RU2284146C2 - Method for detecting the volume of organs or neoplasms during medicinal inspection - Google Patents
Method for detecting the volume of organs or neoplasms during medicinal inspection Download PDFInfo
- Publication number
- RU2284146C2 RU2284146C2 RU2003127445/14A RU2003127445A RU2284146C2 RU 2284146 C2 RU2284146 C2 RU 2284146C2 RU 2003127445/14 A RU2003127445/14 A RU 2003127445/14A RU 2003127445 A RU2003127445 A RU 2003127445A RU 2284146 C2 RU2284146 C2 RU 2284146C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- planes
- image
- volume
- projection
- secant
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам обработки изображений для определения их геометрических характеристик, позволяющих определить без операционного вмешательства состояние органов человека. Изобретение относится к медицине, в частности к рентгенологии, магниторезонансной томографии, может использоваться для диагностики заболеваний внутренних органов и изучения прижизненной анатомии и топографии внутренних органов. Способ могут использовать в математическом и программном обеспечении медицинского оборудования. Для осуществления способа возможно применять как простое проекционное оборудование, так и оборудование, позволяющее получать проекции изображений органов с помощью рентгеновских лучей или магнитно-резонансной томографии.The invention relates to methods for processing images to determine their geometric characteristics, allowing to determine the state of human organs without surgical intervention. The invention relates to medicine, in particular to radiology, magnetic resonance imaging, can be used to diagnose diseases of internal organs and study intravital anatomy and topography of internal organs. The method can be used in mathematical and software of medical equipment. To implement the method, it is possible to use both simple projection equipment and equipment that allows you to obtain projection images of organs using x-rays or magnetic resonance imaging.
Известно изобретение «СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОПЕРАТИВНОГО ВМЕШАТЕЛЬСТВА НА ВНУТРЕННИХ ОРГАНАХ», заявка RU №2000105296, МПК А 61 В 6/02, в соответствии с которым осуществляют моделирование оперативного вмешательства, включающий проведение рентгеновской спиральной компьютерной томографии для построения трехмерной реконструкции томографического изображения внутренних органов. Однако данный способ позволяет моделировать изменение органа при оперативном воздействии, но не позволяет оценить объемы отдельных структур органа и определить их точный объем. Известно изобретение «Способ автоматического расчета формы объемных тел», заявка RU №98103621, заключающийся в обработке полутоновой информации, полученной на основе трех снимков и сравнения их с калибровочными снимками. Однако данный способ трудно осуществим, т.к. исследуемый объект и калибровочные кривые должны находиться приблизительно в одном месте и должны быть соизмеримы. Способ трудно осуществить и он дает приблизительные результаты, которые слишком рискованно использовать при лечении.The invention is known "METHOD OF MODELING OPERATIVE INTERVENTION ON INTERNAL BODIES", application RU No.2000105296, IPC A 61 B 6/02, in accordance with which surgery is simulated including x-ray spiral computed tomography to construct a three-dimensional reconstruction of the tomographic image of internal organs. However, this method allows you to simulate a change in an organ during surgical intervention, but it does not allow to evaluate the volumes of individual organ structures and determine their exact volume. The invention is known "Method for the automatic calculation of the shape of three-dimensional bodies", application RU No. 98103621, which consists in processing grayscale information obtained on the basis of three images and comparing them with calibration images. However, this method is difficult to implement, because the test object and the calibration curves should be in approximately the same place and should be comparable. The method is difficult to implement and it gives approximate results that are too risky to use in treatment.
Известно изобретение «Способ построения изображений трехмерных объектов на двумерной поверхности», RU №2000109789, МПК G 06 T 17/00, включающий представление объекта в памяти в виде множества пространственных координат и их преобразование в множество «экранных» координат, использующей корректирующие функции. Однако способ позволяет осуществить имитацию визуального трехмерного пространства, но не ставит задачу расчета объема тел. Значение регулирующего параметра корректирующей функции задают на основе непосредственного измерения пространственных параметров тел, что невозможно при исследовании органа без оперативного вмешательства.The invention is known "Method for constructing images of three-dimensional objects on a two-dimensional surface", RU No.2000109789, IPC G 06 T 17/00, including representing the object in memory as a set of spatial coordinates and converting them into a set of "screen" coordinates using corrective functions. However, the method allows you to simulate a visual three-dimensional space, but does not pose the problem of calculating the volume of bodies. The value of the regulatory parameter of the correcting function is set on the basis of direct measurement of the spatial parameters of the bodies, which is impossible when examining an organ without surgical intervention.
Известно изобретение «Способ изучения прижизненной топографии», патент RU №2171465, МПК G 01 N 24/08, G 01 N 23/04, А 61 В 5/055, заключающийся в том, что изучаемое изображение внутренних органов оценивают системой координат со стандартной скелетооптической привязкой. Измеряют площади среза и объем органа в зависимости от степени удаления от середины тела позвонка. Изображение внутренних органов, полученное диагностическими методами исследования (компьютерная томография, ядерно-магнитный резонанс), совмещается с разработанной системой координат. Совмещение может производиться либо в виде компьютерного совмещения изображений с применением компьютерных программ, либо непосредственно накладывая координатную сетку. Однако с помощью данного метода можно точно определить площадь среза органа, но не его объем. Кроме того, применяется жесткая привязка к середине позвонка, что дает большие погрешности привязки. Кроме того, с помощью данной системы координат невозможно точно форму внутренних полостей органа. Способ действует по принципу наложения палетки. Однако наложение координатной сетки не решает задачу получения точных исходных данных для расчета объема, т.к. координатная сетка может быть наложена только на сечение органа. Увеличение количества сечений органа не решает задачу повышения точности расчета, т.к. невозможно определить кореллирующая зависимость между совокупностью дискретных сечений и истинным объемом органа.The invention is known "Method for the study of intravital topography", patent RU No. 2171465, IPC G 01 N 24/08, G 01 N 23/04, A 61 B 5/055, which consists in the fact that the studied image of internal organs is evaluated by a coordinate system with a standard skeleto-optical binding. Measure the area of the cut and the volume of the organ, depending on the degree of removal from the middle of the vertebral body. The image of internal organs obtained by diagnostic methods of research (computed tomography, nuclear magnetic resonance) is combined with the developed coordinate system. Alignment can be done either in the form of computer image alignment using computer programs, or directly superimposing a coordinate grid. However, using this method, you can accurately determine the area of the cut of the organ, but not its volume. In addition, a rigid attachment to the middle of the vertebra is used, which gives large errors of attachment. In addition, with the help of this coordinate system it is impossible to accurately shape the internal cavities of an organ. The method operates on the principle of applying a palette. However, overlaying the grid does not solve the problem of obtaining accurate source data for calculating the volume, because the coordinate grid can only be superimposed on the section of the organ. An increase in the number of sections of the organ does not solve the problem of increasing the accuracy of calculation, since it is impossible to determine a correlating relationship between a set of discrete sections and the true volume of an organ.
Наиболее близким техническим решением является изобретение «Устройство и способ создания изображений и носитель программ и данных», заявка RU №2000100280, МПК G 06 T 17/00, с помощью которого обрабатывается объемное или плоское изображение органа, причем изображение разбивается на элементы графических форм с разбивкой на подэлементы. Разбивка осуществляется с использованием интерполяционных линий, определяется линия, которая интерполирует пространство между двумя вершинами по вектору и затем интерполируют пространство между заданной вершиной и любой другой. Однако способ сложный и позволяет только построить объемное изображение органа, но не ставит задачу расчета его объема.The closest technical solution is the invention “Device and method for creating images and a carrier of programs and data”, application RU No. 2000100280, IPC G 06 T 17/00, with which a three-dimensional or flat image of an organ is processed, and the image is divided into elements of graphic forms with by subelement. The breakdown is carried out using interpolation lines, a line is defined that interpolates the space between two vertices along the vector and then interpolates the space between a given vertex and any other. However, the method is complex and allows you to only build a three-dimensional image of the body, but does not pose the task of calculating its volume.
Задачей предложенного технического решения является точный подсчет объема органа больного для осуществления диагностики патологии, определения объема патологических образований, полостей, областей структурных изменений в тканях органа, а также определение точного объема неработоспособного органа до осуществления имплантации органа донора.The objective of the proposed technical solution is to accurately calculate the volume of the patient’s organ for the diagnosis of pathology, determine the volume of pathological formations, cavities, areas of structural changes in the tissues of the organ, as well as determine the exact volume of the inoperative organ before the implantation of the organ of the donor.
Известные способы определения объемов органа у больного без инвазивного вмешательства, в которых осуществляют расчет либо на основе исходных данных, полученных при измерении наибольшего размера трех плоских проекций органа, либо на основе очень сложного математического построения объемной модели органа. Такие методы не дают требуемой точности расчета, т.к. либо недостаточно исходных данных для математического расчета, либо недостаточно исходных данных для построения точной модели.Known methods for determining the volume of an organ in a patient without invasive intervention, in which they calculate either on the basis of initial data obtained by measuring the largest size of three flat projections of an organ, or on the basis of a very complex mathematical construction of a volume model of an organ. Such methods do not provide the required calculation accuracy, since either not enough input data for mathematical calculation, or not enough input data to build an accurate model.
Предложенное техническое решение «способ определения объема органов при медицинском обследовании» позволяет существенно упростить способ расчета при уменьшении погрешности.The proposed technical solution "a method for determining the volume of organs during a medical examination" can significantly simplify the calculation method while reducing the error.
Предложенный способ позволяет наиболее простым образом получить исходные величины для расчета объема органа, обеспечивающие точность расчета.The proposed method allows the simplest way to obtain the initial values for calculating the volume of the body, ensuring the accuracy of the calculation.
Технический результат достигается следующим образом.The technical result is achieved as follows.
Получают проекции изображений органа на любые две или три ортогональные плоскости (ОП), зафиксированные относительно органа, посредством системы отображения, разбивают проекции изображения на сегменты, которые получают посредством линий, являющихся следом секущих плоскостей (СП) на ОП, причем СП разделены на множества, в пределах каждого множества все СП параллельны друг другу, все СП одного множества перпендикулярны хотя бы одной ОП, СП любого множества перпендикулярны СП любого другого множества, минимальное число СП равно трем, и все они принадлежат разным множествам, а расстояния между СП одного множества выбраны произвольно, при этом образуют сегменты проекций изображения двух типов:The projections of the images of the organ on any two or three orthogonal planes (OP), fixed relative to the organ, are obtained by means of the display system, the projections of the image are divided into segments, which are obtained by means of lines following the cutting planes (SP) on the OP, and the SP is divided into sets, within each set, all SPs are parallel to each other, all SPs of one set are perpendicular to at least one OP, SPs of any set are perpendicular to SPs of any other set, the minimum number of SPs is three, and all nor belong to different sets and the distance SP between a plurality of arbitrarily selected, the segments form two types of image projections:
- сегменты первого типа образованы как части проекции изображения, отсекаемые частями двух соседних следов СП на ОП одного множества и частями двух соседних следов СП на то же ОП другого множества, причем СП перпендикулярны той же ОП и/или- segments of the first type are formed as parts of the projection of the image, cut off by the parts of two adjacent traces of the joint venture on the OP of one set and parts of two adjacent traces of the joint venture on the same OP of another set, and the SPs are perpendicular to the same OP and / or
- сегменты второго типа образованы как части проекции изображения, отсекаемые частями следов двух соседних СП на ОП одного множества, контуром проекции изображения, заключенным между этими СП и ближайшей к контуру проекции изображения частью следа СП на тоже ОП другого множества, причем СП перпендикулярны той же ОП и крайние точки частей следов СП на ОП одновременно принадлежат контуру проекции изображения и этой же ОП, затем формируют проекцию объемного элемента органа на соответствующую проекцию изображения ОП, для чего принимают в качестве объемного элемента четырехугольную усеченную пирамиду (ЧУП) или сегмент объемной фигуры, образованный частями двух соседних СП одного множества, одной цилиндрической поверхностью или двумя сопряженными цилиндрическими поверхностями разного диаметра, ось которых перпендикулярна этим СП и ближайшими к контуру проекции изображения частями СП двух других множеств, которые взаимно перпендикулярны между собой. Причем количество взаимно перпендикулярных СП, образующих объемный элемент совместно с цилиндрическими поверхностями может быть равно четырем или пяти. Далее вписывают проекцию объемного элемента в каждый сегмент проекции изображения таким образом, чтобы его проекция на ОП совпадала с частями соседних следов СП на ОП, ограничивающих сегмент проекции изображения на ту же ОП, а одна из граней проекции объемного элемента одновременно принадлежала контуру проекции изображения и частям соседних следов СП на ОП, при этом проекциями граней ЧУП являются отрезки, крайние точки которых одновременно принадлежат контуру проекции изображения и соседним отрезкам следа СП на ОП одного множества или двум соседним отрезкам следов СП на ОП одного множества и перпендикулярным им отрезкам следов СП на ОП другого множества, образующим тот же сегмент проекции изображения. Проекциями граней сегмента объемной фигуры является дуга, крайние точки которой, одновременно принадлежат двум соседним отрезкам следов СП на ОП одного множества (i-го) и перпендикулярным им отрезкам следов СП на ОП другого множества, образующим тот же сегмент проекции изображения или соседним отрезкам следов СП на ОП одного множества и контуру проекции изображения в виде отдельной для каждого сегмента проекции изображения на каждую ОП кривой, параметры которой характеризуются коэффициентами полинома второй степени, заданного в текущей системе координат, выбранных из условия равенства площадей проекции вписанного сегмента объемной фигуры и сегмента проекции изображения, причем каждая система координат имеет начало в любой точке пересечения частей следов взаимно перпендикулярных СП на ОП, образующих сегмент проекции изображения на это же ОП и оси, совпадающие со следами этих СП на ОП. Затем получают модель сегмента объемного изображения органа, приближенную к реальному изображению органа и заменяющую реальный сегмент объемного изображения, осуществляют количественное оценивание объема модели изображения органа по проекциям изображения. Для оценивания определяют величины частей следов СП на каждую из выбранных двух ОП, принадлежащих одному сегменту проекции изображения на основании модели сегмента объемного изображения для каждой пары проекций модели изображения органа на любые две ОП. Для объемного элемента в виде ЧУП определяют объем каждой ЧУП как произведение полусумм противоположных следов СП в пределах одного сегмента проекции изображения на каждую из выбранных ОП и высоты ЧУП, значения объемов ЧУП суммируют. Для объемного элемента в виде сложного объемного элемента на основе цилиндрических поверхностей и взаимно перпендикулярных СП определяют объем сегментов первого типа в текущей системе координат, как произведение значений трех частей следов взаимно перпендикулярных СП, образующих объемный сегмент, затем определяют объем сегмента второго типа в текущей системе координат, как интегралы от произведения значений полиномов от 0 до значения длины части следа двух соседних СП одного множества и значения объемов сегментов суммируют. После осуществляют подсчет объема органа путем суммирования объемных сегментов, построенных на основе хотя бы двух произвольно выбранных сочетаний ОП, на которые проецируют эти объемные сегменты и выбирают значение объема органа исходя из условия оптимальной его величины, например, минимизации рисков в соответствии с медицинским диагнозом.- segments of the second type are formed as parts of the image projection, cut off by the parts of the traces of two neighboring SPs on the OP of one set, by the image projection path enclosed between these SPs and the part of the SP trace next to the image projection contour on the same OP of another set, and the SPs are perpendicular to the same OP and the extreme points of the parts of the traces of the SP on the OP simultaneously belong to the contour of the projection of the image and the same OP, then form the projection of the volumetric element of the organ on the corresponding projection of the image of the OP, for which they take As a volume element, a quadrangular truncated pyramid (PU) or a segment of a volume figure formed by parts of two neighboring joint ventures of one set, one cylindrical surface or two conjugate cylindrical surfaces of different diameters, the axis of which is perpendicular to this joint venture and the parts of the joint venture of two other sets closest to the image projection contour, which are mutually perpendicular to each other. Moreover, the number of mutually perpendicular SPs forming a volume element together with cylindrical surfaces can be equal to four or five. Next, the projection of the volumetric element is entered into each segment of the projection of the image so that its projection on the OP coincides with the parts of adjacent traces of the SP on the OP, limiting the segment of the projection of the image on the same OP, and one of the projection faces of the volumetric element simultaneously belongs to the image projection path and the parts neighboring traces of the joint venture on the OP, while the projections of the faces of the PUE are segments whose extreme points simultaneously belong to the contour of the projection of the image and adjacent segments of the trace of the joint venture on the OP of one set or two adjacent segments of the traces of the SP on the OP of one set and perpendicular to them segments of the traces of the SP on the OP of another set, forming the same segment of the image projection. The projections of the faces of a segment of a three-dimensional figure is an arc, the extreme points of which simultaneously belong to two adjacent segments of the traces of the SP on the OP of one set (i-th) and perpendicular to them the segments of the tracks of the SP on the OP of another set, forming the same segment of the image projection or adjacent segments of the tracks of the SP on the OP of one set and the contour of the projection of the image in the form of a separate curve for each segment of the projection of the image on each OP curve, the parameters of which are characterized by the coefficients of the polynomial of the second degree specified in a coordinate system selected from the condition that the projection areas of the inscribed segment of the three-dimensional figure and the projection segment of the image are equal, and each coordinate system has a beginning at any intersection of parts of the traces of mutually perpendicular SPs on the OP, forming a segment of the projection of the image on the same OP and axes that coincide with the traces these joint ventures at the OP. Then get a model of a segment of the volumetric image of the organ, close to the real image of the organ and replacing the real segment of the volumetric image, quantify the volume of the model of the image of the organ according to the image projections. For estimation, the values of the parts of the traces of the joint venture for each of the selected two ODs are determined, which belong to one segment of the image projection based on the model of the three-dimensional image segment for each pair of projections of the organ image model onto any two OPs. For a volume element in the form of a PU, the volume of each PU is determined as the product of half the sum of opposite traces of the SP within one segment of the projection of the image on each of the selected OD and the height of the PU, the values of the volumes of the PU are summarized. For a volumetric element in the form of a complex volumetric element based on cylindrical surfaces and mutually perpendicular joint ventures, the volume of segments of the first type in the current coordinate system is determined as the product of the values of the three parts of the traces of mutually perpendicular joint ventures forming a volume segment, then the volume of the second type segment in the current coordinate system is determined , as the integrals from the product of the values of polynomials from 0 to the length of the trace part of two neighboring joint ventures of the same set and the values of the volumes of the segments are added up. After that, the volume of the organ is calculated by summing the volume segments built on the basis of at least two arbitrarily selected combinations of OPs onto which these volume segments are projected and the value of the organ volume is selected based on the condition of its optimal size, for example, minimizing risks in accordance with a medical diagnosis.
Способ поясняется чертежами, на которых изображены:The method is illustrated by drawings, which depict:
фиг.1 - две проекции изображения органа со следами секущих плоскостей (СП) на две ортогональные плоскости I и II;figure 1 - two projections of the image of the body with traces of secant planes (SP) on two orthogonal planes I and II;
фиг.2 - объемный элемент первого типа - четырехугольная усеченная пирамида (ЧУП);figure 2 - volumetric element of the first type is a quadrangular truncated pyramid (PU);
фиг.3 - объемный элемент второго типа - сегмент объемной фигуры;figure 3 - volumetric element of the second type is a segment of a volumetric figure;
фиг.4 - график зависимости относительной погрешности определения объема органа Р от числа N секущих плоскостей (СП). Где Ро - относительная погрешность, полученная при определении объема органа по трем максимальным измерениям; Рчi - относительная погрешность объема органа, рассчитанного на основе объемных элементов первого типа для i-го множества; Рцi - относительная погрешность объема органа, рассчитанного на основе объемного элемента второго типа для i-го множества.figure 4 is a graph of the relative error in determining the volume of the organ P from the number N of secant planes (SP). Where Po is the relative error obtained when determining the volume of an organ in three maximum dimensions; Рчi is the relative error of the volume of the organ, calculated on the basis of volume elements of the first type for the i-th set; Рцi is the relative error of the volume of the organ, calculated on the basis of the volume element of the second type for the i-th set.
Предложенный способ изобретения осуществляется следующим образом.The proposed method of the invention is as follows.
С помощью магниторезонансного томографа, например, аппарата «Магнетом Симфония» (Magnetom Symphony) с напряженностью магнитного поля 1,5 тесла, выделяют исследуемый орган или область органа, представляющую интерес для медицинской диагностики, получают на экране монитора любую из выбранных проекций органа. При необходимости, несколько проекций органа, выбранных по срезам, которые определяет врач исходя из медицинских показаний, выводят в окнах экрана монитора одновременно. Проекции органа могут быть выбраны под произвольными углами.Using a magnetic resonance imager, for example, a Magnetom Symphony apparatus with a magnetic field of 1.5 Tesla, an organ or region of an organ of interest for medical diagnostics is isolated that produces any of the selected organ projections on the monitor screen. If necessary, several projections of the organ, selected by sections, which are determined by the doctor based on medical indications, are displayed simultaneously in the windows of the monitor screen. Projections of the organ can be selected at arbitrary angles.
Сущность предложенного способа состоит в том, что при расчете объема органа используют его проекции (А, Б) (фиг.1) на разные ортогональные плоскости, например, I и II (фиг.1), получая множества значений объема органа. На ортогональных проекциях размещают проекции органа или образований с соблюдением ограничивающих условий, определяют следы проекций (1-6) секущих плоскостей на ортогональных плоскостях I - координаты YOZ, II - координаты ZOX или III - координаты XOY (фиг.3), получая плоские сегменты ("а, b, с" или "d, e, f, k"). Сочетание ортогональных плоскостей также выбирают произвольно, а их число - исходя из требуемой точности определения объема органа - либо две, либо три. На тех же ортогональных плоскостях размещают проекции объемных элементов (фиг.2 или 3) таким образом, чтобы проекции их поверхностей (7) или следы (8) от сечения поверхностей были совмещены либо с контуром изображения (9), либо со следами проекций секущих плоскостей (1-6). При этом используют объемный элемент либо в виде четырехугольной усеченной призмы (фиг.2), либо сегмент объемной фигуры (фиг.3). Вершина (О) координат размещается в каждом объемном элементе на пересечении ортогональных поверхностей данного элемента. После совмещения проекций объемного элемента с сегментами (А или Б) изображения, которые образованы в результате размещения проекций секущих плоскостей на проекции изображения, получают несколько плоских фигур с множеством отрезков (ai, bi, сi, di, hi), которые измеряются для каждого сегмента изображения, совмещенного с проекцией на эту же ортогональную плоскость объемного элемента. С подготовленных проекций органа снимают исходные данные путем измерения каждого i-го отрезка (a, в, c, d, h) сегмента для каждого сегмента каждого j-го множества величин.The essence of the proposed method consists in the fact that when calculating the volume of an organ, its projections (A, B) (Fig. 1) are used on different orthogonal planes, for example, I and II (Fig. 1), obtaining sets of values of the organ volume. The orthogonal projections place the projections of the organ or structures in compliance with the limiting conditions, determine the traces of the projections (1-6) of the secant planes on the orthogonal planes I - coordinates YOZ, II - coordinates ZOX or III - coordinates XOY (Fig. 3), obtaining flat segments ( "a, b, c" or "d, e, f, k"). The combination of orthogonal planes is also chosen arbitrarily, and their number, based on the required accuracy in determining the volume of the organ, is either two or three. On the same orthogonal planes, projections of volumetric elements (FIGS. 2 or 3) are placed so that the projections of their surfaces (7) or traces (8) from the cross-section of the surfaces are aligned either with the image contour (9) or with traces of the projections of the secant planes (1-6). In this case, a volume element is used either in the form of a quadrangular truncated prism (Fig. 2) or a segment of a volumetric figure (Fig. 3). A vertex (O) of coordinates is located in each volumetric element at the intersection of the orthogonal surfaces of this element. After combining the projections of the volumetric element with the segments (A or B) of the image, which are formed as a result of placing the projections of the cutting planes on the image projection, several flat figures with many segments (a i , b i , with i , d i , h i ) are obtained, which are measured for each segment of the image, combined with the projection onto the same orthogonal plane of the volume element. The source data are taken from the prepared projections of the organ by measuring each ith segment (a, b, c, d, h) of the segment for each segment of each j-th set of quantities.
Далее рассчитывают объем каждого объемного элемента по величинам отрезков, измеренных для каждой отдельной ортогональной поверхности и складывают j-oe множество величин объемных элементов, полученных на основе исходных данных, полученных на одной ортогональной поверхности. Получают несколько величин объема органа, определенного по исходным величинам отрезков каждой из ортогональных плоскостей. Выбирают ту величину объема органа, которая для конкретной медицинской задачи является наиболее оптимальной. Например, при трансплантации органа или его части важно точно определить объем органа для подбора донорского трансплантата или определить часть органа, достаточную для пересадки. Ошибка в большую сторону не внесет отрицательных последствий, в меньшую - может привести к гибели реципиента. Для определения объема опухоли, которую следует удалить посредством операционного вмешательства, ошибка в меньшую сторону может привести к тому, что часть опухоли при удалении останется, что потребует повторного вмешательства. Точное определение объема печени в динамике печени способствует оценке проводимой терапии, уточнению объема лечения и его сроков т.д.Next, calculate the volume of each volumetric element by the values of the segments measured for each individual orthogonal surface and add the j-oe set of values of volumetric elements obtained on the basis of the initial data obtained on one orthogonal surface. Get several values of the volume of the organ, determined by the initial values of the segments of each of the orthogonal planes. Choose the amount of organ volume that is the most optimal for a particular medical task. For example, when transplanting an organ or part thereof, it is important to accurately determine the volume of the organ for the selection of a donor transplant or to determine the part of the organ sufficient for transplantation. An error to the larger side will not bring negative consequences, to a smaller one it can lead to the death of the recipient. To determine the volume of the tumor, which should be removed through surgery, an error in the smaller direction can lead to the fact that part of the tumor remains during removal, which will require repeated intervention. Accurate determination of the volume of the liver in the dynamics of the liver contributes to the assessment of ongoing therapy, clarification of the volume of treatment and its timing, etc.
Оценивание погрешности предлагаемого способа осуществляется по следующему алгоритму:The error estimation of the proposed method is carried out according to the following algorithm:
1) определяется объем V модельного органа путем погружения его в воду;1) the volume V of the model organ is determined by immersing it in water;
2) рассчитывается контрольный объем органа как половина произведения трех максимальных измерений (фиг.1) по формуле Vo=1/2·А·Б·В;2) the control volume of the organ is calculated as half the product of three maximum measurements (Fig. 1) according to the formula Vo = 1/2 · A · B · C;
3) определяется соответствующая относительная погрешность (в процентах), которая принимается за постоянную величину сравнения:3) the corresponding relative error (in percent) is determined, which is taken as a constant comparison value:
4) двухпроекционное изображение органа последовательно разбивается на четыре, шесть, восемь, девять и т.д. сегментов следами равноотстоящих СП;4) the two-projection image of the organ is sequentially divided into four, six, eight, nine, etc. segments with traces of equally spaced joint ventures;
5) для каждого i-го объемного элемента вычислялся объем с использованием ЧУП (фиг.2), который расчитывается как произведение расстояния между параллельными СП-h на полусуммы величин проекций противоположных СП в пределах каждого сегмента объемной фигуры5) for each i-th volume element, the volume was calculated using the PUE (Fig. 2), which is calculated as the product of the distance between parallel SP-h and half-sums of the projection values of the opposite SP within each segment of the volume figure
где j - номер множества величин, характеризующих изображение полученные объемы суммировались по формуле 
и соответствующее значение принималось за объем органа - Vчi.and the corresponding value was taken as the volume of the organ - Vчi.
Для определения объема органа на основе объемных элементов второго типа действуют на основе следующего алгоритма:To determine the volume of an organ based on volumetric elements of the second type, they act on the basis of the following algorithm:
1) объем каждого сегмента с использованием объемных элементов на основе цилиндрических поверхностей (фиг.3 - объемные элементы) определялся как интеграл от нуля до величины расстояния между параллельными СП-h от произведения значений функций в текущих системах координат (XOY, XOZ), принадлежащих одному сегменту, которые описывают дуги и соответствуют одному и тому же значению аргумента1) the volume of each segment using volumetric elements based on cylindrical surfaces (Fig. 3 - volumetric elements) was determined as the integral from zero to the distance between parallel SP-h from the product of the values of the functions in the current coordinate systems (XOY, XOZ) belonging to one a segment that describes arcs and matches the same argument value
2) полученные объемы суммируют и соответствующее значение принимают за объем органа - Vцi 2) the resulting volumes are summarized and the corresponding value is taken as the volume of the body - Vc i
3) для каждого их числа определяют относительную погрешность Рч:3) for each of their numbers determine the relative error Rch:
4) полученные значения Ро, Рцi, Рчi сравнивались между собой.4) the obtained values of Po, Pc i , Pch i were compared with each other.
Результаты сравнения представлены на графике (фиг.4). Они показывают, что при разбиении на четыре сегмента (i=1) Рчi>Рцi>Ро. При i>= наблюдалось, что Ро>Рчi>Рцi. При этом с ростом i погрешности Рчi и Рцi уменьшались, сохраняя отношение Рчi>Рцi на 1-2% на исследуемом интервале.The comparison results are presented in the graph (figure 4). They show that when divided into four segments (i = 1), Rc i > Pc i > Po. For i> = it was observed that Po> Pc i > Pc i . With increasing error Pv i i and i Pij decreased, while maintaining the ratio Pv i> Fij i 1-2% in the investigated range.
На основании вышеприведенных примеров видно, что предложенный способ подсчета позволяет получить точность величины объема органа, его части или объемных образований в несколько раз выше, чем подсчет объема, применяемый до настоящего времени. Например, при магниторезонансной томографии с применением аппаратов фирмы Siemens предложенный способ позволяет осуществлять сложную диагностику заболеваний головного мозга, измерение объемов образований в головном мозге, что является важной задачей при оперативном и стереотаксическом лечении его опухолевых заболеваний. Кроме того, решение задачи точного определения объема органов важно при планировании необходимого объема органа для данного донора и достаточном объеме органа у реципиента.Based on the above examples, it is seen that the proposed method of counting allows you to obtain the accuracy of the volume of the body, its part or volumetric formations several times higher than the calculation of volume used to date. For example, with magnetic resonance imaging using Siemens devices, the proposed method allows for complex diagnosis of brain diseases, measurement of the volume of formations in the brain, which is an important task in the surgical and stereotactic treatment of its tumor diseases. In addition, solving the problem of accurately determining the volume of organs is important when planning the necessary organ volume for a given donor and a sufficient organ volume for the recipient.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127445/14A RU2284146C2 (en) | 2003-09-11 | 2003-09-11 | Method for detecting the volume of organs or neoplasms during medicinal inspection |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003127445/14A RU2284146C2 (en) | 2003-09-11 | 2003-09-11 | Method for detecting the volume of organs or neoplasms during medicinal inspection |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2003127445A RU2003127445A (en) | 2005-03-20 |
| RU2284146C2 true RU2284146C2 (en) | 2006-09-27 |
Family
ID=35453919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003127445/14A RU2284146C2 (en) | 2003-09-11 | 2003-09-11 | Method for detecting the volume of organs or neoplasms during medicinal inspection |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2284146C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449372C2 (en) * | 2006-07-17 | 2012-04-27 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Efficient user interaction with polygonal meshes for medical image segmentation |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1741469A1 (en) * | 2005-07-08 | 2007-01-10 | Engineers & Doctors Wallstén Medical A/S | Method of guiding an irradiation equipment |
-
2003
- 2003-09-11 RU RU2003127445/14A patent/RU2284146C2/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУШНАРЕВИЧ Р.Л. и др. Рентгенорадиологические методики топографо-аналитической визуализации некоторых эндокринных органов. Вопросы эндокринологии. Алма-Ата, 1989, с.91-92. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2449372C2 (en) * | 2006-07-17 | 2012-04-27 | Конинклейке Филипс Электроникс, Н.В. | Efficient user interaction with polygonal meshes for medical image segmentation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2003127445A (en) | 2005-03-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US11089974B2 (en) | Monitoring the location of a probe during patient breathing | |
| Drerup | Rasterstereographic measurement of scoliotic deformity | |
| EP3052018B1 (en) | An electrical impedance tomography system | |
| US10111633B2 (en) | Local FFR estimation and visualisation for improved functional stenosis analysis | |
| CN111163692A (en) | Reconstruction of anatomical structures from in vivo measurements | |
| US7683330B2 (en) | Method for determining positron emission measurement information in the context of positron emission tomography | |
| JP2004174254A (en) | Method and system for measuring disease related tissue change | |
| EP3468668B1 (en) | Soft tissue tracking using physiologic volume rendering | |
| US6992280B2 (en) | Test object for calibration of imaging measurements of mammalian skeletal joints | |
| JP2005052648A (en) | Automatic calibration method of perfusion parameter image | |
| CN102905622A (en) | Systems and methods for improved tractographic processing | |
| Lemieux et al. | Precision and accuracy of suggested maxillary and mandibular landmarks with cone-beam computed tomography for regional superimpositions: An in vitro study | |
| RU2284146C2 (en) | Method for detecting the volume of organs or neoplasms during medicinal inspection | |
| US7116808B2 (en) | Method for producing an image sequence from volume datasets | |
| Serrurier et al. | Robust femur condyle disambiguation on biplanar X-rays | |
| Torfeh et al. | Software tools dedicated for an automatic analysis of the CT scanner quality control images | |
| KR20220134375A (en) | A machine learning based rotation measurement system for scoliosis on x-ray image | |
| Elad et al. | Three-dimensional measurement of biological surfaces | |
| RU2171465C1 (en) | Method for studying intravital topography | |
| Adams | A comparison between traditional two-dimensional cephalometry and a three-dimensional approach | |
| Motoyoshi et al. | Three-dimensional reconstruction system for imaging of the temporomandibular joint using magnetic resonance imaging | |
| Lee | Patient-Specific Rib Cage and Thoracic Volume Reconstruction in Spine Patients Using Biplanar Radiographs | |
| Amelon | Development and characterization of a finite element model of lung motion | |
| US20130114785A1 (en) | Method for the medical imaging of a body part, in particular the hand | |
| Glocker et al. | Towards a computer-aided diagnosis system for colon motility dysfunctions |