификации, по меньшей мере, части поверхности 5 объекта, представленной изображением; и этап 103 установления ориентации патологического изменения 4 в отношении, по меньшей мере, части поверхности 5, основываясь на выходном сигнале детектора 51 патологического изменения и выходном сигнале детектора 52 поверхности.
Следует понимать, что изобретение также распространяется на компьютерные программы, в частности, на компьютерные программы на носителе, приспособленные к внедрению изобретения в жизнь. Программа может быть в форме исходной программы, объектной программы, промежуточной программы и объектной программы, такой как частично скомпилированная форма, или в любой другой форме, пригодной для использования при реализации способа, соответствующего изобретению. Также следует понимать, что такая программа может иметь много различных архитектурных построений. Например, управляющая программа, реализующая функциональные возможности способа или системы в соответствии с изобретением, может быть разделена в одну или более подпрограмм. Многочисленные различные способы распределения функциональных возможностей среди этих подпрограмм должны быть очевидны специалистам в данной области техники. Подпрограммы могут храниться вместе в одном исполняемом файле, чтобы формировать независимую программу. Такой исполняемый файл может содержать выполняемые компьютерные команды, например, команды процессора и/или команды интерпретатора (например, команды интерпретатора Java). Альтернативно, одна или более или все подпрограммы могут храниться, по меньшей мере, в одном внешнем библиотечном файле и связываться с основной программой статически или динамически, например, во времени выполнения. Основная программа содержит, по меньшей мере, одно обращение, по меньшей мере, к одной из подпрограмм. Кроме того, подпрограммы могут содержать вызовы функций друг для друга. Вариант осуществления, связанный с компьютерным программным продуктом, содержит исполняемые компьютером команды, соответствующие каждому из этапов обработки, по меньшей мере, одного из сформулированных способов. Эти команды могут подразделяться на подпрограммы и/или храниться в одном или более файлах, которые могут быть соединены статически или динамически. Другой вариант осуществления, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит исполняемые компьютером команды, соответствующие каждому из средств, по меньшей мере, одной из описанных систем и/или продуктов. Эти команды могут подразделяться на подпрограммы и/или сохраняться в одном или более файлах, которые могут соединяться статически или динамически.
Носитель компьютерной программы может быть любым объектом или устройством, пригодным для переноса программы. Например, носитель может содержать носитель информации, такой как ROM, например, CD-ROM, или полупроводниковый ROM, или магнитный носитель записи, например, дискета или жесткий диск. Дополнительный носитель может быть передаваемой несущей, такой как электрический или оптический сигнал, который может передаваться по электрическому или оптическому кабелю или по радио или другим средством. Когда программа осуществляется в виде такого сигнала, носитель может быть таким, как кабель, или другим устройством или средством. Альтернативно, носитель может быть интегральной схемой, в которую помещена программа, интегральной схемой, адаптированной к выполнению или использованию при выполнении соответствующего способа.
Следует заметить, что упомянутые выше варианты осуществления скорее иллюстрируют, чем ограничивают изобретение, и что специалисты в данной области техники смогут разработать многочисленные альтернативные варианты осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения любые ссылочные обозначения, заключенные в круглые скобки, не должны рассматриваться как ограничение пункта формулы. Использование глагола "содержит" и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов, отличных от заявленных в формуле изобретения. Единственное число элементов не исключает множественного числа таких элементов. Изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько различных элементов, и посредством соответственно запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения, относящемся к устройству, в котором перечислены несколько средств, несколько из этих средств могут быть реализованы одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Простой факт, что определенные признаки повторяются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что комбинация этих признаков не может использоваться для достижения преимущества.
1. Система анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения, содержащая:
детектор (52) поверхности для идентификации участка поверхности (5) объекта, представленного изображением;
детектор (51) патологического изменения для идентификации патологического изменения (4), содержащегося в объекте и представленного изображением; и
средство (53) установления ориентации патологического изменения (4) относительно участка поверхности (5), основываясь на выходном сигнале детектора (51) патологического изменения и выходном сигнале детектора (52) поверхности.
2. Система по п.1, в которой детектор (51) патологического изменения содержит устройство (54) подгонки модели для подгонки модели (6) к патологическому изменению (4) и средство (53) установления ориентации патологического изменения (4), содержащее детектор (56) ориентации патологического изменения для вычисления значения (а) ориентации, указывающего ориентацию модели (б) относительно участка поверхности (5).
3. Система по п.1, в которой детектор (52) поверхности выполнен с возможностью выбора участка поверхности (10), по существу, ближайшего к патологическому изменению (4).
4. Система по п.1, в которой средство установления ориентации патологического изменения (4) содержит генератор (57) вида для создания вида патологического изменения (4), соответствующего плоскости проекции или секущей плоскости, по существу, перпендикулярной участку поверхности.
5. Система по п.4, в которой генератор (57) вида содержит генератор (58) мультипланарного переформатирования для создания мультипланарного переформатирования изображения, соответствующего секущей плоскости.
6. Система по п.4, в которой генератор (57) вида содержит устройство (59) трехмерного визуального воспроизведения сцены для визуального воспроизведения вида изображения, визуализирующего, по меньшей мере, часть патологического изменения (4), причем направление просмотра вида, по существу, параллельно участку поверхности (5).
7. Система по п.4, в которой генератор (57) вида выполнен с возможностью создания вида, в котором участок поверхности (5), по существу, совпадает с границей (90) вида.
8. Система по п.4, дополнительно содержащая аннотатор (62) для включения в вид аннотации, указывающей продольную ось патологического изменения.
9. Система по п.4, в которой детектор (51) патологического изменения содержит устройство (54) подгонки модели для подгонки модели (6) к патологическому изменению (4), причем генератор (57) вида содержит средство (60) определения ориентации плоскости проекции или секущей плоскости, основываясь на ориентации модели (6), подогнанной к патологическому изменению (4), и на участке поверхности (5).
10. Система по п.9, в которой устройство (54) подгонки модели содержит детектор направления для идентификации продольного направления (7) патологического изменения (4), причем генератор (57) вида выполнен с возможностью создания вида патологического изменения (4) в соответствии с плоскостью проекции или секущей плоскостью, по существу, перпендикулярной участку поверхности (5) и, по существу, параллельной продольному направлению (7) патологического изменения (4).
11. Система по п.2, дополнительно содержащая автоматизированную систему (63) обнаружения для классификации патологического изменения (4) в соответствии с клинической пригодностью, основываясь на значении (α) ориентации.
12. Система по п.1, в которой поверхность (5) содержит поверхность груди, представленную в изображении, и патологическое изменение (4) содержит патологическое изменение груди.
13. Медицинское устройство формирования изображений, содержащее систему по п.1 и сканер (64) для получения медицинских изображений для обеспечения, по меньшей мере, трехмерного изображения.
14. Способ анализа, по меньшей мере, трехмерного медицинского изображения, содержащий этапы, на которых:
идентифицируют (101) участок поверхности (5) объекта, представленного изображением;
идентифицируют (102) патологическое изменение (4), содержащееся в объекте и представленное изображением; и
устанавливают (103) ориентацию патологического изменения (4) относительно участка поверхности (5) , основываясь на выходном сигнале детектора (51) патологического изменения и выходном сигнале детектора (52) поверхности.
15. Машиночитаемый носитель, содержащий команды, предписывающие автоматизированной системе выполнять способ по п.14.
