ES2891340T3 - Método de cuantificación de imágenes - Google Patents
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Abstract
Un método que comprende: recibir datos de imagen representativos de una imagen de rayos X de al menos parte de un sujeto que comprende tejido y la obtención de los datos de formación de la imagen mediante la realización de un procedimiento de formación de imágenes de rayos X, en donde una primera parte de la imagen de rayos X se expone de forma directa y una segunda parte de la imagen de rayos X es representativa del tejido en una región del sujeto; y determinar una medida de atenuación en función de una medida de energía obtenida de la primera parte de la imagen de rayos X y una medida de energía obtenida de la segunda parte de la imagen de rayos X; caracterizado por usar la medida de atenuación para estimar una densidad de tejido dentro de al menos parte de la región del sujeto; determinar un punto de referencia en la imagen de rayos X, en donde la determinación del punto de referencia se realiza dependiendo de la densidad estimada del tejido; en donde el procedimiento de formación de imágenes de rayos X comprende la selección de una energía de entrada de los rayos X que esté por debajo de un umbral de saturación de un detector de rayos X que usa el procedimiento de formación de imágenes de rayos X, de modo tal que los valores de píxeles en la primera parte de la imagen de rayos X varíen dependiendo de la energía de entrada de los rayos X.
Description
DESCRIPCIÓN
Método de cuantificación de imágenes
Campo de la invención
La presente invención se refiere al análisis de una imagen. Se encuentra un valor de referencia en una imagen a partir del cual se puede cuantificar una característica o región de la imagen para un análisis posterior. Por ejemplo, se puede encontrar un valor de densidad de la mama. Usando la densidad de la mama, la mama puede clasificarse como grasa o densa.
La invención se refiere en particular a la cuantificación de una característica o región de una imagen mediante una comparación de la energía impartida a un detector debajo de un objeto, es decir, el objeto cuya imagen se obtiene y su comparación con la energía impartida a una región de la imagen expuesta de forma directa.
Antecedentes
Son conocidos los sistemas de procesamiento de imágenes que automatizan la evaluación. Por ejemplo, puede encontrarse información sobre tales sistemas de procesamiento de imágenes por Van Engeland et al, en un artículo titulado "Estimación de la densidad volumétrica de la mama a partir de mamografías digitales de campo completo", IEEE Transactions on Medical Imaging, IEEE Service Center, Piscataway, NK, EE. UU., Vol. 25, N°3, marzo de 2006, páginas 273-282, XP00154771. Puede encontrarse más información en la publicación GB 2 474 319 A (Matakina Technology Ltd.) de abril de 2011.
Los sistemas de procesamiento de imágenes médicas procesan imágenes para derivar cierta información de diagnóstico, por ejemplo, a partir de rayos X, imágenes de resonancia magnética (MRI) y tomosíntesis. En particular, estos se utilizan para ayudar en el diagnóstico de cánceres y la medición de la composición del objeto.
A menudo, los sistemas de procesamiento de imágenes reciben una serie de imágenes, por lo general estrechamente relacionadas, por ejemplo, imágenes del mismo sujeto con una ligera variación en el aspecto o en el tiempo. Tal multiplicidad y variedad permite inferir más información que una sola imagen. Además, la información selectiva procedente de múltiples imágenes puede mejorar la confiabilidad, por ejemplo, exponiendo un objeto hasta ahora obstaculizado. Por lo tanto, la disponibilidad de imágenes comparativas puede ayudar a dirigir y verificar el procesamiento de imágenes. Sin embargo, particularmente en el campo de la radiografía, las imágenes o características de una imagen a menudo son difíciles de interpretar debido a errores o valores desconocidos en los datos físicos de imágenes.
Es conocido el uso de la mamografía para obtener imágenes del tejido de la mama. Una mamografía se crea enviando fotones de rayos X hacia la mama y detectando cuántos fotones de rayos X la atraviesan. Cuanto menor sea la cantidad de fotones de rayos X que la atraviesan, más denso será el tejido de la mama. Para cuantificar la imagen basada en un modelo 'absoluto' de la física junto con las propiedades asumidas de la mama, se requiere que todos los datos físicos de la generación de la imagen sean conocidos y precisos (por ejemplo, flujo de fotones, voltaje del tubo de rayos X, área de píxeles y tiempo de exposición). De ahí la necesidad de utilizar valores de referencia dentro de la imagen.
Investigaciones realizadas por Highnam y Brady (Highnam y Brady, "Análisis de imágenes mamográficas”, Kluwer Academic Publishers 1999) dieron como resultado una comprensión de cómo calcular automáticamente la densidad del tejido de la mama a partir de una mamografía y, por lo tanto, cuantificar el tejido de interés. El tejido de interés puede comprender, por ejemplo, tejido fibroso, tejido glandular, agua o tejido canceroso.
El método de Highnam y Brady utiliza una combinación de procesamiento de imágenes y física de los rayos X, y los datos físicos de la formación de imágenes asociados que generalmente se relacionan con la conversión de un valor de píxel P, medido en las coordenadas (x,y), P (x,y) en la mamografía, en un espesor de grasa, hgrasa(x,y) cm, y un espesor del “tejido de interés”, hint(x,y) cm, donde "tejido de interés" podría ser tejido fibroso, tejido glandular, agua o tejido canceroso.
El "tejido de interés" puede comprender y/u ocultar cánceres. Por tanto, independientemente de la técnica de procesamiento de imagen utilizada, la segmentación precisa de la mama en las mamografías es esencial para la localización y el diagnóstico eficaces de los cánceres. La segmentación guía la búsqueda de anomalías en la región relevante y permite un análisis comparable, por ejemplo, un análisis temporal o una comparación automatizada de las imágenes correspondientes.
El documento PCT/GB2010/001472 proporciona un medio para estimar automáticamente la composición de las mamas mediante el cálculo de los valores hint y hgrasa; la suma de los valores hint y hgrasa; y el cálculo de la densidad de la mama. El método resuelve indicaciones erróneas y errores en el cálculo y en las bases de cálculo al encontrar siempre un punto de referencia confiable en una imagen que luego permite el cálculo de un error de calibración explícito. En consecuencia, el método es robusto frente a errores y datos desconocidos en los datos de formación de
la imagen, y tiene un factor de error de calibración asociado que puede usarse para alertar al usuario según sea necesario.
Además, los datos físicos de la formación de imágenes precisos son innecesarios y, de hecho, pueden ignorarse el miliamperio-segundo (mAs) y gran parte de la información del detector, aparte de suponer que el detector es lineal con un desplazamiento conocido.
Un método como tal funciona bien, pero un paso clave es definir un borde interno de la mama en donde identificar un punto de referencia - efectivamente, un punto de referencia interno para cada imagen.
En la tomosíntesis digital de mama (TDM), se toman y reconstruyen múltiples proyecciones de rayos X de dosis baja de un objeto para crear una vista pseudo 3D del objeto. La proyección central de la TDM es efectivamente una mamografía de dosis baja y por lo tanto se aplica lo indicado en el documento PCT/GB2010/001472.
A pesar de sus ventajas diagnósticas, la TDM presenta desafíos para el flujo de trabajo clínico, ya que implica un mayor tiempo de lectura e interpretación y, por lo tanto, un mayor costo y potencial para la supervisión del lector, incluso con la ayuda de CAD.
Compendio de la invención
La presente invención se refiere al análisis de una imagen. Se encuentra un valor de referencia en una imagen a partir del cual se puede cuantificar una característica o región de la imagen para un análisis adicional.
La invención se refiere en particular a la cuantificación de una característica o región de una imagen mediante una comparación de la energía impartida a un detector debajo de un objeto, es decir, el objeto cuya imagen se obtiene, y su comparación con la energía impartida a una región de la imagen expuesta de forma directa.
La presente invención se refiere a un método mejorado para el análisis automático de una o más medidas cuantitativas de una característica de imagen en el que, por ejemplo, se utiliza un sistema de formación de imágenes para capturar una imagen y las propiedades de la imagen se cuantifican utilizando técnicas de procesamiento de imágenes.
Ventajosamente, con respecto a la mamografía, el método implica el uso de imágenes de dosis baja en la evaluación temprana de la composición de la mama de una mujer y el cálculo de su riesgo inicial a una edad temprana. Esto mejora el resultado para el paciente y, a su vez, ayuda a optimizar el flujo de trabajo clínico.
Una ventaja de la presente invención es que establece desde el principio si una mama es grasa o densa y en imágenes de dosis baja. Esto resuelve la estimación de la composición de la mama a partir de imágenes tales como la TDM mediante el uso de la naturaleza de una dosis baja de la imagen para configurar correctamente la región interna de la mama para la búsqueda. En particular, la invención se refiere a la cuantificación de una imagen mediante la comparación de la energía impartida al detector debajo de un objeto como una mama y la energía impartida a la región de una imagen expuesta de forma directa.
Es importante destacar que el éxito de la técnica en imágenes de dosis baja sugiere que se puede utilizar la evaluación de rayos X de dosis baja de una mama en la evaluación temprana de la composición de la mama de una mujer, un riesgo inicial calculado a una edad temprana mediante el cual características tales como la densidad, un precursor conocido del cáncer, se puede rastrear a lo largo del tiempo y detectar un cáncer temprano.
Un paso importante es definir un borde interno de la mama en donde identificar un punto de referencia - efectivamente, un punto de referencia interno para cada imagen. Por lo tanto, debería establecerse temprano en el proceso si una mama es grasa o densa.
En un primer aspecto de la invención, se proporciona un método que comprende: la recepción de datos de imagen representativos de una imagen de rayos X de al menos parte de un sujeto que comprende tejido y la obtención de los datos de formación de la imagen mediante la realización de un procedimiento de formación de imágenes con rayos X, en el cual una primera parte de la imagen de rayos X se expone de forma directa y una segunda parte de la imagen de rayos X es representativa del tejido en una región del sujeto; y la determinación de una medida de atenuación en función de una medida de energía obtenida de la primera parte de la imagen de rayos X y una medida de energía obtenida de la segunda parte de la imagen de rayos X;
la utilización de la medida de atenuación para estimar una densidad de tejido dentro de al menos parte de la región del sujeto;
la determinación de un punto de referencia en la imagen de rayos X, en el que la determinación del punto de referencia se realiza dependiendo de la densidad estimada del tejido;
en el cual, el procedimiento de formación de imágenes de rayos X comprende la selección de la energía de entrada de los rayos X por debajo de un umbral de saturación de un detector de rayos X que usa el procedimiento de formación de imágenes de rayos X, de modo tal que los valores de píxeles en la primera parte de la imagen de rayos X varíen dependiendo de la energía de entrada de los rayos X.
La determinación de la medida de atenuación puede comprender la división de la medida de energía obtenida de la primera parte de la imagen de rayos X y la medida de energía obtenida de la segunda parte de la imagen de rayos X para obtener un valor de atenuación; y la división del valor de atenuación por un espesor de tejido en la región del sujeto para obtener la medida de atenuación.
El método puede comprender además la obtención de la medida de energía de la primera parte de la imagen de rayos X usando al menos un valor de píxel de por lo menos un píxel en la primera parte de la imagen de rayos X; y la obtención de la medida de energía de la segunda parte de la imagen de rayos X usando al menos un valor de píxel de por lo menos un píxel en la segunda parte de la imagen de rayos X.
La selección del punto de referencia puede comprender la selección entre un primer procedimiento y un segundo procedimiento para la determinación del punto de referencia, basándose la selección entre el primer procedimiento y el segundo procedimiento en la densidad de tejido estimada.
El método puede comprender además el uso del punto de referencia para determinar, para cada uno de una pluralidad de puntos en la región del sujeto, un espesor de grasa hgrasa y un espesor de tejido de interés hint.
La selección entre el primer procedimiento y el segundo procedimiento puede comprender la selección del primer procedimiento si la densidad de tejido estimada es mayor que una densidad umbral de tejido y la selección del segundo procedimiento si la densidad de tejido estimada es menor que una densidad umbral de tejido.
La región del sujeto puede comprender al menos parte de una mama, y la densidad de tejido estimada puede ser una densidad de tejido estimada de al menos parte de la mama.
La selección del punto de referencia en el primer procedimiento puede comprender la selección de un punto de referencia cerca de un borde de la mama; y la selección del punto de referencia en el segundo procedimiento puede comprender la selección de un punto de referencia más alejado del borde de la mama.
Cada uno de los procedimientos primero y segundo puede comprender la determinación de un límite de tejido en la imagen de rayos X, dividiendo el límite de tejido una primera región de tejido de una segunda región de tejido, y la selección del punto de referencia en función del límite de tejido; el segundo procedimiento comprende además la iteración de la posición del límite del tejido hasta que se cumpla un criterio para el límite del tejido; y la selección del punto de referencia en el primer procedimiento comprende la selección del punto de referencia en la primera región del tejido o en el límite del tejido; y la selección del punto de referencia en el segundo procedimiento comprende la selección del punto de referencia en el límite de tejido iterado o en la segunda región de tejido.
El método puede comprender además la obtención de los datos de imagen mediante la realización de un procedimiento de formación de imágenes por rayos X, en el cual, el procedimiento de formación de imágenes por rayos X comprende un procedimiento de mamografía.
La energía de entrada para la formación de imágenes por rayos X es inferior a 1 mGy. La energía de entrada para la formación de imágenes por rayos X es inferior a 0,5 mGy. La energía de entrada para la formación de imágenes por rayos X es inferior a 0,3 mGy.
La imagen de rayos X se puede obtener usando rayos X monoenergéticos. La imagen de rayos X se puede obtener usando rayos X polienergéticos.
El método puede comprender además la determinación de la primera parte y de la segunda parte de la imagen de rayos X mediante la segmentación de los datos de la imagen.
En un segundo aspecto de la invención, que se proporciona independientemente, hay un aparato que comprende un procesador configurado para: recibir datos de imagen representativos de una imagen de rayos X de al menos parte de un sujeto que comprende tejido, y obtener los datos de imagen llevando a cabo un procedimiento de formación de imágenes de rayos X, en el que una primera parte de la imagen de rayos X se expone de forma directa y una segunda parte de la imagen de rayos X es representativa del tejido en una región del sujeto; y determinar una medida de atenuación en función de una medida de energía obtenida de la primera parte de la imagen de rayos X y una medida de energía obtenida de la segunda parte de la imagen de rayos X, caracterizado por que el procesador está configurado para utilizar la medida de atenuación para estimar una densidad de tejido dentro de al menos parte de la región del sujeto; determinar un punto de referencia en la imagen de rayos X, en el que la determinación del punto de referencia se realiza en función de la densidad de tejido estimada; y realizar el procedimiento de formación de imágenes de rayos X seleccionando una energía de entrada de los rayos X que esté por debajo de un umbral de saturación de un detector de rayos X utilizado en el procedimiento de formación de imágenes de rayos X, de modo tal que los valores de píxeles en la primera parte de la imagen de rayos X varían en función de la energía de entrada de los rayos X.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato de formación de imágenes de rayos X;
la Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra de forma general un método de una realización;
la Figura 3 muestra la dirección de la energía impartida a la mama y la energía impartida desde la mama;
la Figura 4 es una imagen que incluye un punto de referencia para una mama grasa;
la Figura 5 es un perfil de energía de una mama grasa;
la Figura 6 es una imagen que incluye un punto de referencia para una mama densa; y
la Figura 7 es un perfil de energía de una mama densa.
Descripción detallada
La presente invención se refiere a un método mejorado para el análisis y cuantificación de imágenes, en particular imágenes de dosis baja, es decir, en el que el valor de píxel en el detector no está saturado y refleja una medida aproximada de la energía de rayos X de entrada.
Se encuentra un valor de referencia en una imagen, por ejemplo, una región de tejido graso, buscando en el interior de una región apropiada de la imagen. En una realización preferida, esta región está alejada del borde de la mama. Saber que la mama es grasa y buscar lejos del borde de la mama evita puntos ruidosos y corrompidos.
Alternativamente, si la mama es densa, la búsqueda se realiza cerca del borde de la mama.
Una ventaja de la presente invención es que se proporcionan medios para determinar si una mama es grasa o densa antes de calcular la composición de la mama y se obtiene una estimación 'guiada' de la composición de la mama, utilizando la energía impartida al detector debajo de la mama y la energía impartida al detector fuera de la mama. A modo de realización ilustrativa, sólo se describe la presente invención en relación con imágenes de TDM.
La Figura 1 es una ilustración esquemática de un aparato de formación de imágenes de rayos X 10 según una realización. En la presente realización, el aparato de formación de imágenes de rayos X 10 es un aparato de formación de imágenes de tomosíntesis digital de mama (TDM). En otras realizaciones se puede utilizar cualquier aparato de formación de imágenes de rayos X.
El aparato de formación de imágenes de rayos X 10 comprende una fuente de rayos X 12 y un sistema de detectores 14 que comprende una pluralidad de elementos detectores. La fuente de rayos X 12 y el sistema de detectores 14 están conectados cada uno a un equipo informático 16. El equipo informático 16 comprende un procesador 20 y un almacén de datos 18 configurado para almacenar datos de imagen obtenidos por el sistema de detectores 14. El procesador 20 comprende circuitos de control 22 configurados para controlar parámetros de un procedimiento de formación de imágenes de rayos X, y circuitos de análisis de imágenes 24 configurados para analizar imágenes de rayos X obtenidas por el sistema de detectores. En otras realizaciones, se puede utilizar cualquier aparato o aparatos informáticos adecuados.
La Figura 2 es un diagrama de flujo que ilustra de forma general un método de una realización. En la etapa 40 del método de la Figura 2, el aparato de rayos X 10 se usa para obtener una imagen mamográfica de dosis baja (que en esta realización es una imagen de TDM) de la mama de un paciente. La mama se coloca entre la fuente de rayos X 12 y el sistema de detectores de rayos X 14. El equipo informático 16 hace que la fuente de rayos X 12 emita radiación monoenergética de dosis baja de rayos X . Una energía de entrada utilizada está entre 0 mGy y 0,5 mGy, por ejemplo, entre 0,05 mGY o 0,1 mGY y 0,5 mGY. (A modo de comparación, un intervalo de energía de entrada para mamografías estándar que no son de dosis baja puede ser de 0,7 mGy a 2,4 mGy). En otras realizaciones, puede usarse radiación polienergética de rayos X.
La radiación de la fuente de rayos X 12 es recibida por el detector de rayos X 14. El circuito de procesamiento de imágenes 22 recibe señales procedentes del detector de rayos X representativas de una cantidad de radiación de rayos X recibida por cada elemento del sistema de detectores. El circuito de procesamiento de imágenes 22 procesa las señales para obtener un conjunto de datos de imagen representativos de una imagen de rayos X que comprende una pluralidad de píxeles. Cada píxel puede ser representativo de la radiación recibida por un respectivo elemento del sistema de detectores.
La Figura 3 es un ejemplo de una imagen mamográfica obtenida usando un aparato de formación de imágenes de rayos X 10. Una primera parte 30 de la imagen está expuesta de forma directa por radiación de rayos X de la fuente de rayos X 12. En la primera parte 30, la radiación recibida por el detector de rayos X 14 no ha atravesado el tejido. La primera parte 30 aparece oscura en la Figura 2. Sin embargo, la energía de entrada de la radiación de rayos X es tal que los elementos detectores no están saturados. Una señal proporcionada por cada elemento detector es representativa de la radiación de rayos X recibida por ese elemento detector, incluso en la parte de la imagen expuesta de forma directa.
Una segunda parte 32 de la imagen está expuesta por radiación de rayos X que ha atravesado el tejido de la mama.
En la etapa 42 de la Figura 2, el procesador 20 procesa los datos de la imagen para obtener una estimación de referencia de la composición de la mama. El procesador 20 obtiene un valor de energía para cada píxel de los datos de imagen usando el valor de píxel de ese píxel. Cómo se convierten los valores de los píxeles en valores de energía (por ejemplo, una ecuación adecuada).
El procesador 20 divide la imagen en una primera parte que está expuesta de forma directa y una segunda parte que es representativa del tejido. El procesador 20 puede segmentar la mama en la imagen, por ejemplo, utilizando un valor umbral de píxel para distinguir entre píxeles de tejido de la mama y píxeles expuestos de forma directa. La densidad de la mama se estima utilizando la parte expuesta de forma directa de la imagen para obtener una indicación de la 'energía entrante' (es decir, la energía que entra en la mama) y los valores de píxeles dentro del área indicada de la mama para obtener una indicación de la 'energía saliente' (es decir, energía que sale de la mama), junto con una suposición de rayos X monoenergéticos:
Atenuación de los Rayos X uh = ln (Energía Entrante / Energía Saliente) (Ecuación 1)
donde uh es el símbolo de la atenuación de los rayos X, Energía Entrante es la energía que entra en la mama y Energía Saliente es la energía que sale de la mama.
En la presente realización, el procesador 20 determina una energía promedio de los píxeles en la primera parte de la imagen (que está expuesta de forma directa). El procesador 20 determina una energía promedio de los píxeles en la segunda parte de la imagen (en la que la radiación atraviesa la mama). A continuación, el procesador 20 divide la energía promedio de los píxeles en la primera parte expuesta de forma directa por la energía promedio de los píxeles en la segunda parte para obtener un valor de atenuación.
En otras realizaciones, el procesador 20 puede determinar valores para cualquier medida de energía en la primera parte y en la segunda parte. Por ejemplo, el procesador 20 puede determinar cualquier combinación estadística de valores de energía para píxeles en la primera parte y en la segunda parte. En algunas realizaciones, el procesador 20 determina el valor de atenuación tomando el logaritmo de una medida de energía de la primera parte dividido por una medida de energía de la segunda parte.
Esta atenuación luego se divide por el espesor de la mama para obtener una atenuación efectiva promedio por segmento volumétrico, por ejemplo, centímetro, en la mama.
En la presente realización, el espesor de la mama es un espesor medido obtenido por el aparato de formación de imágenes de rayos X 10. En otras realizaciones, se puede obtener un espesor mediante cualquier método adecuado. La atenuación puede dividirse por el espesor para obtener cualquier medida de atenuación adecuada, por ejemplo, cualquier medida de atenuación por unidad de distancia.
En la presente realización, la radiación de rayos X es monoenergética y se usa la Ecuación 1 para obtener un valor de atenuación. Se pueden utilizar modelos de rayos X más complejos como el polienergético.
En algunas realizaciones, se utilizan rayos X polienergéticos. En lugar de una sola ecuación como la Ecuación 1, el procesador 20 realiza una integral a lo largo de muchas energías.
El procesador 20 usa la atenuación efectiva promedio por centímetro para determinar una estimación de referencia de la composición de la mama. Se estima la densidad de la mama mediante la estimación de la composición de la mama. Una mama que tiene una menor proporción de grasa es más densa que una mama que tiene una mayor proporción de grasa, por lo que tiene una mayor atenuación promedio efectiva por centímetro.
Una mama que tiene una alta proporción de grasa (y por lo tanto una densidad baja) puede denominarse mama grasa. Una mama que tiene una menor proporción de grasa (y por lo tanto una alta densidad) puede denominarse mama densa. La atenuación efectiva promedio por centímetro es baja para las mamas grasas y alta para las mamas densas.
Ahora se proporcionan ejemplos de cálculos de atenuación para mamas grasas y densas.
En la Figura 4 se muestra una imagen de una mama grasa. Las manchas blancas en la Figura 4 son los puntos de referencia de la grasa. La delgada línea blanca sobre el tejido de la mama en una forma semicircular irregular es el borde interior de la mama. En la Figura 5 se muestra un perfil de energía de una mama grasa, que muestra la energía impartida en función de la distancia desde la pared torácica.
A continuación se muestra un cálculo de atenuación para la mama de la Figura 4:
La energía promedio en el interior de la mama es de 4175,38.
La energía promedio en el detector es de 37424,60.
El espesor de la mama es de 65 mm.
AMD = (37424,60 / 4175,38) / 65 = 0,138
donde AMD significa atenuación mamaria digital.
En la Figura 6 se muestra una imagen de una mama densa. Las manchas blancas son puntos de referencia de grasa y la delgada línea blanca sobre el tejido de la mama en una forma semicircular irregular es el borde interno de la mama. En la Figura 7 se muestra un perfil de energía de una mama densa, que muestra la energía impartida en función de la distancia desde la pared torácica.
A continuación se muestra un cálculo de atenuación para la mama de la Figura 6:
La energía promedio en el interior del seno es de 1990,48
La energía promedio en el detector es de 22122,41
El espesor de los senos es de 47 mm.
AMD = (22122,41 / 1990,48) / 47 = 0,236
Puede observarse que el valor de la medida de atenuación, AMD, es menor para la mama grasa que para la mama densa.
El procesador 20 determina si se pasa a la etapa 44 o a la etapa 46 del método de la Figura 2 basándose en la atenuación efectiva promedio determinada por centímetro que se calcula en la etapa 42. La atenuación efectiva promedio por centímetro se usa como una medida aproximada de la composición de la mama. Si se determina que la mama es una mama densa, el método pasa a la etapa 44. Si se determina que la mama es una mama grasa, el método pasa a la etapa 44.
En la presente realización, si la atenuación efectiva promedio por centímetro está por encima de un valor umbral, el método pasa a la etapa 44. Si la atenuación efectiva promedio por centímetro está por debajo del valor umbral, el método pasa a la etapa 46.
La etapa 44 y la etapa 46 proporcionan, cada una, un método para determinar un punto de referencia (que también puede denominarse punto de referencia) dentro de la mama. El punto de referencia puede ser un punto en el que el tejido de la mama es sustancial o mayoritariamente graso.
En la etapa 44, el procesador 20 realiza un primer procedimiento.
El procesador 20 genera un histograma de la frecuencia de ocurrencia de valores de píxeles para píxeles en la imagen de rayos X. El procesador 20 detecta un intervalo que se encuentra entre dos picos del histograma usando una única estadística de imagen generada a partir de los valores de píxeles, de modo que la ubicación del intervalo proporciona un valor umbral de píxel que marca una primera estimación de un borde interno de la mama.
El borde interno de la mama es una línea en la imagen de rayos X que divide una primera región de tejido que se encuentra entre el borde interno de la mama y un borde de la mama de una segunda región de tejido que está dentro del borde interno de la mama. En una mama densa, la primera región de tejido puede describirse como un borde graso de la mama. La segunda región de tejido puede describirse como tejido de la mama denso.
El borde interno de la mama puede determinarse de manera tal que la primera región de tejido comprende píxeles que tienen un valor de píxel por debajo del valor umbral de píxel y la segunda región de tejido comprende píxeles que tienen un valor de píxel por encima del valor umbral de píxel.
En otras realizaciones se puede utilizar cualquier método adecuado para determinar el borde interior de la mama. El borde interno de la mama se puede determinar mediante la congruencia de fases. El borde interno de la mama puede determinarse usando un valor umbral de píxel establecido a partir de estadísticas de imágenes de tejido. La determinación del borde interno de la mama puede comprender el procesamiento de imágenes, por ejemplo, la segmentación. La determinación del borde interior de la mama puede comprender el uso de una suposición semicircular para el borde de la mama.
Una vez que se ha determinado el borde interior de la mama, el procesador 20 selecciona un punto de referencia sobre el borde interior de la mama. En otras realizaciones, el procesador 20 selecciona un punto de referencia en la primera región de tejido (el borde graso de la mama). En general, para una mama densa, el punto de referencia se selecciona cerca del borde de la mama. El procesador 20 puede seleccionar una pluralidad de puntos de referencia.
En la presente realización, el procesador 20 busca un área de la mama exterior que aparece como todo graso, modela el borde de la mama y predice cómo sería el punto de referencia de grasa internamente. En otras realizaciones, el procesador 20 puede buscar un punto completamente denso en lugar de un punto completamente graso.
En algunas realizaciones se determina el borde interno de la mama y se encuentra un punto de referencia usando un método como el descrito, por ejemplo, en cualquiera de la páginas de la 12 línea 26 a la 13 línea 2, en la página 13 líneas 11 a 18, en la página 19 líneas 4 a 11, y en la página 21 líneas 4 a 17 del documento PCT/GB2010/001472.
Si se determina que la mama es grasa, el procesador 20 lleva a cabo la etapa 46 en lugar de la etapa 44. En la etapa 46, el procesador 20 lleva a cabo un segundo procedimiento. El segundo procedimiento comprende la generación de un histograma, la detección de un espacio en el histograma y la determinación de un borde interno de la mama, como se describió anteriormente con referencia a la etapa 44. Sin embargo, en el caso de una mama grasa, la primera región comprende un borde de la mama grasa y la segunda región comprende tejido de la mama grasa. Por lo tanto, la determinación de un punto de referencia utilizando el borde interno de la mama como se determinó inicialmente puede no proporcionar el mejor punto de referencia.
El segundo procedimiento comprende además el movimiento del borde interior de la mama hacia adentro (es decir, alejándolo del borde de la mama) de una manera iterativa mediante el aumento del valor umbral de píxel hasta que se encuentra una característica preseleccionada del borde interior de la mama. En la presente realización, el borde interior de la mama se mueve hacia dentro de manera iterativa hasta que se encuentra un borde de intensidad a lo largo de la longitud suficiente del borde interior de la mama.
En otras realizaciones, el procesador 20 mueve el borde interior de la mama hacia adentro hasta que se cumple cualquier criterio adecuado. Por ejemplo, se puede mover el borde interior de la mama basándose en un área de la mama y/o un área del borde de la mama. El borde interior de la mama se puede mover hasta que se cumpla un criterio de intensidad o un criterio de regularidad deseado. El borde interior de la mama se puede mover hasta que se encuentre un borde de intensidad a lo largo de al menos parte del borde interior de la mama y/o hasta que se encuentre un borde liso y homogéneo.
El procesador 20 delimita una región en la que buscar un punto de referencia para los píxeles en el interior o sobre el borde interior encontrado de la mama (después de que se ha movido el borde interior de la mama). El procesador 20 selecciona un punto de referencia en el interior o sobre el borde interior de la mama. En general, para una mama grasa, el punto de referencia se selecciona más lejos del borde de la mama que en el caso de una mama densa. El procesador 20 puede seleccionar una pluralidad de puntos de referencia.
En algunas realizaciones, se determina el borde interior del pecho y se encuentra un punto de referencia usando un método como el que se describe, por ejemplo, en la página 13, línea 24 a 29 y en la página 19, línea 21 a 31 delo documento PCT/GB2010/001472.
Habiendo seleccionado un punto de referencia usando o bien el primer procedimiento de la etapa 44 o el segundo procedimiento de la etapa 46, el método de la Figura 2 pasa a la etapa 48.
En la etapa 48, el procesador 20 usa el valor de píxel y/o el valor de energía del punto de referencia para obtener un valor de referencia. El procesador 20 puede usar el valor de referencia para calibrar los valores de energía de otros píxeles en la imagen de rayos X. En algunas realizaciones, el procesador 20 usa una pluralidad de puntos de referencia para obtener el valor de referencia.
En la etapa 50, el procesador 20 usa los valores de energía calibrados de la imagen de rayos X para determinar, para cada uno de una pluralidad de puntos en la imagen de rayos X (por ejemplo, para cada píxel), un espesor de grasa hgrasa y un espesor de tejido de interés hint, en el cual el tejido de interés puede comprender al menos uno de entre tejido fibroso, tejido glandular, agua o tejido canceroso. Dado que se sabe que el valor de referencia es representativo de un punto que es completamente o mayoritariamente graso, se puede determinar la composición en otros puntos basándose en el valor de referencia.
En la presente realización, el procesador 20 establece una representación de hint de tejido de interés correspondiente a cada píxel de la imagen de tejido de la mama mediante la comparación de cada valor de píxel en la imagen de tejido de la mama con valores de píxel en el punto de referencia con el fin de obtener una diferencia relativa para cada píxel. El procesador 20 utiliza la representación de hint en el análisis del tejido para predecir un volumen de tejido fibroglandular correspondiente a cada píxel en la imagen del tejido de la mama y sumando los valores para cuantificar el tejido de la mama.
El procesador 20 lleva a cabo una estimación automática de la composición de la mama mediante el cálculo, para cada píxel, de un espesor correspondiente de grasa hgrasa, la suma de los valores de hint y hgrasa y, posteriormente, el cálculo de la densidad de la mama. El cálculo de la densidad de la mama puede comprender el uso de un volumen de grasa y un volumen de tejido de interés como se describe en la página 16, líneas 21 a 24 del documento PCT/GB2010/001472. En otras realizaciones se puede utilizar cualquier método adecuado para determinar la densidad de la mama utilizando el valor de referencia.
La composición de la mama determinada en la etapa 50 puede ser más precisa que la composición de la mama estimada en la etapa 42.
Al determinar al principio del proceso si la mama es densa o grasa, se puede ajustar el borde interno de la mama con precisión y se puede obtener una estimación mejorada de la composición de la mama. El método para determinar la composición de la mama puede mejorarse al tener un conocimiento temprano de si la mama es densa o grasa y al elegir un procedimiento de cálculo diferente para una mama densa que para una mama grasa.
Por lo tanto, utilizando la atenuación efectiva promedio como una medida aproximada de la composición de la mama, la presente invención indica dónde se debería encontrar el borde interno de la mama para obtener un buen punto de referencia de grasa y entonces se aplica el método descrito en el documento PCT/GB2010/001472. Se utilizan diferentes procedimientos para encontrar el punto de referencia dependiendo de si la mama es grasa o densa.
La determinación temprana de si una mama es grasa o densa puede dar como resultado ahorros de tiempo y/o ahorros en energía computacional.
El valor de píxel en el área expuesta de forma directa a menudo está saturado en la pantalla de película y en las mamografías digitales, por lo que la atenuación de los rayos X calculada resulta demasiado baja para la mayoría de las radiografías de mama estándar.
En la TDM, cada proyección utiliza una dosis de radiación baja, por lo que el detector no se satura y el valor se vuelve utilizable para estimar la densidad. Por lo tanto, una ventaja adicional de la presente invención es que se minimiza el riesgo de radiación para los sujetos más jóvenes, ya que permite la estimación de la densidad a dosis más bajas, identifica la región de interés para análisis adicionales y, por lo tanto, permite escaneos de línea de base y evaluación de densidad y riesgo a una edad temprana.
El método descrito anteriormente con referencia a la Figura 2 se lleva a cabo en una imagen de rayos X de la mama. El método se puede llevar a cabo en una imagen de rayos X de cualquier sujeto adecuado, por ejemplo, cualquier sujeto humano o animal. La región del sujeto puede comprender al menos parte del pecho y/o al menos parte del pulmón.
En lugar de un borde interno de la mama, se puede determinar cualquier límite de tejido adecuado. El método puede usarse para seleccionar entre dos o más procedimientos.
La invención ha sido descrita por medio de varias realizaciones, con modificaciones y alternativas, pero habiendo leído y comprendido esta descripción, serán evidentes para los expertos en la técnica realizaciones y modificaciones adicionales. Todas estas realizaciones y modificaciones están destinadas a caer dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (15)
1. Un método que comprende:
recibir datos de imagen representativos de una imagen de rayos X de al menos parte de un sujeto que comprende tejido y la obtención de los datos de formación de la imagen mediante la realización de un procedimiento de formación de imágenes de rayos X, en donde una primera parte de la imagen de rayos X se expone de forma directa y una segunda parte de la imagen de rayos X es representativa del tejido en una región del sujeto; y
determinar una medida de atenuación en función de una medida de energía obtenida de la primera parte de la imagen de rayos X y una medida de energía obtenida de la segunda parte de la imagen de rayos X; caracterizado por
usar la medida de atenuación para estimar una densidad de tejido dentro de al menos parte de la región del sujeto;
determinar un punto de referencia en la imagen de rayos X, en donde la determinación del punto de referencia se realiza dependiendo de la densidad estimada del tejido;
en donde el procedimiento de formación de imágenes de rayos X comprende la selección de una energía de entrada de los rayos X que esté por debajo de un umbral de saturación de un detector de rayos X que usa el procedimiento de formación de imágenes de rayos X, de modo tal que los valores de píxeles en la primera parte de la imagen de rayos X varíen dependiendo de la energía de entrada de los rayos X.
2. Un método según la reivindicación 1, en donde la determinación de la medida de atenuación comprende la división de la medida de energía obtenida de la primera parte de la imagen de rayos X y la medida de energía obtenida de la segunda parte de la imagen de rayos X para obtener un valor de atenuación; y la división del valor de atenuación por un espesor de tejido en la región del sujeto para obtener la medida de atenuación.
3. Un método según la reivindicación 1 o 2, que comprende además la obtención de la medida de energía de la primera parte de la imagen de rayos X usando al menos un valor de píxel de al menos un píxel en la primera parte de la imagen de rayos X; y la obtención de la medida de energía de la segunda parte de la imagen de rayos X usando al menos un valor de píxel de al menos un píxel en la segunda parte de la imagen de rayos X.
4. Un método según cualquier reivindicación anterior, en donde la selección del punto de referencia comprende la selección entre un primer procedimiento y un segundo procedimiento para la determinación del punto de referencia, basándose la selección entre el primer procedimiento y el segundo procedimiento en la densidad de tejido estimada.
5. Un método según cualquier reivindicación anterior, que comprende además el uso del punto de referencia para determinar, para cada uno de una pluralidad de puntos en la región del sujeto, un espesor de grasa hgrasa y un espesor de tejido interesante hint.
6. Un método según la reivindicación 4, en el cual la selección entre el primer procedimiento y el segundo procedimiento comprende la selección del primer procedimiento si la densidad de tejido estimada es mayor que una densidad umbral de tejido y la selección del segundo procedimiento si la densidad de tejido estimada es menor que una densidad umbral de tejido.
7. Un método según cualquier reivindicación anterior, en donde la región del sujeto comprende al menos parte de una mama, y la densidad de tejido estimada es una densidad de tejido estimada de al menos parte de la mama.
8. Un método según la reivindicación 4, en donde la región del sujeto comprende al menos parte de una mama; y la selección del punto de referencia en el primer procedimiento comprende la selección de un punto de referencia cerca de un borde de la mama; y la selección del punto de referencia en el segundo procedimiento comprende la selección de un punto de referencia más alejado del borde de la mama.
9. Un método según la reivindicación 4, en donde la región del sujeto comprende al menos parte de una mama; en donde cada uno de los procedimientos primero y segundo comprende la determinación de un límite de tejido en la imagen de rayos X, dividiendo el límite de tejido una primera región de tejido de una segunda región de tejido y la selección del punto de referencia en función del límite de tejido; el segundo procedimiento comprende además la iteración de la posición del límite del tejido hasta que se cumpla un criterio para el límite del tejido; y la selección del punto de referencia en el primer procedimiento comprende la selección del punto de referencia en la primera región del tejido o en el límite del tejido; y la selección del punto de referencia en el segundo procedimiento comprende la selección del punto de referencia en el límite de tejido iterado o en la segunda región de tejido.
10. Un método según cualquier reivindicación anterior que comprende la obtención de los datos de imagen mediante la realización de un procedimiento de formación de imágenes de rayos X, en donde el procedimiento de formación de imágenes de rayos X comprende un procedimiento de mamografía.
11. Un método según la reivindicación 10, en donde la energía de entrada para la formación de imágenes con rayos X es inferior a 0,5 mGy.
12. Un método según cualquier reivindicación anterior, en donde la imagen de rayos X se obtiene usando rayos X monoenergéticos.
13. Un método según cualquier reivindicación anterior, en donde la imagen de rayos X se obtiene usando rayos X polienergéticos.
14. Un método según cualquier reivindicación anterior, que comprende además la determinación de la primera parte y la segunda parte de la imagen de rayos X mediante la segmentación de los datos de la imagen.
15. Un aparato que comprende un procesador configurado para:
recibir datos de imagen representativos de una imagen de rayos X de al menos parte de un sujeto que comprende tejido, y obtener los datos de imagen mediante la realización de un procedimiento de formación de imágenes de rayos X, en donde una primera parte de la imagen de rayos X se expone de forma directa y una segunda parte de la imagen de rayos X es representativa del tejido en una región del sujeto; y determinar una medida de atenuación en función de una medida de energía obtenida de la primera parte de la imagen de rayos X y una medida de energía obtenida de la segunda parte de la imagen de rayos X, caracterizado por que el procesador está configurado para
utilizar la medida de atenuación para estimar una densidad de tejido dentro de al menos parte de la región del sujeto;
determinar un punto de referencia en la imagen de rayos X, en el que la determinación del punto de referencia se realiza en función de la densidad de tejido estimada; y
realizar el procedimiento de formación de imágenes de rayos X seleccionando una energía de entrada de rayos X que esté por debajo del umbral de saturación de un detector de rayos X utilizado en el procedimiento de formación de imágenes de rayos X, de manera que los valores de píxeles en la primera parte de la imagen de rayos X varían en función de la energía de entrada de los rayos X.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NZ15713915 | 2015-11-05 | ||
| PCT/IB2016/056669 WO2017077511A1 (en) | 2015-11-05 | 2016-11-07 | Method for quantification of images |
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|---|---|
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Family
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES16795434T Active ES2891340T3 (es) | 2015-11-05 | 2016-11-07 | Método de cuantificación de imágenes |
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