IT202000031988A1

IT202000031988A1 - METHOD TO GENERATE A 3D IMAGE OF PATHOLOGICAL TISSUES

Info

Publication number: IT202000031988A1
Application number: IT102020000031988A
Authority: IT
Inventors: Riccardo Roggeri; Cristian GARZENA; Paolo Silvestri
Original assignee: Ric3D S R L; Mtm S R L; Techinnova Srl
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2022-06-22

Description

METODO PER GENERARE UN'IMMAGINE 3D DI TESSUTI PATOLOGICI METHOD TO GENERATE A 3D IMAGE OF PATHOLOGICAL TISSUES

CAMPO TECNICO DELL'INVENZIONE TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

L'invenzione si riferisce ad un metodo per generare un'immagine 3D, che identifichi tessuti patologici e/o corpi estranei all'interno di una regione di un organo in esame, comprendente l'acquisizione di una serie di punti da immagini 2D della regione in esame; la conversione di questa serie di punti delle immagini 2D in una immagine 3D, utilizzando un sistema di trasformazione affine; nell'immagine 3D ottenuta, in corrispondenza di aree, per le quali i valori di radio-densit? espressi in HU sono diversi rispetto a quelli delle aree circostanti dello stesso tessuto, la trasformazione di tali valori di radio-densit? tramite una matrice di trasformazione; e l'ottenimento di una nuova immagine 3D, in cui aree di tessuto patologico e/o corpi estranei sono identificati con contorni netti e spazialmente ben definiti. The invention relates to a method for generating a 3D image, which identifies pathological tissues and/or foreign bodies within a region of an organ under examination, comprising acquiring a series of points from 2D images of the region under exam; the conversion of this series of points of the 2D images into a 3D image, using an affine transformation system; in the 3D image obtained, in correspondence of areas, for which the values of radio-densit? expressed in HU are different than those of the surrounding areas of the same tissue, the transformation of these values of radio-densit? via a transformation matrix; and obtaining a new 3D image, in which areas of pathological tissue and/or foreign bodies are identified with sharp and spatially well-defined contours.

SFONDO DELL'INVENZIONE BACKGROUND OF THE INVENTION

I software attualmente presenti sul mercato per l'identificazione e l'elaborazione delle immagini DICOM (Digital Imaging and COmmunications in Medicine, insieme di criteri standardizzati per la comunicazione digitale in ambito medico e biomedico, usato, ad esempio, per le immagini radiologiche) utilizzano i valori della radio-densit?, espressi in HU (scala di Hounsfield), che misura quantitativamente la radio-densit? delle diverse aree del corpo umano (o di qualsiasi altro corpo solido attraversato dai raggi X). La radio-densit? quindi ? anche applicata ad esempio alle scansioni realizzate tramite Tomografia Computerizzata Tradizionale (TAC). The software currently on the market for the identification and processing of DICOM images (Digital Imaging and COmmunications in Medicine, a set of standardized criteria for digital communication in the medical and biomedical fields, used, for example, for radiological images) use the values of the radio-density?, expressed in HU (scale of Hounsfield), which quantitatively measures the radio-densit? of the different areas of the human body (or of any other solid body crossed by X-rays). The radio density? so ? also applied, for example, to scans made using Traditional Computed Tomography (TAC).

In particolare, DICOM ? la definizione di interfaccia, che ? un formato unico che, non solo memorizza i dati delle immagini mediche, ma anche i set di dati, che sono composti di attributi. Il DICOM contiene un'enorme quantit? di metadati che non devono mai essere separati tra loro. In particular, DICOM ? the definition of the interface, that ? a unique format that not only stores medical image data, but also datasets, which are composed of attributes. DICOM contains a huge amount of metadata that must never be separated from each other.

All'interno di un file DICOM possiamo trovare, oltre all'immagini mediche, anche informazioni anagrafiche del paziente (nome, data di nascita), nonch? importanti dati sull'acquisizione (ad esempio il tipo di modalit? utilizzata e le impostazioni applicate) ed il contesto dello studio dell'imaging (ad esempio, serie di radioterapia, storia del paziente). Inside a DICOM file we can find, in addition to the medical images, also the patient's personal information (name, date of birth), as well as important acquisition data (such as the type of modality used and settings applied) and the context of the imaging study (such as radiotherapy series, patient history).

I valori di radio-densit? espressi in HU riportati in letteratura variano in un intervallo da -1.000 (densit? dell'aria) a 3.000 (densit? ossea). Tali valori di radio-densit? espressi in HU in un'immagine DICOM si traducono in zone che vanno dal nero al bianco, passando per tutte le sfumature presenti tra i due colori (nero densit? pressoch? inesistente al bianco densit? piena). The radio-density values? expressed in HU reported in the literature vary in a range from -1,000 (air density) to 3,000 (bone density). These radio-density values? expressed in HU in a DICOM image they translate into areas ranging from black to white, passing through all the shades present between the two colors (black with almost no density to white with full density).

Tramite l'utilizzo di questo parametro si ? in grado di identificare specifiche aree del corpo umano, la struttura ossea, gli organi, il cervello, la pelle, ecc.. Through the use of this parameter yes ? able to identify specific areas of the human body, bone structure, organs, brain, skin, etc.

La Tabella 1 seguente mostra i valori di radio-densit? espressi in HU noti riferiti alla rilevazione nelle TAC di alcuni tessuti umani o possibili corpi estranei. Table 1 below shows the radio-density values? expressed in known HU referring to the detection in CT scans of some human tissue or possible foreign bodies.

Tabella 1 Table 1

Come si nota dalla tabella precedente, ad oggi non vi sono valori di radio-densit? espressi in HU noti per tessuti patologici. Vi sono dei valori di radio-densit? espressi in HU associati, in casi del tutto particolari e specifici, a calcoli biliari, ma con una enorme approssimazione ed una percentuale di successo prossima al 70%. As can be seen from the previous table, to date there are no radio-density values? expressed in known HU for pathological tissues. Are there any radio-density values? expressed in HU associated, in very particular and specific cases, with gallstones, but with an enormous approximation and a success rate close to 70%.

Le immagini DICOM per essere visualizzate utilizzano un sistema di coordinate per identificare la posizione in un dato punto. Nel mondo medico, ci sono tre sistemi di coordinate comunemente usati nelle applicazioni di imaging: le coordinate mondiali, le coordinate anatomiche e coordinate dell'immagine medica (vedi Figura 1). DICOM images to be viewed use a coordinate system to identify the position at a given point. In the medical world, there are three coordinate systems commonly used in imaging applications: world coordinates, anatomical coordinates, and medical image coordinates (see Figure 1).

Sistema di coordinate mondiali World coordinate system

Il sistema di coordinate mondiali ? un sistema di coordinate cartesiane, in cui ? posizionata una modalit? di immagine medica (ad esempio uno scanner MRI o TC). Ogni modalit? medica ha il proprio sistema di coordinate, ma esiste un solo sistema di coordinate mondiale per definire la posizione e l'orientamento di ogni modalit?. Questo sistema ? rappresentato nella Figura 1a. The world coordinate system ? a Cartesian coordinate system, in which ? positioned a mode? medical imaging (such as an MRI or CT scanner). Each mode? medical has its own coordinate system, but there is only one worldwide coordinate system to define the location and orientation of each modality. This system? depicted in Figure 1a.

Sistema di coordinate anatomiche Anatomical coordinate system

Il sistema di coordinate pi? importante per le tecniche di imaging medico ? lo spazio anatomico (chiamato anche sistema di coordinate anatomiche o del paziente). Questo sistema ? rappresentato nella Figura 1b. Lo spazio ? costituito da tre piani per descrivere la posizione anatomica standard di un essere umano: The pi coordinate system? important for medical imaging techniques ? the anatomical space (also called the anatomical or patient coordinate system). This system? represented in Figure 1b. Space ? consisting of three planes to describe the standard anatomical position of a human being:

? il piano assiale ? the axial plane

? il piano sagittale e ? the sagittal plane e

? il piano coronale. ? the coronal plane.

In questo sistema di assi tutto ? rilevante e la posizione 3D ? definita lungo gli assi anatomici anteriore-posteriore, sinistra-destra e inferiore-superiore, in modo che tutti gli assi abbiano una direzione positiva. In this system of axes everything? relevant and the 3D position ? defined along the anterior-posterior, left-right, and inferior-superior anatomical axes, such that all axes have a positive direction.

Piano Assiale Axial plane

Il piano assiale ? il punto di vista dall'alto verso il basso, cio? bisogna immaginare di posizionarsi sopra la testa di un paziente e guardare in basso. The axial plane? the point of view from top to bottom, cio? imagine standing over a patient's head and looking down.

Se si potesse scansionare totalmente il corpo del paziente si vedrebbe per prima la testa e si finirebbe osservando i piedi. If you could fully scan the patient's body, you would see the head first and end up looking at the feet.

Piano Sagittale Sagittal plane

Questa ? la visione laterale, in questo caso si guarda il paziente da destra a sinistra. La direzione positiva dipende dal sistema di coordinate utilizzato. This ? lateral vision, in this case the patient is seen from right to left. The positive direction depends on the coordinate system used.

Piano Coronale Coronal Plan

Questa ? la visione frontale, il paziente viene visto dagli occhi (piano anteriore) o dalla parte posteriore del paziente (piano posteriore). Anche in quest'ultimo caso la direzione positiva dipende dal sistema di coordinate utilizzato. This ? the frontal view, the patient is seen from the eyes (anterior plane) or from the back of the patient (posterior plane). Also in the latter case the positive direction depends on the coordinate system used.

Le immagini DICOM usano il sistema LPS, come sistema di coordinate anatomiche, mentre altri software di visualizzazione usano il sistema RAS. DICOM images use the LPS system as the anatomical coordinate system, while other viewing software uses the RAS system.

Sistema di coordinate mediche (voxel space) Medical coordinate system (voxel space)

Un voxel (volumetric picture element) ? un'unit? di misura del volume ed ? la controparte tridimensionale del pixel bidimensionale. A voxel (volumetric picture element) ? a unit? of measurement of the volume and ? the three-dimensional counterpart of the two-dimensional pixel.

I sistemi di imaging medici utilizzano il sistema dei voxel per ricreare un oggetto 3D da una immagine 2D. Medical imaging systems use the voxel system to recreate a 3D object from a 2D image.

In particolare, creano insiemi (array) di punti che iniziano dall'angolo in alto a sinistra, utilizzano gli assi (i, j, k). L'asse i aumenta verso destra (larghezza), l'asse j verso il basso (altezza) e l'asse k all'indietro (profondit?). Questo sistema ? rappresentato nella Figura 1c. In particular, they create sets (arrays) of points starting from the upper left corner, using the (i, j, k) axes. The i-axis increases to the right (width), the j-axis downwards (height), and the k-axis backwards (depth). This system? depicted in Figure 1c.

Il voxel space ? fondamentalmente la dimensione reale del voxel, che corrisponde ad una regione 3D e alla distanza tra due voxel. Questo ? molto importante, se ad esempio vogliamo misurare il volume di una area calcificata. The voxel space? basically the actual size of the voxel, which corresponds to a 3D region and the distance between two voxels. This ? very important, for example if we want to measure the volume of a calcified area.

Per realizzare la conversione da immagini 2D a immagini 3D, occorre utilizzare il sistema di trasformazione affine (Affine Matrix). Prima di spiegare cos'? una trasformazione affine, dobbiamo illustrare cos'? una trasformazione geometrica. Una trasformazione geometrica ? un modo per chiarire che l'intensit? di un voxel non cambia. Sulla base di ci?, una trasformazione affine ? una mappatura geometrica di uno spazio affine che conserva molteplici propriet? come il rapporto tra le lunghezze di linee parallele; tuttavia una trasformazione affine non preserva necessariamente gli angoli tra linee o le distanze tra i punti. To perform the conversion from 2D images to 3D images, you need to use the affine transformation system (Affine Matrix). Before explaining what? an affine transformation, we must illustrate cos'? a geometric transformation. A geometric transformation? a way to clarify that the intensity? of a voxel does not change. Based on this, an affine transformation ? a geometric mapping of an affine space that retains multiple properties? as the ratio of the lengths of parallel lines; however an affine transformation does not necessarily preserve angles between lines or distances between points.

In matematica, per rappresentare traslazione e rotazione assieme, dobbiamo utilizzare una matrice affine quadrata, che ha una dimensionalit? in pi? rispetto al nostro spazio. Nell'imaging medico abbiamo bisogno di una matrice affine 4D. Grazie a questa matrice possiamo rappresentare qualsiasi trasformazione geometrica lineare (traslazione, rotazione) per moltiplicazione matriciale. In mathematics, to represent translation and rotation together, we must use a square affine matrix, which has a dimensionality of more compared to our space. In medical imaging we need a 4D affine matrix. Thanks to this matrix we can represent any linear geometric transformation (translation, rotation) by matrix multiplication.

Nella trasformazione affine gli elementi indicati con la lettera "A" rappresentano la traslazione e gli elementi indicati con la lettera "t" rappresentano la rotazione. In the affine transformation the elements indicated with the letter "A" represent the translation and the elements indicated with the letter "t" represent the rotation.

Grazie alla trasformazione affine possiamo passare da uno spazio voxel ad uno spazio di coordinate globali utilizzato dai software di imaging. Thanks to the affine transformation we can go from a voxel space to a global coordinate space used by imaging software.

Altri metodi per la trasformazione di immagini da 2D a 3D sono noti. Other methods for transforming 2D to 3D images are known.

Il documento brevettuale US2016328852 rivendica un sistema e un metodo per rilevare il movimento in un sistema di imaging. Una serie temporale di immagini volumetriche di una regione di interesse viene acquisita nel sistema di imaging e ognuna di tali immagini viene catturata come una serie di sezioni bidimensionali della regione di interesse. Viene calcolato un valore rappresentativo per ogni voxel per creare un set di dati volumetrico rappresentativo della regione di interesse e, per ogni sezione della serie di sezioni bidimensionali, viene generata una serie temporale volumetrica simulata, inclusi i dati delle serie temporali per la sezione e il valore rappresentativo calcolato in ogni momento per le altre sezioni della serie di sezioni bidimensionali. Una registrazione volumetrica viene eseguita su ciascuna delle serie temporali volumetriche simulate per fornire una serie di parametri di movimento stimati per la sezione associata alle serie temporali volumetriche simulate. Patent document US2016328852 claims a system and a method for detecting motion in an imaging system. A time series of volumetric images of a region of interest is acquired into the imaging system and each such image is captured as a series of two-dimensional slices of the region of interest. A representative value is calculated for each voxel to create a volumetric dataset representative of the region of interest, and for each slice in the two-dimensional slice series, a simulated volumetric time series is generated, including time series data for the slice and the representative value calculated at all times for the other sections of the series of two-dimensional sections. A volumetric recording is performed on each of the simulated volumetric time series to provide a set of estimated motion parameters for the section associated with the simulated volumetric time series.

descrivono un metodo per migliorare la definizione di immagini 3D derivanti da tecniche di scansione 2D. In questo caso per? l?unico metodo di acquisizione dell?immagine 2D ? la microscopia a fluorescenza. describe a method to improve the definition of 3D images resulting from 2D scanning techniques. In this case for? the only method of acquiring the 2D image? fluorescence microscopy.

valutano modelli per applicazioni medicali ottenuti da stampa 3D, basati su dati di imaging derivanti da CT o TAC (Computed Tomography) o da immagini mediche volumetriche MRI (Magnetic Resonance Imaging). Per poter fornire alle stampanti dati utilizzabili per la stampa dei modelli, vengono impiegati specifici algoritmi in grado di elaborare le immagini mediche (set di dati) 2D e trasformarli in immagini 3D. evaluate models for medical applications obtained from 3D printing, based on imaging data deriving from CT or TAC (Computed Tomography) or from MRI (Magnetic Resonance Imaging) volumetric medical images. In order to provide printers with usable data for printing models, specific algorithms are used that are able to process 2D medical images (data sets) and transform them into 3D images.

si sono occupati di testare il potenziale dell'utilizzo di modelli di intensit? appresi da set di dati simulati da MRI e la possibilit? di includere una misura di affidabilit? durante il processo di abbinamento per aumentare la robustezza dei modelli. Tali modelli di intensit? sono stati provati sia su set di dati simulati che reali. I modelli provati sono stati utilizzati per segmentare il ventricolo sinistro (LV) e quello destro ventricolo (RV) da set di dati reali. I modelli di intensit? simulati hanno ottenuto la media accuratezza paragonabile alla variabilit? inter-osservatore per la segmentazione del ventricolo sinistro. L'inclusione di informazioni sull'affidabilit? ha ridotto gli errori di volume nell'ipertrofia. Pazienti. Tuttavia per la realizzazione di tali modelli viene usata una matrice bidimensionale lineare a singola entrata (x) che quindi non avrebbe potuto dare risultati significativi. have been busy testing the potential of using intensity models? learned from data sets simulated by MRI and the possibility? to include a measure of reliability? during the matching process to increase the robustness of the models. Such intensity patterns? have been tested on both simulated and real datasets. The tested models were used to segment the left ventricle (LV) and right ventricle (RV) from real datasets. The patterns of intensity? simulated have obtained the average accuracy comparable to the variability? inter-observer segmentation of the left ventricle. The inclusion of reliability information? reduced volume errors in hypertrophy. patients. However, for the realization of these models a two-dimensional linear matrix with single entry (x) is used which therefore could not have given significant results.

WO 2013/006506 riporta sistemi e metodi per monitorare regioni di tessuto e, pi? particolarmente, a sistemi e metodi per rilevare cambiamenti nelle regioni di tessuto per un periodo di tempo, per esempio, durante la diagnosi o il trattamento del paziente. In particolare, si riferisce alla rilevazione dei difetti delle ossa (che sono le pi? semplici rilevazioni di livello densitometrico identificabili) e si basa sulla analisi delle singole slice delle TAC, applicando un intervallo di HU per rilevare le slice specifiche in cui intervengono delle modifiche, rispetto alla slice precedente e a quella successiva considerata. Tutto questo trattando il soggetto (topi) con particolari farmaci e approntando un sistema di hardware per la rilevazione delle mutazioni. WO 2013/006506 reports systems and methods for monitoring tissue regions and, more particularly, to systems and methods for detecting changes in tissue regions over a period of time, for example, during patient diagnosis or treatment. In particular, it refers to the detection of bone defects (which are the simplest identifiable densitometric level detections) and is based on the analysis of the single CT slices, applying an HU interval to detect the specific slices in which changes occur , with respect to the previous slice and the next one considered. All this by treating the subject (mice) with particular drugs and preparing a hardware system for the detection of mutations.

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

I richiedenti della presente invenzione hanno adesso trovato che utilizzando i voxel e la scala HU ? possibile identificare porzioni di organi o altri tessuti presenti in un?immagine DICOM e creare un'immagine 3D ad alta risoluzione, che rappresenti in maniera verosimile la condizione patologica di tali porzioni di organi o tessuti. Applicants of the present invention have now found that using voxels and the HU scale ? It is possible to identify portions of organs or other tissues present in a DICOM image and create a high-resolution 3D image, which realistically represents the pathological condition of these portions of organs or tissues.

In particolare, il metodo prevede l'applicazione ad alcuni valori di radio-densit? espressi in HU in una matrice di trasformazione di uno specifico fattore di correzione o di trasformazione R. Questo metodo permette (per la prima volta rispetto allo stato dell?arte) di identificare tessuti patologici, tessuti trasformati, mutati geneticamente o affetti da calcificazione. In particular, the method foresees the application to some values of radio-density? expressed in HU in a transformation matrix of a specific correction or transformation factor R. This method allows (for the first time compared to the state of the art) to identify pathological, transformed, genetically mutated or calcified tissues.

La matrice di trasformazione dei valori di radio-densit? espressi in HU conterr? un numero di parametri variabili definito e scelto da un elenco di parametri presenti nelle TAC e nelle MRI di tipo diagnostico. The transformation matrix of radio-density values? expressed in HU will contain? a number of variable parameters defined and chosen from a list of parameters present in CT scans and diagnostic MRIs.

Al fine di scegliere tali parametri (la quantit? e il tipo migliore, all?interno della matrice di trasformazione) ed eseguire dei test di prova, ci si ? avvalsi della competenza di personale medico specializzato (radiologi e chirurghi). In order to choose these parameters (the best quantity and type, within the transformation matrix) and carry out trial tests, we? made use of the expertise of specialized medical personnel (radiologists and surgeons).

Al fine della realizzazione degli Esempi e dei test di validazione del metodo dell'invenzione sono stati identificati alcuni parametri generici, presenti in tutte le TAC e MRI: For the purpose of carrying out the Examples and the validation tests of the method of the invention, some generic parameters, present in all CT and MRI scans, have been identified:

Tali parametri sono i seguenti: These parameters are the following:

- sMdC 3.0 Br40 3- presente in TAC i MRI senza mezzo di contrasto ovvero acquisizione di base - sMdC 3.0 Br40 3- present in CT scan i MRI without contrast medium or basic acquisition

- Basale - acquisizione dei punti basali - Basal - acquisition of basal points

- Serie Prep Smart - acquisizione basale generale per centraggio - Prep Smart Series - general baseline acquisition for centering

- M.D.C. - fase con mezzo di contrasto - M.D.C. - phase with contrast medium

- TAVI - acquisizione dedicata in previsione di intervento di TAVI - TAVI - dedicated acquisition in view of the intervention of TAVI

Sono stati inoltre scelti dei parametri specifici per identificare elementi patologici nel cuore (organo principale su cui si ? indagato per le prove di test e funzionamento del metodo dell'invenzione): Specific parameters were also chosen to identify pathological elements in the heart (the main organ which was investigated for testing and functioning of the method of the invention):

? Angio ADD UNGATED TAVI - acquisizione di parti angiografiche ? Angio ADD UNGATED TAVI - acquisition of angiographic parts

? Calcium Score - calcolo dello score di calcio ? Calcium Score - soccer score calculation

? Angio Coronarica - parametro legato alle coronarie ? Coronary Angio - parameter related to coronaries

? RETRO - acquisizione retrospettica ? RETRO - retrospective capture

? VENOSA - acquisizione in fase venosa ? VENOUS - acquisition in the venous phase

? TARDIVA - acquisizione in fase tardiva post iniezione di mezzo di contrasto ? LATE - acquisition in the late phase post injection of contrast medium

? SS Burst 76-113 BPM (metodica di ricostruzione retrospettica utilizzata quando la frequenza cardiaca del paziente supera i 76 bpm) ? SS Burst 76-113 BPM (retrospective reconstruction method used when the patient's heart rate exceeds 76 bpm)

? TAVI Bv384 5 (ricostruzione dedicata per valutazione anulus aortico) ? TAVI Bv384 5 (dedicated reconstruction for aortic annulus evaluation)

Nel corso degli esperimenti, alla matrice di trasformazione si ? applicato un fattore di correzione o di trasformazione denominato R, con valore compreso tra 0,1 e 2. In particolare, quando, all?interno di una immagine 2D, trasformata in 3D mediante la matrice di trasformazione, viene identificata una zona di spazio all?interno della quale si presenti una divergenza di densit? di punti, rispetto alle zone tissutali prossimali, si interviene applicando il fattore di correzione R. Tale elemento correttivo permette di realizzare una simulazione che permetta di aumentare (solo per quella area specifica) i piani assiali, sagittali e coronali, al fine di meglio identificare: During the experiments, the transformation matrix is ? applied a correction or transformation factor called R, with a value between 0.1 and 2. In particular, when, within a 2D image, transformed into 3D using the transformation matrix, an area of space is identified within ? inside of which there is a divergence of density? of points, with respect to the proximal tissue zones, we intervene by applying the correction factor R. This corrective element allows us to create a simulation that allows us to increase (only for that specific area) the axial, sagittal and coronal planes, in order to better identify :

se la diversa densitometria di punti ? dovuta a semplici errori di rilevazione del dato, nel corso della acquisizione della MRI o TAC (ad esempio movimenti estranei del paziente che fanno sovrapporre i piani e quindi falsano le slice); oppure if the different densitometry of points ? due to simple data collection errors, during MRI or CT acquisition (for example, extraneous movements of the patient that cause the planes to overlap and therefore distort the slices); or

- se la zona interessata presenta una reale densitometria di punti dovuta ad un corpo estraneo o ad un elemento patologico (diverso quindi per densitometria rispetto al tessuto normale che lo circonda). - if the affected area has a real densitometry of points due to a foreign body or a pathological element (therefore different in densitometry compared to the normal tissue that surrounds it).

Il modo in cui i software permettono all'operatore di interagire con questi parametri ? chiamato "threshold" (metodo che permette di segmentare le immagini, il metodo pi? semplice sostituisce ogni pixel presente in un'immagine con un pixel nero se il valore ? al di sotto di una costante fissa o bianco se ? maggiore di quella costante). Andando ad inserire valori numerici basati sulla scala HU cos? trasformata, si avr? in ritorno una sezione di porzione di tessuto compresa nell'intervallo di valori impostato. How does the software allow the operator to interact with these parameters? called "threshold" (method that allows you to segment images, the simplest method replaces each pixel in an image with a black pixel if the value is below a fixed constant or white if it is greater than the constant) . Going to enter numerical values based on the HU scale cos? transformed, you will have? in return a section of a portion of fabric included in the range of values set.

In particolare, a seguito di studi, test ed analisi su varie immagini si ? trovato che, utilizzando un dato intervallo di valori radio-densit? espressi in HU, abbinato ad una matrice di trasformazione e ad uno specifico fattore di correzione o di trasformazione R, si possa determinare con buona precisione la presenza di calcificazioni (deposito di sali di calcio in tessuti dell'organismo, dovuto ad anomalie le quali comportano un deposito di quest'ultimo lungo le arterie, anzi che essere depositato presso ossa o denti od essere disciolto nei liquidi corporei), ad esempio, nell'apparato cardiocircolatorio e, pi? precisamente, nell'area del cuore. In particular, following studies, tests and analyzes on various images, yes? found that, using a given range of radio-density values? expressed in HU, combined with a transformation matrix and a specific correction or transformation factor R, it is possible to determine with good precision the presence of calcifications (deposition of calcium salts in body tissues, due to anomalies which involve a deposit of the latter along the arteries, rather than being deposited in bones or teeth or being dissolved in body fluids), for example, in the cardiovascular system and, more? precisely, in the heart area.

Tale fattore di correzione o di trasformazione R ? stato scelto avente un valore compreso tra 0,1 e 2. Con valori di R bassi si avr? una moltiplicazione di piani molto densa. Con R superiore a 1 invece si avr? una diminuzione di piani, rispetto alla immagine normalmente trasformata. This correction factor or transformation R ? been chosen having a value between 0.1 and 2. With low R values you will have? a very dense multiplication of planes. With R higher than 1 instead you will have? a decrease in planes, compared to the normally transformed image.

Tale metodo ha portato, con diversi esperimenti, a determinare in maniera univoca gli intervalli di trasformazione, che permettono di evidenziare, nel 97% dei casi, la posizione delle calcificazioni e la loro consistenza. This method has led, with various experiments, to uniquely determine the transformation intervals, which allow to highlight, in 97% of cases, the position of the calcifications and their consistency.

Tale intervallo di valori di radio-densit? espressi in HU trasformati, grazie ai quali si possono identificare questi stati patologici dei tessuti, ? da 50 a 600 come valore minimo (applicando un R pari a 0,625) e da 700 a 3.000 (con R pari a 1,2) come valore massimo. Si ? rilevato che con R<0,625 i risultati (in termini di precisione di identificazione dell?elemento patologico) non migliorano, cos? come per R>1,2 This range of radio-density values? expressed in transformed HU, thanks to which these pathological states of the tissues can be identified, ? from 50 to 600 as the minimum value (applying an R of 0.625) and from 700 to 3,000 (with R equal to 1.2) as the maximum value. Yup ? found that with R<0.625 the results (in terms of precision of identification of the pathological element) do not improve, so? as for R>1.2

Riassumendo, l'oggetto principale della presente invenzione ? pertanto un metodo per generare un'immagine 3D, che identifichi tessuti patologici e/o corpi estranei all'interno di una regione di un organo in esame, comprendente i seguenti step: In summary, the main object of the present invention is therefore a method for generating a 3D image, which identifies pathological tissues and/or foreign bodies within a region of an organ under examination, comprising the following steps:

1) l'acquisizione di una serie di punti da immagini 2D della regione in esame; 1) the acquisition of a series of points from 2D images of the region under examination;

2) la conversione di questa serie di punti delle immagini 2D in una immagine 3D, utilizzando un sistema di trasformazione affine; 2) the conversion of this series of points of the 2D images into a 3D image, using an affine transformation system;

3) nell'immagine 3D ottenuta, in corrispondenza di aree, per le quali i valori di radio-densit? espressi in HU sono diversi rispetto a quelli delle aree circostanti dello stesso tessuto, la trasformazione di tali valori di radio-densit? tramite una matrice di trasformazione; e 3) in the 3D image obtained, in correspondence of areas, for which the radio-density values? expressed in HU are different than those of the surrounding areas of the same tissue, the transformation of these values of radio-densit? via a transformation matrix; And

4) l'ottenimento di una nuova immagine 3D, in cui aree di tessuto patologico e/o corpi estranei sono identificati con contorni netti; 4) obtaining a new 3D image, in which areas of pathological tissue and/or foreign bodies are identified with clear outlines;

tale matrice di trasformazione dello step 3 comprendente l'applicazione di un fattore di correzione o trasformazione R solo ai valori di radio-densit? espressi in HU delle aree, in cui il livello densitometrico di punti sia pi? alto di almeno il 20% rispetto alle aree circostanti. this transformation matrix of step 3 comprising the application of a correction factor or transformation R only to the radio-density values? expressed in HU of the areas, in which the densitometric level of points is more? at least 20% higher than surrounding areas.

Tramite questo metodo ? possibile identificare corpi estranei e/o tessuti mutati o patologici. Tale identificazione avviene in modo semi automatico, a partire dall'analisi dei punti delle immagini diagnostiche 2D, valutando la possibile presenza di aree, aventi valori di radio-densit? espressi in HU da trasformare con l?applicazione del fattore R. By this method? possible to identify foreign bodies and/or mutated or pathological tissues. This identification takes place in a semi-automatic way, starting from the analysis of the points of the 2D diagnostic images, evaluating the possible presence of areas, having values of radio-density? expressed in HU to be transformed by applying the R factor.

Il metodo dell'invenzione ? descritto in maniera non limitativa nella Figura 2. The method of the invention ? described in a non-limiting manner in Figure 2.

In un'altra forma di realizzazione della presente divulgazione, l'invenzione ? diretta a un apparato avente un processore e un supporto leggibile da computer che include istruzioni che quando eseguite dal processore fanno s? che l'apparato: In another embodiment of the present disclosure, the invention is directed to an apparatus having a processor and a computer-readable medium that includes instructions which, when executed by the processor, do s? that the apparatus:

1) acquisisca una serie di punti da immagini diagnostiche 2D; 1) acquire a series of points from 2D diagnostic images;

2) converta le immagini 2D in una immagine 3D sistema di trasformazione affine; 2) convert 2D images into 3D image affine transformation system;

3) nell'immagine 3D ottenuta, in corrispondenza di aree, per le quali i valori di radio-densit? espressi in HU sono diversi rispetto a quelli delle aree circostanti dello stesso tessuto, trasformi tali valori di radio-densit? tramite una matrice di trasformazione, applicando un fattore di trasformazione o correzione R compreso fra 0,1 e 2; e 3) in the 3D image obtained, in correspondence of areas, for which the radio-density values? expressed in HU are different than those of the surrounding areas of the same tissue, transform these values of radio-density? through a transformation matrix, applying a transformation or correction factor R between 0.1 and 2; And

4) ottenga l'identificazione una nuova immagine 3D in cui aree di tessuto patologico e/o la presenza di corpi estranei sono identificate, permettendo di individuarne la posizione nello spazio (con approssimazione di 500 nm), il volume, i contorni e, opzionalmente, in prima approssimazione il peso in mg; 4) obtains the identification a new 3D image in which areas of pathological tissue and/or the presence of foreign bodies are identified, allowing to identify their position in space (with an approximation of 500 nm), the volume, the contours and, optionally , as a first approximation the weight in mg;

In un'altra forma di realizzazione della presente invenzione, l'invenzione ? un metodo che comprenda, oltre agli step da 1 a 4 prima descritti, anche la stampa in 3D di un modello di organo o tessuto che includa anche una o pi? regioni patologiche e/o uno o pi? corpi estranei identificati alla fine degli step da 1 a 4 prima descritti. In another embodiment of the present invention, the invention is a method that includes, in addition to the steps 1 to 4 described above, also the 3D printing of an organ or tissue model that also includes one or more? pathological regions and/or one or more? foreign bodies identified at the end of steps 1 to 4 described above.

Sebbene siano espresse molteplici forme di realizzazione, ancora altre forme di realizzazione della presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla presente descrizione. Di conseguenza, i disegni e la descrizione devono essere considerati di natura illustrativa e non limitativa. While multiple embodiments are stated, still other embodiments of the present invention will become apparent to those skilled in the art from the present disclosure. Accordingly, the drawings and description are to be considered illustrative in nature and not limiting.

I dati di imaging medico possono provenire da una variet? di fonti diverse, tra cui, a titolo esemplificativo, risonanza magnetica (MRI), tomografia computerizzata (TC o TAC), raggi X planari bidimensionali, tomografia a emissione di positroni (PET). Ad esempio, l'assorbimetria a raggi X (DEXA), i raggi X (immagini planari 2D) e la tomografia computerizzata a emissione di fotone singolo (SPECT). Medical imaging data can come from a variety of from different sources, including, but not limited to, magnetic resonance imaging (MRI), computed tomography (CT or CAT scan), two-dimensional planar X-ray, positron emission tomography (PET). For example, X-ray absorptiometry (DEXA), X-rays (2D planar imaging), and single photon emission computed tomography (SPECT).

All'interno di una data sorgente di strumentazione (ad es. MRI, TC, X-Ray, PET, DEXA e SPECT, X-Ray (immagini planari 2D), ecc. ? possibile generare una variet? di dati. Within a given instrumentation source (e.g. MRI, CT, X-Ray, PET, DEXA and SPECT, X-Ray (2D planar imaging), etc. a variety of data can be generated.

Ad esempio, i dispositivi PET, SPECT e TC sono anche in grado di generare parametri cinetici adattando i dati di imaging risolti temporalmente a un modello farmacocinetico. For example, PET, SPECT, and CT devices are also capable of generating kinetic parameters by fitting time-resolved imaging data to a pharmacokinetic model.

I dati di imaging, indipendentemente dalla fonte e dalla modalit?, possono essere presentati come quantificati (cio?, hanno unit? fisiche) o normalizzati (cio?, le immagini sono normalizzate su un formato esterno o qualcosa di propriet? nota e costante o un segnale definito all'interno del volume dell'immagine) in modo che le immagini possano essere confrontate tra i pazienti cos? come i dati acquisiti durante le diverse sessioni di scansione. Imaging data, regardless of source and modality, can be presented as quantified (that is, have physical units) or normalized (that is, images are normalized to an external format or something of known and constant property or a defined signal within the image volume) so that images can be compared across patients so such as the data captured during different scan sessions.

Le tecniche della presente descrizione non sono limitate a un tipo o una particolare di regione di tessuto. Solo a titolo di esempio, i tipi di tessuto idonei includono polmone, prostata, seno, colon, retto, vescica, ovaie, pelle, fegato, colonna vertebrale, ossa, pancreas, cervice, linfa, tiroide, milza, ghiandola surrenale, ghiandola salivare, ghiandola sebacea, testicolo, ghiandola del timo, pene, utero, trachea, cuore, cervello, ecc. In alcune forme di realizzazione, la regione del tessuto ? un intero corpo o una grande porzione (ad esempio, un segmento del corpo come un torso o un arto; un sistema corporeo come il sistema gastrointestinale, il sistema endocrino, ecc.; o un intero organo comprendente pi? tumori, come l'intero fegato) di un essere umano vivente. The techniques of the present disclosure are not limited to one type or particular region of tissue. By way of example only, suitable tissue types include lung, prostate, breast, colon, rectum, bladder, ovaries, skin, liver, spine, bone, pancreas, cervix, lymph, thyroid, spleen, adrenal gland, salivary gland , sebaceous gland, testicle, thymus gland, penis, uterus, windpipe, heart, brain, etc. In some embodiments, the tissue region is an entire body or a large portion (for example, a body segment such as a torso or limb; a body system such as the gastrointestinal system, endocrine system, etc.; or an entire organ including multiple tumors, such as the whole liver) of a living human being.

In alcune forme di realizzazione, la regione del tessuto ? una regione del tessuto malata. In alcune forme di realizzazione, la regione del tessuto ? un organo. In alcune forme di realizzazione, la regione del tessuto ? un tumore (ad esempio, un tumore maligno, un tumore benigno). In alcune forme di realizzazione, la regione del tessuto ? un tumore al seno, un tumore al fegato, una lesione ossea e / o un tumore alla testa / collo. In some embodiments, the tissue region is a diseased region of tissue. In some embodiments, the tissue region is an organ. In some embodiments, the tissue region is a tumor (for example, a malignant tumor, a benign tumor). In some embodiments, the tissue region is a breast cancer, a liver cancer, a bone lesion and/or a head/neck cancer.

Le tecniche non si limitano a un particolare tipo o tipo di trattamento. In alcune forme di realizzazione, le tecniche sono utilizzate come parte di un trattamento farmaceutico, un trattamento con vaccino, un trattamento a base di chemioterapia, un trattamento a base di radiazioni, un trattamento chirurgico e / o un trattamento omeopatico e / o una combinazione di trattamenti. The techniques are not limited to a particular type or type of treatment. In some embodiments, the techniques are utilized as part of a pharmaceutical treatment, vaccine treatment, chemotherapy treatment, radiation treatment, surgical treatment, and/or homeopathic treatment, and/or a combination of treatments.

Resta inteso che qualsiasi riferimento all'uso di prodotti specifici, inclusi software, apparecchiature, ecc. in tutta la descrizione negli Esempi ? semplicemente fornito per descrivere accuratamente e completamente come ? stato condotto lo studio. Tuttavia, tali riferimenti non intendono in alcun modo limitare le forme di realizzazione della presente descrizione. Quando un particolare prodotto ? descritto come utilizzato, si comprender? che qualsiasi altro prodotto adatto pu? anche essere usato con forme di realizzazione della presente descrizione. It is understood that any reference to the use of specific products, including software, equipment, etc. throughout the description in the Examples ? simply provided to accurately and completely describe how ? the study was conducted. However, these references are in no way intended to limit the embodiments of the present disclosure. When a particular product ? described as used, will you understand? that any other suitable product can? also be used with embodiments of the present disclosure.

ESEMPI EXAMPLES

Premessa Premise

Di seguito vengono riportati 9 Esempi studiati, dove si evidenzia l'intervallo di valori ottimali di trasformazione, che sono stati identificati, migliorando di volta in volta le condizioni di rilevazione delle calcificazioni Below are 9 studied examples, which highlight the range of optimal transformation values, which have been identified, improving each time the conditions for detecting calcifications

Al fine della realizzazione degli Esempi e test di validazione dell'invenzione sono stati identificati alcuni parametri generici, presenti in tutte le TAC e MRI, di seguito riportati: For the purpose of carrying out the Examples and validation tests of the invention, some generic parameters, present in all CT and MRI scans, were identified as follows:

- sMdC 3.0 Br40 3- presente in TAC o MRI senza mezzo di contrasto ovvero acquisizione di base - sMdC 3.0 Br40 3- present in CT or MRI without contrast agent or basic acquisition

- Basale - acquisizione dei punti basali - Basal - acquisition of basal points

- M.D.C. - fase con mezzo di contrasto - M.D.C. - phase with contrast medium

Sono poi stati scelti dei parametri specifici per identificare elementi patologici nel cuore (organo principale su cui si ? indagato per le prove di test e funzionamento del sistema trovato): ? Angio ADD UNGATED TAVI - acquisizione di parti angiografiche Specific parameters were then chosen to identify pathological elements in the heart (the main organ on which it was investigated for testing and functioning of the system found): ? Angio ADD UNGATED TAVI - acquisition of angiographic parts

? RETRO - acquisizione retrospettica ? RETRO - retrospective capture

? SS Burst 76-113 BPM. (metodica di ricostruzione retrospettica utilizzata quando la frequenza cardiaca del paziente supera i 76 bpm) ? SS Burst 76-113 bpm. (retrospective reconstruction method used when the patient's heart rate exceeds 76 bpm)

Nel corso degli esperimenti, alla matrice di trasformazione si ? applicato un termine correttivo denominato R, con valore compreso tra 0 e 2. Una volta che, all?interno di una immagine 2D, trasformata in 3D mediante la matrice di trasformazione, viene identificata una zona di spazio all?interno della quale si presenti una divergenza di densit? di punti, rispetto alle zone tissutali prossimali, si interviene applicando il correttivo R. Tale elemento correttivo permette di fare una simulazione matematica che permetta di aumentare (solo per quella area specifica) i piani assiali, sagittali e coronali, al fine di meglio identificare: During the experiments, the transformation matrix is ? applied a corrective term called R, with a value between 0 and 2. Once, within a 2D image, transformed into 3D by means of the transformation matrix, an area of space is identified within which there is a density divergence? of points, with respect to the proximal tissue areas, we intervene by applying the corrective R. This corrective element allows to make a mathematical simulation which allows to increase (only for that specific area) the axial, sagittal and coronal planes, in order to better identify:

- se la diversa densitometria di punti ? dovuta a semplici errori di rilevazione del dato, nel corso della acquisizione della MRI o TAC (ad esempio movimenti estranei del paziente che fanno sovrapporre i piani e quindi falsano le slice); oppure - if the different densitometry of points ? due to simple data collection errors, during MRI or CT acquisition (for example, extraneous movements of the patient that cause the planes to overlap and therefore distort the slices); or

Si evidenzia come, per tutti gli esempi si siano utilizzate TAC o MRI, in cui fosse nota la presenza di calcificazioni, cos? come fosse nota la posizione e la natura delle stesse. Questo perch? i cardiochirurghi avevano fornito le immagini 2D riferite a pazienti prima che subissero degli interventi chirurgici. It is highlighted how, for all the examples, CT or MRI were used, in which the presence of calcifications was known, so? how the location and nature of the same was known. This why? heart surgeons had provided 2D referred images to patients before they underwent surgery.

Si specifica inoltre che tutte le immagini diagnostiche 2D utilizzate derivano da un insieme di pazienti, che presentavano patologie simili, essendo stati oggetto di interventi di sostituzione della valvola aortica, intervento che ? stato realizzato tramite TAVI (impianto valvolare aortico transcatetere). Si tratta di un'innovativa tecnica mininvasiva, che si effettua con un accesso percutaneo, senza dover ricorrere all'apertura dello sterno e senza dover fermare il cuore. It is also specified that all the 2D diagnostic images used derive from a set of patients, who presented similar pathologies, having undergone aortic valve replacement operations, an operation which? performed via TAVI (transcatheter aortic valve implant). It is an innovative minimally invasive technique, which is performed with a percutaneous access, without having to resort to opening the sternum and without having to stop the heart.

La scelta di utilizzare campioni di immagini diagnostiche di pazienti con patologie simili ? stata fatta per non introdurre ulteriori variabili che potessero falsare i test. The choice to use samples of diagnostic images of patients with similar pathologies? was made in order not to introduce further variables that could distort the tests.

Negli esempi successivi si evidenzia che le percentuali di rilevazione delle calcificazioni sono stati calcolati in maniera pi? precisa possibile, grazie all?applicazione di metodi di misura nel corso degli interventi chirurgici realmente avvenuti. In the following examples it is highlighted that the percentages of detection of calcifications have been calculated in a more precise as possible, thanks to the application of measurement methods during the surgical interventions that actually took place.

Esempio 1 di confronto Comparison example 1

Un paziente con sospetta patologia della valvola aortica ? stato sottoposto ad una MRI del cuore diagnostica. L'immagine 3D ? stata ottenuta senza applicare il metodo oggetto della presente invenzione, cio? con valori radio-densit? espressi in HU standard. Tale immagine non ha presentato calcificazioni con un livello di precisione accettabile, che invece sono stati riscontrati successivamente in sede di intervento chirurgico. Per tali calcificazioni ? stato necessario ricorrere ad un intervento di sostituzione della valvola aortica. A patient with suspected aortic valve disease? underwent a diagnostic MRI of the heart. The 3D image? been obtained without applying the method object of the present invention, that is? with radio-density values? expressed in standard HU. This image did not present calcifications with an acceptable level of precision, which instead were found later during surgery. For such calcifications ? required aortic valve replacement surgery.

Esempio 2 Example 2

Il primo lavoro ? stato condotto variando i parametri generali delle immagini 2D. In particolar modo, si ? iniziato utilizzando come base una TAC (di un paziente di 79 anni avente una sospetta patologia della valvola aortica) a media risoluzione (512 pt) che risulta essere migliore, in termini di risoluzione generale, rispetto ad una MRI. First job? was conducted by varying the general parameters of the 2D images. In particular, yes? started using as a basis a CT scan (of a 79-year-old patient with suspected aortic valve disease) at medium resolution (512 pt) which appears to be better, in terms of overall resolution, than an MRI.

Si ? scelta una TAC con valore di trasformazione R calcolati sui parametri sMdC e TAVI. R ? stato impostato al 100% per i valori sMdC, mentre si sono condotte prove di TAVI al 95%,74%,34%, identificando cos? il minimo HU di disturbo e l'intervallo di HU che ? stato identificato per rilevare la calcificazione: Yup ? choice of a CT with transformation value R calculated on the parameters sMdC and TAVI. R? been set to 100% for the sMdC values, while tests of TAVI were conducted at 95%,74%,34%, thus identifying? the minimum HU of disturbance and the range of HU that ? been identified to detect calcification:

2020_1_TAC_079Y 2020_1_TAC_079Y

? sMdC 3.0 Br40 3 min 100 (disturbo) - 400 / max 1000 (oltre inutile) ? TAVI 1.0 Bv38 4 5 - 95 % min 400 (disturbo) - 500 / max 1398 ? sMdC 3.0 Br40 3 min 100 (disturbance) - 400 / max 1000 (beyond useless) ? TAVI 1.0 Bv38 4 5 - 95 % min 400 (disturbance) - 500 / max 1398

? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 74 % min 400 (disturbo) - 500 / max 1650 (oltre inutile) ? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 34 % min 400 (disturbo) - 500 / max 1750 (oltre inutile) Si precisa che, per ogni parametro considerato si avr? una TAC corrispondente. E? quindi chiaro che in questo Esempio 2 ho la presenza di 4 TAC sulle quali il metodo dell'invenzione ? intervenuto, applicando ogni volta, prima la matrice di trasformazione e successivamente impostando un fattore R di correzione di correzione, rispettivamente nelle aree in cui il sistema avesse rilevato delle differenze di densit? di punti, rispetto al contorno. ? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 74 % min 400 (disturbance) - 500 / max 1650 (beyond useless) ? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 34 % min 400 (disturbance) - 500 / max 1750 (beyond useless) It should be noted that, for each parameter considered, you will have? a corresponding CT scan. AND? therefore clear that in this Example 2 I have the presence of 4 CT scans on which the method of the invention ? intervened, applying each time, before the transformation matrix and subsequently setting a correction factor R correction, respectively in the areas in which the system had detected differences in density? of points, with respect to the contour.

Per meglio leggere i risultati si precisa che: con valori in HU trasformati e pari o inferiori a 100 ho solo rumori di disturbo e non identifico in alcun modo le calcificazioni. Con un intervallo in HU trasformato da 400 a 1000 avr? una precisa identificazione della calcificazione. Se il limite superiore in HU trasformato va oltre 1000 non avr? ulteriori dettagli rilevabili. To better understand the results, it should be noted that: with transformed HU values equal to or less than 100, I only have disturbing noises and cannot identify the calcifications in any way. With a range in transformed HU from 400 to 1000 avr? precise identification of calcification. If the upper limit in HU transformed goes over 1000, it won't have? further detectable details.

Per essere sicuri che la calcificazione sia stata rilevata in maniera corretta, sia a livello spaziale che a livello volumetrico, si confrontano le 4 TAC e si definiscono i contorni precisi della calcificazione. To be sure that the calcification has been detected correctly, both spatially and volumetrically, the 4 CT scans are compared and the precise contours of the calcification are defined.

Esempio 3 Example 3

Si sono ricercati i valori ottimali di trasformazione, in base a valori del fattore R pari al 77% e al 32%, applicati al parametro TAVI Bv284 e pari al 100% o al 90% per il parametro sMdC. The optimal transformation values were sought, based on R factor values equal to 77% and 32%, applied to the TAVI Bv284 parameter and equal to 100% or 90% for the sMdC parameter.

Si nota che, con una variazione tra 74% (Esempio 2) e 77% (Esempio 3) l'intervallo ? migliore con il parametro 77% (perch? per identificare in maniera precisa ed univoca la calcificazione si ? lavorato con un intervallo di analisi di HU trasformati pi? stretto, ovvero da 650 a 1650) e risulta meglio definito, mentre con valori del 32% peggiora in maniera sensibile (perch? l'intervallo di identificazione ? molto grande e rende inutile la TAC TAVI Best Diast 32%. Per questo Esempio si ? lavorato su TAC di un paziente di 81 anni avente una sospetta patologia della valvola aortica. It is noted that, with a variation between 74% (Example 2) and 77% (Example 3) the interval ? better with the 77% parameter (because to identify calcification in a precise and unambiguous way we worked with a narrower range of analyzes of transformed HU, i.e. from 650 to 1650) and is better defined, while with values of 32% worsens significantly (because the identification interval is very large and makes the TAC TAVI Best Diast 32% useless. For this example we worked on the CT scan of an 81-year-old patient with suspected aortic valve disease.

2020_2_TAC_081Y 2020_2_TAC_081Y

? sMdC 3.0 Br40 390% min 100 (disturbo) - 400 / max 1800 (oltre inutile) ? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 77 % min 500 (disturbo) - 650 / max 1650 (oltre inutile) ? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 32 % min 500 (disturbo) - 650 / max 3000 (oltre inutile) Ne deriva un migliore (pi? piccolo) intervallo di rilevazione con sMdC 3.0 Br403 al 100% e TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast pari al 77%. ? sMdC 3.0 Br40 390% min 100 (disturbance) - 400 / max 1800 (beyond useless) ? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 77 % min 500 (disturbance) - 650 / max 1650 (beyond useless) ? TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast 32 % min 500 (disturbance) - 650 / max 3000 (beyond useless) The result is a better (smaller) detection interval with sMdC 3.0 Br403 at 100% and TAVI 1.0 Bv38 4 BestDiast equal to 77% .

Rispetto alla posizione e alla natura delle calcificazioni note (perch? fornite dal chirurgo che ha operato il paziente), il sistema ha identificato l'87% delle calcificazioni, ma ha introdotto dei falsi positivi in due aree. Compared to the position and nature of the known calcifications (because they were provided by the surgeon who operated on the patient), the system identified 87% of the calcifications, but introduced false positives in two areas.

Esempio 4 Example 4

Sulla base dei risultati ottenuti nell?Esempio 3, si sono ricercati alcuni altri valori per migliorare la rilevazione. Si ? quindi scelto il valore Basale, la Serie Prep Smart e il valore Angio (legato espressamente a patologie angiologiche). Based on the results obtained in Example 3, some other values were sought to improve the detection. Yup ? then selected the Basal value, the Prep Smart Series and the Angio value (expressly linked to angiological pathologies).

Si ? invece mantenuti invariati da Esempi precedenti i parametri sMdC (100%) e TAVI 1.0 (77%). Per questo Esempio si ? lavorato su TAC di un paziente di 82 anni avente una sospetta patologia della valvola aortica. Yup ? on the other hand, the parameters sMdC (100%) and TAVI 1.0 (77%) were kept unchanged from the previous Examples. For this example yes ? worked on CT scan of an 82-year-old patient with suspected aortic valve disease.

PA0_TAC_082Y PA0_TAC_082Y

? Basale R=1,25 min 100 (disturbo) - 500 / max 2300 (oltre inutile) ? Serie Prep Smart R=100% min 100 (disturbo) - 300 / max 550 (oltre inutile) ? Angio R=0.625 ADD UNGATED TAVI min 450 (disturbo) - 600 / max 2000 (oltre inutile) ? Basal R=1.25 min 100 (disturbance) - 500 / max 2300 (beyond useless) ? Prep Smart Series R=100% min 100 (disturbance) - 300 / max 550 (beyond useless) ? Angio R=0.625 ADD UNGATED TAVI min 450 (disturbance) - 600 / max 2000 (beyond useless)

I risultati ottenuti evidenziano un miglioramento non particolarmente sensibile nella rilevazione (rilevazione del 90% delle calcificazioni realmente presenti), ma un miglioramento sensibile nella definizione dei contorni della calcificazione. Non si sono inoltre pi? verificate rilevazioni di falsi positivi di aree senza presenza di calcificazioni. Si nota inoltre che il parametro Serie Prep Smart ? stato basilare, ma risulta essere inutile se preso da solo, in quanto, per sua natura The results obtained show a not particularly significant improvement in the detection (detection of 90% of the calcifications actually present), but a significant improvement in the definition of the contours of the calcification. You are also not pi? verified false positive detections of areas without the presence of calcifications. It is also noted that the parameter Series Prep Smart ? basic state, but it turns out to be useless if taken alone, as, by its nature

? utilizzato solo per la centratura della persona sotto il macchinario della TAC (e ha normalmente un ? used only for centering the person under the CT machine (and normally has a

numero troppo esiguo di slice). Con l?aggiunta dei dati provenienti da Basale si sono avuti invece too few slices). With the addition of the data from Baseline we had instead

intervalli di identificazione precisi. precise identification intervals.

Esempio 5 Example 5

Sono stati variati i valori Prep Smart per vedere se con R<100 se si sarebbero ottenuti risultati The Prep Smart values were varied to see if R<100 would produce results

migliori. Si ? poi introdotto un parametro RETRO, presente tra le TAC del paziente, che definisce best. Yup ? then introduced a RETRO parameter, present among the patient's CT scans, which defines

meglio alcune parti anatomiche del cuore del paziente, andando ad indentificare in queste TAC la better some anatomical parts of the patient's heart, going to identify in these CT scans the

parte posteriore del cuore. Infine si ? definita ed analizzata la TAC relazionata ad un calcium score back of the heart. Finally yes? defined and analyzed the TAC related to a calcium score

che definisce meglio il contenuto di calcio in una data area. Per questo Esempio si ? lavorato su TAC which best defines the calcium content in a given area. For this example yes ? worked on CAT scan

di un paziente di 88 anni avente una sospetta patologia della valvola aortica. of an 88-year-old patient with suspected aortic valve disease.

PA1_088Y PA1_088Y

? Calcium Score min 100 (disturbo) - 500 / max 1750 (oltre inutile) ? Serie Prep Smart 70% min 100 (disturbo) - 200 / max 1322 ? Calcium Score min 100 (disturbance) - 500 / max 1750 (beyond useless) ? Prep Smart Series 70% min 100 (disturbance) - 200 / max 1322

? Serie Prep Smart 50% min 100 (disturbo) - 200 / max 1327 ? Prep Smart Series 50% min 100 (disturbance) - 200 / max 1327

? Angio Coronarica 20.6 min 500 (disturbo) - 700 / max 1900 (oltre inutile) ? RETRO R=100% min 500 (disturbo) - 700 / max 1700 (oltre inutile) ? RETRO R=50% min 450 (disturbo) - 700 / max 2000 (oltre inutile) Ne deriva che il parametro RETRO non influisce in maniera evidente nel migliorare ? Coronary Angio 20.6 min 500 (disturbance) - 700 / max 1900 (beyond useless) ? RETRO R=100% min 500 (disturbance) - 700 / max 1700 (beyond useless) ? RETRO R=50% min 450 (noise) - 700 / max 2000 (beyond useless) It follows that the RETRO parameter has no clear influence on improving

l'intervallo di trasformazione, cos? come il parametro Angio Coronarica. the transformation interval, cos? such as the Coronary Angio parameter.

E? stato per? importante notare come il parametro generale di rilevazione delle calcificazioni AND? been for? important to note as the general parameter for detecting calcifications

? salito ad oltre il 90%, dimostrando che comunque, soprattutto in presenza di patologie note e ? rose to over 90%, demonstrating that in any case, especially in the presence of known pathologies e

conclamate, l?applicazione della matrice di trasformazione con parametro di correzione R su acclaimed, the application of the transformation matrix with correction parameter R on

parametri accessori, rispetto a sMdC e TAVI ? importante. In particolar modo, in questo Esempio accessory parameters, compared to sMdC and TAVI ? important. Especially, in this Example

alcuni dati sono derivati dalla analisi di Calcium Score. some data are derived from the analysis of Calcium Score.

Esempio 6 Example 6

Sulla base dei risultati dell?Esempio 4 si sono ricercate nuove combinazioni dei parametri Based on the results of Example 4, new combinations of the parameters were searched

Basale, Serie Prep Smart e Angio. Nella seconda parte dell?esempio si sono introdotti anche due nuovi Basal, Prep Smart and Angio Series. In the second part of the example, two new ones have also been introduced

parametri VENOSA e TARDIVA, per valutare le calcificazioni in stato di momenti particolari del VENOUS and LATE parameters, to evaluate the calcifications in the state of particular moments of the

ciclo cardiaco, che erano evidenti nella TAC scelta e che il cardio chirurgo ci ha chiesto di inserire, cardiac cycle, which were evident in the chosen CT scan and which the cardio surgeon asked us to insert,

senza modifiche. Si ricorda che i parametri sMdC e TAVI sono sempre trattati come negli esempi without changes. Remember that the sMdC and TAVI parameters are always treated as in the examples

precedenti. Per questo Esempio si ? lavorato su TAC di un paziente di 65 anni avente una sospetta patologia della valvola aortica. previous. For this example yes ? worked on CT scan of a 65-year-old patient with suspected aortic valve disease.

PA2_065Y PA2_065Y

? Basale 1,25 min 100 (disturbo) - 300 / max 1850 (oltre inutile) ? Serie Prep Smart R=1,25 min 100 (disturbo) - 150 / max 250 (oltre inutile) ? Angio 0.625 ADD UNGATED TAVI min 400 (disturbo) - 600 / max 1450 (oltre inutile) ? VENOSA min 200 (disturbo) - 600 / max 1550 (oltre inutile) ? TARDIVA min 200 (disturbo) - 600 / max 1200 (oltre inutile) In questo Esempio gli intervalli di HU risultano essere tutti migliorati, anche se il parametro ? Basal 1.25 min 100 (disturbance) - 300 / max 1850 (beyond useless) ? Prep Smart Series R=1.25 min 100 (disturbance) - 150 / max 250 (beyond useless) ? Angio 0.625 ADD UNGATED TAVI min 400 (disturbance) - 600 / max 1450 (beyond useless) ? VENOUS min 200 (disturbance) - 600 / max 1550 (beyond useless) ? LATE min 200 (disturbance) - 600 / max 1200 (beyond useless) In this example the HU intervals are all improved, even if the parameter

Basale ? ancora un intervallo abbastanza ampio. In termini di rilevazione delle calcificazioni si arriva Basal ? still quite a wide range. In terms of detecting calcifications it comes

al 95%, senza presenza di falsi positivi o negativi. Ancora una volta si ? visto che, applicando l?analisi 95%, with no false positives or negatives. Again yes? seen that, applying the? analysis

ad un numero consistente di TAC, permette in media di diminuire gli intervalli di rilevazione delle to a consistent number of CT scans, allows on average to decrease the detection intervals of

calcificazioni. Non sempre per? il paziente ? disposto a sottoporsi a molteplici cicli di TAC. calcifications. Not always for? the patient ? willing to undergo multiple rounds of CAT scans.

Esempio 7 Example 7

Riprendendo la TAC del paziente di cui all'Esempio 4 (paziente di 82 anni), sulla quale Resuming the CT scan of the patient referred to in Example 4 (82-year-old patient), on which

avevamo applicato la correzione di diversi parametri accessori, si sono ottimizzati i parametri Basale, we had applied the correction of various accessory parameters, the Basal parameters were optimized,

Serie Prep Smart e TAVI, per andare a migliorare gli intervalli di rilevamento delle calcificazioni Prep Smart and TAVI series, to improve calcification detection intervals

TAC1_082Y TAC1_082Y

? Basale 1,5 min 50 (disturbo) - 500 / max 1150 (oltre inutile) ? Serie Prep Smart 1,25 min 100 (disturbo) - 200 / max 350 (oltre inutile) ? TAVI 77% min 500 (disturbo) - 600 / max 1600 (oltre inutile) Ne sono derivate delle migliorie generali dei risultati degli intervalli dei valori in HU ? Basal 1.5 min 50 (disturbance) - 500 / max 1150 (beyond useless) ? Prep Smart Series 1.25 min 100 (disturbance) - 200 / max 350 (beyond useless) ? TAVI 77% min 500 (disturbance) - 600 / max 1600 (beyond useless) This resulted in general improvements in the results of the ranges of values in HU

trasformati. Si evidenzia inoltre che l'intervallo di TAVI ? leggermente migliorato. Il livello di transformed. It should also be noted that the interval of TAVI ? slightly improved. The level of

rilevazione delle calcificazioni, rispetto alla situazione reale trovata dal cardio chirurgo in fase di detection of calcifications, compared to the real situation found by the cardio surgeon during

intervento ? salita al 97%. E? stato rilevato inoltre che tutti i parametri di simulazione di intervento intervention ? climbed to 97%. AND? it was also found that all the intervention simulation parameters

(posizione spaziale, volume delle calcificazioni, contorni delle calcificazioni) sono stati rilevati in (spatial position, volume of calcifications, contours of calcifications) were found in

maniera molto precisa. Non ? stato possibile confrontare con la realt? il parametro di peso delle very precise way. Not ? was it possible to compare with reality? the weight parameter of

calcificazioni, in quanto non ? un parametro che viene oggi considerato utile negli interventi calcifications, as not ? a parameter that is now considered useful in interventions

chirurgici. surgical.

Esempio 8 Example 8

Sulla base di una nuova TAC, che il cardiochirurgo ha ritenuto utile indagare, ci ? stato On the basis of a new CAT scan, which the heart surgeon deemed useful to investigate, there is state

richiesto di valutare l?inserimento del valore SS Burst 76-113 BPM. Abbiamo tenuto il valore basale asked to consider inserting SS Burst value 76-113 BPM. We kept the baseline

costante a 1,5, variando per? R al 90% per il parametro Serie Prep Smart. Per questo Esempio si ? constant at 1.5, varying by? R at 90% for the Prep Smart Series parameter. For this example yes ?

lavorato su TAC di un paziente di 86 anni avente una sospetta patologia della valvola aortica. worked on CT scan of an 86-year-old patient with suspected aortic valve disease.

TAC2_086Y TAC2_086Y

? Basale 1,5 min 50 (disturbo) - 300 / max 850 (oltre inutile) ? Serie Prep Smart 90% min 100 (disturbo) - 300 / max 850 (oltre inutile) ? SS Burst 76-113 BPM 0.625mm min 500 (disturbo) - 600 / max 1850 (oltre inutile) Ne ? derivato che il rilevamento delle calcificazioni ? sceso al 93% rispetto al reale ed alcuni ? Basal 1.5 min 50 (disturbance) - 300 / max 850 (beyond useless) ? Prep Smart Series 90% min 100 (disturbance) - 300 / max 850 (beyond useless) ? SS Burst 76-113 BPM 0.625mm min 500 (noise) - 600 / max 1850 (beyond useless) Ne ? derived that the detection of calcifications ? dropped to 93% of the real and some

intervalli sono variati. E? stato per? possibile per il cardio chirurgo evidenziare alcune forme presenti ranges are varied. AND? been for? possible for the cardio surgeon to highlight some forms present

nella immagine 3D simulata, utili per la fase di intervento. in the simulated 3D image, useful for the intervention phase.

Esempio 9 Example 9

Si ? valutato se, utilizzando solo 2 parametri, si sarebbe potuto ottenere risultati comparabili Yup ? evaluated whether, using only 2 parameters, comparable results could have been obtained

ai precedenti esempi che presentavano rilevazioni di calcificazioni superiori a 0,95. to the previous examples which had calcification readings greater than 0.95.

Il risultato ? peggiorativo rispetto all?uso di 3 parametri come nell?Esempio 7. Si sono rilevate The result ? pejorative compared to the use of 3 parameters as in Example 7. They are detected

solo l?85% delle calcificazioni e si ? introdotta una piccola area di falso positivo. Per questo Esempio only l?85% of the calcifications and yes ? introduced a small area of false positive. For this Example

si ? lavorato su TAC di un paziente di 76 anni avente una sospetta patologia della valvola aortica. yes ? worked on CT scan of a 76-year-old patient with suspected aortic valve disease.

Dopo questo esempio si ? scelto quindi di mantenere come parametri di base da vagliare: After this example yes ? therefore chosen to maintain as basic parameters to be evaluated:

Basale R=1,5 Baseline R=1.5

TAVI R= 0,77 TAVI R= 0.77

Serie Prep Smart R=1,25 Prep Smart series R=1.25

TAC3_076Y TAC3_076Y

? Basale 1,5 min 50 (disturbo) - 400 / max 1200 (oltre inutile) ? TAVI 77% min 500 (disturbo) - 700 / max 1850 (oltre inutile) Questo in presenza di TAC di cuori considerati patologicamente non in condizioni estreme. ? Basal 1.5 min 50 (disturbance) - 400 / max 1200 (beyond useless) ? TAVI 77% min 500 (disturbance) - 700 / max 1850 (beyond useless) This in the presence of CT scans of hearts considered pathologically not in extreme conditions.

Esempio 10 Example 10

I cardiochirurghi hanno per? chiesto di provare a fare un ultimo test con situazioni patologiche Heart surgeons have for? asked to try one last test with pathological situations

gravi di 1) cardiopatiti dilatanti e 2) cardiopatiti ipertrofiche molto evidenti. In tali condizioni il serious of 1) dilatant heart disease and 2) very obvious hypertrophic heart disease. Under such conditions the

parametro TAVI non ? applicabile. Abbiamo quindi utilizzato due nuovi parametri della TAC ovvero parameter TAVI not ? applicable. We have therefore used two new parameters of the TAC or

M.D.C. per il caso 1) e Angio per il caso 2) M.D.C. for case 1) and Angio for case 2)

1) TAC di un paziente con cardiomiopatia 1) CT scan of a patient with cardiomyopathy

dilatante di 69 anni 69-year-old dilatant

DILATED CARDIOMIOPATHY_069Y DILATED CARDIOMYOPATHY_069Y

? Basale 1,25 min 100 (disturbo) - 600 / max 800 (oltre inutile) ? M.D.C. 100% min 300 (disturbo) - 500 / max 700 (oltre inutile) ? Basal 1.25 min 100 (disturbance) - 600 / max 800 (beyond useless) ? M.D.C. 100% min 300 (noise) - 500 / max 700 (beyond useless)

2) TAC di un paziente con cardiomiopatia 2) CAT scan of a patient with cardiomyopathy

ipertrofica di 37 anni 37 year old hypertrophied

HYPERTROFIC CARDIOMIOPATHY_037Y HYPERTROPHIC CARDIOMYOPATHY_037Y

? Basale 1,25 min 100 (disturbo) - 200 / max 600 (oltre inutile) ? Angio 0.625 min 200 (disturbo) - 500 / max 700 (oltre inutile) La rilevazione ? stata del 96,5% delle calcificazioni. ? Basal 1.25 min 100 (disturbance) - 200 / max 600 (beyond useless) ? Angio 0.625 min 200 (disturbance) - 500 / max 700 (beyond useless) The detection ? was 96.5% of calcifications.

Ne deriva che, in queste particolari situazioni, molto presenti in termini chirurgici, utilizzando i parametri scelti e i valori di R, da applicare alla nostra matrice di trasformazione, con valori derivati dagli esempi precedenti, gli intervalli di valutazione delle calcificazioni risultano essere estremamente precisi e ridotti, mostrando quindi dei contorni delle calcificazioni molto buone. It follows that, in these particular situations, very present in surgical terms, using the selected parameters and the R values, to be applied to our transformation matrix, with values derived from the previous examples, the evaluation intervals of the calcifications turn out to be extremely precise and reduced, thus showing very good outlines of the calcifications.

Claims

1. A method for generating a 3D image, which identifies pathological tissue and/or foreign bodies within a region of an organ under investigation, comprising the following steps:

1) the acquisition of a series of points from 2D images of the region under examination;

2) the conversion of this series of points of the 2D images into a 3D image, using an affine transformation system;

3) in the 3D image obtained, in correspondence of areas, for which the radio-density values? expressed in HU are different than those of the surrounding areas of the same tissue, the transformation of these values of radio-densit? via a transformation matrix;

4) obtaining a new 3D image, in which areas of pathological tissue and/or foreign bodies are identified with clear outlines;

this transformation matrix of step 3 comprising the application of a correction factor or transformation R only to the radio-density values? expressed in HU of the areas, in which the densitometric level of points is more? at least 20% higher than surrounding areas.

The method according to claim 1, wherein the R factor has a value in the range from 0.2 to 2, optionally from 0.625 to 1.5.

3. An apparatus having a processor and computer readable medium that includes instructions which when executed by the processor do that the apparatus:

1) acquire a series of points from 2D diagnostic images;

2) convert the 2D images into a 3D image, using an affine transformation system;

3) in the 3D image obtained, in correspondence of areas, for which the radio-density values? expressed in HU are different than those of the surrounding areas of the same tissue, transform these values of radio-density? via a transformation matrix; And

4) obtain a new 3D image in which areas of pathological tissue and/or foreign bodies are identified, allowing to identify their position in space, optionally with an approximation of 500 nm, the volume, the contours and, optionally, the weight as a first approximation in mg;

The apparatus according to claim 3, wherein the R factor has a value in the range from 0.2 to 2, optionally from 0.625 to 1.5.

5. A method for obtaining a model of an organ that contains pathological tissue and/or foreign bodies, comprising the following steps:

4) obtaining a new 3D image, in which areas of pathological tissue and/or foreign bodies are identified with clear outlines; in which

this transformation matrix of step 3 comprising the application of a correction factor or transformation R only to the radio-density values? expressed in HU of the areas, in which the densitometric level of points is more? at least 20% higher than surrounding areas; And

5) 3D printing of an organ or tissue model that also includes one or more? areas of pathological tissue and / or one or more? foreign bodies identified at the end of steps 1 to 4.

The method according to claim 5, wherein the R factor has a value in the range from 0.2 to 2, optionally from 0.625 to 1.5.