DE10334119A1

DE10334119A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbesserung eines Bildes

Info

Publication number: DE10334119A1
Application number: DE10334119A
Authority: DE
Inventors: John Patrick Kaufhold
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2002-09-27
Filing date: 2003-07-25
Publication date: 2004-05-13
Also published as: US7149335B2; FR2845239A1; US20040062429A1

Abstract

Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Erleichterung der Verbesserung der Sichtbarkeit eines Objektes (12) in einem Röntgenbild offenbart, mit der Erzeugung eines Röntgenbildes mit zumindest einem Objekt, der Erzeugung einer Schätzung eines das zumindest eine Objekt umgebenden Hintergrunds, der Subtraktion der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes, der Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und der Kombination der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Abbildungssystem, und insbesondere Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbesserung eines Bildes unter Verwendung eines medizinischen Abbildungssystems.

Die Erfassung von Mikroverkalkungen ist wichtig, da diese oft die einzigen pathologischen Indikatoren in der Mammografie sind, die Krebs in einem Mammogramm in einem Zustand offen legen, wenn die Krankheit noch heilbar ist. Beispielsweise werden Mikroverkalkungen gegenwärtig zur Erfassung von über 50% einer nicht fühlbaren Erkrankung in Mammogrammen verwendet. Allerdings sind einige Mikroverkalkungen relativ klein, und können für das menschliche Auge virtuell nicht wahrnehmbar sein, selbst nachdem die Anzeigeeinstellungen für das Bild zur Verbesserung der Visualisierung der Pathologie angepasst wurden.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verfahren zur Erleichterung der Steigerung der Sichtbarkeit eines Objektes in einem Röntgenbild vorgesehen. Das Verfahren beinhaltet die Erzeugung eines Röntgenbildes, das zumindest ein Objekt enthält, die Erzeugung einer Schätzung eines das zumindest eine Objekt umgebenden Hintergrundes, die Subtraktion der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes, die Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und die Kombination des abgebildeten Schätzwertes der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein medizinisches Abbildungssystem zur Erleichterung der Steigerung der Sichtbarkeit eines Objektes in einem Röntgenbild vorgesehen. Das medizinische Abbildungssystem enthält ein Erfassungsarray, zumindest eine Strahlungsquelle und einen mit dem Erfassungsarray und der Strahlungsquelle verbundenen Computer. Der Computer ist zur Erzeugung eines Röntgenbildes, das zumindest ein Objekt enthält, Erzeugung eines Schätzwertes eines das zumindest eine Objekt umgebenden Hintergrundes, Subtraktion der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes, Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und Kombination der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes eingerichtet.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist ein computerlesbarer Träger ausgebildet, der mit einem Programm codiert ist, das von einem Computer zur Erleichterung der Verbesserung der Sichtbarkeit eines Objektes in einem Röntgenbild ausführbar ist. Das Programm ist zum Anweisen des Computers zur Erzeugung eines Röntgenbildes, das zumindest ein Objekt enthält, Erzeugung einer Schätzung eines das zumindest eine Objekt umgebenden Hintergrundes, Subtraktion der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten augrund des Objektes, Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und Kombination der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes eingerichtet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines medizinischen Abbildungssystems,
2 ein Verfahren zur Verbesserung der Sichtbarkeit eines Objektes,
3 eine Brustamputationsprobe mit einer Vielzahl von Mikroverkalkungen,
4 eine Brustamputationsprobe, bei der eine lokale Medianintensität beseitigt ist,
5 ein Histogramm einer Vielzahl lokaler Bildfelder,
6 ein Histogramm von Bildelementintensitäten,
7 ein Histogramm von Brustamputationsintensitäten mit subtrahiertem Medianwert,
8 ein Bild mit rück-abgebildeter Überschussintensität und
9 ein unter Verwendung des in 2 gezeigten Verfahrens erzeugtes verbessertes Bild.
Gemäß 1 und gemäß einem Ausführungsbeispiel erzeugt ein medizinisches Abbildungssystem 10 in einer Mammografie-Tomosynthese einen 3-dimensionalen Datensatz, der ein abgebildetes Objekt 12 darstellt, wie eine Patientenbrust 12. Das System 10 enthält eine Strahlungsquelle 14, wie eine Röntgenquelle 14, und zumindest ein Erfassungsarray 16 zur Erfassung von Ansichten aus einer Vielzahl von Projektionswinkeln 18. Gemäß einem Ausführungsbeispiel enthält das System 10 eine Strahlungsquelle 14, die einen konusförmigen Strahl von Röntgenstrahlen projiziert, der durch das Objekt 12 fällt und auf das Erfassungsarray 16 trifft. Die bei jedem Winkel 18 erhaltenen Ansichten können zur Rekonstruktion einer Vielzahl von Schnitten verwendet werden, d.h., von Bildern, die Strukturen in Ebenen 20 parallel zur Erfassungseinrichtung 16 darstellen. Das Erfassungsarray 16 ist als Feldkonfiguration mit einer Vielzahl von (nicht gezeigten) Bildelementen hergestellt, die in Reihen und Spalten angeordnet sind, sodass ein Bild für ein gesamtes interessierendes Objekt, wie die Brust 12, erzeugt wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Erfassungsarray 16 ein Mammografie-Erfassungsarray 16 und das Objekt 12 ist eine Brust 12. Jedes Bildelement enthält einen Fotosensor, wie eine Fotodiode, der über einen Schalttransistor mit zwei separaten Adressleitungen, einer Abtastleitung und einer Datenleitung verbunden ist. Die Strahlung fällt auf ein Scintillator-Material, und die Bildelementfotosensoren messen mittels der Änderung der Ladung über die Diode die Menge an Licht, die durch die Röntgeninteraktion mit dem Scintillator erzeugt wird. Als Ergebnis erzeugt jedes Bildelement ein elektronisches Signal, das die Intensität eines Röntgenstrahles nach der Dämpfung durch das Objekt 12 darstellt, der auf das Erfassungsarray 16 trifft. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Erfassungsarray 16 ungefähr 20 cm mal 20 cm groß und ist zur Erzeugung von Ansichten für ein gesamtes interessierendes Objekt konfiguriert, beispielsweise für eine Brust 12. Alternativ dazu hat das Erfassungsarray 16 eine variable Größe in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung. Außerdem können die einzelnen Bildelemente auf dem Erfassungsarray 16 eine beliebige Größe in Abhängigkeit von der beabsichtigten Verwendung haben.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der rekonstruierte 3-dimensionale Datensatz nicht in Schnitten angeordnet, die Ebenen entsprechen, die parallel zur Erfassungseinrichtung 16 sind, sondern auf allgemeinere Art und Weise. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel enthält der rekonstruierte Datensatz ein einzelnes 2-dimensionales Bild oder eine einzelne 1-dimensionale Funktion. Bei einem Ausführungsbeispiel ist der Datensatz eines der Bilder, die durch eine Standardröntgenmammografie erzeugt werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel sind die Strahlungsquelle 14 und das Erfassungsarray 16 relativ zum Objekt 12 und zueinander beweglich. Insbesondere können die Strahlungsquelle 14 und das Erfassungsarray 16 derart verschoben werden, dass der Projektionswinkel 18 des abgebildeten Volumens geändert wird. Die Strahlungsquelle 14 und das Erfassungsarray 16 sind derart verschiebbar, dass der Projektionswinkel 18 ein beliebiger spitzer oder schräger Projektionswinkel sein kann.
Der Betrieb der Strahlungsquelle 14 wird von einer Steuereinrichtung 28 des Abbildungssystems 10 gesteuert. Die Steuereinrichtung 28 enthält eine Strahlungssteuereinrichtung 30, die die Strahlungsquelle 14 mit Energie und Zeitsignalen versorgt, und eine Motorsteuereinrichtung 32, die die jeweilige Translationsgeschwindigkeit und Position der Strahlungsquelle 14 und des Erfassungsarrays 16 steuert. Ein Datenerfassungssystem (DAS) 34 in der Steuereinrichtung 28 tastet digitale Daten von der Erfassungseinrichtung 16 für einen nachfolgende Verarbeitung ab. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 36 empfängt einen abgetasteten und digitalisierten Projektionsdatensatz vom DAS 34 und führt eine Hochgeschwindigkeitsbildrekonstruktion wie hier beschrieben durch. Der rekonstruierte 3-dimensionale Datensatz, der das abgebildete Objekt 12 darstellt, wird einem Computer 38 als Eingangssignal zugeführt, der den 3-dimensionalen Datensatz in einer Massenspeichereinrichtung 40 speichert. Die Bildrekonstruktionseinrichtung 36 ist zur Durchführung von hier beschriebenen Funktionen programmiert, und der Ausdruck der Bildrekonstruktionseinrichtung bezieht sich hier auf Computer, Prozessoren, Mikrocontroller, Mikrocomputer, programmierbare Logikcontroller, anwendungsspezifische integrierte Schaltungen, feldprogrammierbare Gate Arrays (FPGA) und andere programmierbare Schaltungen.
Der Computer 38 empfängt auch Befehle und Abtastparameter von einem Bediener über eine Konsole 42, die eine Eingabeeinrichtung aufweist. Eine Anzeigeeinrichtung 44 wie eine Kathodenstrahlröhre und eine Flüssigkristallanzeige (LCD) ermöglichen dem Bediener die Betrachtung des rekonstruierten 3-dimensionalen Datensatzes und anderer Daten vom Computer 38. Die vom Bediener zugeführten Befehle und Parameter werden vom Computer 38 zur Ausbildung von Steuersignalen und Informationen für das DAS 34, die Motorsteuereinrichtung 32 und die Strahlungssteuereinrichtung 30 verwendet.
Im Gebrauch wird ein Patient derart positioniert, dass sich das interessierende Objekt 12 im Ansichtfeld des Systems 10 befindet, d.h., die Brust 12 wird im abgebildeten Volumen positioniert, das sich zwischen der Strahlungsquelle 14 und dem Erfassungsarray 16 erstreckt. Dann werden Ansichten der Brust 12 aus zumindest 2 Projektionswinkeln 18 zur Erzeugung eines Projektionsdatensatzes des interessierenden Volumens erfasst. Die Vielzahl der Ansichten stellt den Tomosynthese-Projektionsdatensatz dar. Der erfasste Projektionsdatensatz wird dann zur Erzeugung eines 3-dimensionalen Datensatzes verwendet, d.h., einer Vielzahl von Schnitten für die abgetastete Brust 12, die die 3-dimensionale Röntgendarstellung der abgebildeten Brust 12 darstellen. Nach der Freigabe der Strahlungsquelle 14, sodass der Strahlungsstrahl am ersten Projektionswinkel 50 emittiert wird, wird eine Ansicht unter Verwendung des Erfassungsarrays 16 erfasst. Der Projektionswinkel 18 des Systems 10 wird dann durch Verschieben der Position der Quelle 14 geändert, sodass eine zentrale Achse 48 des Strahlungsstrahles in einen zweiten Projektionswinkel 52 geändert wird, und die Position des Erfassungsarrays 16 wird geändert, sodass die Brust 12 im Ansichtfeld des Systems 10 bleibt. Die Strahlungsquelle 14 wird wieder freigegeben, und eine Ansicht wird für den zweiten Projektionswinkel 52 erfasst. Die gleiche Prozedur wird dann für eine beliebige Anzahl folgender Projektionswinkel 18 wiederholt.
2 zeigt ein Verfahren 60 zur Verbesserung der Sichtbarkeit eines Objektes 61 in einem Röntgenbild. Gemäß dem Ausführungsbeispiel enthält das Verfahren 60 eine Erzeugung 62 eines Röntgenbildes zumindest eines Objektes 61 (in 3 gezeigt), eine Erzeugung 64 einer Schätzung eines das zumindest eine Objekt 61 umgebenden Hintergrundes, eine Subtraktion 66 der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes 61, eine 68 der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes 61, und eine Kombination 70 der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes 61 und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist das Objekt 61 eine Mikroverkalkung und der das Objekt 61 umgebende Hintergrund ist ein Teil der Brust 12. Die Projektionen sind beispielsweise gleich einem Standardmammogramm, bei dem das gesamte zwischen der Quelle 14 und der Erfassungseinrichtung 16 positionierte Gewebe zum Bild beiträgt. Dementsprechend werden rohe Tomosynthese-Datensätze einer Vielzahl von Projektionen zusammengesetzt. Dieser Satz an Projektionen wird dann zur Rekonstruktion eines Volumens verwendet, das aus einer Vielzahl von Schnitten besteht, die begriffsmäßig auf Gewebe zwischen der Quelle 14 und der Erfassungseinrichtung 16 beruhen. Daher können die hier beschriebenen Verfahren bei einer beliebigen konstituierenden Projektion des Tomosynthese-Datensatzes, bei einem beliebigen Schnitt der Schnitte des Volumens oder einer Kombination daraus verwendet werden.
Demnach können die hier beschriebenen Verfahren bei einer digitalisierten Filmschablonenabbildung, digitalen Mammografieabbildung, d.h., digitalen Vollfeldmammografie (FFDM) verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel enthält die FFDM ein Direkterfassungssystem, das Röntgenstrahlen direkt in Ladung umwandelt, die zu einer Bildelementintensität wird. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel enthält die FFDM ein indirektes Erfassungssystem, das Röntgenstrahlen in Licht umwandelt, was Scintillation genannt wird, und das Licht dann in eine Ladung umgesetzt wird, die zu einer Bildelementintensität wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Erzeugung 62 eines normalisierten Röntgenbildes die Erzeugung zumindest eines digitalen Mammografiebildes bzw. eines digitalisierten Filmmammografiebildes. Das Mammografiebild wird derart normalisiert, dass die Bildintensitätswerte proportional zu einem integrierten Dämpfungskoeffizient-Dicke-Produkt einer Weglänge ist, die von einem Röntgenstrahl durchlaufen wird. Das Dämpfungskoeffizient-Dicke-Produkt charakterisiert einen Gesamtbetrag der Röntgenstrahldämpfung von der Strahlungsquelle 14 zum Erfassungsarray 16. Nach der Normalisierung des Bildes erscheint eine Vielzahl von Mikroverkalkungen 61 (μ_MC) als lokalisierte helle Spitzen im Bild. Bei einem Ausführungsbeispiel kann jedes Bild-Bildelement G (i,j) auf der Erfassungseinrichtung 16 wie folgt ausgedrückt werden:
wobei: μ(x,y,z,E) ein röntgenenergieabhängiger Dämpfungskoeffizient der Brust 12 an jeder Position in der Brust 12 ist.
Das Integral über die Energie (dE) beschreibt eine Bildelementintensität, die durch ein polyenergetisches Spektrum von Röntgenstrahlen erzeugt wird, und das Integral über die Weglänge (dp) beschreibt eine Trajektorie einer Vielzahl individueller Strahlen des Röntgenstrahls zu einem Bildelementort. Bei einem Ausführungsbeispiel überspannen die Dämpfungscoeffizienten μ(x,y,z,E) einen weiten Bereich, der eine Dämpfung aufgrund Fibroglandular-äquivalentem Gewebe, Fettgewebe und einer Vielzahl von Kalziumsalzen enthält. 3 zeigt einen Teil eines Brustamputationsprobenbildes, in dem Mikroverkalkungen 61 als kleine helle Punkte erscheinen. 3 wurde derart normalisiert, dass eine Helligkeit jedes Bildelementes sich entsprechend dem Modell in Gleichung 1 verhält.
In der Praxis ist der Dämpfungskoeffizient μ(x,y,z,E) einer typischen Mikroverkalkung ungefähr 25mal größer als das zweithäufigste Dämpfungsmaterial in der Brust 12. Der große Dämpfungskoeffizient resultiert in einer Vielzahl lokal heller Bildelemente, die Röntgenstrahlen entsprechen, die durch die Mikroverkalkung 61 fallen, und im Bild erscheinen. Die lokale Helligkeit wird trotz einer relativ kurzen Weglänge durch die Mikroverkalkung 61 verglichen mit der Weglänge durch die Brust 12 beobachtet.
Das Verfahren 60 enthält auch eine Zerlegung des Röntgenbildes in zumindest zwei separate Bilder, wie ein erstes Bild A und ein zweites Bild B, ist aber nicht darauf beschränkt. Bei einem Ausführungsbeispiel stellt das erste Bild A die Beiträge von jeder Mikroverkalkung zur Bildelementintensität dar, und das zweite Bild B stellt die Beiträge des Hintergrundbrustgewebes zur Bildelementintensität dar.
Bei einem Ausführungsbeispiel kann das Röntgenbild folgendermaßen zerlegt werden:
Gl. 2 wobei:
die Beiträge jeder Mikroverkalkung 61 zur Bildelementintensität darstellt, und
die Beiträge des Hintergrundbrustgewebes zur Bildelementintensität darstellt.
In Gleichung 2 resultiert der Beitrag der Bildelementintensität G(i,j) aufgrund des Ausdruckes A(i,j) aus der Mikroverkalkung 61, und der Beitrag zur Bildelementintensität aufgrund des Ausdruckes B(i,j) resultiert aus dem verbleibenden Brustgewebe entlang der gleichen Weglänge.
In der Praxis verändert sich der Beitrag von B(i,j) zu G(i,j) langsam in einer kleinen Region um jede Mikroverkalkung 61, und daher enthält die Subtraktion 66 der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund der Mikroverkalkung 61 bei einem Ausführungsbeispiel die Subtraktion der Hintergrundschätzung B(i,j) von G(i,j) zur Erzeugung einer Schätzung von A(i,j), d. h. einer Schätzung der Beiträge von jeder Mikroverkalkung 61 zur Bildelementintensität. Bei einem Ausführungsbeispiel kann ein statistischer Algorithmus, wie eine lokale und robuste Statistik für den Hintergrund, die die Auswirkung von Ausreißern verringert, zur Schätzung von B(i,j) verwendet werden, wobei dies keine Einschränkung darstellt. Ausreißer beschreiben hier einen beliebigen Wert, ein Auslesen oder eine Messung, die weit außerhalb etablierter Grenzen oder eines zentralen Bereiches der Daten liegt, und aus diesem Grund fraglich ist, oder als Objekt oder Prozess betrachtet wird, der keinen Hintergrund darstellt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann eine Vielzahl von Schätzungen, wie eine lokale Mittelwertschätzung oder eine lokale Medianschätzung in einem Feld von G(i,j) zur Schätzung des lokalen Hintergrundes des Brustgewebes verwendet werden, was keine Einschränkung darstellt.
Daher kann bei einem Ausführungsbeispiel die Überschussintensität aufgrund von Mikroverkalkungen 61 folgendermaßen geschätzt werden: A(i,j) = G(i,j) – B(i,j) Gleichung 3 wobei B(i,j) ein Schätzwert des lokalen Hintergrundbrustgewebes ist. In diesem Beispiel wird der lokale Medianwert von (i,j) zur Schätzung des Hintergrundes B(i,j) verwendet. In Regionen mit Mikroverkalkungen 61 ist die Überschussintensität A(i,j) typischer Weise groß und positiv.
4 zeigt die in 3 dargestellte Brustamputationsprobe mit beseitigtem lokalen Medianwert. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine lokale Nachbarschaft, beispielsweise eine Nachbarschaft aus 7 × 7 Bildelementen zur Erzeugung des in 4 gezeigten Bildes mit subtrahiertem lokalen Medianwert verwendet. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird die Nachbarschaft variabel in Abhängigkeit des Bildelementabstandes und spezifischer Abbildungsgrößenparameter ausgewählt. Enthalten die Brustbildelemente beispielsweise keine Mikroverkalkungen 61, sind die Überschussintensitäten A(i,j) im Allgemeinen eingipflig um 0 verteilt, und fluktuieren aufgrund der natürlichen Intensitätsschwankung einer Projektion von Brustgewebe auf der Erfassungseinrichtung 16. Bei einem Ausführungsbeispiel begründen die Hintergrundbrustbildelemente im Allgemeinen einen Hauptteil der Bildelementintensitäten im Histogramm eines beliebigen bestimmten Feldes.
5 zeigt ein Histogramm einer Vielzahl lokaler Bildfelder. 5a zeigt ein lokales Feld einer Brustamputationsprobe mit einer Vielzahl von Mikroverkalkungen 61. 5b zeigt ein lokales Feld einer Brustamputationsprobe, das keine Mikroverkalkungen 61 enthält, d.h. ein Hintergrundbrustfeld. 5c zeigt ein Histogramm des in 5a gezeigten Brustfeldes, und 5d zeigt ein Histogramm des in 5b gezeigten Brustfeldes. Das in 5c gezeigte Intensitätshistogramm enthält ein langes Ende, das durch den Pfeil auf der positiven Seite der Verteilung angegeben ist. Die durch den Pfeil angegebenen Bildelementintensitäten stellen Bildelementintensitätswerte dar, die primär den Mikroverkalkungen 61 entsprechen. Das in 5d gezeigte Intensitätshistogramm enthält keine Mikroverkalkungen 61, und daher kein Ende wie in 5c gezeigt, sondern das Histogramm ist nahezu eingipfelig.
6 zeigt ein Histogramm von Bildelementintensitäten der in 4 gezeigten Brustamputationsprobe. Wie in 6 gezeigt, stellen die durch den Pfeil angegebenen Bildelementintensitäten Bildelementintensitätswerte dar, die primär den Mikroverkalkungen 61 entsprechen.
Das Verfahren 60 beinhaltet auch eine 68 der Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund der Mikroverkalkung 61, d.h., die Abbildung der A(i,j)-Schätzintensitäten derart, dass lediglich die Überschussintensität primär aufgrund der Mikroverkalkungen 61 positiv bleibt. Bei einem Ausführungsbeispiel kann die 68 unter Verwendung einer Nachschlagetabelle bewirkt werden.
7 zeigt ein Histogramm von Brustamputationsintensitäten 100 mit subtrahiertem Medianwert. Ein um null zentrierter großer Bereich entspricht primär der Überschussintensität aufgrund einer normalen Veränderlichkeit von Hintergrundbrustgewebe, und das durch den Pfeil angegebene Ende entspricht primär der Überschussintensität aufgrund der Mikroverkalkungen 61. Eine Kurve 102 beschreibt die Eingangs-/ Ausgangsbeziehung zwischen median-subtrahierten Brustamputationsintensitäten und den Ausgangsintensitäten Ae.
Wie es in 7 gezeigt ist, stellt die x-Achse eine Eingangsintensität dar, d.h., die Intensität des ersten Bildes A, und die y-Achse stellt eine Ausgangsintensität dar. Daher wird das eingegebene Überschussintensitätsschätzbild, das erste Bild A, beispielsweise durch Nachschlagen zur Erzeugung eines Ausgangsbildes Ae neu abgebildet. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Nachschlagetabelle zum Identifizieren der Bildelemente aufgrund des Endes konfiguriert, d.h., was als Mikroverkalkungen betrachtet werden kann, und enthält einen Parameter α. Bei einem Ausführungsbeispiel wird α derart ausgewählt, dass er ein ungefährer Schwellenwert ist, unter dem eine absolute Überschussintensität in A auf null gesetzt wird, und über einem Punkt liegt, an dem die Überschussintensität in A über diesem Schwellenwert bewahrt wird. Wie es in 7 gezeigt ist, entsprechen die Intensitäten größer α primär einer Vielzahl von lokal hellen Spitzen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Nachschlagetabelle variabel ausgewählt, um das Entfernen einer Fluktuation aufgrund von Hintergrundbrustgewebe zu erleichtern. Bei einem Ausführungsbeispiel ist α eine Funktion der physikalischen und statistischen Röntgenabbildungseigenschaften der Brust und der Mikroverkalkungen. Bei zumindest einem bekannten CAD-System werden die Schwellenwerte beispielsweise mit neuronalen Netzen oder heuristisch berechnet. Bei einigen bekannten CAD-Algorithmen werden Erfassungsparameter in einer intensiven „Trainings"-Phase berechnet, während unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahren die Berechnung von α nicht iterativ ist, und auch nicht auf einem Training anhand einer Beispielabbildung beruht, sondern eine Funktion physikalischer Eigenschaften ist, die in einer Kalibrierungsprozedur theoretisch ohne Betrachtung einer realen Abbildung gemessen werden können.
Bei einem Ausführungsbeispiel ist α eine Konstante bei der folgenden Energieminimierung: Ae = argx min(Â – x)2 + α|x| Gleichung 4
Bei einem Ausführungsbeispiel kann die Energieminimierung in Gleichung 4 unter Verwendung einer Vielzahl von halbquadratischen Minimierungsverfahren zur Abbildung von A-Intensitäten auf A_e-Intensitäten anstelle über eine Nachschlagetabelle gelöst werden. Dementsprechend kann das A_e-Bild mit einer Nachschlagetabelle oder einem Algorithmus berechnet werden.
Da G nominell ein Dämpfungskoeffizient-Dicke-Produktbild ist, kann bei einem Ausführungsbeispiel eine Vielzahl von Statistiken von Mikroverkalkungsgrößen, Mikroverkalkungszusammensetzungen, Erfassungsparametern, Rauschmodellen und Brustdichteschätzungen zur Berechnung von α verwendet werden. Daher ist α bei einem Ausführungsbeispiel ein vorbestimmter konstanter Überschussintensitätsschwellenwert. Wird beispielsweise ein Eingansbild A verwendet, entsprechen die positiven Nicht-Nullwerte des Ausgangsbildes Ae den lokalen Spitzen in G oder Teilen der lokalen Spitzen.
8 zeigt ein neu abgebildetes Überschussintensitätsbild, das G in 3 entspricht, nach einer Verarbeitung durch Subtrahieren 66 der lokalen Hintergrundschätzung und Neuabbildung 68 von Überschussintensitätsschätzungen unter Verwendung einer Nachschlagetabelle, wie der in 7 verwendeten.
Die Kombination 70 der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund der Mikroverkalkungen 61 und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes erleichtert die Erhöhung eines lokalen Kontrastes einer Vielzahl lokaler Spitzen, d.h., Mikroverkalkungen 61, während viel Hintergrundbrustinformation bewahrt wird. Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Kombinieren 70 der abgebildeten Schätzungen das Kombinieren der abgebildeten Schätzungen unter Verwendung eines multiplikativen oder Bayesbasierten Algorithmus. Bei einem Ausführungsbeispiel werden G und Ae durch Auswählen eines Gewichtungsfaktors β für Ae kombiniert, wobei 0 < β < 1 gilt, sodass ein verbessertes Bild Ge folgendermaßen definiert ist. Ge = (1 – β)G + β Ae Gleichung 5
9 zeigt ein verbessertes Bild Ge, das unter Verwendung des in 2 gezeigten Verfahrens erzeugt ist. Bei einem Ausführungsbeispiel kann das verbesserte Bild Ge auf einem System 10 angezeigt werden, oder es kann eine Vielzahl von Bildern auf einen Röntgenfilm zur Betrachtung einer Hardcopy transferiert werden.
Vorstehend ist ein Verfahren zur Erleichterung der Verbesserung der Sichtbarkeit eines Objektes in einem Röntgenbild beschrieben, mit der Erzeugung eines Röntgenbildes mit zumindest einem Objekt, der Erzeugung einer Schätzung eines das zumindest eine Objekt umgebenden Hintergrundes, der Subtraktion der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes, der Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und der Kombination der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes.
Obwohl die Erfindung anhand bestimmter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, erkennt der Fachmann, dass die Erfindung Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der Patentansprüche unterzogen werden kann.

10: medizinisches Abbildungssystem
12: Objekt
14: Strahlungsquelle
16: Erfassungsarray
18: Projektionswinkel
20: Ebenen
28: Steuereinrichtung
30: Strahlungssteuereinrichtung
32: Motorsteuereinrichtung
34: Datenerfassungssystem (DAS)
36: Bildrekonstruktionseinrichtung
38: Computer
40: Massenspeichereinrichtung
42: Konsole
44: Anzeige
48: zentrale Achse
50: erster Projektionswinkel
52: zweiter Projektionswinkel
60: Verfahren
61: Objekt
62: Röntgenbild zumindest eines Objektes erzeugen
64: Schätzung eines Hintergrundes des zumindest einen Objektes
: erzeugen
66: Schätzung vom Bild zur Erzeugung von Bildelementintensitäten
: aufgrund des Objektes subtrahieren
68: Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes
: abbilden
70: abgebildete Schätzung und das Röntgenbild zur Erzeugung
: eines verbesserten Bildes kombinieren
100: Brustamputationsintensitäten
102: Kurve

Claims

Verfahren (60) zur Erleichterung einer Verbesserung der Sichtbarkeit eines Objektes (12, 61) in einem Röntgenbild, mit den Schritten Erzeugen (62) eines Röntgenbildes mit zumindest einem Objekt, Erzeugen (64) einer Schätzung eines das zumindest ein Objekt umgebenden Hintergrundes, Subtrahieren (66) der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes, Abbilden (68) der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und Kombinieren (70) der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes.
Verfahren (60) nach Anspruch 1, wobei die Erzeugung eines Röntgenbildes die Erzeugung eines Röntgenbildes unter Verwendung einer digitalisierten Filmschablonenabbildung und/ oder einer digitalen Vollfeldmammografie-(FFDM-)Abbildung und/ oder eines Tomosyntheseabbildungssystems zur Erzeugung einer Tomosyntheseabbildung umfasst.
Verfahren (60) nach Anspruch 1, ferner mit der Normalisierung des Röntgenbildes, wobei das normalisierte Röntgenbild eine Bilddarstellung einer Dämpfungskoeffizient-Dicke-Produktintensität an jedem Bildelement im Röntgenbild umfasst.
Verfahren (60) nach Anspruch 1, wobei das Objekt (12, 61) eine Mikroverkalkung umfasst, und das Röntgenbild ein Dickenormalisiertes Mammografieröntgenbild umfasst.
Verfahren (60) nach Anspruch 1, ferner mit der Zerlegung des Röntgenbildes in ein erstes Bild A und ein zweites Bild B:
wobei
die Beiträge von jedem Objekt (12, 61) zur Bildelementintensität darstellt, und
die Beiträge eines Hintergrundbrustgewebes zur Bildelementintensität darstellt.
Verfahren (60) nach Anspruch 1, wobei die Subtraktion (66) der Hintergrundschätzung vom Röntgenbild zur Erzeugung einer Schätzung von Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes (12, 61) die Subtraktion der Hintergrundschätzung B umfasst: A(i,j) = G(i,j) – B(i,j) wobei B(i,j) eine Schätzung des lokalen Hintergrundbrustgewebes ist, G(i,j) ein normalisiertes Röntgenintensitätsbild eines Dämpfungskoeffizient-Dicke-Produktes ist, und A(i,j) die Beiträge von jedem Objekt zur Bildelementintensität darstellt.
Verfahren (60) nach Anspruch 4, wobei die Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund der Mikroverkalkung die Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund der Mikroverkalkung unter Verwendung einer Nachschlagetabelle und/oder eines Algorithmus umfasst, wobei der Algorithmus einen Energieminimierungs-Algorithmus mit einer Vielzahl von Parametern beruhend auf einer Abbildungsphysik umfasst.
Verfahren (60) nach Anspruch 7, wobei die Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten unter Verwendung einer Nachschlagetabelle die Abbildung der Schätzung der Bildelementintensitäten unter Verwendung einer Nachschlagetabelle mit einem vorbestimmten konstanten Überschussintensitätsschwellenwert zur Erzeugung eines Ausgangbildes Ae umfasst, wobei der vorbestimmte konstante Überschussintensitätsschwellenwert eine Funktion einer physikalischen und statistischen Röntgenabbildungseigenschaft der Brust und der Mikroverkalkungen ist.
Verfahren (60) nach Anspruch 1, wobei die Kombination (70) der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes die Kombination der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes unter Verwendung eines multiplikativen Algorithmus und/ oder eines Bayes-beruhenden Algorithmus umfasst.
Verfahren (60) nach Anspruch 1, wobei die Kombination (70) der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes (12, 61) und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines verbesserten Bildes die Kombination der abgebildeten Schätzung der Bildelementintensitäten aufgrund des Objektes und des Röntgenbildes zur Erzeugung eines gesteigerten Bildes folgendermaßen umfasst: Ge = (1 – (3)G + β Ae wobei Ae ein abgebildetes Ausgangsbild ist, β ein Gewichtungsfaktor mit 0 < β < 1 ist, und Ge ein verbessertes Bild ist.