ES2962576T3 - Aparato para determinar la región de escaneo - Google Patents

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Julien Senegas
Axel Saalbach
Martin Bergtholdt
Thomas Netsch
Peter Mazurkewitz
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Abstract

La invención se refiere a un aparato (12) de determinación de la región de exploración para determinar una región de exploración de un sujeto que va a ser explorado por un sistema de exploración (10) como un sistema de tomografía computarizada. Se determina una transformación espacial que define un registro de una imagen general y una imagen de plantilla entre sí, en la que inicialmente la imagen general y la imagen de plantilla se registran usando un indicador de posición de elemento que es indicativo de una posición de un elemento del sujeto. con respecto a la imagen general. Se define una región de escaneo de plantilla con respecto a la imagen de plantilla, en donde una región de escaneo final se determina proyectando la región de escaneo de plantilla sobre la imagen general usando la transformación espacial determinada. El registro y, por tanto, la determinación de la transformación espacial son muy sólidos, lo que mejora la calidad de la determinación de la región de exploración final. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Aparato para determinar la región de escaneo
Campo de la invención
La invención se refiere a un aparato para determinar la región de escaneo, a un método para determinar la región de escaneo y a un programa informático para determinar la región de escaneo para determinar una región de escaneo de un sujeto a escanear por un sistema de escaneo. La invención se refiere además a un aparato de entrenamiento, un método de entrenamiento y un programa informático de entrenamiento para entrenar al aparato para determinar la región de escaneo y a un sistema de escaneo, un método de escaneo y un programa informático de escaneo para escanear una región del sujeto.
Antecedentes de la invención
El documento US 2009/0290776 A1 describe un sistema para determinar automáticamente un campo de visión para realizar un estudio de imágenes médicas posterior. El sistema comprende un dispositivo de imágenes médicas para adquirir una o más imágenes del localizador bidimensionales y para realizar un estudio de imágenes médicas tridimensional posterior. El sistema comprende además una unidad de generación de máscara corporal para establecer un umbral en las imágenes del localizador e identificar un componente conectado mayor, una unidad de obtención de máscara de contorno para obtener una máscara de contorno a partir del contorno de la máscara corporal generada y una unidad de determinación del campo de visión para ajustar un cuadro delimitador rectangular a la máscara de contorno obtenida, en donde el dispositivo de imágenes médicas utiliza el campo de visión determinado para realizar el estudio de imágenes médicas posterior. Esta determinación del campo de visión puede no ser fiable, especialmente si las imágenes del localizador muestran diferentes objetos y se debe determinar un campo de visión con respecto a un cierto objeto determinado de estos. Por lo tanto, la técnica de determinación utilizada por el sistema puede carecer de solidez.
L. Itti et al en"Automatic sean prescription for brainMR/'", Magnetic Resonance In Medicine, vol. 45, 1 de enero de 2001, págs. 486-494, y S. Young et al en "Automated planning of MRI neuro scans", Actas de SPIE, vol. 61441 I, 1 de enero de 2006, pág. 61441M-1, describe la creación de un cuadro de escaneo en una de las imágenes basándose en un cuadro de escaneo en otra imagen.
Resumen de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato para determinar la región de escaneo, un método para determinar la región de escaneo y un programa informático para determinar la región de escaneo para determinar una región de escaneo de un sujeto a escanear mediante un sistema de escaneo, que permite una determinación más sólida de la región de escaneo. La invención está definida por las reivindicaciones adjuntas.
La unidad de determinación de transformación espacial determina una transformación espacial que define un registro de la imagen general y la imagen de plantilla entre sí, en donde inicialmente la imagen general y la imagen de plantilla se registran usando el cuadro delimitador determinado que es indicativo de la posición del elemento del sujeto a escanear con respecto a la imagen general, se proporciona una buena inicialización para el registro de la imagen general y la imagen de plantilla entre sí, lo que reduce considerablemente la probabilidad de que el procedimiento de registro quede bloqueado en un mínimo local. Por lo tanto, el registro y, por tanto, la determinación de la transformación espacial son muy sólidos y permiten una determinación sólida de la región de escaneo final proyectando la región de escaneo de plantilla sobre la imagen general usando la transformación espacial determinada. Además, debido a que el registro de la imagen general y la imagen de plantilla entre sí está bien inicializado basándose en que el indicador de posición del elemento determinado es indicativo de la posición del elemento del sujeto a escanear con respecto a la imagen general, la determinación de la transformación espacial y, por tanto, de la región de escaneo final puede ser relativamente rápida.
El sistema de escaneo es preferentemente un sistema de tomografía computarizada y la imagen general es preferentemente una imagen de proyección bidimensional del sujeto, que también puede considerarse como una imagen del localizador. Además, la región de escaneo es preferentemente un cuadro de plano. El sujeto es preferentemente un ser vivo como una persona o un animal y el elemento a escanear es preferentemente un órgano u otro elemento del ser vivo. La imagen general muestra preferentemente el elemento a escanear y al menos una parte circundante del sujeto.
La unidad de determinación del indicador de posición del elemento está adaptada para determinar al menos el centro del elemento en la imagen general como indicador de posición del elemento, y una región de escaneo intermedia que contiene el elemento a escanear y centrada en el centro determinado del elemento.
El registro entre la imagen de plantilla y la imagen general se puede inicializar superponiendo el centro de la imagen de plantilla con el centro determinado del elemento en la imagen general. Además, la región de escaneo intermedia se puede comparar con la región de escaneo de plantilla o con otra región de referencia proporcionada por la unidad que proporciona la imagen de plantilla, para determinar un parámetro de escala y/o un parámetro de giro, que se puede usar de manera adicional para proporcionar un registro inicial de la imagen de plantilla con respecto a la imagen general.
La región de escaneo es preferentemente un cuadro de plano definido en la imagen general, es decir, la región de escaneo intermedia, la región de escaneo de plantilla y la región de escaneo final pueden ser todas cuadros rectangulares, concretamente cuadros bidimensionales, definidos en la imagen general. En concreto, la unidad de determinación del indicador de posición del elemento puede adaptarse para determinar una
La imagen de plantilla puede ser una imagen general que muestra el sujeto de plantilla con el elemento de plantilla. La imagen de plantilla también puede ser un atlas, en concreto un atlas estadístico. Por ejemplo, la imagen de plantilla puede representar la media estadística o la mediana de la intensidad y la forma de imágenes generales habituales que muestran el sujeto de plantilla dentro de la imagen de plantilla.
El sujeto de plantilla corresponde al sujeto a escanear, si son del mismo tipo, es decir, si, por ejemplo, el sujeto de plantilla es una persona y además el sujeto a escanear es una persona y no, por ejemplo, un animal. El elemento de plantilla corresponde al elemento del sujeto a escanear, si son del mismo tipo. Por ejemplo, si el elemento a escanear es un determinado órgano, el elemento de plantilla es el mismo órgano, es decir, por ejemplo, si el elemento es el corazón de una determinada persona, entonces el elemento de plantilla es un corazón de plantilla, que puede haber sido generado al investigar varias imágenes de corazones de diferentes personas. La imagen de plantilla y la imagen general pueden mostrar la misma parte del sujeto o el sujeto completo. Sin embargo, preferentemente la imagen de plantilla muestra una región más pequeña del sujeto, en concreto, una región alrededor del elemento de plantilla. Esta región es preferiblemente un poco más grande que la región cubierta por el elemento de plantilla, de modo que en la imagen de plantilla se muestran características habituales de la imagen, que generalmente también son visibles en la imagen general. La imagen de plantilla también puede mostrar partes del elemento de plantilla que no se muestran en la imagen general, por ejemplo, en los casos en que la imagen general no cubre por completo el elemento de destino.
El aparato para determinar la región de escaneo se puede adaptar para determinar una única región de escaneo para un solo elemento como un solo órgano del sujeto y/o el aparato para determinar la región de escaneo se puede adaptar para determinar varias regiones de escaneo para varios elementos como varios órganos del sujeto. Si el aparato para determinar la región de escaneo está adaptado para determinar varias regiones de escaneo para varios elementos del sujeto, la unidad que proporciona la imagen general está adaptada para proporcionar una imagen general que muestra los diferentes elementos del sujeto y la unidad de determinación del indicador de posición del elemento está adaptada para determinar varios cuadros delimitadores, en donde cada cuadro delimitador es indicativo de una posición de un elemento respectivo del sujeto a escanear y en donde los diversos cuadros delimitadores se determinan con respecto a y en base a la imagen general que muestra los diversos elementos. La unidad que proporciona imágenes de plantilla está adaptada para proporcionar varias imágenes de plantilla del sujeto de plantilla, que corresponden al sujeto real, en donde cada imagen de plantilla muestra el elemento respectivo, y para proporcionar varias regiones de escaneo de plantilla para las varias imágenes de plantilla, que están definidas con respecto a las diversas imágenes de plantilla. Además, en este ejemplo, la unidad de determinación de transformación espacial está adaptada para determinar varias transformaciones espaciales que definen registros de la imagen general y la imagen de plantilla respectiva entre sí, en donde inicialmente la imagen general y la imagen de plantilla respectiva se registran basándose en el cuadro delimitador, que ha sido determinado para el elemento respectivo y que es indicativo de la posición del elemento respectivo del sujeto a escanear con respecto a la imagen general. Por tanto, en este ejemplo para cada imagen de plantilla se determina una transformación espacial, que define la correspondencia de la imagen general y de la imagen de plantilla respectiva entre sí. La unidad de determinación de la región de escaneo está adaptada para determinar varias regiones de escaneo finales proyectando las varias regiones de escaneo de plantilla sobre la imagen general usando las respectivas transformaciones espaciales determinadas.
Si el aparato para determinar la región de escaneo ha determinado varias regiones de escaneo finales para varios elementos mostrados en la imagen general, la unidad de determinación de la región de escaneo se puede adaptar para realizar una verificación de consistencia. En concreto, la unidad de determinación de la región de escaneo se puede adaptar para aplicar reglas de coherencia a las regiones de escaneo finales determinadas, con el fin de determinar si las regiones de escaneo finales son consistentes. Las reglas de coherencia pueden definir relaciones espaciales entre los elementos, que deben reflejarse en las regiones de escaneo finales. Por ejemplo, si los elementos que se muestran en la imagen general son tórax, abdomen y pelvis, las reglas de coherencia pueden definir que la región de escaneo del tórax debe estar por encima de la región de escaneo del abdomen y que la región de escaneo del abdomen debe estar por encima de la región de escaneo de la pelvis con respecto a la dirección pie-cabeza. De manera similar, los espacios y superposiciones entre estas regiones de escaneo se pueden minimizar de manera consistente. Por ejemplo, si hay un espacio entre dos regiones de escaneo finales, que son preferentemente cuadros, que, por ejemplo, de acuerdo con las reglas de coherencia, deberían ser adyacentes, cada región de escaneo final se puede extender a la mitad del tamaño del espacio de manera que las dos regiones de escaneo finales se unan entre sí. De manera similar, si hay una superposición entre dos regiones de escaneo finales que deberían ser adyacentes, el tamaño de cada región de escaneo final se puede reducir a la mitad del tamaño de superposición de manera que las dos regiones de escaneo finales se unan entre sí.
La unidad que proporciona la imagen general puede ser una unidad de almacenamiento en la que la imagen general del sujeto ya está almacenada o una unidad receptora para recibir la imagen general desde, por ejemplo, un dispositivo generador de imágenes generales. Además, la unidad que proporciona la imagen general también puede adaptarse para generar la imagen general basándose en los valores de detección recibidos de un aparato de escaneo que comprende, por ejemplo, una fuente de radiación y un dispositivo de detección, en donde el aparato de escaneo está adaptado para proporcionar valores de detección que son indicativos de la radiación después de haber atravesado el sujeto.
Además, la unidad que proporciona la imagen de plantilla puede ser una unidad de almacenamiento, en donde la unidad de almacenamiento puede comprender la imagen de plantilla y la región de escaneo de plantilla y puede adaptarse para proporcionar la imagen de plantilla y la región de escaneo de plantilla almacenadas. La unidad que proporciona la imagen de plantilla puede ser también una unidad receptora para recibir la imagen de plantilla y la región de escaneo de plantilla desde otro dispositivo.
También es preferible que la unidad de determinación del indicador de posición del elemento esté adaptada para usar un algoritmo de Viola-Jones para determinar un indicador de posición del elemento, en concreto, el centro del elemento en la imagen general y la delimitación que incluye el elemento a escanear. El algoritmo de Viola-Jones se ha entrenado preferentemente utilizando una base de datos de imágenes generales de entrenamiento, en la que ya está presente una región de escaneo de entrenamiento, que puede haberse agregado a mano. En las imágenes generales de entrenamiento, las regiones de escaneo de entrenamiento encierran el elemento respectivo, por ejemplo, el órgano respectivo o una porción del elemento respectivo. El algoritmo de Viola-Jones es muy rápido; por ejemplo, puede requerir sólo unos pocos milisegundos en un ordenador personal estándar, lo que aumenta aún más la velocidad para determinar la región de escaneo.
Es preferible además que la unidad de determinación del indicador de posición del elemento esté adaptada para a) usar un algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento para determinar un indicador de posición del elemento, b) proporcionar reglas de determinación del indicador de posición del elemento para seleccionar un indicador de posición del elemento más probable, si el algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento reveló varios indicadores de posición del elemento posibles, y c) aplicar las reglas de determinación del indicador de posición del elemento a los varios indicadores de posición del elemento posibles determinados para determinar el indicador de posición del elemento a utilizar por la unidad de transformación espacial. Por ejemplo, la unidad de determinación del indicador de posición del elemento puede adaptarse para determinar una puntuación para cada indicador de posición del elemento, en donde las reglas de determinación del indicador de posición del elemento pueden definir que se debe seleccionar el indicador de posición del elemento con la puntuación más alta. La puntuación puede ser un resultado directo del algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento. La puntuación también se puede determinar de otra forma. Por ejemplo, se puede determinar en función de una agrupación de indicadores de posición de los elementos espacialmente adyacentes. La puntuación es, por ejemplo, un valor de probabilidad o confianza. El uso de reglas de determinación del indicador de posición del elemento puede mejorar la precisión de la determinación del indicador de posición del elemento.
En un modo de realización, la unidad de determinación de la transformación espacial está adaptada para aplicar un algoritmo de registro basado en la intensidad a la imagen general y la imagen de plantilla para determinar la transformación espacial, en donde el algoritmo de registro basado en la intensidad de la imagen se inicializa basándose en el cuadro delimitador determinado indicativo de la posición del elemento del sujeto a escanear con respecto a la imagen general. Los algoritmos de registro basados en la intensidad de la imagen, como un algoritmo de registro basado en una correlación cruzada de la imagen general y la imagen de plantilla, son bastante sólidos con respecto a cierto grado de disimilitud entre las dos imágenes, que puede estar presente en el caso de artefactos en la imagen, implantes metálicos, posicionamiento inusual del paciente, etc. Por lo tanto, el uso de un algoritmo de registro basado en la intensidad puede mejorar aún más la solidez de la determinación de la región de escaneo.
La unidad que proporciona la imagen de plantilla puede proporcionar la región de escaneo de plantilla de diferentes maneras. Por ejemplo, la región de escaneo de plantilla se puede definir directamente como una región real en la imagen de plantilla. En este caso, la proyección de la región de escaneo de plantilla sobre la imagen general se puede realizar proyectando directamente esta región real en la imagen de plantilla sobre la imagen general. Sin embargo, la unidad que proporciona la imagen de plantilla puede proporcionar la región de escaneo de plantilla también de otra manera. Por ejemplo, en la imagen de plantilla se pueden definir uno o varios elementos indicadores de plantilla como puntos de referencia anatómicos o el contorno completo del elemento de plantilla, en donde la región de escaneo de plantilla se puede definir con respecto a uno o varios elementos indicadores de plantilla usando, por ejemplo, las reglas de plantilla correspondientes. En este caso, la región de escaneo de plantilla, que se define de esta manera, se puede proyectar sobre la imagen general proyectando uno o varios elementos indicadores de plantilla, que realmente definen la región de escaneo de plantilla junto con las reglas de plantilla, sobre la imagen general, en donde la región de escaneo de plantilla proyectada está definida por uno o varios elementos indicadores de plantilla proyectados y las reglas de plantilla.
Por tanto, en un modo de realización preferido la unidad que proporciona la imagen de plantilla está adaptada para proporcionar una posición de un elemento indicador de plantilla en la imagen de plantilla, en donde la región de escaneo de plantilla está definida con respecto a la posición del elemento indicador de plantilla, y en donde la unidad de determinación de la región de escaneo está adaptada para proyectar la región de escaneo de plantilla sobre la imagen general transformando la posición del elemento indicador de plantilla usando la transformación espacial determinada y determinando la región de escaneo de plantilla en la imagen general en base a la posición transformada del elemento indicador de plantilla. La unidad que proporciona la imagen de plantilla se puede adaptar para proporcionar varias posiciones de varios elementos indicadores de plantilla en la imagen de plantilla, que pueden considerarse puntos de referencia, en donde la región de escaneo de plantilla se puede definir con respecto a estas posiciones de los diversos elementos indicadores.
La región de escaneo de plantilla se puede definir con respecto a uno o varios elementos indicadores de plantilla utilizando las reglas de plantilla correspondientes. Por ejemplo, si el elemento a escanear es el cerebro, los elementos indicadores de plantilla pueden ser la parte más posterior del cráneo, la parte más inferior del cráneo, la parte más a la izquierda del cráneo y la parte más a la derecha del cráneo, en donde las reglas de plantilla pueden definir la región de escaneo de plantilla con respecto a estos puntos de referencia. Por ejemplo, la región de escaneo de plantilla puede ser un cuadro de escaneo de plantilla, en donde las reglas de plantilla pueden definir que el lado superior del cuadro de escaneo de plantilla esté colocado a una distancia a predefinida por encima de la parte más posterior del cráneo, el lado inferior del cuadro de escaneo de plantilla esté colocado a una distancia b predefinida por debajo de la parte más inferior del cráneo, el lado izquierdo del cuadro de escaneo de plantilla esté colocado a una distancia c predefinida a la izquierda de la parte más a la izquierda del cráneo, y el lado derecho del cuadro de escaneo de plantilla esté colocado a una distancia d predefinida a la derecha de la parte más a la derecha del cráneo.
Como ya se mencionó anteriormente, la unidad que proporciona la imagen de plantilla también se puede adaptar para proporcionar la región de escaneo de plantilla definiendo directamente una región real en la imagen de plantilla, es decir, se pueden definir coordenadas de la región de escaneo de plantilla, en concreto, de un cuadro de plantilla, con respecto a la imagen de plantilla, es decir, en un espacio de imagen de plantilla. En este caso, la unidad de determinación de la región de escaneo se puede adaptar para transformar las coordenadas de la región de escaneo de plantilla definidas en el espacio de imagen de plantilla en un espacio de imagen general, para proyectar la región de escaneo de plantilla sobre la imagen general, determinando de este modo la región de escaneo final.
Se entenderá que un modo de realización preferido de la invención también puede ser cualquier combinación de las reivindicaciones dependientes con la respectiva reivindicación independiente.
Estos y otros aspectos de la invención serán evidentes y dilucidados con referencia a los modos de realización descritos a continuación.
Breve descripción de los dibujos
En los dibujos:
La figura 1 muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo un modo de realización de un sistema de escaneo para escanear una región de escaneo de un sujeto,
La figura 2 ilustra de manera esquemática y a modo de ejemplo una técnica de ventana deslizante para encontrar un elemento en una imagen general,
La figura 3 muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo una región de escaneo intermedia en la imagen general,
La figura 4 muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo una imagen de plantilla con una región de escaneo de plantilla,
La figura 5 muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo una región de escaneo final en la imagen general,
La figura 6 muestra un diagrama de flujo que ilustra a modo de ejemplo un modo de realización de un método para determinar la región de escaneo para determinar una región de escaneo de un sujeto a escanear por el sistema de escaneo mostrado en la figura 1,
La figura 7 muestra un diagrama de flujo que ilustra a modo de ejemplo un método de entrenamiento para entrenar un aparato para determinar la región de escaneo del sistema de escaneo mostrado en la figura 1, y
La figura 8 muestra un diagrama de flujo que ilustra a modo de ejemplo un método de escaneo para escanear una región de escaneo de un sujeto usando el sistema de escaneo mostrado en la figura 1.
Descripción detallada de los modos de realización
La figura 1 muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo un sistema de escaneo para escanear una región de un sujeto. En este modo de realización, el sistema 10 de escaneo es un sistema de tomografía computarizada. El sistema 10 de tomografía computarizada comprende un pórtico 1 que es capaz de girar alrededor de un eje R de giro que se extiende paralelo a una dirección z. Sobre el pórtico 1 está montada una fuente 2 de radiación, que es un tubo de rayos X. La fuente 2 de radiación está provista de un colimador 3, que forma, en este modo de realización, un haz 4 de radiación cónico a partir de la radiación generada por la fuente 2 de radiación. La radiación atraviesa un sujeto (no mostrado) como un paciente dentro de una zona 5 de examen, que es cilíndrica en este modo de realización. Después de haber atravesado la zona 5 de examen, el haz 4 de radiación incide sobre un dispositivo 6 de detección, que presenta una superficie de detección bidimensional. El dispositivo 6 de detección también está montado en el pórtico 1. En otro modo de realización, el colimador 3 también puede adaptarse para formar otra forma de haz, por ejemplo, un haz en abanico, en donde el dispositivo 6 de detección puede comprender una superficie de detección, que tiene la forma correspondiente a la otra forma de haz, en concreto al haz en abanico.
El pórtico 1 puede girar alrededor de la zona 5 de examen y el sujeto se puede mover a lo largo de la dirección z de manera que la fuente de radiación y el sujeto se pueden mover entre sí de manera que la fuente 2 de radiación se mueve, por ejemplo, a lo largo de una trayectoria helicoidal, circular o lineal con respecto al sujeto.
El pórtico 1 con la fuente 2 de radiación y el dispositivo 6 de detección forman un aparato 14 de escaneo, que está controlado por un controlador 9. El aparato 14 de escaneo se puede controlar de manera que se genere una imagen general del sujeto. En este modo de realización, la imagen general es una imagen 31 de proyección bidimensional, que se muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo en las figuras 2, 3 y 5. La imagen 31 general, que también puede considerarse como una imagen de localizador, se puede generar, por ejemplo, generando valores de detección dependiendo de la radiación incidente sobre la superficie de detección del dispositivo 6 de detección, mientras que la fuente 2 de radiación se mueve linealmente paralela a la dirección z con respecto al sujeto, en donde los valores de detección se pueden proporcionar a una unidad 13 que proporciona una imagen general de un aparato 12 que determina la región de escaneo, que genera la imagen general en base a los valores de detección. En este modo de realización, el aparato 12 que determina la región de escaneo, que está adaptado para determinar una región de escaneo del sujeto, está incorporado en un aparato 11 de procesamiento de datos.
El aparato 12 que determina la región de escaneo comprende además una unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento para determinar un centro de un elemento del sujeto a escanear y una región 32 de escaneo intermedia, que incluye el elemento del sujeto a escanear, que está centrado en el centro determinado del elemento y que se muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo en la figura 3. La unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento está adaptada para determinar la región 32 de escaneo intermedia con respecto a y basándose en la imagen 31 general. Además, el aparato que determina la región de escaneo comprende una unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla para proporcionar una imagen 33 de plantilla de un sujeto de plantilla, que corresponde al sujeto que se va a escanear. La imagen 33 de plantilla se muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo en la figura 4.
La unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla está adaptada además para proporcionar una región 34 de escaneo de plantilla, que también se muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo en la figura 4 y que incluye un elemento de plantilla, que corresponde al elemento del sujeto a escanear. La unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla está adaptada para proporcionar una región 34 de escaneo de plantilla, que está definida con respecto a la imagen 33 de plantilla. La unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla está adaptada para proporcionar una región 34 de escaneo de plantilla, que está definida con respecto a la imagen 33 de plantilla.
El aparato 12 para determinar la región de escaneo comprende además una unidad 16 de determinación de transformación espacial para determinar una transformación espacial que define un registro de la imagen 31 general y la imagen 33 de plantilla entre sí, en donde inicialmente la imagen 31 general y la imagen 33 de plantilla se registran basándose al menos en el centro determinado del elemento del sujeto a escanear con respecto a la imagen general y la región de escaneo intermedia determinada. Una unidad 17 de determinación de la región de escaneo determina luego una región 30 de escaneo final, que se muestra de manera esquemática y a modo de ejemplo en la figura 5, proyectando la región 34 de escaneo de plantilla sobre la imagen 31 general usando la transformación espacial determinada.
En este modo de realización, la región de escaneo intermedia, la región de escaneo de plantilla y la región de escaneo final son cuadros y pueden considerarse cuadros de plano. Además, en este modo de realización el sujeto es una persona y el elemento a escanear es el cerebro.
La unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento proporciona una estimación aproximada de una región de la imagen 31 general, que incluye el cerebro. Esta estimación aproximada proporciona coordenadas iniciales, que pueden considerarse coordenadas iniciales de la región de escaneo final y que pueden usarse como punto de partida para registrar la imagen 33 de plantilla y la imagen 31 general entre sí. Para proporcionar esta estimación aproximada, en este modo de realización la unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento está adaptada para determinar el centro del cerebro en la imagen 31 general y para determinar la región 32 de escaneo intermedia de manera que esté centrada en el centro determinado del cerebro. Preferiblemente, la unidad 14 de determinación de la región de escaneo está adaptada para utilizar un algoritmo de Viola-Jones para determinar el centro del cerebro y la región 32 de escaneo intermedia que incluye el cerebro que se va a escanear. Por lo tanto, después de la obtención de la imagen del localizador, se aplica una técnica de localización de órganos para encontrar el centro aproximado del órgano objetivo que en este modo de realización es el cerebro, así como la extensión aproximada de un cuadro delimitador. Esto proporciona las coordenadas iniciales de la región de escaneo, es decir, el cuadro de plano finalmente deseado, que será refinado por la unidad 17 de determinación de la región de escaneo. Se puede emplear una amplia gama de técnicas para determinar estas coordenadas iniciales. Sin embargo, se prefiere un enfoque similar al de Viola-Jones para la localización de objetos basado en la clasificación.
Mientras se aplica el algoritmo de Viola-Jones, la imagen 31 general se analiza en forma de ventana deslizante como se indica en la figura 2 mediante el cuadro 35 y las flechas 36 para encontrar subconjuntos positivos de la imagen 31 general que coincidan con la anatomía objetivo que es, en este modo de realización, la anatomía del cerebro. Para obtener más detalles sobre el conocido algoritmo de Viola-Jones, se hace referencia a los artículos "Rapid Object Detection using a Boosted Cascade of Simple Features" de P. A. Viola y M. J. Jones, CVPR (1), páginas 511 a 518, IEEE Computer Society (2001) y "Robust Real-Time Face Detection" de P. A. Viola y M. J. Jones, International Journal of Computer Vision 57 (2), páginas 137 a 154 (2004).
El centro 37 aproximado del cerebro y el cuadro 32 determinado por el algoritmo de Viola-Jones se muestran de manera esquemática y a modo de ejemplo en la figura 3. El cuadro 32 mostrado en la figura 3 indica la región de escaneo intermedia.
La unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento se puede adaptar para proporcionar reglas de determinación del indicador de posición del elemento para seleccionar una región de escaneo intermedia más probable centrada en un centro determinado respectivo del elemento, si el algoritmo de Viola-Jones, que puede considerarse como que es un algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento, reveló varias posibles regiones de escaneo intermedias. La unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento puede adaptarse además para aplicar las reglas de determinación del indicador de posición del elemento a las varias posibles regiones de escaneo intermedias determinadas para determinar la región de escaneo intermedia a utilizar por la unidad 16 de transformación espacial. Por tanto, en caso de que se encuentren múltiples candidatos para el elemento, que puede ser un órgano objetivo y que es el cerebro en este modo de realización, se pueden aplicar reglas simples para encontrar la posición más probable, es decir, encontrar el centro y el cuadro delimitador más probables, y descartar falsos positivos. En este modo de realización, las reglas de determinación del indicador de posición del elemento definen que, si la unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento ha determinado varias regiones de escaneo intermedias centradas en los respectivos centros del elemento, se selecciona la región de escaneo intermedia que tenga la puntuación más alta. La puntuación es preferentemente un valor de probabilidad o confianza y puede ser un resultado del algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento. Sin embargo, la puntuación también puede no ser un producto del algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento, sino que puede ser determinada por la unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento dependiendo, por ejemplo, de una agrupación de regiones de escaneo intermedias determinadas espacialmente adyacentes.
Las reglas de determinación del indicador de posición del elemento se pueden usar para determinar una puntuación, que puede ser una puntuación discreta o una puntuación continua, dependiendo de las características extraídas de la región de escaneo intermedia respectiva. Las reglas de determinación del indicador de posición del elemento se pueden definir entrenando un clasificador como un clasificador SVM, un clasificador k-NN, un clasificador de árboles de decisión, un clasificador de tocones, etc. Las regiones indicadoras de posición del elemento se pueden agregar y la región de escaneo intermedia agregada se puede usar para las etapas posteriores.
La unidad 16 de determinación de transformación espacial está adaptada para aplicar un algoritmo de registro basado en la intensidad a la imagen 31 general y la imagen 33 de plantilla para determinar la transformación espacial, en donde el algoritmo de registro basado en la intensidad se inicializa basándose en el indicador de posición del elemento determinado, es decir, en este modo de realización al menos en función del centro determinado del elemento. Por tanto, se aplica un algoritmo de registro basado en la intensidad para encontrar la transformación espacial que mapea la imagen de plantilla de la anatomía objetivo, es decir, del cerebro y algunas partes circundantes de una persona, a la imagen general real, en donde el algoritmo de registro se inicializa con un parámetro de posición definido por el centro determinado del elemento y opcionalmente parámetros adicionales como parámetros de escala y/o parámetros de giro, que pueden obtenerse de la región de escaneo intermedia. El algoritmo de registro basado en la intensidad tiene en cuenta preferentemente la traslación, el giro y el escalado a lo largo de las dos direcciones de la imagen. Como alternativa, se pueden aplicar algoritmos de registro rígido o de registro elástico. El algoritmo de registro puede utilizar, por ejemplo, una operación de correlación cruzada para encontrar la transformación espacial.
La unidad 16 de determinación de transformación espacial está adaptada preferentemente para registrar inicialmente la imagen general y la imagen de plantilla entre sí centrando la imagen de plantilla en el centro determinado del elemento, que se ha determinado con respecto a la imagen general. Además, la región de escaneo intermedia se puede comparar con la región de escaneo de plantilla o con otra región de referencia proporcionada por la unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla, en donde se puede determinar un parámetro de escalado y/o un parámetro de giro en base a esta comparación. El parámetro de escalado y/o el parámetro de giro se pueden aplicar a la imagen de plantilla, para registrar inicialmente la imagen de plantilla con respecto a la imagen general. Por ejemplo, un cuadro delimitador obtenido del algoritmo de Viola-Jones se puede comparar con la región de escaneo de plantilla u otra región de referencia, que en este modo de realización también son cuadros, en donde un giro del cuadro de Viola-Jones y un escalado del cuadro de Viola-Jones relativo a la región de escaneo intermedia o la región de referencia, respectivamente, se pueden usar para determinar los parámetros de giro y escalado que se usarán para registrar inicialmente la imagen de plantilla con la imagen general. Por tanto, la posición, el tamaño y la angulación del cuadro proporcionado por el algoritmo de Viola-Jones se pueden utilizar para definir la traslación, escalado y giro inicial del registro.
La unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla se puede adaptar para proporcionar directamente una región real en la imagen de plantilla como región de escaneo de plantilla. Por ejemplo, se pueden proporcionar coordenadas que definen esta región de escaneo de plantilla directa con respecto a la imagen de plantilla. Sin embargo, la unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla también se puede adaptar para definir indirectamente la región de escaneo de plantilla definiendo la región de escaneo de plantilla con respecto a las posiciones de los elementos indicadores de plantilla, que son preferentemente puntos de referencia mostrados en la imagen de plantilla.
Por lo tanto, la unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla se puede adaptar para proporcionar posiciones de elementos indicadores de plantilla en la imagen 33 de plantilla, en donde la región 34 de escaneo de plantilla se puede definir con respecto a las posiciones de los elementos indicadores de plantilla. En este caso, la unidad 17 de determinación de la región de escaneo se puede adaptar para proyectar la región 34 de escaneo de plantilla sobre la imagen 31 general transformando las posiciones de los elementos indicadores de plantilla usando la transformación espacial determinada y determinando la región 34 de escaneo de plantilla en la imagen 31 general basándose en las posiciones transformadas de los elementos indicadores de plantilla. La región 34 de escaneo de plantilla se puede definir con respecto a los elementos indicadores de plantilla, que pueden considerarse puntos de referencia, utilizando las reglas de plantilla correspondientes. En este ejemplo, los elementos indicadores de plantilla son ciertas partes del cráneo, en donde un cuadro de escaneo de plantilla se puede definir como una región de escaneo de plantilla de acuerdo con reglas de plantilla que definen, por ejemplo, que el lado superior del cuadro de escaneo de plantilla está colocado en una distancia predefinida por encima de la parte más posterior del cráneo, el lado inferior del cuadro de escaneo de plantilla está colocado a una distancia predefinida por debajo de la parte más inferior del cráneo, el lado izquierdo del cuadro de escaneo de plantilla está colocado a una distancia predefinida a la izquierda de la parte más a la izquierda del cráneo y el lado derecho del cuadro de escaneo de plantilla está colocado a una distancia predefinida a la derecha de la parte más a la derecha del cráneo. La distancia predefinida es, por ejemplo, 1cm. Los elementos indicadores de plantilla y las reglas de plantilla pueden ser predefinidos, por ejemplo, por un experto médico.
Por tanto, basándose en la transformación espacial y en las reglas utilizadas para definir las coordenadas de la región de escaneo final, es decir, del cuadro de plano final, la región de escaneo de plantilla, que también puede considerarse como un cuadro de plano de referencia, como es definido en la imagen de plantilla se proyecta sobre la imagen general real, para determinar la región de escaneo final.
Si la unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla proporciona la región de escaneo de plantilla directamente en la imagen de plantilla definiendo las coordenadas correspondientes de la región de escaneo de plantilla con respecto a la imagen de plantilla, la unidad 17 de determinación de la región de escaneo puede aplicar directamente la transformación espacial a las coordenadas de la región de escaneo de plantilla para proyectar la región de escaneo de plantilla en la imagen general. Por tanto, en este caso no es necesario proyectar posiciones de elementos indicadores de plantilla en la imagen general, que luego definan junto con las reglas de plantilla la región de escaneo de plantilla proyectada.
La región 30 de escaneo final, que es preferentemente un cuadro de plano, define preferentemente la extensión espacial del volumen a escanear y/o de una imagen tridimensional del volumen a reconstruir. Tiene preferentemente una forma rectangular, que se puede alinear a lo largo del eje principal del escáner 10 de tomografía computarizada. Sin embargo, también puede tener otra forma, como una forma de paralelogramo.
Después de que se haya determinado la región 30 de escaneo final, el controlador 9 puede controlar la obtención de valores de detección adicionales de modo que se pueda generar una imagen de tomografía computarizada que muestre la región 30 de escaneo. Por tanto, los valores de detección correspondientes se pueden obtener mediante el aparato 14 de escaneo y utilizado por una unidad 18 de reconstrucción para reconstruir una imagen de tomografía computarizada del elemento a escanear que en este modo de realización es el cerebro. Por ejemplo, la posición z inicial y la posición z final de la obtención de datos de proyección se pueden definir de manera que se pueda reconstruir un volumen tridimensional que incluya la región de escaneo final determinada. La unidad 18 de reconstrucción se puede adaptar para utilizar algoritmos de reconstrucción de tomografía computarizada conocidos, como un algoritmo de retroproyección filtrada.
El sistema 10 de escaneo comprende además un aparato 19 de entrenamiento para entrenar el aparato 12 que determina la región de escaneo. El aparato 19 de entrenamiento comprende una unidad 20 que proporciona imágenes de entrenamiento para proporcionar imágenes de entrenamiento de un sujeto que comprende un elemento y para proporcionar regiones de escaneo de entrenamiento que incluyen el elemento del sujeto en las imágenes de entrenamiento. El aparato 19 de entrenamiento comprende además una unidad 21 de entrenamiento para entrenar la unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento en base a las imágenes de entrenamiento y las regiones de escaneo de entrenamiento proporcionadas. El aparato de entrenamiento se utiliza para calcular los parámetros óptimos del aparato que determina la región de escaneo, en concreto, para calcular los parámetros óptimos del algoritmo de Viola-Jones, que también puede considerarse como un clasificador de Viola-Jones, aprendiendo de las imágenes de entrenamiento con las regiones de escaneo de entrenamiento. Este entrenamiento se realiza para cada tipo de elemento, para el cual se debe determinar automáticamente una región de escaneo. Por ejemplo, si el aparato que determina la región de escaneo debe poder determinar regiones de escaneo para diferentes órganos objetivo, el entrenamiento se realiza para cada órgano objetivo. Las imágenes de entrenamiento son preferentemente imágenes representativas de localizadores de tomografía computarizada, que normalmente se utilizan para planificar el escaneo del órgano objetivo respectivo. Por tanto, la unidad 20 que proporciona imágenes de entrenamiento proporciona preferentemente para cada tipo de elemento, en concreto, para cada órgano objetivo, un número de imágenes de localizador de tomografía computarizada representativas. En cada una de estas imágenes de localizador se define un cuadro de entrenamiento positivo que marca la posición y la extensión normal del órgano objetivo respectivo, en concreto predefinido por un operador entrenado para esta tarea. Estos cuadros de entrenamiento positivos que forman, en este modo de realización, las regiones de escaneo de entrenamiento no necesitan corresponder a una región de escaneo deseada, en concreto, no necesitan corresponder a un cuadro de plano final deseado. Las regiones de escaneo de entrenamiento contienen preferentemente características de imagen habituales que se encuentran de manera consistente dentro del tipo de elemento respectivo, en concreto dentro del órgano objetivo respectivo o, dado el caso, en las proximidades del tipo de elemento respectivo. Preferiblemente, se definen regiones de escaneo de entrenamiento similares, es decir, en este modo de realización cuadros de entrenamiento similares, en las imágenes de entrenamiento utilizadas para el tipo respectivo de elemento, en donde las regiones de escaneo de entrenamiento son similares, si se pueden encontrar las mismas características de imagen en estas regiones de escaneo de entrenamiento. Debido a que se desea encontrar la posición del elemento respectivo, en concreto, del órgano objetivo, también en los casos en los que está cubierto sólo parcialmente por la imagen del localizador, puede ser ventajoso utilizar regiones de escaneo que cubran sólo una porción del elemento respectivo.
Además, para entrenar el algoritmo de Viola-Jones, la unidad que proporciona imágenes de entrenamiento también puede proporcionar regiones de escaneo de entrenamiento negativas, en concreto, cuadros de entrenamiento negativos, en donde las regiones de escaneo de entrenamiento negativas contienen características de imagen habituales que se encuentran en las imágenes del localizador, pero que no deberían ser detectadas por el clasificador. Además, el operador puede predefinir estas regiones de escaneo de entrenamiento negativas. Para obtener más detalles sobre el entrenamiento del algoritmo de Viola-Jones, se hace referencia a los artículos mencionados anteriormente.
La imagen de plantilla puede ser representativa de las imágenes del localizador utilizadas generalmente para planificar un escaneo del tipo de elemento respectivo mediante el sistema de escaneo respectivo que es, en este modo de realización, un sistema de tomografía computarizada. La imagen de plantilla es, por ejemplo, un atlas estadístico que representa la variación en forma e intensidad de las imágenes del localizador. El atlas estadístico puede comprender, por ejemplo, una imagen media y una imagen de desviación estándar que se obtienen a partir de varias imágenes de localizador del tipo respectivo de elemento, por ejemplo de un órgano objetivo respectivo. Para determinar el atlas estadístico, preferentemente, en primer lugar se registran entre sí varias imágenes del localizador, en donde a continuación, por ejemplo, se calculan la imagen media y la imagen de desviación estándar. Por tanto, en primer lugar se pueden determinar las correspondencias espaciales entre puntos de referencia anatómicos comunes en el conjunto de imágenes del localizador, después de lo cual se aplican las transformaciones espaciales correspondientes a las imágenes del localizador, antes de calcular estadísticas a nivel de vóxel. Esta determinación de la imagen de plantilla, en concreto de una imagen media y/o de una imagen de desviación estándar, que puede formar un atlas estadístico, puede realizarse mediante el aparato 19 de entrenamiento u otro dispositivo de entrenamiento. En el modo de realización descrito anteriormente con referencia a las figuras 1 a 5, la imagen de plantilla es la imagen 34 media mostrada en la figura 4.
Si el atlas estadístico comprende varias imágenes, sólo una de estas imágenes podrá utilizarse para el registro. Sin embargo, también se pueden utilizar varias de estas imágenes para el registro. Si, por ejemplo, el atlas estadístico comprende una imagen media y una imagen mediana, el registro con la imagen general se puede realizar con cada una de la imagen media y la imagen mediana y para las etapas posteriores la una de la imagen media y la imagen mediana se pueden seleccionar, lo que proporciona el mejor resultado de registro, en donde el resultado de registro se puede medir usando medidas de similitud conocidas. Si el atlas estadístico comprende una imagen de desviación estándar y, por ejemplo, una imagen media, la imagen de desviación estándar se puede utilizar para ponderar una medida de similitud entre la imagen general y la imagen media. Por ejemplo, la medida de similitud puede ser la suma de diferencias al cuadrado, en donde los elementos de la suma pueden ponderarse de acuerdo con la imagen de desviación estándar y el registro puede realizarse de manera que la medida de similitud aplicada a la imagen general y a la imagen media esté optimizada.
En general, la imagen de plantilla puede ser una imagen de localizador de referencia para el tipo de elemento respectivo, en concreto de la anatomía objetivo respectiva, o un atlas estadístico elaborado a partir de varias imágenes de localizador representativas.
En la imagen de plantilla finalmente se puede definir la región de escaneo de plantilla, es decir, en concreto una posición preferida de un cuadro de plano deseado para el tipo de elemento respectivo. En concreto, las coordenadas de las esquinas del cuadro se pueden definir en la geometría de la imagen de plantilla. Como alternativa, la posición, el tamaño y la angulación de la región de escaneo de plantilla se pueden definir basándose en la posición de los elementos indicadores de plantilla, que son preferentemente puntos de referencia anatómicos, en la imagen de plantilla, es decir, se pueden definir reglas de plantilla, que codifican cómo calcular la geometría respectiva del cuadro de plano en base a las posiciones de los elementos indicadores de plantilla. Además, una persona experta, como un operador capacitado para realizar esta tarea, puede predefinir manualmente los elementos indicadores de plantilla y las reglas de plantilla.
El sistema 10 de escaneo comprende además una unidad 22 de entrada como un teclado, un ratón, un panel táctil, etc. para ingresar comandos en el sistema de escaneo como comandos para iniciar la generación de una imagen general, la determinación de una región de escaneo, el inicio de un escaneo por tomografía computarizada de acuerdo con la región de escaneo determinada, etc. El sistema 10 de escaneo comprende además una pantalla 23 para mostrar, por ejemplo, una imagen de tomografía computarizada reconstruida, una región de escaneo determinada en una imagen general, etc.
Por ejemplo, la unidad 22 de entrada se puede utilizar para permitir a un usuario especificar para cual de uno o varios elementos, en concreto, para cual de uno o varios órganos, una o varias regiones de escaneo, respectivamente, deberían determinarse automáticamente. Por ejemplo, se puede proporcionar una interfaz gráfica de usuario que permita a un usuario seleccionar uno o varios elementos deseados mostrados en una imagen general. En un modo de realización, el aparato que determina la región de escaneo puede adaptarse para detectar automáticamente uno o varios elementos en la imagen general, en donde la interfaz gráfica de usuario puede permitir al usuario seleccionar uno o varios de los elementos detectados. El aparato que determina la región de escaneo también se puede adaptar para permitir a un usuario agregar uno o varios parámetros a una lista de parámetros de escaneo que define escaneos de un determinado examen como un escaneo general y un escaneo real que se basa en una o varias regiones de escaneo finales determinadas. El usuario puede usar la unidad 22 de entrada para agregar parámetros adicionales a la lista de parámetros de escaneo. Estos parámetros agregados pueden ser indicativos de elementos del sujeto, en concreto, de partes anatómicas de una persona, para las cuales se deberían determinar las regiones de escaneo finales. La lista de parámetros de escaneo con los parámetros agregados se puede almacenar de manera que, si el usuario desea realizar el examen nuevamente, se determinarán automáticamente las regiones de escaneo finales correspondientes.
A continuación se describirá a modo de ejemplo un modo de realización de un método para determinar la región de escaneo para determinar una región de escaneo de un sujeto a escanear por un sistema de escaneo con referencia a un diagrama de flujo mostrado en la figura 6.
En la etapa 101 se proporciona una imagen 31 general de un sujeto mediante la unidad 13 que proporciona la imagen general y en la etapa 102 un centro de un elemento del sujeto a escanear y una región 32 de escaneo intermedia centrada en este centro del elemento e incluyendo el elemento son determinados con respecto a y en base a la imagen 31 general por la unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento. En concreto, se proporciona una imagen de localizador de una parte superior de una persona, en donde una región 32 de escaneo intermedia que incluye el cerebro de la persona se determina mediante la unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento. Para determinar rápidamente esta región de escaneo intermedia, se utiliza preferentemente el algoritmo de Viola-Jones, que proporciona una aproximación aproximada de la posición y extensión del cerebro indicada por la región 32 de escaneo intermedia.
En la etapa 103 una imagen 33 de plantilla de un sujeto de plantilla, que corresponde al sujeto a escanear, y una región 34 de escaneo de plantilla que incluye un elemento de plantilla, que corresponde al elemento del sujeto a escanear, son proporcionadas por la unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla, en donde la unidad 15 que proporciona la imagen de plantilla proporciona una región 34 de escaneo de plantilla, que está definida con respecto a la imagen 33 de plantilla. Por ejemplo, se puede proporcionar una imagen media como imagen de plantilla, en donde la imagen media se puede generar promediando varias imágenes generales de, por ejemplo, la parte superior de diferentes personas, después de que estas imágenes generales se hayan registrado entre sí. Preferiblemente, un operador entrenado para agregar regiones de escaneo de plantilla a este tipo de imágenes de plantilla ha agregado manualmente una región de escaneo de plantilla deseada a la imagen de plantilla.
En la etapa 104, la unidad 16 de determinación de transformación espacial determina una transformación espacial que define un registro de la imagen 31 general y la imagen 33 de plantilla entre sí mediante la unidad 16 de determinación de transformación espacial, en donde inicialmente se registran la imagen 31 general y la imagen 33 de plantilla basándose en que el indicador de posición del elemento determinado es indicativo de la posición del elemento del sujeto a escanear con respecto a la imagen 31 general, es decir, en este modo de realización basándose en el centro determinado del elemento en la imagen 31 general y basándose en la región de escaneo intermedia. En la etapa 105 se determina una región 30 de escaneo final proyectando la región 34 de escaneo de plantilla sobre la imagen 31 general usando la transformación espacial determinada por la unidad 17 de determinación de la región de escaneo.
Cabe señalar que las etapas del método para determinar la región de escaneo también se pueden ejecutar en otro orden. Por ejemplo, la etapa 103 se puede realizar antes de la etapa 102 o antes de la etapa 101.
A continuación se describirá a modo de ejemplo un modo de realización de un método de entrenamiento para entrenar el aparato 12 que determina la región de escaneo con referencia a un diagrama de flujo mostrado en la figura 7.
En la etapa 201 a) las imágenes de entrenamiento de un sujeto que comprenden un elemento y b) las regiones de escaneo de entrenamiento que incluyen el elemento del sujeto en las imágenes de entrenamiento son proporcionadas por la unidad 20 que proporciona imágenes de entrenamiento. En la etapa 202, la unidad 14 de determinación del indicador de posición del elemento se entrena basándose en las imágenes de entrenamiento y las regiones de escaneo de entrenamiento proporcionadas por la unidad 21 de entrenamiento. En concreto, el algoritmo de Viola-Jones se entrena utilizando imágenes de entrenamiento y regiones de escaneo de entrenamiento. Opcionalmente, el método de entrenamiento puede comprender además etapas para determinar una imagen de plantilla basada en imágenes generales representativas proporcionadas que muestran un cierto tipo de elemento como un determinado órgano objetivo.
La figura 8 muestra un diagrama de flujo que ilustra a modo de ejemplo un modo de realización de un método de escaneo para escanear una región de escaneo de un sujeto.
En la etapa 301 se determina una región de escaneo como se describió anteriormente con referencia a la figura 6 mediante el aparato 12 para determinar la región de escaneo y en la etapa 302 una parte del sujeto definida por la región 30 de escaneo determinada es escaneada por el aparato 14 de escaneo. Por ejemplo, después de que se haya determinado una región de escaneo que incluye el cerebro u otro órgano, el aparato 14 de escaneo del escáner 10 de tomografía computarizada puede controlarse de modo que se genere una imagen que incluya la región de escaneo determinada.
En los procedimientos de tomografía computarizada conocidos, un tecnólogo en tomografía computarizada define un cuadro de plano en una imagen de localizador, que también puede considerarse como una visión general, manualmente, al planificar un escaneo de un examen de tomografía computarizada. El cuadro de plano se puede editar manualmente mediante manipulaciones directas proporcionadas por una interfaz gráfica de usuario, que permite al usuario mover, cambiar el tamaño y girar el cuadro de plano.
Normalmente, cuando se utilizan sistemas de tomografía computarizada conocidos, existe un procedimiento de funcionamiento estándar, es decir, una guía, para un tipo de examen determinado en el departamento de radiología que determina dónde colocar los cuadros de plano con respecto a los puntos de referencia anatómicos. Sin embargo, el proceso de edición manual de cuadros de plano lleva mucho tiempo. Frecuentemente es necesario planificar varios cuadros sobre las mismas imágenes del localizador, uno para cada órgano objetivo. Por ejemplo, es posible que sea necesario planificar por separado los cuadros de plano para el tórax, el abdomen y la pelvis en un examen CAP (tóraxabdomen-pelvis). Además, incluso si existen directrices en un departamento de radiología en concreto, se puede observar una gran variabilidad entre diferentes operadores, dependiendo de sus habilidades y experiencia individuales. Por tanto, la planificación manual es una fuente potencial de inconsistencia entre diferentes operadores, lo que reduce la calidad y eficiencia de un departamento de radiología. Finalmente, los errores en la planificación manual tienen incidencia en la cantidad de dosis de radiación que recibe un paciente. Si los cuadros de plano se configuran demasiado grandes con respecto a la anatomía objetivo, las partes anatómicas quedan innecesariamente expuestas a la radiación. Por el contrario, si el cuadro de plano es demasiado corto, es posible que se pasen por alto características relevantes para el diagnóstico y que sea necesario repetir el escaneo, lo que lleva mucho tiempo y provoca una exposición adicional a la radiación. El aparato para determinar la región de escaneo descrito anteriormente con referencia a la figura 1 proporciona, por lo tanto, un algoritmo de planificación automática que acelera el procedimiento de planificación, mejora la consistencia y minimiza eficientemente la exposición a la radiación en exámenes de tomografía computarizada. Las coordenadas de uno o varios cuadros de plano de uno o varios órganos objetivo en una imagen de localizador de tomografía computarizada se calculan automáticamente para permitir la planificación automatizada de escaneos por tomografía computarizada.
La etapa de determinar la región 32 de escaneo intermedia es relativamente rápida, es decir, puede ser del orden de un segundo, porque esta etapa destinada a la detección macroscópica de órganos con el algoritmo de Viola-Jones requiere sólo unos pocos milisegundos en un ordenador personal estándar, y algoritmos de registro muy rápidos, como algoritmos de registro afines, están disponibles para imágenes bidimensionales. Además, la determinación automática de la región de escaneo es aplicable a una amplia gama de elementos, en concreto, a una amplia gama de órganos objetivo, porque el enfoque propuesto es totalmente genérico y no se basa en suposiciones específicas para cada elemento, a diferencia de algoritmos que se basan en la detección de puntos de referencia.
El sistema de escaneo descrito anteriormente con referencia a la figura 1 hace uso de un clasificador de imágenes que debe entrenarse, es decir, el algoritmo de Viola-Jones, una imagen de plantilla que debe calcularse como la imagen media y una de regla de cuadro de plano, es decir, las reglas de plantilla. Por lo tanto, se proporciona un módulo de entrenamiento, es decir, el aparato de entrenamiento, usado en la fase de desarrollo del algoritmo para determinar la región de escaneo, y un módulo de planificación, es decir, el aparato para determinar la región de escaneo, usado en la aplicación del algoritmo para determinar la región de escaneo. El módulo de entrenamiento y el módulo de planificación también se pueden implementar como programas informáticos, en donde al menos el módulo de planificación puede ser parte de un software de planificación de tomografía computarizada de un sistema de tomografía computarizada, que calcula la posición del cuadro de plano después de la obtención de una imagen del localizador de tomografía computarizada.
El módulo de planificación puede adaptarse para recibir como entrada la imagen del localizador y una lista de órganos objetivo para los cuales se desean cuadros de plano. En un modo de realización preferido, la lista de órganos objetivo se guarda como parámetro en un protocolo de escaneo que utiliza un tecnólogo en tomografía computarizada. De esta manera, el tecnólogo en tomografía computarizada tiene la posibilidad de asociar a cada escaneo de un examen de tomografía computarizada uno o más órganos objetivo y guardar esta información para su uso posterior.
Aunque en el modo de realización descrito anteriormente con referencia a la figura 1 el aparato 12 para determinar la región de escaneo y el aparato 19 de entrenamiento son componentes del aparato 11 de procesamiento de datos del escáner 10 de tomografía computarizada, en otros modos de realización el aparato 12 para determinar la región de escaneo y/o los aparatos de entrenamiento también pueden ser aparatos separados. Por ejemplo, el aparato para determinar la región de escaneo y/o el aparato de entrenamiento pueden ser cada uno sistemas independientes o se pueden combinar en un solo sistema, en donde la unidad que proporciona la imagen general del aparato que determina la región de escaneo y la unidad que proporciona las imágenes de entrenamiento del aparato de entrenamiento reciben las imágenes correspondientes de otro dispositivo, por ejemplo, de un sistema de tomografía computarizada.
Aunque en los modos de realización descritos anteriormente la imagen general es una imagen de proyección bidimensional, la imagen general también puede ser otro tipo de imagen. Por ejemplo, la imagen general puede ser una imagen tridimensional como una imagen tridimensional de dosis baja. Además, la imagen general puede ser un reformateo tridimensional calculado a partir de una imagen tridimensional, puede ser una radiografía reconstruida digitalmente calculada a partir de una imagen tridimensional, etc. La imagen general también puede comprender varias imágenes generales secundarias, por ejemplo puede comprender al menos dos imágenes de proyección que se han obtenido en diferentes direcciones de obtención. Si la imagen general comprende al menos dos imágenes generales secundarias, la unidad que proporciona la imagen de plantilla se puede adaptar para proporcionar al menos dos imágenes de plantilla secundarias correspondientes y al menos dos regiones de escaneo de plantilla secundarias, en donde la unidad de determinación del indicador de posición del elemento puede determinar indicadores de posición del elemento para cada una de las imágenes generales secundarias y en donde la unidad de determinación de transformación espacial puede determinar para cada imagen general secundaria y la imagen de plantilla secundaria correspondiente una transformación espacial. La unidad de determinación de la región de escaneo puede finalmente determinar las regiones de escaneo finales en las al menos dos imágenes generales secundarias proyectando la región de escaneo de plantilla respectiva sobre la imagen general secundaria respectiva usando la transformación espacial respectiva determinada.
Aunque en un modo de realización descrito anteriormente la imagen de plantilla es un atlas estadístico que comprende una imagen media y/o una imagen de desviación estándar, el atlas estadístico también puede comprender otras imágenes como una imagen mediana o una imagen de modo. Se puede determinar una imagen de modo a partir de una serie de imágenes tomando para cada vóxel la intensidad de la imagen que apareció con más frecuencia.
Aunque en los modos de realización descritos anteriormente se ha usado el algoritmo de Viola-Jones para determinar la región de escaneo intermedia, es decir, por ejemplo, un cuadro de plano inicial, en otros modos de realización se pueden usar otros algoritmos de detección de objetos para detectar un objeto en la imagen general, en donde luego se puede definir una región de escaneo intermedia de manera que incluya el objeto detectado. Los enfoques alternativos incluyen enfoques similares a la votación como la Transformada de Hough Generalizada (véase, por ejemplo, D. H. Ballard, "Generalizing the Hough Transform to Detect Arbitrary Shapes" Pattern Recognition 123 (2), páginas 111 a 122 (1981)) u otras variantes de técnicas similares a ventanas deslizantes (véase, por ejemplo, P. F. Felzenszwalb, R. B. Girshick, D. McAllester y D. Ramanan, "Object Detection with Discriminatively Trained Part Based Models", IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence 32 (9) páginas 1627-1645 (2010)).
Aunque en los modos de realización descritos anteriormente el sistema de escaneo es un sistema de tomografía computarizada por rayos X, en otros modos de realización el sistema de escaneo también puede ser otro sistema, que puede utilizar una imagen general para determinar una región de escaneo, como un sistema de rayos X de arco en C, un sistema de obtención de imágenes nuclear como un sistema de tomografía por emisión de positrones o un sistema de tomografía computarizada por emisión de fotón único, un sistema de obtención de imágenes por resonancia magnética, un sistema combinado que combina varias modalidades de obtención de imágenes como un sistema que combina tomografía computarizada por rayos X con tomografía por emisión de positrones o con tomografía computarizada por emisión de fotón único.
Los expertos en la técnica pueden comprender y efectuar otras variaciones de los modos de realización descritos al poner en práctica la invención reivindicada, a partir de un estudio de los dibujos, la descripción y las reivindicaciones adjuntas.
En las reivindicaciones, la palabra "que comprende" no excluye otros elementos o etapas, y el artículo indefinido "un" o "una" no excluye una pluralidad.
Una sola unidad o dispositivo puede cumplir las funciones de varios elementos enumerados en las reivindicaciones. El mero hecho de que determinadas medidas se mencionen en reivindicaciones dependientes diferentes entre sí no indica que una combinación de dichas medidas no pueda utilizarse con fines ventajosos.
Los procedimientos como la determinación de una región de escaneo intermedia, la determinación de una transformación espacial, la determinación de una región de escaneo final, la reconstrucción de una imagen, etc., realizados por una o varias unidades o dispositivos se pueden realizar por cualquier otro número de unidades o dispositivos. Por ejemplo, las etapas 101 a 105 pueden realizarse con una sola unidad o con cualquier otro número diferente de unidades. Estos procedimientos y/o el control del aparato para determinar la región de escaneo de acuerdo con el método para determinar la región de escaneo y/o el control del aparato de entrenamiento de acuerdo con el método de entrenamiento y/o el control del sistema de escaneo de acuerdo con el método de escaneo pueden implementarse como código de programa mediante un programa informático y/o como hardware dedicado.
Un programa informático puede almacenarse/distribuirse en un medio adecuado, como un medio de almacenamiento óptico o un medio de estado sólido, suministrado junto con o como parte de otro hardware, pero también puede distribuirse en otras formas, como a través de Internet u otros sistemas de telecomunicaciones por cable o inalámbricos.
Cualquier signo de referencia en las reivindicaciones no debería interpretarse como limitativo del alcance.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un aparato para determinar la región de escaneo para determinar una región (30) de escaneo de un sujeto a escanear por un sistema (10) de escaneo, el aparato (12) para determinar la región de escaneo que comprende:
- una unidad (13) que proporciona una imagen general para proporcionar una imagen (31) general de un sujeto, - una unidad (14) de determinación del indicador de posición del elemento para determinar, como indicador de posición del elemento, un centro de un elemento del sujeto a escanear y una región (32) de escaneo intermedia, que incluye el elemento del sujeto a escanear y está centrado en el centro determinado del elemento, con respecto a y en base a la imagen (31) general,
- una unidad (15) que proporciona la imagen de plantilla para proporcionar una imagen (33) de plantilla de un sujeto de plantilla, que corresponde al sujeto a escanear, y para proporcionar una región (34) de escaneo de plantilla que incluye un elemento de plantilla, que corresponde al elemento del sujeto a escanear, en donde la unidad (15) que proporciona la imagen de plantilla está adaptada para proporcionar una región (34) de escaneo de plantilla, que está definida con respecto a la imagen (33) de plantilla,
- una unidad (16) de determinación de transformación espacial para determinar una transformación espacial que define un registro de la imagen (31) general y la imagen (33) de plantilla entre sí, en donde inicialmente la imagen (31) general y la imagen (33) de plantilla se registran utilizando al menos el centro determinado del elemento del sujeto a escanear y la región de escaneo intermedia,
- una unidad (17) de determinación de la región de escaneo para determinar una región (30) de escaneo final proyectando la región (34) de escaneo de plantilla sobre la imagen (31) general usando la transformación espacial determinada.
2. El aparato para determinar la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, en donde la unidad (16) de determinación de transformación espacial está adaptada para registrar inicialmente la imagen general y la imagen de plantilla entre sí centrando la imagen de plantilla en el centro determinado del elemento en la imagen general.
3. El aparato para determinar la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, en donde la unidad (14) de determinación del indicador de posición del elemento está adaptada para usar un algoritmo de Viola-Jones para determinar el centro del elemento del sujeto a escanear.
4. El aparato para determinar la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, en donde la unidad (14) de determinación del indicador de posición del elemento está adaptada para:
- utilizar un algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento para determinar el indicador de posición del elemento,
- proporcionar reglas de determinación del indicador de posición del elemento para seleccionar un indicador de posición del elemento más probable, si el algoritmo de determinación del indicador de posición del elemento reveló varios indicadores de posición del elemento posibles, y
- aplicar las reglas de determinación del indicador de posición del elemento a los varios indicadores de posición del elemento posibles determinados para determinar el indicador de posición del elemento a utilizar por la unidad de transformación espacial.
5. El aparato para determinar la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, en donde la unidad (16) de determinación de transformación espacial está adaptada para aplicar un algoritmo de registro basado en la intensidad a la imagen (31) general y la imagen (33) de plantilla para determinar la transformación espacial, en donde el algoritmo de registro basado en la intensidad de la imagen se inicializa basándose en que el indicador (32) de posición del elemento determinado es indicativo de la posición del elemento del sujeto a escanear con respecto a la imagen general.
6. El aparato para determinar la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, en donde la unidad (15) que proporciona la imagen de plantilla está adaptada para proporcionar una posición de un elemento indicador de plantilla en la imagen (33) de plantilla, en donde la región (34) de escaneo de plantilla está definida con respecto a la posición del elemento indicador de plantilla, y en donde la unidad (17) de determinación de la región de escaneo está adaptada para proyectar la región (34) de escaneo de plantilla sobre la imagen (31) general transformando la posición del elemento indicador de plantilla mediante usar la transformación espacial determinada y determinar la región (34) de escaneo de plantilla en la imagen (31) general en base a la posición transformada del elemento indicador de plantilla.
7. Un aparato de entrenamiento para entrenar un aparato (12) para determinar la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, el aparato (19) de entrenamiento que comprende:
- una unidad (20) que proporciona imágenes de entrenamiento para proporcionar imágenes de entrenamiento de un sujeto que comprende un elemento y para proporcionar regiones de escaneo de entrenamiento que incluyen el elemento del sujeto en las imágenes de entrenamiento,
- una unidad (21) de entrenamiento para entrenar la unidad (14) de determinación del indicador de posición del elemento en base a las imágenes de entrenamiento y las regiones de escaneo de entrenamiento proporcionadas.
8. Un sistema de escaneo para escanear una región de escaneo de un sujeto, en donde el sistema (10) de escaneo comprende:
- un aparato (12) para determinar la región de escaneo para determinar la región (30) de escaneo como se define en la reivindicación 1, y
- un aparato (14) de escaneo para escanear una parte del sujeto definida por la región (30) de escaneo determinada.
9. Un método para determinar la región de escaneo para determinar una región (30) de escaneo de un sujeto a escanear por un sistema (10) de escaneo, el método para determinar la región de escaneo que comprende:
- proporcionar una imagen (31) general de un sujeto mediante una unidad (13) que proporciona una imagen general, - determinar un indicador (32) de posición del elemento que es indicativo de una posición de un elemento del sujeto a escanear mediante una unidad (14) de determinación del indicador de posición del elemento, en donde la unidad (14) de determinación del indicador de posición del elemento determina el indicador (32) de posición del elemento con respecto a y en base a la imagen (31) general,
- proporcionar una imagen (33) de plantilla de un sujeto de plantilla, que corresponde al sujeto a escanear, y proporcionar una región (34) de escaneo de plantilla que incluye un elemento de plantilla, que corresponde al elemento del sujeto a escanear, mediante una unidad (15) que proporciona la imagen de plantilla, en donde la unidad (15) que proporciona la imagen de plantilla proporciona una región (34) de escaneo de plantilla, que está definida con respecto a la imagen (33) de plantilla,
- determinar una transformación espacial que define un registro de la imagen (31) general y la imagen (33) de plantilla entre sí mediante una unidad (16) de determinación de transformación espacial, en donde inicialmente la imagen (31) general y la imagen (33) de plantilla se registran utilizando el indicador (32) de posición del elemento determinado que es indicativo de la posición del elemento del sujeto a escanear con respecto a la imagen general,
- determinar una región (30) de escaneo final proyectando la región (34) de escaneo de plantilla sobre la imagen (31) general usando la transformación espacial determinada mediante una unidad (17) de determinación de la región de escaneo.
10. Un método de entrenamiento para entrenar el aparato (12) que determina la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, el método de entrenamiento que comprende:
- proporcionar imágenes de entrenamiento de un sujeto que comprende un elemento y proporcionar regiones de escaneo de entrenamiento que incluyen el elemento del sujeto en las imágenes de entrenamiento mediante una unidad (20) que proporciona imágenes de entrenamiento,
- entrenar la unidad (14) de determinación del indicador de posición del elemento basándose en las imágenes de entrenamiento y las regiones de escaneo de entrenamiento proporcionadas por una unidad (21) de entrenamiento.
11. Un método de escaneo para escanear una región de escaneo de un sujeto, en donde el método de escaneo comprende:
- determinar la región (30) de escaneo como se define en la reivindicación 10 mediante un aparato (12) que determina la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, y
- escanear una parte del sujeto definida por la región (30) de escaneo determinada mediante un aparato (14) de escaneo.
12. Un programa informático que determina la región de escaneo para determinar una región (30) de escaneo de un sujeto a escanear por un sistema (10) de escaneo, el programa informático que determina la región de escaneo que comprende medios de código de programa para hacer que un aparato (12) que determina la región de escaneo como se define en la reivindicación 1 lleve a cabo las etapas del método para determinar la región de escaneo como se define en la reivindicación 10, cuando el programa informático que determina la región de escaneo se ejecuta en un ordenador que controla el aparato (12) que determina la región de escaneo.
13. Un programa informático de entrenamiento para entrenar un aparato (12) que determina la región de escaneo como se define en la reivindicación 1, el programa informático de entrenamiento que comprende medios de código de programa para hacer que un aparato (19) de entrenamiento como se define en la reivindicación 8 lleve a cabo las etapas del método de entrenamiento como se define en la reivindicación 11, cuando el programa informático de entrenamiento se ejecuta en un ordenador que controla el aparato (19) de entrenamiento.
14. Un programa informático de escaneo para escanear una región de escaneo de un sujeto, el programa informático de escaneo que comprende medios de código de programa para hacer que un sistema (10) de escaneo como se define en la reivindicación 8 lleve a cabo las etapas del método de escaneo como se define en la reivindicación 12, cuando el programa informático de escaneo se ejecuta en un ordenador que controla el sistema (10) de escaneo.
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