ES2303790B1 - PROCEDURE FOR ANALYSIS, VISUALIZATION AND PROCESSING OF BIOMEDICAL DIGITAL IMAGES. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de análisis, visualización y procesado de imágenes digitales biomédicas.Analysis, visualization and Biomedical digital image processing.
Un procedimiento de análisis, visualización y procesado de imágenes digitales biomédicas, que comprende:A procedure of analysis, visualization and Biomedical digital image processing, comprising:
- almacenar en un servidor remoto (20, 21) al menos una imagen digital biomédica en un primer tamaño I_{g};- storing at least one biomedical digital image in a first size I g on a remote server (20, 21);
- re-escalar dicha imagen biomédica a una imagen en un segundo tamaño I_{m} (1);- rescaling said biomedical image to an image in a second size I m (1);
- establecer un valor inicial para relacionar dicha imagen al segundo tamaño I_{m} (1) con una imagen en un tercer tamaño I_{v} (4) para una ejecución inicial del procedimiento;- establishing an initial value to relate said image to the second size I m (1) with an image in a third size I v (4) for an initial execution of the procedure;
- seleccionar en dicha imagen al segundo tamaño I_{m} o al tercer tamaño I_{v} un fragmento (2) a visualizar, que viene determinado por unas coordenadas iniciales (xi, yi) y finales (xf, yf);- selecting in said image the second size I m or the third size I v a fragment (2) to be displayed, which is determined by initial (xi, yi) and final (xf, yf) coordinates;
- seleccionar un aumento (3) para dicho fragmento;- select an increase (3) for said fragment;
- enviar al servidor remoto una petición que
contiene al menos dichas coordenadas iniciales y finales y
dicho
aumento en la imagen al segundo tamaño I_{m}
(1) o al tercer tamaño I_{v} (4);- send a request to the remote server containing at least said initial and final coordinates and said
magnification in the image at the second size I m (1) or at the third size I v (4);
- recuperar mediante re-escalado un fragmento de la imagen al primer tamaño I_{g} correspondiente a dichas coordenadas iniciales y finales y dicho aumento y visualizarlo en dicha imagen al tercer tamaño I_{v}.- recovering by re-scaling a fragment of the image at the first size I g corresponding to said initial and final coordinates and said magnification and visualizing it in said image at the third size I v.
Description
Procedimiento de análisis, visualización y procesado de imágenes digitales biomédicas.Analysis, visualization and Biomedical digital image processing.
La presente invención se refiere a un procedimiento para el análisis remoto de imágenes digitales biomédicas para su visualización, procesado y diagnóstico. El procedimiento de la invención realiza el análisis, visualización y procesado de imágenes biomédicas de distintos formatos, tamaños y para distintas patologías.The present invention relates to a procedure for remote analysis of digital images Biomedical for viewing, processing and diagnosis. He procedure of the invention performs the analysis, visualization and processing of biomedical images of different formats, sizes and for different pathologies.
En la actualidad no existe ninguna herramienta o procedimiento que analice, visualice, gestione y procese automáticamente y además de forma remota e independiente del formato de digitalización, imágenes digitales biomédicas, con dimensiones de varios Gbytes, como ciertamente son las imágenes digitalizadas en Biomedicina y en particular en la especialidad de Anatomía Patológica.At present there is no tool or procedure that analyzes, visualizes, manages and processes automatically and also remotely and independently of the digitalization format, biomedical digital images, with dimensions of several Gbytes, as the images certainly are digitized in Biomedicine and in particular in the specialty of Pathological anatomy.
Actualmente lo único que existe es una metodología de visualización remota, para visualizar imágenes de hasta el orden de 2 Gbyte, con protocolos de división en fragmentos. La metodología es conocida por Zoomifyer. Zoomifyer fue desarrollada en EE.UU. y permite visualizar imágenes de hasta 1,5 Gbytes de formatos BMPs, TIFs, JPGs, y GIFs, en entorno web. El método consiste en copiar la imagen muchas veces a diferentes niveles de resolución, dividiéndola a su vez en cientos de ficheros JPGs; esto es lo que se conoce como estructura de tiras piramidal. Esta tecnología tiene una serie de inconvenientes:Currently the only thing that exists is a remote viewing methodology, to visualize images of up to the order of 2 Gbyte, with split protocols in fragments The methodology is known by Zoomifyer. Zoomifyer was developed in the USA and allows viewing images up to 1.5 Gbytes of formats BMPs, TIFs, JPGs, and GIFs, in web environment. He method consists of copying the image many times to different resolution levels, dividing it into hundreds of files JPGs; This is what is known as pyramidal strip structure. This technology has a number of drawbacks:
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- La división de la imagen en miles de trozos deteriora la imagen (pérdida y corrupción de ficheros).The division of the image into thousands of pieces deteriorates the image (loss and corruption of files).
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- La división de la imagen hace que al visualizarla a distintos aumentos se vea pixelada en trozos.The division of the image means that when viewed at different magnifications It looks pixelated into pieces.
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- Hay limitación hasta el orden de 2 Gbytes.There is limitation up to the order of 2 Gbytes.
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- Hay limitación del tipo de formato.There is format type limitation.
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- La imagen original la transforma a imagen JPGs, lo que puede llevar asociada una pérdida por compresión, que la descapacita para realizar procesados sobre la imagen con resultados exactos.The original image transforms it to JPGs image, which can take associated with a loss due to compression, which makes it difficult for perform processed on the image with results exact.
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- El análisis de la imagen se limita sólo a la visualización.He Image analysis is limited to display only.
Zoomifyer hace uso de las patentes US5968120, ("Method and system for providing on-line interactivity over a server-client network") para la transmisión remota cliente-servidor previo a la fragmentación de imágenes mediante la metodología piramidal, creando previamente ficheros distintos de una misma región de imagen a distintas resoluciones para poder visualizarla. Esta metodología piramidal está descrita en la patente estadounidense US-A-5760783, ("Method and system for providing texture using a selected portion of a texture map"). Los problemas y limitaciones de esta metodología son los enumerados previamente.Zoomifyer makes use of US5968120 patents, (" Method and system for providing online interactivity over a server-client network ") for remote client-server transmission prior to image fragmentation using the pyramid methodology, previously creating files other than the same image region at different resolutions to be able to view it. This pyramidal methodology is described in US Patent US-A-5760783, (" Method and system for providing texture using a selected portion of a texture map "). The problems and limitations of this methodology are those listed previously.
Existen otras metodologías patentadas referentes a procedimientos para visualizar imágenes pero todas con limitaciones para poder alcanzar los objetivos necesarios para el análisis (tanto visualización como procesado) y gestión de imágenes Biomédicas. Se mencionan a modo de ejemplo los siguientes documentos de patente: solicitud de patente coreana KR-A-20040104070, ("Interactive Multimedia Image Viewer Using Flash/Server Side Technology and Database", permite analizar imágenes sólo para su visualización pero en imágenes de vídeo que lleva consigo una limitada capacidad de 500Mb. La solicitud de patente europea EP-1646201-A1 ("Client dependent image processing for browser-based image document viewer for handheld client devices") permite visualizar imágenes estáticas, almacenadas en una unidad de disco, sin características de análisis y procesado y con la misma limitación de manejar imágenes superiores a 500 Mb.There are other patented methodologies related to procedures for visualizing images but all with limitations to achieve the necessary objectives for analysis (both visualization and processing) and management of Biomedical images. The following patent documents are mentioned by way of example: Korean patent application KR-A-20040104070, (" Interactive Multimedia Image Viewer Using Flash / Server Side Technology and Database ") allows you to analyze images only for viewing but on video images carrying a limited capacity of 500Mb. European patent application EP-1646201-A1 (" Client dependent image processing for browser-based image document viewer for handheld client devices ") allows you to view static images, stored on a disk drive, without analysis and processing characteristics and with the same limitation of handling images greater than 500 Mb.
Aplicados al ámbito médico existe, por ejemplo, la solicitud de patente japonesa JP-A-2005312683 ("Medical image Distribution System and Its Viewer Terminal Equipment"), que describe un sistema de almacenamiento y visualización para realizar únicamente preprocesados y contraste de la imagen, para realzar o mejorar su resolución facilitando su visualización. Además de estar limitado por el procesado, está limitado en el tipo de imagen, asociado a la imagen radiológica y por tanto a sus dimensiones y a su flexibilidad desde el punto de vista del análisis remoto. También la solicitud de patente estadounidense US-A1-2002/0133373, ("Integration of radiology information into an application service provider DICOM image archive and/or web based viewer"), describe un sistema que gestiona información de imagen al integrar la imagen DICOM junto con la información radiológica. Limitado sólo a la imagen radiológica, no biomédica, cuyo estándar al DICOM no está definida; además la imagen radiológica no tiene los problemas de dimensiones de la imagen biomédica ni los problemas de la gestión del color. Así mismo esta herramienta tiene capacidades unilaterales, es decir no permite la compartición entre varios usuarios (especialistas médicos).Applied to the medical field there is, for example, the Japanese patent application JP-A-2005312683 (" Medical image Distribution System and Its Viewer Terminal Equipment "), which describes a storage and display system for only preprocessed and image contrast , to enhance or improve its resolution by facilitating its display. In addition to being limited by the processing, it is limited in the type of image, associated with the radiological image and therefore its dimensions and its flexibility from the point of view of remote analysis. Also, US Patent Application US-A1-2002 / 0133373, (" Integration of radiology information into an application service provider DICOM image archive and / or web based viewer "), describes a system that manages image information by integrating the DICOM image along with the radiological information. Limited only to the radiological image, not biomedical, whose standard to DICOM is not defined; Moreover, the radiological image does not have the problems of biomedical image dimensions or the problems of color management. Likewise, this tool has unilateral capabilities, that is, it does not allow sharing between several users (medical specialists).
La invención se refiere a un procedimiento de análisis, visualización y procesado de imágenes digitales biomédicas de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas del procedimiento se definen en las reivindicaciones dependientes.The invention relates to a method of analysis, visualization and processing of digital images Biomedical according to claim 1. Embodiments Preferred process are defined in the claims Dependents
La presente invención proporciona un procedimiento de análisis, visualización y procesado que resuelve el problema de analizar (gestionar), visualizar y procesar automáticamente imágenes digitales biomédicas, sin límite de dimensiones (Gbytes), de diversos formatos y además es posible hacerlo de forma remota, mediante la materia inventiva comprendida en las adjuntas reivindicaciones independientes.The present invention provides a analysis, visualization and processing procedure that solves the problem of analyzing (managing), visualizing and processing Automatically biomedical digital images, with no limit of dimensions (Gbytes), of various formats and it is also possible do it remotely, using the inventive material included in the attached independent claims.
La invención se refiere a un procedimiento de análisis, visualización y procesado de imágenes digitales biomédicas que como metodología tiene una arquitectura propia que permite la descompresión de cualquier imagen en cualquier formato - jpeg, jpeg2000, tiff, bmp, ppm, pgm, gif, svs - y dimensión a un único fichero descomprimido libre de información de cabecera y de compresión que mantiene la información "cruda" obtenida por la digitalización de la imagen, para su posterior visualización y procesado.The invention relates to a method of analysis, visualization and processing of digital images biomedical that as a methodology has its own architecture that allows the decompression of any image in any format - jpeg, jpeg2000, tiff, bmp, ppm, pgm, gif, svs - and dimension to a only unzipped file free of header information and compression that keeps the "raw" information obtained by the digitalization of the image, for later viewing and indicted.
De acuerdo con un primer aspecto de la invención, ésta se refiere a un procedimiento de análisis, visualización y procesado de imágenes digitales biomédicas, que comprende:According to a first aspect of the invention, this refers to an analysis procedure, visualization and processing of biomedical digital images, which understands:
- almacenar en un servidor remoto al menos una imagen digital biomédica en un primer tamaño I_{g} o imagen original;- storing at least one biomedical digital image in a first size I g or original image on a remote server;
- re-escalar dicha imagen original a una imagen en un segundo tamaño I_{m};- rescaling said original image to an image in a second size I m;
- seleccionar en dicha imagen en el segundo tamaño I_{m} un fragmento a visualizar -preferiblemente será para ampliarlo-, cuyo fragmento viene determinado por unas coordenadas iniciales y unas coordinadas finales;- Selecting in said image in the second size I m a fragment to be displayed - preferably it will be to enlarge it - whose fragment is determined by initial coordinates and final coordinates;
- seleccionar un aumento para dicho fragmento a visualizar, pudiendo ser el aumento definido por un usuario;- select an increase for said fragment a visualize, being the increase defined by a user;
- enviar a dicho servidor remoto una petición que contiene al menos dichas coordenadas iniciales y dichas coordenadas finales y dicho aumento en la imagen en el segundo tamaño I_{m};- sending to said remote server a request containing at least said initial coordinates and said final coordinates and said increase in the image in the second size I m;
- recuperar mediante re-escalado un fragmento de la imagen digital biomédica en el primer tamaño I_{g} correspondiente dichas coordenadas iniciales y dichas coordenadas finales y dicho aumento y visualizarlo en una imagen a un tercer tamaño I_{v}.- recovering by re-scaling a fragment of the biomedical digital image in the first corresponding size I g said said initial coordinates and said final coordinates and said increase and displaying it in an image to a third size I v.
Preferiblemente dicho segundo tamaño de la imagen es menor que el primer tamaño de la imagen biomédica digital original.Preferably said second size of the image is smaller than the first size of the digital biomedical image original.
La selección del fragmento a visualizar se puede hacer también en dicha imagen en el tercer tamaño I_{v} o imagen a visualizar. En tal caso, se puede establecer un valor inicial para relacionar dicha imagen en el segundo tamaño I_{m} con dicha imagen en el tercer tamaño I_{v}, para la primera ejecución del procedimiento. En este caso, el envío a dicho servidor remoto de una petición que contiene al menos dichas coordenadas iniciales y dichas coordenadas finales y dicho aumento estarán referidos sobre la imagen en el tercer tamaño I_{v}.The selection of the fragment to be displayed can also be made in said image in the third size I v or image to be displayed. In such a case, an initial value can be set to relate said image in the second size I m with said image in the third size I v, for the first execution of the procedure. In this case, the sending to said remote server of a request containing at least said initial coordinates and said final coordinates and said increase will be referred to on the image in the third size I v.
Según se acaba de describir, este procedimiento de análisis, visualización y procesado de imágenes digitales biomédicas permite tratar con imágenes enormes (imagen digital biomédica al primer tamaño I_{g}) sin límite de dimensión y sin pérdida ni deterioro, evitando inconsistencia de datos y duplicidad de información porque mantiene una única imagen y gestiona su acceso para el visualizado y procesamiento mediante su relación con otra imagen en miniatura (imagen digital biomédica al segundo tamaño I_{m}).As just described, this procedure of analysis, visualization and processing of biomedical digital images allows dealing with huge images (biomedical digital image at the first size I g) without dimension limit and without loss or deterioration, avoiding data inconsistency and duplicity of information because it maintains a single image and manages its access for visualization and processing through its relationship with another thumbnail image (biomedical digital image at the second size I m).
Así, en el procedimiento de la invención un usuario -mediante por ej., el correspondiente interfaz de usuario -selecciona el fragmento o la región de imagen que se pretende visualizar, y con qué nivel de aumento o zoom se quiere visualizar ese fragmento. Esto se realiza sobre la imagen digital biomédica a un segundo tamaño I_{m} que resulta de re-escalar la imagen digital biomédica original que está en un primer tamaño I_{g}. La petición que incluye el aumento o zoom aplicado y las coordenadas iniciales y finales de dicho fragmento dentro de la imagen en el segundo tamaño I_{m}, se envía a un servidor remoto que devuelve el fragmento de imagen a visualizar a partir de la imagen original al primer tamaño I_{g}; esta imagen digital biomédica original no se fragmenta ni se divide, sino que es un único fichero sin limitación de tamaño, almacenado en un servidor. La dimensión del fichero no es lo que realmente se debe de visualizar, esto permite gestionar imágenes de valores de dimensiones del Gigabyte. Mediante el procedimiento planteado únicamente se accede a ese fichero, a la región de la que debe extraer el fragmento o región a gestionar o visualizar (fragmento de pequeña dimensión), para así poder mostrarla al usuario. De este modo la memoria a utilizar y el fragmento a transmitir es de pequeñas dimensiones (por ej., 800x800 aproximadamente).Thus, in the process of the invention, a user - through, for example, the corresponding user interface - selects the fragment or the image region that is intended to be displayed, and with what magnification or zoom level that fragment is to be displayed. This is done on the biomedical digital image at a second size I m resulting from rescaling the original biomedical digital image that is at a first size I g. The request that includes the magnification or zoom applied and the initial and final coordinates of said fragment within the image in the second size I m, is sent to a remote server that returns the image fragment to be displayed from the image. original image at the first size I g; This original biomedical digital image is not fragmented or divided, but is a single file without size limitation, stored on a server. The size of the file is not what it really should be displayed, this allows to manage images of values of dimensions of the Gigabyte. Through the procedure outlined, only that file is accessed, the region from which the fragment or region to be managed or visualized (small fragment) must be extracted, so that it can be displayed to the user. In this way the memory to be used and the fragment to be transmitted is of small dimensions (eg, approximately 800x800).
Al tratar la imagen digital biomédica original como un único fichero se evitan limitaciones de tamaño y duplicidad de información, lo que hace al procedimiento de la invención capaz de solventar el problema de la gestión y análisis (visualización y procesado) de imágenes de dimensiones enormes superiores a 2 Gigabytes. De esta forma además no existe la necesidad de mantener una base de datos que contenga toda la información de correspondencia de tiles que requiere, por ejemplo, Zoomifyer para la visualización de la imagen.When treating the original biomedical digital image as a single file limitations of size and duplicity are avoided of information, which makes the process of the invention capable to solve the problem of management and analysis (visualization and processed) of images of enormous dimensions greater than 2 Gigabytes In this way there is also no need to maintain a database containing all the information of tile correspondence that requires, for example, Zoomifyer to The image display.
El procedimiento de la invención puede además comprender la detección en dicho fragmento -fracción de I_{g} o globalidad de I_{g} en caso de aumento 1* -de la imagen digital biomédica al primer tamaño I_{g} de una o más regiones de interés mediante:The process of the invention may further comprise detecting in said fragment -fracción R _ {g} or {entirety of I g} in case of increase 1 * -of biomedical digital image to the first size I _ {g} of one or more regions of interest by:
- --
- análisis estadístico de dicho fragmento, determinando al menos cuatro centroides o valores con mayor frecuencia en coordenadas de color;statistical analysis of said fragment, determining at least four centroids or values with greater frequency in color coordinates;
- --
- clusterización por lógica difusa mediante agrupación de pixeles en diferentes clases, una clase por cada centroide, minimizando la distancia de color del valor de cada pixel al centroide de la clase;fuzzy logic clustering by grouping pixels in different classes, one class per each centroid, minimizing the color distance of the value of each pixel to the centroid of the class;
- --
- determinación de unos valores de pertenencia de cada pixel a una clase, detectándose las una o más regiones de interés.determination of values of belonging of each pixel to a class, detecting the one or more regions of interest
También pueden analizarse dichas una o más regiones de interés mediante criterios arquitecturales y morfológicos, produciendo un conjunto de descriptores específicos para cada tipo de imagen digital biomédica, de forma que faciliten información relevante al usuario (especialista) y facilite así el diagnóstico final de la muestra (representada por la imagen digital biomédica).You can also analyze one or more regions of interest through architectural criteria and morphological, producing a set of specific descriptors for each type of biomedical digital image, so as to facilitate relevant information to the user (specialist) and thus facilitate final diagnosis of the sample (represented by the digital image biomedical).
A dichas una o más regiones de interés detectadas se les puede aplicar una serie de descriptores morfométricos y/o densitométricos.To said one or more regions of interest detected a series of descriptors can be applied morphometric and / or densitometric.
El procedimiento de análisis y procesado de la invención también permite insertar comentarios, así como su posterior gestión (modificación de comentarios, aceptación, inclusión de nuevos comentarios) y recuperación de los mismos con su correspondiente re-posicionamiento, al aumento en el que se hizo, como parte integrante de las imágenes.The procedure of analysis and processing of the invention also allows you to insert comments as well as your subsequent management (comment modification, acceptance, inclusion of new comments) and their recovery with their corresponding re-positioning, to the increase in the one that was made, as an integral part of the images.
Preferiblemente el procedimiento de análisis y procesado de la invención incluye herramientas de gestión y procesado que están asociadas a dicha imagen biomédica.Preferably the analysis procedure and processing of the invention includes management tools and processed that are associated with said biomedical image.
El aumento para el fragmento a visualizar puede ser de 2*, 10*, 20*, 40* u 80*; puede ser seleccionado por el usuario y/o venir seleccionado por defecto.The increase for the fragment to be displayed can be 2 *, 10 *, 20 *, 40 * or 80 *; can be selected by the user and / or come selected by default.
En caso de que el aumento sea superior a 20*, preferiblemente se divide dicho fragmento en seis o más clases. En tal caso, preferiblemente se hace iterativamente otra clusterización por lógica difusa en la imagen de dos o más regiones de interés de la misma tonalidad para detectar otras regiones de interés.In case the increase is greater than 20 *, preferably said fragment is divided into six or more classes. In such case, preferably another iteratively is done Clustering by fuzzy logic in the image of two or more regions of interest of the same hue to detect other regions of interest.
El diseño de la arquitectura preferida para el procedimiento, es mediante servicio Web, lo que permite también incorporar tales funcionalidades añadidas a la visualización y procesado (remoto y paralelo), como son: inserción de comentarios en un entorno colaborativo y procesado de imágenes; entorno colaborativo en el que los distintos usuarios pueden compartir comentarios y opiniones sobre determinadas regiones de la imagen en tiempo real.The preferred architecture design for the procedure, it is through Web service, which also allows incorporate such functionalities added to the visualization and processed (remote and parallel), such as: inserting comments in a collaborative and image processing environment; environment collaborative in which different users can share comments and opinions on certain regions of the image in real time.
Estas funcionalidades se ejecutan preferiblemente de forma remota; pudiendo ser analizada cualquier imagen digital Biomédica incluyendo imágenes Biomédicas que sean enviadas de forma remota.These functionalities are executed preferably remotely; can be analyzed any Biomedical digital image including Biomedical images that are sent remotely.
Preferiblemente la información relevante diagnóstica se incluye en formularios médicos, complementando también con la gestión de bases de datos de información de interés clínico-médico.Preferably the relevant information Diagnostic is included in medical forms, complementing also with the management of information databases of interest clinician-doctor
Además preferiblemente toda comunicación de ficheros y envío de información, tanto de imagen como de gestión, se realiza por medio de protocolos de comunicación seguros (ssh). El uso progresivo de este protocolo de transmisión segura permite la transmisión de nuevos casos (de dimensiones cualesquiera) de manera remota sin plantear problemas.In addition preferably all communication of files and sending information, both image and management, It is done through secure communication protocols (ssh). The progressive use of this secure transmission protocol allows the transmission of new cases (of any size) so Remote without posing problems.
No existe en la actualidad ninguna herramienta que proporcione herramientas colaborativas para la inserción y gestión de comentarios diagnósticos en imágenes biomédicas. Siendo posible acceder y gestionar estos comentarios de forma simultánea y en tiempo real a través de la web por varios especialistas usuarios, además de compartir opiniones en tiempo real previa o durante las anotaciones diagnósticas.There is currently no tool that provides collaborative tools for insertion and Management of diagnostic comments on biomedical images. Being possible to access and manage these comments simultaneously and in real time through the web by several user specialists, in addition to sharing opinions in real time before or during diagnostic annotations
Según las características que se han definido en lo anterior para el procedimiento de la presente invención, éste permite:According to the characteristics that have been defined in the foregoing for the process of the present invention, this It allows:
- La visualización de imágenes con distintas dimensiones llegando al orden de GBytes.- Viewing images with different dimensions coming to the order of GBytes.
- La integración de varios formatos diferentes: .jpeg2000, .jpeg, .tif., .bmp, .ppm, .raw, .pgn, .gif, svs etc. Si bien la utilización de formatos de imagen como .bmp, .jpeg, .ppm y .gif está extendida el formato .jpeg2000 es una característica nueva de este procedimiento, así como la integración de todas ellas para la gestión y procesado de imágenes biomédicas.- The integration of several different formats: .jpeg2000, .jpeg, .tif., .bmp, .ppm, .raw, .pgn, .gif, svs etc. Yes well the use of image formats such as .bmp, .jpeg, .ppm and .gif is extended .jpeg2000 format is a new feature of this procedure, as well as the integration of all of them to the management and processing of biomedical images.
Además, de acuerdo con la implementación preferida de la invención, el procedimiento incluye:In addition, according to the implementation Preferred of the invention, the process includes:
- Herramientas colaborativas para la inserción y gestión de comentarios en las imágenes biomédicas: es posible acceder a y gestionar estos comentarios de forma simultánea y en tiempo real a través de la web por varios especialistas usuarios, además de compartir opiniones en tiempo real previa o durante las anotaciones diagnósticas.- Collaborative tools for insertion and comment management in biomedical images: it is possible access and manage these comments simultaneously and in real time through the web by several user specialists, in addition to sharing opinions in real time before or during diagnostic annotations
- Procesado múltiple de distintas imágenes biomédicas diagnósticas: el procedimiento integra un conjunto de métodos para el procesado de las imágenes diagnósticas, adecuando cada procesado a las necesidades de análisis de dichas imágenes. Permite analizar imágenes de histopatología, radioterapia oncológica, neurología y patología mamaria, a través del procesado de TMA (Tissue MicroArray), H&E (Hematoxilina y Eosina), Citologías, TAC (Tomografía Axial Computerizada), RM (Resonancia Magnética), Angiografías y Mamografías.- Multiple processing of different images Diagnostic biomedical: the procedure integrates a set of methods for processing diagnostic images, adapting each processed to the analysis needs of these images. It allows to analyze histopathology, radiotherapy images Oncology, neurology and breast pathology, through processing of TMA (Tissue MicroArray), H&E (Hematoxylin and Eosin), Cytologies, CT (Computerized Axial Tomography), MR (Resonance Magnetic), Angiographies and Mammograms.
- Visualización a distinta ampliación o zoom para imágenes de diferentes tamaños adecuándose a los zoom específicos usados, particularmente, en la especialidad de anatomía patológica para favorecer el análisis de las imágenes. El tiempo de respuesta de este zoom es inmediato para cualquier tipo de imágenes cualesquiera que fueran sus dimensiones.- Visualization at different magnification or zoom for images of different sizes adapting to the specific zooms used, particularly in the pathology specialty to favor the analysis of the images. The response time of this zoom is immediate for any type of images whatever their dimensions.
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.Then it goes on to describe very brief a series of drawings that help to better understand the invention and that expressly relate to an embodiment of said invention presented as a non-limiting example of is.
La Figura 1 muestra un esquema general de una aplicación en la que se implementa el procedimiento de la invención.Figure 1 shows a general scheme of a application in which the procedure of the invention.
La Figura 2 muestra cómo las imágenes biomédicas pueden visualizarse a distinto zoom. Y la posibilidad de medir zonas de interés.Figure 2 shows how biomedical images can be viewed at different zooms . And the possibility of measuring areas of interest.
La Figura 3 muestra una pantalla de la aplicación correspondiente a un Preprocesado de la imagen.Figure 3 shows a screen of the corresponding application to a Preprocessed image.
Las Figuras 4, 5 y 6 muestran una pantalla correspondiente a la Inserción, Gestión y Recuperación de comentarios, respectivamente.Figures 4, 5 and 6 show a screen corresponding to the Insertion, Management and Recovery of comments, respectively.
Las Figuras 7, 8A-8B y 9A-9B, muestran ejemplos de procesado de imágenes biomédicas, H&E para la detección de células, imágenes DO7 e imágenes TMA, respectivamente.Figures 7, 8A-8B and 9A-9B, show examples of image processing biomedical, H&E for cell detection, DO7 images and TMA images, respectively.
La Figura 10 muestra ejemplos de la integración de la información de diagnóstico dentro de otra información relevante para el diagnóstico y pronóstico.Figure 10 shows examples of integration of diagnostic information within other information relevant for diagnosis and prognosis.
La Figura 11 muestra los elementos físicos que componen una posible realización para el sistema que implementa el procedimiento de la invención.Figure 11 shows the physical elements that make up a possible realization for the system that implements the method of the invention
La figura 1 muestra un esquema general de una aplicación en la que se implementa el procedimiento de la invención. En esta figura 1 se muestran elementos indicativos de la descripción de la invención, como son:Figure 1 shows a general scheme of a application in which the procedure of the invention. This figure 1 shows indicative elements of the description of the invention, such as:
- Imagen re-escalada al segundo tamaño I_{m} (1) de la imagen biomédica original I_{g}.- Image rescaled to the second size I m (1) of the original biomedical image I g.
- Selección en dicha imagen en el segundo tamaño I_{m} o en el tercer tamaño I_{v} de un fragmento (2) a visualizar, fragmento viene determinado por unas coordenadas iniciales xi, yi y unas coordinadas finales xf, yf.- Selection in said image in the second size I m or in the third size I v of a fragment (2) to be displayed, fragment is determined by initial coordinates xi, yi and final coordinates xf, and f .
- El panel para la selección de un aumento (3) entre 2*, 10*, 20*, 40* u 80*.- The panel for the selection of an increase (3) between 2 *, 10 *, 20 *, 40 * or 80 *.
- Zona de visualización de la imagen en el tercer tamaño I_{v} (4), imagen recuperada de la imagen original I_{g} mediante re-escalado a partir de las coordenadas (xi, yi) e (xf, yf) y el aumento (3) seleccionado:- Image display area in the third size I v (4), image recovered from the original image I g by rescaling from the coordinates (xi, yi) e (xf, yf ) and the increase (3) selected:
- Los paneles de procesado y mediciones (5) donde el procedimiento de la invención incluye herramientas de procesado de la imagen biomédica. El procedimiento permite así al usuario seleccionar y realizar el procesado de la imagen o fragmento visualizado a un tercer tamaño I_{v}.- The processing and measurement panels (5) where the method of the invention includes biomedical image processing tools. The procedure thus allows the user to select and perform the processing of the image or fragment displayed at a third size I v.
- Los paneles de comentarios (6) donde el procedimiento de la invención incluye herramientas colaborativas para la inserción y gestión de comentarios diagnósticos en las imágenes biomédicas. Dentro del panel de comentarios (6) aparece un campo (6a) con las coordenadas de la posición del comentario en la imagen.- The comment panels (6) where the Procedure of the invention includes collaborative tools for the insertion and management of diagnostic comments in biomedical images. Inside the comments panel (6) a field (6a) with the coordinates of the position of the comment in the image.
La figura 2 muestra cómo las imágenes biomédicas pueden visualizarse a distinto zoom o aumento (3). Y la posibilidad de medir zonas de interés.Figure 2 shows how biomedical images can be viewed at different zoom or magnification (3). And the possibility of measuring areas of interest.
En el ejemplo ilustrativo, se muestra cómo el fragmento (2) seleccionado en la imagen al segundo tamaño I_{m} (1) para un aumento (3) seleccionado de 40*, se ha recuperado mediante re-escalado dicho fragmento de la imagen digital biomédica en el primer tamaño I_{g} correspondiente a dichas coordenadas iniciales y dichas coordenadas finales y dicho aumento y se ha visualizado a un tercer tamaño I_{v} (4).In the illustrative example, it is shown how the fragment (2) selected in the image at the second size I m (1) for a selected magnification (3) of 40 *, said fragment has been recovered by rescaling Biomedical digital image in the first size I g corresponding to said initial coordinates and said final coordinates and said magnification and has been displayed at a third size I v (4).
Además la figura 2 ilustra una sesión de trabajo para realizar mediciones de regiones de interés, seleccionando los puntos (A, B) de interés a medir sobre la imagen al tercer tamaño I_{v} (4). Las mediciones son aplicadas al usar opciones de análisis del panel (5) y son consideradas como procesado y valores de interés diagnóstico.In addition, Figure 2 illustrates a work session for measurements of regions of interest, selecting the points (A, B) of interest to be measured on the image at the third size I v (4). The measurements are applied when using panel analysis options (5) and are considered as processing and values of diagnostic interest.
La figura 3 muestra una pantalla de la
aplicación correspondiente a un procesado de la imagen consistente
en una variación del contraste sobre la imagen al tercer tamaño
I_{v} (4), obtenido al utilizar opciones de análisis del
panel
(5).Figure 3 shows an application screen corresponding to an image processing consisting of a variation of the contrast on the image to the third size I v (4), obtained by using panel analysis options
(5).
Las figuras 4, 5 y 6 ilustran herramientas colaborativas del procedimiento, mediante comentarios asociados a las imágenes biomédicas. Se trata de herramientas de utilización simultánea y en tiempo real vía web por vanos especialistas usuarios.Figures 4, 5 and 6 illustrate tools collaborative proceedings, through comments associated with Biomedical images These are utilization tools simultaneous and in real time via web by vain specialists users
La aplicación tiene la posibilidad de insertar comentarios (véase figura 4), seleccionando la zona de interés donde se quiere hacer un comentario con el ratón.The application has the possibility to insert comments (see figure 4), selecting the area of interest where you want to comment with the mouse.
También la herramienta permite la gestión integral de estos comentarios, y así es posible borrar, modificar o incluir nuevos comentarios (véase figura 5). Y también recuperar un comentario con su re-posicionamiento al aumento en el que se hizo (véase figura 6).Also the tool allows management integral of these comments, and thus it is possible to delete, modify or include new comments (see figure 5). And also recover a comment with its re-positioning to the increase in the one that was done (see figure 6).
La inserción de comentarios se lleva a cabo mediante un clic de ratón en la zona de interés donde se ha visualizado el fragmento de I_{g} a un tercer tamaño I_{v} (4).The insertion of comments is carried out by means of a mouse click in the area of interest where the fragment of I g has been visualized to a third size I v (4).
Como se muestra en la figura 6, la gestión de comentarios se lleva a cabo seleccionando mediante un clic con el ratón en las zonas o regiones de interés, tras lo que aparece un formulario para insertar un comentario. Este se podrá modificar, borrar y/o añadir comentarios adicionales. También es posible recuperar la zona a la que hace referencia el comentario en el formato original en el que se insertó, es decir, al aumento de imagen correspondiente.As shown in Figure 6, the management of comments are carried out by selecting by clicking with the mouse in areas or regions of interest, after which a form to insert a comment. This can be modified, delete and / or add additional comments. It is also possible retrieve the area referenced by the comment in the original format in which it was inserted, that is, to the increase in corresponding image.
La recuperación de comentarios localizándolos en la zona insertada y al zoom especificado se lleva a cabo seleccionando mediante clic de ratón en el panel (6) las coordenadas del comentario a recuperar.Retrieving comments by locating them in the inserted area and the specified zoom is carried out selecting by mouse click on the panel (6) the coordinates of the comment to retrieve.
Las figuras 7, 8A-8B y 9A-9B, muestran ejemplos de procesado de imágenes digitales biomédicas, de distinto tipo y formato. Es decir, se puede detectar en I_{g} ó en el fragmento visualizado en I_{v} una o más regiones de interés.Figures 7, 8A-8B and 9A-9B show examples of processing of biomedical digital images, of different types and formats. That is, one or more regions of interest can be detected in I g or in the fragment visualized in I v.
En la figura 7 se ilustra la detección de regiones de interés en imágenes teñidas con Hematoxilina-Eosina (H&E) mediante clusterización por lógica difusa a cuatro centroides determinados estadísticamente en I_{g} ó fragmento visualizado en I_{v} en modelo de color HSI y visualizando conjuntamente dos de dichos centroides correspondiente a núcleos y nucleolos.Figure 7 illustrates the detection of regions of interest in images stained with Hematoxylin-Eosin (H&E) by clustering by fuzzy logic to four statistically determined centroids in I g or fragment visualized in I v in a model of HSI color and jointly visualizing two of said centroids corresponding to nuclei and nucleoli.
La figura 8A ilustra el análisis de imágenes de DO7 para su procesado a 40* (figura 8B) detectando las regiones de interés según su niveles de tinción. Se han identificado cinco centroides realizando una clusterización por minimización de la distancia de color del valor de cada pixel al centroide de la clase.Figure 8A illustrates the image analysis of DO7 for processing at 40 * (Figure 8B) detecting the regions of interest according to their staining levels. Five have been identified centroids performing a cluster by minimizing the color distance of the value of each pixel to the centroid of the class.
La figura 9A ilustra el análisis de imágenes de microarrays (TMA) para su procesado a 10* (figura 9B) detectando las regiones de interés mediante clusterización por lógica difusa a cuatro centroides determinados estadísticamente en I_{g} ó fragmento visualizado en I_{v} en modelo de color CIELab.Figure 9A illustrates the analysis of microarray images (TMA) for processing at 10 * (Figure 9B) detecting regions of interest by clustering by fuzzy logic to four statistically determined centroids in I g or fragment visualized in I _ {v} in CIELab color model.
La figura 10 muestra ejemplos de la integración de la información de diagnóstico dentro de otra información relevante para el diagnóstico y pronóstico. Se muestra a través de dos ilustraciones:Figure 10 shows examples of integration of diagnostic information within other information relevant for diagnosis and prognosis. It shows through two illustrations:
La figura 10B muestra el análisis realizado de dichas una o más regiones de interés mediante criterios arquitecturales, morfométricos y/o densitométricos, produciendo un conjunto de descriptores específicos, para cada tipo de imagen digital biomédica, de ayuda a un diagnóstico de dicha imagen digital biomédica. Como ejemplo ilustrativo, en la figura 10B se muestra el número de regiones de interés detectadas en la zona analizada, la dimensión de dichas regiones, la región de interés que ha adquirido tinción al reactivo aplicad, las coordenadas de color de dicha región de interés.Figure 10B shows the analysis of said one or more regions of interest by criteria architectural, morphometric and / or densitometric, producing a set of specific descriptors, for each type of image biomedical digital, to help diagnose this image Biomedical digital As an illustrative example, Figure 10B shows shows the number of regions of interest detected in the area analyzed, the dimension of these regions, the region of interest which has acquired staining to the reagent applied, the coordinates of color of said region of interest.
La figura 10A muestra el análisis realizado sobre los descriptores, que se puede integrar dentro de un historial e información relevante clínica correspondiente a un paciente a quien pertenece dicha imagen digital biomédica. El historial diagnóstico producido por el procesado de la imagen se integra en una base de datos implementada e integrada en el procedimiento, que contiene otra información relevante para el diagnóstico conjunto, desde características del paciente a características de la muestra a analizar de la cual se ha adquirido la imagen biomédica I_{g}.Figure 10A shows the analysis performed on the descriptors, which can be integrated into a relevant clinical history and information corresponding to a patient to whom said biomedical digital image belongs. The diagnostic history produced by the image processing is integrated into a database implemented and integrated into the procedure, which contains other information relevant to the joint diagnosis, from patient characteristics to characteristics of the sample to be analyzed from which it has been acquired the biomedical image I g.
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La aplicación está diseñada siguiendo un modelo de tres capas independientes, pero interconectadas:The application is designed following a model three independent layers, but interconnected:
- Capa de Dominio: representa el contenido lógico de la aplicación, pudiéndose decir que es la parte computacional de la misma.- Domain Layer : represents the logical content of the application, being able to say that it is the computational part of it.
- Capa de Presentación: está orientada a presentar la información al usuario.- Presentation Layer : it is oriented to present the information to the user.
- Capa de Persistencia: almacena en un servidor el contexto sobre el funcionamiento del visor.- Persistence Layer : stores the context on the operation of the viewer on a server.
Partiendo de este modelo de tres capas se elabora en paralelo el diseño de una base de datos, y de las clases necesarias para implementar la capa de dominio.Starting from this three-layer model, elaborates in parallel the design of a database, and of the classes necessary to implement the domain layer.
El visor de la aplicación se implementa como un Servicio Web para dar cabida, de forma remota, a los usuarios utilizando como "motor" dicho servidor.The application viewer is implemented as a Web service to accommodate users remotely using the server as "engine".
Incluye también opciones de tratamiento de imagen y operaciones que facilitan acciones como pueden ser el cambio entre el formato de imágenes o el almacenamiento de las mismas.It also includes treatment options for image and operations that facilitate actions such as the change between image format or storage of same.
Las utilidades del visor implementadas en una realización preferida de la invención, ilustradas en las figuras 1 a 10, son:The viewer utilities implemented in a preferred embodiment of the invention, illustrated in figures 1 to 10, are:
- Gestión de imágenes.- Image management.
- Preprocesado de imagen: zoom, cambiar brillo y contraste.- Image preprocessing: zoom , change brightness and contrast.
- Edición: gestión de comentarios, mediciones de puntos de interés.- Edition: comment management, measurements of points of interest.
Tanto la carga, como la visualización y preprocesado de una imagen se realiza de forma rápida en pocos segundos.Both the load, as the display and Preprocessing of an image is done quickly in a few seconds.
En la figura 11 se muestran los elementos físicos que componen una posible realización para el sistema que implementa el procedimiento de la invención, para uso de la aplicación de forma remota y procesado paralelo.The elements are shown in Figure 11 physicists that make up a possible realization for the system that implements the method of the invention, for use of the Application remotely and parallel processing.
Tiene tres componentes esenciales en su arquitectura:It has three essential components in its architecture:
- Servidor Web de aplicaciones 10. La principal función del servidor es gestionar de manera remota las posibles peticiones que, de manera simultánea, pueden realizar los usuarios (petición de almacenamiento de nuevas imágenes en el cluster, visualización, análisis o procesado de una determinada imagen). A su vez, mantiene un sistema gestor de base de datos 11 con la información correspondiente a las propias imágenes y a la parte colaborativa del entorno de la aplicación.- Web server applications 10. The main server function is to remotely manage the possible requests that users can make simultaneously (request to store new images in the cluster, visualization, analysis or processing of a certain image). To its instead, it maintains a database management system 11 with the information corresponding to the images themselves and the part Collaborative application environment.
- Cluster 20 con arquitectura MPP (Massively Parallel Processors). El cluster posibilita la ejecución remota de diversas tareas de procesamiento en paralelo (detección de zonas de interés, descriptores, algoritmos generales). La comunicación entre nodos se ha diseñado utilizando MPI (interfaz de paso de mensajes). El cluster se utiliza, además, como dispositivo masivo de almacenamiento 21 para las imágenes gestionadas por la aplicación, así como para los resultados obtenidos tras el procesamiento. Las imágenes pueden ser almacenadas directamente en el cluster a través de medios físicos externos (a través de un equipo de digitalización, como puede ser un microscopio digital 30) o a través de la petición de los clientes 40.- Cluster 20 with MPP architecture (Massively Parallel Processors). The cluster enables remote execution of various parallel processing tasks (detection of zones of interest, descriptors, general algorithms). Communication between Nodes are designed using MPI (message passing interface). The cluster is also used as a massive device for storage 21 for images managed by the application, as well as for the results obtained after processing. The images can be stored directly in the cluster through of external physical media (through a digitalization equipment, such as a digital microscope 30) or through the request of customers 40.
La conexión entre el cluster y el servidor se ha diseñado utilizando un protocolo de conexión segura con diversos fines:The connection between the cluster and the server has been designed using a secure connection protocol with various purposes:
- --
- Actualizar en la base de datos del servidor los posibles nuevos casos que entren por conexión directa al cluster (equipo de digitalización).Update in the database of server possible new cases that enter by direct connection to the cluster (scanning equipment).
- --
- Solicitud de ejecución de tareas de procesamiento para una determinada imagen.Task Execution Request for Processing for a certain image.
- --
- Transmisión de imágenes completas.Image transmission complete.
- --
- Tareas de visualización.Chores display.
- Clientes 40. Presentan la información al usuario y posibilitan la interacción del mismo con la aplicación planteada. Se comunica con el servidor web a través de un protocolo seguro de comunicación remoto.- Customers 40. Present the information to user and enable its interaction with the application raised. It communicates with the web server through a protocol Secure remote communication.
La invención ha sido descrita según una realización preferente de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dicha realización preferente sin exceder el objeto de la invención reivindicada.The invention has been described according to a preferred embodiment thereof, but for the expert in the matter will be apparent that multiple variations can be introduced in said preferred embodiment without exceeding the object of the claimed invention.
Claims (10)
- --
- análisis estadístico de dicho fragmento, determinando al menos cuatro centroides o valores con mayor frecuencia en coordenadas de color;statistical analysis of said fragment, determining at least four centroids or values with greater frequency in color coordinates;
- --
- clusterización por lógica difusa mediante agrupación de pixeles en diferentes clases, una clase por cada centroide, minimizando la distancia de color del valor de cada píxel al centroide de la clase;fuzzy logic clustering by grouping pixels in different classes, one class per each centroid, minimizing the color distance of the value of each pixel to the centroid of the class;
- --
- determinación de unos valores de pertenencia de cada pixel a una clase, detectándose las una o más regiones de interés.determination of values of belonging of each pixel to a class, detecting the one or more regions of interest
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
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ES200700394A ES2303790B1 (en) | 2007-02-14 | 2007-02-14 | PROCEDURE FOR ANALYSIS, VISUALIZATION AND PROCESSING OF BIOMEDICAL DIGITAL IMAGES. |
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