CN104011770A - 处理并显示乳房图像 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于处理乳房图像的系统。腺体组织轮廓检测器(1)被布置为检测在乳房图像(310)中呈现的腺体组织(303)的轮廓(407)，腺体组织检测器(1)检测在图像内的区域的轮廓，所述区域包括在乳房图像(310)中呈现的乳房(301)的乳腺。腺体组织轮廓检测器(1)包括凹壳确定器(2)，其用于确定区域的凹壳，以获得轮廓(407)。显示单元(3)被布置为显示具有叠加的轮廓(407)的乳房图像(310)。
Description
技术领域
本发明涉及处理乳房图像。本发明还涉及显示乳房图像。
背景技术
已知通过乳房摄影的视觉检查诊断乳房疾病。为了显示感兴趣区域，一般使用平移和缩放。为了最好地评估密度差异，观察参数用于调整显示。例如，窗宽和窗位用于最好地使用可利用的不同灰度。健康专家进行图像分析的一个方面包括对左右乳房的对称性的评估。这可以通过将一对乳房图像并排地显示来实现。另外，能够评估在时间上的不同时刻处采集的相同乳房的乳房图像之间的相似度，以便得出诊断。
乳房图像的评估可以包括损伤的检测。评估也可以包括对腺体组织的整体形状或外观的评估。在下文中该整体形状或外观可以被称为乳房结构。在乳房成像报告和数据系统(BI-RADS)中定义结构形变如下：“(乳房的)正常结构形变，无限定性团块可见。这包括从一点辐射的毛刺和局限型收缩或在实质边缘处的形变。结构形变也能够是关联结论。”
在临床实践中，使用自然对称性以通过检测如在乳房X线摄影中观察的左和右乳房的腺体组织的不对称性来在视觉上检测异常情况，常常成对检查乳房摄影。LászlóTabár等人于Thieme，2005年上的“Breast cancer:theart and science of early detection with mammography:perception,interpretation,histopathologic correlation”一文公开了实质轮廓改变是可以导致无钙化的小侵略性肿瘤的检测的标记。筛查乳房摄影趋向于分批阅读，阴性情况所花费的平均时间约15秒，以及阳性情况所花费的平均时间约1分钟，包括口述。绝大多数筛查情况是阴性的。检查乳房摄影图像对的自然对称性的任务涉及脑力劳动以比较左和右乳房形状的不规则。在数字乳房摄影领域中，需要简单且精心设计的人机接口以实现临床可接受的审查时间。
US 20090220139A1描述了一种用于检测轮廓线的器件，所述轮廓线围绕由对象定义的乳房摄影的对象区。
IEEE Transactions on Information Technology In Biomedicine，第13卷，第2号，2009年3月，第236-251页上的“Computer-Aided Detection andDiagnosis of Breast Cancer With Mammography:Recent Advances”一文描述了对乳房摄影中的结构形变的检测。论文描述了通过在执行不对称性分析之前应用左右乳房图像的对齐，使用图像处理技术解决双侧不对称性。论文还描述了使用过程来在形状、纹理和密度方面比较左右乳房图像之间的对应解剖区域。论文也描述了一种用于检测双侧不对称性的技术，其包括腺体组织分割和形状测量以及对于不对称性检测的视图之间的配准成本的半自动基于纹理的过程。
发明内容
具有改善的乳房图像处理将是有利的。为了更好地解决该问题，本发明的第一方面提供一种系统，所述系统包括腺体组织轮廓检测器，其用于检测在乳房图像中呈现的腺体组织的轮廓。可以发现，乳房的腺体组织的轮廓提供有关乳房结构的有用的概括信息。可利用腺体组织的该轮廓允许更容易地对不同图像中的乳房结构进行比较。而且，轮廓的形状可以披露与诊断相关的不规则。
腺体组织检测器可以被布置为检测图像内的区域的轮廓，所述区域包括在乳房图像中呈现的乳房的乳腺。
腺体组织轮廓检测器可以包括凹壳确定器(concave hull determiner)，其用于确定区域的凹壳，以获得轮廓。这样的凹壳，与凸壳相反，可以披露乳房结构的更多细节，当对不同乳房图像的轮廓进行比较时，所述乳房结构的更多细节是相关的。
系统可以包括显示单元，其用于显示具有叠加的轮廓的乳房图像。这允许用户进行乳房结构的评估。
显示单元可以被布置为显示第一乳房图像和第二乳房图像，所述第一乳房图像具有叠加的在第一乳房图像中呈现的腺体组织的轮廓，所述第二乳房图像具有叠加的在第二乳房图像中呈现的腺体组织的轮廓。这允许用户容易地比较在两个乳房图像中示出的乳房结构。
可以并排地同时显示第一乳房图像和第二乳房图像。这是用于比较两个轮廓的有效布置，便于对图像中轮廓之间差异的评估。
可以依次地显示第一乳房图像和第二乳房图像，优选将两个乳房图像显示在相同的显示区并且具有相同的取向(乳头朝向相同的方向)。这是便于对图像的轮廓之间差异的评估的另一可视化选项。
所述系统可以包括对齐器，其用于平移和/或缩放乳房图像，以将轮廓对齐在显示的预定区之内。这是基于这样的认识：用于对齐乳房图像的相关参考是腺体组织。因此，如果图像被示出具有对齐的腺体组织，更容易审查图像。而且，通过自动缩放腺体组织，可以用相对大的缩放系数显示图像，同时仍然示出腺体组织。可以减少平移到图像的其他部分的需要，以利用高缩放系数进行检查。
对齐器可以被布置为垂直对齐乳房图像，以使轮廓适合在显示的预定水平带之内。这确保用户能够预期腺体组织被显示在具体高度处。
显示可以包括第一显示区和第二显示区，其中，水平带贯穿两个显示区，其中，第一乳房图像被显示在第一显示区中，并且第二乳房图像被显示在第二显示区中，并且其中，对齐器被布置为垂直对齐第一乳房图像，以使在第一乳房图像中呈现的腺体组织的轮廓适合在水平带之内，并且垂直对齐第二乳房图像，以使在第二乳房图像中呈现的腺体组织的轮廓适合在水平带之内。这使更容易比较两幅图像。
系统可以包括观察参数确定器，其用于基于由轮廓包围的乳房图像的区域的图像内容来确定用于显示乳房图像的观察参数。用这种方式，针对示出腺体组织的乳房图像的区域，优化观察参数。这提供优化的腺体组织的可视化。
可以在工作站上实施所述系统。
在另一方面，本发明提供一种成像装置，其包括根据本发明所述的系统。
在另一方面，本发明提供一种处理乳房图像的方法，其包括检测在乳房图像中呈现的腺体组织的轮廓。这可以通过检测图像内的区域的轮廓来执行，所述区域包括在乳房图像中呈现的乳房的乳腺。
在另一方面，本发明提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括被布置用于令处理器系统执行所述方法的指令。
本领域技术人员应当认识到，可以以认为有用的任何方式组合本发明的上述实施例、实施方式和/或方面中的两个或更多。而且，本发明可以被应用到二维、三维或更高维度的图像数据。使用任何图像采集模态(包括X射线、计算机断层摄影、超声和磁共振成像)可以获得图像数据。
基于本说明书，能够由本领域技术人员实现对应于描述的系统的修改和变型的图像采集装置、工作站、系统、方法和/或计算机程序产品的修改和变型。
附图说明
参考附图，本发明的这些和其他方面在下文中将显而易见并得以阐述。在附图中，已经用相同的参考数字标记相似项。
图1是用于处理和/或显示乳房图像的系统的方框图。
图2是处理和/或显示乳房图像的方法的流程图。
图3示出了一对乳房图像。
图4示出了具有叠加的在乳房图像中呈现的腺体组织的轮廓的一对乳房图像。
图5示出了具有用于对齐轮廓的区域的一对乳房图像。
具体实施方式
图1图示了用于处理乳房图像的系统。使用专用电子电路，可以在硬件上实施所述系统。备选地，可以借助于软件部分地或全部地实施系统。软件可以被布置为在工作站上运行。也可能在分布式计算机系统上执行软件。所述系统可以包括用户接口硬件，诸如，鼠标和/或键盘和/或接触式输入设备，用于允许用户操作系统。所述系统还可以包括显示设备，任选触敏显示设备，用于显示图像和用户接口。所述系统还可以包括存储设备和/或网络接口6以连接到外部数据库系统7。这允许系统接收图像数据和/或存储结果，诸如计算的轮廓、观察参数和/或图像对齐信息。
如图所示，所述系统可以包括腺体组织轮廓检测器1，其被布置为处理图像以检测在乳房图像310中呈现的腺体组织303的轮廓407。腺体组织轮廓检测器1可以被布置为接收来自网络接口6或存储设备的乳房图像310。轮廓可以被检测作为乳房图像310中主要示出乳腺的区域的外形。
腺体组织轮廓检测器1可以被布置为利用适当的分割方法来确定对应于腺体组织的图像区域。这样的分割方法可以涉及自适应形状模型。本领域本身已知自适应形状模型。也可能使用特征检测(诸如，检测局部均值和标准偏差，或其他局部属性)来检测腺体组织。
腺体组织轮廓检测器1可以包括凹壳确定器2，其用于确定区域的凹壳，以获得轮廓407。该凹壳确定器2可以被布置为通过确定包括腺体组织的区域的边界来计算轮廓。凹壳确定器2可以被布置为确定受到平滑约束的轮廓。
所述系统也可以包括显示单元3，其被布置为显示具有叠加的轮廓407的乳房图像310。这可以使用显示设备(诸如，计算机监视器)来显示。备选地，可以使用另一输出设备，诸如，打印机，尤其胶片打印机。
所述系统可以被布置为并排地显示两幅图像。例如，显示单元3可以被布置为显示第一乳房图像310和第二乳房图像311，所述第一乳房图像310具有叠加的在第一乳房图像310中呈现的腺体组织303的轮廓407，所述第二乳房图像311具有叠加的在第二乳房图像311中呈现的腺体组织304的轮廓408。由此，输入部6和腺体组织轮廓检测器1可以被布置为刚好在显示发生之前，接收和处理这两幅图像。通常，输入部6将被布置为检索相同患者的两幅图像，例如右乳房图像310和左乳房图像311。输入部6可以将这两幅图像馈送到腺体组织轮廓检测器1，以执行轮廓检测，之后可以由显示单元例如以在图4中示出的格式来显示两幅图像。
也可能轮廓检测提前发生，并且轮廓被存储在数据库7中，准备在随后的时间由显示单元3进行显示。
可以并排地同时显示第一乳房图像310和第二乳房图像311。优选地，乳房图像310和311被显示在对称布置中，乳头彼此向背。
所述系统可以包括对齐器4，其用于平移和/或缩放乳房图像310。基于检测到的轮廓407可以自动执行该对齐。在显示的预定区之内可以对齐轮廓407。可以平移和/或缩放图像，使得轮廓刚好适合在显示的预定区之内。利用的缩放系数可以是最大缩放系数，所述最大缩放系数允许轮廓适合在显示的预定区之内。
作为范例，对齐器4可以被布置为垂直对齐乳房图像310，以将轮廓适合在显示的预定水平带520之内。
图5图示了显示设备的水平带(从数字520到数字523)，其中，水平带520、523延伸到显示设备的两个显示区，在所述两个显示区示出了乳房图像310、311。借助于白线521和522分别指示带520、523的顶部和底部边界。在图5中再现这些白线521、522以图示概念。在系统正常操作期间任选显示它们。以轮廓刚好适合在带520、523之内的方式已经缩放和平移图像。
为了实现这样的结果，第一显示区和第二显示区被指定在显示设备的总显示区。水平带520、523贯穿两个显示区，其中，第一乳房图像310被显示在第一显示区中，并且第二乳房图像311被显示在第二显示区中。对齐器4被布置为垂直对齐第一乳房图像310，以使在第一乳房图像310中呈现的腺体组织303的轮廓407适合在水平带520之内，并且垂直对齐第二乳房图像311，以使在第二乳房图像311中呈现的腺体组织304的轮廓408适合在水平带523之内。用这种方式，垂直对齐两幅图像的轮廓，使得更容易评估乳房结构的对称性。
可以显示具有叠加的轮廓的对齐图像。然而，这是任选的。
所述系统可以包括观察参数确定器5，其用于基于由轮廓407包围的乳房图像的区域的图像内容来确定用于显示乳房图像310的观察参数。例如，观察参数为以下中的至少一个：对比度设置、窗宽和/或窗位设置、图像增强算法的参数。例如，考虑由轮廓407包围的图像部分的像素的强度水平以确定观察参数，而不考虑该图像部分之外的像素的强度水平。
具有叠加的轮廓的图像可以被存储在存储系统，诸如数据库7中。备选地，轮廓可以被存储为单独的数据对象。具有叠加的轮廓的图像或具有叠加轮廓的对称布置的乳房图像对也可以被包括在医疗报告中。
图2图示了处理和/或显示一幅或多幅乳房图像的方法。所述方法以步骤201开始，所述步骤201确定需要确定轮廓的乳房图像。接着，在步骤202中，对于确定的乳房图像中的每个，确定在乳房图像310中呈现的腺体组织303的轮廓407。在步骤203中，基于轮廓407判断是否对齐图像。如果是，在步骤204中，基于在步骤202中检测到的轮廓来对齐图像。在步骤205中，判断是否需要确定观察参数。如果是，在步骤206中，基于由轮廓包围的图像区域，对于图像中的至少一幅确定至少一个观察参数。也可能基于由在步骤201中确定的多幅图像的轮廓包围的区域的图像内容来确定一个或多个观察参数。此后，可以将相同的观察参数应用到图像的总体设置，以改善图像显示的一致性。在步骤207中，判断是否需要将图像显示在显示设备上。如果是，在步骤208中，显示图像，任选具有在步骤202中确定的叠加的轮廓、任选使用在步骤204中生成的对齐、任选使用在步骤206中确定的观察参数。在步骤209中，判断是否需要处理更多图像。如果是，方法从步骤201开始进行。否则，方法在步骤210中终止。技术人员能够根据需要修改方法。所述方法可以借助于计算机程序来实施。
图3示出了一对MLO乳房图像，更具体地，示出右乳房301的图像310和左乳房302的图像311。右乳房301的腺体组织303和右乳房302的腺体组织304是清晰可见的。很难检测图像中的皮肤线。图像还包括一些注释305、306。注释包括对于右乳房的R和对于左乳房的L。
图4示出了相同的一对MLO乳房图像，具有绘制在每幅乳房图像310、311上的乳房结构的轮廓407、408。处理乳房图像的方法可以包括以下步骤：腺体组织的检测、计算腺体组织的凸壳(convex hull)以及将轮廓叠加在乳房摄影图像上。在图4中示出了这样方法的结果。
图5示意性示出了以相应轮廓407、408刚好适合在指定的水平带520、523之内的方式如何能够对齐右乳房图像310和左乳房图像311，所述指定水平带520、523被用作垂直对齐区域。尤其，每个轮廓407、408的最高点位于水平带520、523的顶部边界521。每个轮廓407、408的最低点位于水平带520、523的底部边界522。
可以概括在图像的腺体组织区域之内的图像特征，而不管在腺体组织区域(诸如，脂肪、肌肉和/或皮肤)之外的图像的部分的图像特征。
关于乳房结构可以配准多幅乳房摄影图像。由于对齐最重要的组织用于图像比较，这导致对于先前和当前检查或任何其他检查的改善的显示。
应当认识到，本发明也应用于计算机程序，尤其在载体上或内的计算机程序，其适于将本发明付诸实践。所述程序可以是源代码、目标代码、源和目标代码中间的代码的形式，诸如，部分编译的形式，或适合于在根据本发明的方法的实施中使用的任何其他形式。也应当认识到，这样的程序可以具有许多不同的架构设计。例如，实施根据本发明的方法或系统的功能的程序代码可以被分为一个或多个子例程。将功能分布在这些子例程之间的许多不同方式对本领域技术人员来说将是显而易见的。子例程可以一起被存储在一个可执行文件中，以形成自含程序。这样的可执行文件可以包括计算机可执行指令，例如，处理器指令和/或解读器指令(例如，Java解读器指令)。备选地，一个或多个或所有子例程可以被存储在至少一个外部库文件中，并且例如在运行时，静态地或动态地与主程序链接。主程序包含对子例程中的至少一个的至少一个调用。子例程也可以包括对彼此的调用。涉及计算机程序产品的实施例包括对应于本文提出的方法中的至少一个的每个处理步骤的计算机可执行指令。这些指令可以被分为子例程，和/或被存储在可以静态地或动态地被链接的一个或多个文件中。涉及计算机程序产品的另一实施例包括对应于本文提出的系统和/或产品中的至少一个的每个器件的计算机可执行指令。这些指令可以被分为子例程，和/或被存储在可以静态地或动态地被链接的一个或多个文件中。
计算机程序的载体可以是能够承载程序的任何实体或设备。例如，载体可以包括存储介质，诸如，ROM(例如，CD ROM或半导体ROM)或磁记录介质(例如，闪存盘或硬盘)。此外，载体可以是可传送载体，诸如电信号或光信号，其可以经由电缆或光缆或通过无线电或其他手段进行输送。当在这样的信号中体现程序时，载体可以由这样的缆线或其他设备或器件构成。备选地，载体可以是集成电路，在所述集成电路中体现程序，所述集成电路适于执行相关方法，或用于相关方法的执行中。
应当注意，上述实施例图示而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不偏离权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，被放置在括号之间的任何参考标记不应被解释为限制权利要求。动词“包括”和其词形变化的使用不排除权利要求中列出之外的元件或步骤存在。元件前的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可通过包括多个不同部件的硬件来实现，也可以通过合适编程的计算机来实现。在罗列了多个器件的装置权利要求中，这些器件中的一些可以具体实现为一个相同的硬件产品。有些手段记载在相互不同的从属权利要求中，这一事实并不表示不能用这些手段的组合来获益。
Claims (14)
1.一种用于处理乳房图像的系统，包括
腺体组织轮廓检测器(1)，其用于检测在所述乳房图像(310)中呈现的腺体组织(303)的轮廓(407)。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述腺体组织检测器(1)被布置为检测在所述图像内的区域的所述轮廓，所述区域包括在所述乳房图像(310)中呈现的乳房(310)的所述乳腺。
3.根据权利要求3所述的系统，其中，所述腺体组织轮廓检测器(1)包括凹壳确定器(2)，其用于确定所述区域的凹壳，以获得所述轮廓(407)。
4.根据权利要求1所述的系统，包括显示单元(3)，其用于显示具有叠加的所述轮廓(407)的所述乳房图像(310)。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述显示单元(3)被布置为显示第一乳房图像(310)和第二乳房图像(311)，所述第一乳房图像(310)具有叠加的在所述第一乳房图像(310)中呈现的所述腺体组织(303)的所述轮廓(407)，所述第二乳房图像(311)具有叠加的在所述第二乳房图像(311)中呈现的所述腺体组织(304)的所述轮廓(408)。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，同时并排地，或依次地显示所述第一乳房图像(310)和所述第二乳房图像(311)。
7.根据权利要求4所述的系统，包括对齐器(4)，其用于平移和/或缩放所述乳房图像(310)，以在所述显示的预定区内对齐所述轮廓(407)。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述对齐器(4)被布置为垂直对齐所述乳房图像(310)，以使所述轮廓适合在所述显示的预定水平带(520)内。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述显示可以包括第一显示区和第二显示区，其中，所述水平带(520、523)贯穿两个显示区，其中，第一乳房图像(310)被显示在所述第一显示区中，并且所述第二乳房图像(311)被显示在所述第二显示区中，并且其中，所述对齐器(4)被布置为垂直对齐所述第一乳房图像(310)，以使在所述第一乳房图像(310)中呈现的所述腺体组织(303)的所述轮廓(407)适合在所述水平带(520)内，并且垂直对齐所述第二乳房图像(311)，以使在所述第二乳房图像(311)中呈现的所述腺体组织(304)的所述轮廓(408)适合在所述水平带(523)内。
10.根据权利要求4所述的系统，还包括观察参数确定器(5)，其用于基于由所述轮廓(407)包围的所述乳房图像的区域的图像内容来确定用于显示所述乳房图像(310)的观察参数。
11.一种工作站，包括根据权利要求1所述的系统。
12.一种成像装置，包括根据权利要求1所述的系统。
13.一种处理乳房图像的方法，包括检测(202)在所述乳房图像(310)中呈现的腺体组织(303)的轮廓(407)。
14.一种计算机程序产品，包括被布置为令处理器系统执行根据权利要求12所述的方法的指令。
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