RU2575495C2 - Method and device for analysing region of interest in object using x-rays - Google Patents

Method and device for analysing region of interest in object using x-rays Download PDF

Info

Publication number
RU2575495C2
RU2575495C2 RU2013132560/28A RU2013132560A RU2575495C2 RU 2575495 C2 RU2575495 C2 RU 2575495C2 RU 2013132560/28 A RU2013132560/28 A RU 2013132560/28A RU 2013132560 A RU2013132560 A RU 2013132560A RU 2575495 C2 RU2575495 C2 RU 2575495C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
image data
representing
information contained
differential phase
interest
Prior art date
Application number
RU2013132560/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013132560A (en
Inventor
Ингвер-Курт КАРЛСЕН
Томас КЕЛЕР
Герхард МАРТЕНС
Эвальд РЕССЛ
Рафаэль ВИМКЕР
Original Assignee
Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Электроникс Н.В.
Priority claimed from PCT/IB2011/055463 external-priority patent/WO2012080900A1/en
Publication of RU2013132560A publication Critical patent/RU2013132560A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2575495C2 publication Critical patent/RU2575495C2/en

Links

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention can be used to analyse a region of interest in an object using X-rays. The invention comprises (a) providing measurement data by using a differential phase contrast X-ray imaging system, and (b) analysing characteristics of the object in the region of interest. The measurement data comprise a two-dimensional or three-dimensional set of pixels, wherein for each pixel the measurement data comprise three types of image data spatially aligned with each other, including (i) absorption representing image data A, (ii) differential phase contrast representing image data D, and (iii) coherence representing image data C. The analysis step is based, for each pixel, on a combination of at least two of information comprised in the absorption representing image data A and information comprised in the differential phase contrast representing image data D and information comprised in the coherence representing image data C.
EFFECT: high reliability of segmentation or classification of internal structures in an object of interest.
12 cl

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для анализа области, представляющей интерес, в объекте с использованием рентгеновских лучей. Кроме того, изобретение относится к компьютерному программному продукту, выполненному с возможностью осуществлять такой способ, а также машиночитаемой среде, содержащей компьютерный программный продукт.The present invention relates to a method and apparatus for analyzing an area of interest in an object using x-rays. In addition, the invention relates to a computer program product configured to implement such a method, as well as a computer-readable medium containing a computer program product.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE INVENTION

Рентгеновские системы визуализации стандартно используются для исследования объектов, представляющих интерес, в частности, в медицинских применениях. Недавно F. Pfeiffer et al., Phys. Rev. Lett. 98(10), 108105, 2007, предложили улучшенный способ рентгеновской визуализации, обозначаемый как дифференциальная фазово-контрастная визуализация на решетках (DPCI). Пример системы дифференциальной фазово-контрастной визуализации описан в WO 2010/109368 A1.X-ray imaging systems are standardly used to study objects of interest, in particular in medical applications. Recently, F. Pfeiffer et al., Phys. Rev. Lett. 98 (10), 108105, 2007, proposed an improved method for x-ray imaging, referred to as differential phase contrast imaging on gratings (DPCI). An example of a differential phase contrast imaging system is described in WO 2010/109368 A1.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

Может существовать потребность в усовершенствованной возможности для анализа, например, такого как сегментация или классификация, внутренних структур в объекте, представляющем интерес.There may be a need for improved capabilities for analysis, for example, such as segmentation or classification, of internal structures in an object of interest.

Такой потребности может отвечать объект, заявленный в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления изобретения описаны в зависимых пунктах формулы изобретения.Such a requirement may be met by an object claimed in the independent claims. Embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Согласно первому аспекту настоящего изобретения предложен способ анализа области, представляющей интерес, в объекте. Способ включает в себя: (a) предоставление данных измерений посредством системы дифференциальной фазово-контрастной рентгеновской визуализации, и (b) анализ характеристик объекта в области, представляющей интерес. Здесь данные измерений содержат двухмерный или трехмерный набор пикселей, где для каждого пикселя данные измерений содержат три типа данных изображения, пространственно выровненных друг с другом, которые включают в себя (i) данные А изображения, представляющие абсорбцию, (ii) данные D изображения, представляющие дифференциальный фазовый контраст, и (iii) данные C изображения, представляющие когерентность. Этап анализа основан, для каждого пикселя, на комбинации по меньшей мере двух из информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность. Например, может быть преимущественно основывать этап анализа, для каждого пикселя, на комбинации информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст.According to a first aspect of the present invention, a method for analyzing an area of interest in an object is provided. The method includes: (a) providing measurement data by means of a differential phase contrast x-ray imaging system, and (b) analyzing the characteristics of an object in a region of interest. Here, the measurement data comprises a two-dimensional or three-dimensional set of pixels, where for each pixel the measurement data contains three types of image data spatially aligned with each other, which include (i) image data A representing absorption, (ii) image data D representing differential phase contrast; and (iii) C image data representing coherence. The analysis step is based, for each pixel, on a combination of at least two of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast and the information contained in the image data C representing coherence. For example, it may be advantageous to base the analysis step, for each pixel, on a combination of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast.

Сущность настоящего изобретения заключается в выявлении того, что с учетом, например, как информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, так и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, анализ данных измерений сделает возможным более высокое качество и точность, чем анализ, основанный только на данных изображения, представляющих абсорбцию, как это делают обычно. В частности, в способах сегментации критерии для обнаружения границ часто основаны на градиентах в абсорбционном изображении. Поскольку информацию о таких градиентах можно получить с высокой точностью из данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, дополнительная оценка этих данных для получения анализа рентгеновских данных измерений может улучшать общий результат анализа. Результаты анализа можно использовать, например, в системах маммографии, радиографии и компьютерной томографии.The essence of the present invention is to identify that, taking into account, for example, both the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast, the analysis of the measurement data will make it possible to have a higher quality and accuracy than analysis based only on image data representing absorption, as is usually done. In particular, in segmentation methods, criteria for detecting boundaries are often based on gradients in the absorption image. Since information on such gradients can be obtained with high accuracy from image data D representing the differential phase contrast, an additional evaluation of these data to obtain an analysis of x-ray measurement data can improve the overall analysis result. The results of the analysis can be used, for example, in mammography, radiography and computed tomography systems.

Дополнительно, указание на надежность результата анализа можно предоставлять для каждого пикселя, основываясь на информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность. Другими словами, информация о потере когерентности, т.е. увеличении некогерентности рентгеновского пучка, прошедшего через область, представляющую интерес, можно использовать для того, чтобы предоставлять указание на то, насколько надежна информация, содержащаяся в данных А изображения, представляющих абсорбцию и данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и, таким образом, можно предполагать, насколько надежны результаты анализа этих данных. Такая информация может быть очень полезной для врача при планировании и осуществлении, например, хирургической операции. Альтернативно, возможно использовать данные изображения C, представляющие когерентность для того, чтобы предоставлять другую информацию. Например, некогерентность может быть обусловлена сильным преобладанием волокнистых структур, таких как филаменты фибрина, в направлении, параллельном структуре решетки интерферометра.Additionally, an indication of the reliability of the analysis result can be provided for each pixel based on the information contained in the image data C representing coherence. In other words, information about the loss of coherence, i.e. increasing the incoherence of the X-ray beam passing through the region of interest can be used to provide an indication of how reliable the information contained in the image data A representing the absorption and the image data D representing the differential phase contrast, and thus it can be assumed how reliable the results of the analysis of this data are. Such information can be very useful for the doctor in the planning and implementation of, for example, surgery. Alternatively, it is possible to use image data C representing coherence in order to provide other information. For example, incoherence may be due to the strong predominance of fibrous structures, such as fibrin filaments, in a direction parallel to the lattice structure of the interferometer.

Анализ может включать сегментацию различных подобластей внутри области, представляющей интерес, основываясь на комбинации информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст. Затем сегментированную визуализацию анатомических признаков внутри области, представляющей интерес, можно предоставлять наблюдателю, такому как врач.The analysis may include the segmentation of various sub-regions within the region of interest based on a combination of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast. Then, a segmented visualization of the anatomical features within the area of interest can be provided to an observer, such as a doctor.

Способы сегментации могут содержать рендеринг поверхности, рендеринг объема, проекцию с максимальной интенсивностью, интерактивное уточнение отображения, наращивание областей, распространение фронта, сегментацию по установленному уровню или сегментацию на основе модели.Segmentation methods can include surface rendering, volume rendering, projection with maximum intensity, interactive refinement of the display, building up areas, front propagation, segmentation at a set level or segmentation based on a model.

Способ дополнительно может содержать этапы корректировки свойств визуализируемых поверхностей в отношении цвета, отражательной способности, зеркальности и/или прозрачности, основываясь на комбинации по меньшей мере двух из информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность. Здесь различные типы источников информации, содержащихся в различных наборах данных изображения A, D, C, можно визуализировать различными путями так, что смотрящий человек может легко различать визуализированное информационное содержимое отображаемых визуализируемых поверхностей.The method may further comprise the steps of adjusting the properties of the visualized surfaces with respect to color, reflectivity, specularity and / or transparency, based on a combination of at least two of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D, representing differential phase contrast, and information contained in image data C representing coherence. Here, various types of information sources contained in different image data sets A, D, C can be visualized in various ways so that a person looking can easily distinguish between the visualized information content of the displayed visualized surfaces.

В альтернативном подходе способ дополнительно может содержать корректировку функций непрозрачности в объемных визуализациях, основываясь на комбинации по меньшей мере двух из информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность. Снова смотрящий человек может получить легкий доступ к визуализированному информационному содержимому отображаемых объемов.In an alternative approach, the method may further comprise adjusting the opacity functions in volumetric visualizations based on a combination of at least two of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast and information contained in the image data C representing coherence. Again, the person who is looking can get easy access to the visualized information content of the displayed volumes.

Для того чтобы предоставить дополнительное информационное содержимое смотрящему, способ дополнительно может содержать передачу сигналов об участках, в которых предварительно определяемое требование к качеству или требование к точности не может быть удовлетворено. Такие требования могут быть наложены, например, за счет клинического целевого применения. Например, после или во время сегментации частей области, представляющей интерес, можно определять, основываясь на соответствующей информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст и/или данных С изображения, представляющих когерентность, может или не может часть лишь минимально отвечать предварительно определяемым требованиям к качеству или требованиям к точности и, если так, сегментированные поверхности этой части можно визуализировать особым образом так, что смотрящий сможет легко распознать недостаток качества/точности.In order to provide additional informational content to the beholder, the method may further comprise transmitting signals about areas in which a predetermined quality requirement or accuracy requirement cannot be satisfied. Such requirements may be imposed, for example, due to clinical targeted use. For example, after or during the segmentation of parts of the region of interest, it can be determined based on the corresponding information contained in the image data D representing the differential phase contrast and / or the image data C representing the coherence, the part may or may not only respond minimally preliminary defined quality requirements or accuracy requirements and, if so, the segmented surfaces of this part can be visualized in a special way so that the beholder can easily to know the lack of quality / accuracy.

В качестве дополнительной возможности, способ может содержать корректировку степени свободы и/или чувствительности пользовательского взаимодействия для интерактивного уточнения, основываясь на информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст и/или данных изображения C, представляющих когерентность.As an additional feature, the method may include adjusting the degree of freedom and / or sensitivity of user interaction for interactive refinement based on information contained in image data D representing differential phase contrast and / or image data C representing coherence.

В конкретном варианте осуществления способ дополнительно может включать классификацию подобластей внутри области, представляющей интерес, основываясь на результатах анализа, т.е. основываясь на информации, включенной в данные D изображения, представляющие дифференциальный фазовый контраст и/или данные изображения C, представляющие когерентность. Такая классификация может иметь высокое качество, поскольку дополнительную информацию, содержащуюся в данных D и C изображений, можно использовать для того, чтобы уточнять структурную информацию, содержащуюся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и давать указание на надежность такой информации так, что уточненную структуру можно анализировать для более надежной классификации подобластей.In a particular embodiment, the method may further include classifying subdomains within the region of interest based on the results of the analysis, i.e. based on information included in image data D representing differential phase contrast and / or image data C representing coherence. Such a classification can be of high quality, since the additional information contained in the image data D and C can be used to refine the structural information contained in the image data A representing the absorption and to indicate the reliability of such information so that the updated structure can be analyzed for a more reliable classification of subdomains.

Наконец, способ дополнительно может включать в себя выбор минимальной надежности, основываясь на требованиях клинического применения, и предварительное вычисление по меньшей мере одного из: результатов сегментации и результатов классификации для различных уровней надежности.Finally, the method may further include selecting a minimum reliability based on clinical application requirements and pre-computing at least one of: segmentation results and classification results for various levels of reliability.

Согласно второму аспекту настоящего изобретения предложено устройство для анализа области, представляющей интерес, в объекте. Устройство выполнено с возможностью осуществлять способ, поясненный выше. В частности, устройство выполнено с возможностью: (a) получения данных измерений от системы дифференциальной фазово-контрастной рентгеновской визуализации и (b) анализа характеристик объекта в области, представляющей интерес, для каждого пикселя. Здесь данные измерений содержат двухмерный или трехмерный набор пикселей, где для каждого пикселя данные измерений содержат три типа данных изображения, пространственно выровненных друг с другом, которые включают: (i) данные А изображения, представляющие абсорбцию, (ii) данные D изображения, представляющие дифференциальный фазовый контраст, и (iii) данные C изображения, представляющие когерентность. Здесь этап анализа осуществляют, основываясь на комбинации по меньшей мере двух из информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность.According to a second aspect of the present invention, there is provided a device for analyzing an area of interest in an object. The device is configured to implement the method described above. In particular, the device is configured to: (a) obtain measurement data from a differential phase-contrast x-ray imaging system and (b) analyze the characteristics of an object in the region of interest for each pixel. Here, the measurement data contains a two-dimensional or three-dimensional set of pixels, where for each pixel the measurement data contains three types of image data spatially aligned with each other, which include: (i) image data A representing absorption, (ii) image data D representing differential phase contrast, and (iii) image data C representing coherence. Here, the analysis step is carried out based on a combination of at least two of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast and the information contained in the image data C representing the coherence.

Согласно третьему аспекту настоящего изобретения предложен компьютерный программный продукт, который выполнен с возможностью осуществлять способ в соответствии с приведенным выше первым аспектом, когда его исполняют на компьютере.According to a third aspect of the present invention, there is provided a computer program product that is configured to implement a method in accordance with the above first aspect when it is executed on a computer.

Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения предложен машиночитаемый носитель, на котором сохранен компьютерный программный продукт согласно предшествующему третьему аспекту.According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a computer-readable medium on which a computer program product according to the preceding third aspect is stored.

Эти и другие аспекты изобретения станут более очевидны из и разъяснены со ссылкой на варианты осуществления, описанные далее в настоящем документе.These and other aspects of the invention will become more apparent from and explained with reference to the embodiments described hereinafter.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS

Далее объяснено множество вариантов осуществления способов анализа в соответствии с изобретением.The following explains a lot of embodiments of the analysis methods in accordance with the invention.

Диагностирование, а также планирование и мониторинг лечения многих заболеваний типично основаны на анализе рентгеновских изображений для того, чтобы определять границы анатомических объектов, таких как органы или повреждения, и для того, чтобы классифицировать анатомические аномалии в отношении их текстуры или формы границы. Стандартная рентгеновская визуализация основана на измерении пространственного распределения ослабления некогерентных рентгеновских лучей в двух или трех измерениях с использованием проекционных, реконструкционных или томографических методов, соответственно.The diagnosis, as well as the planning and monitoring of the treatment of many diseases, are typically based on the analysis of x-ray images in order to determine the boundaries of anatomical objects, such as organs or lesions, and in order to classify anatomical anomalies according to their texture or shape of the border. Standard x-ray imaging is based on measuring the spatial distribution of the attenuation of incoherent x-rays in two or three dimensions using projection, reconstruction or tomographic methods, respectively.

Использование когерентных рентгеновских лучей для целей визуализации, измеряющей изменения в фазе, недавно предложено Pfeiffer et al. Этот способ позволяет одновременно регистрировать три изображения.The use of coherent X-rays for imaging measuring phase changes has recently been proposed by Pfeiffer et al. This method allows you to simultaneously register three images.

1. Стандартное изображение ослабления, которое можно называть в настоящем документе данными изображения A, представляющими абсорбцию. Это изображение изображает пространственное распределение линейного коэффициента ослабления, т.е. в математических терминах, мнимую часть коэффициента преломления, проницаемой среды. В двух измерениях эти данные содержат линейные интегралы линейного ослабления µ, тогда как в трех измерениях линейные интегралы обычно можно реконструировать так, что данные содержат карту самого линейного ослабления µ.1. A standard attenuation image, which may be referred to herein as image data A representing absorption. This image depicts the spatial distribution of the linear attenuation coefficient, i.e. in mathematical terms, the imaginary part of the refractive index of a permeable medium. In two dimensions, this data contains linear linear attenuation integrals µ, while in three dimensions linear integrals can usually be reconstructed so that the data contains a map of the linear attenuation µ itself.

2. Градиентное изображение, которое в двух измерениях может быть представлено в форме градиентов линейных интегралов убывания коэффициента преломления рентгеновских лучей ∇δ (связаны с градиентом фазы фронта рентгеновских волн), и которое в трех измерениях может быть представлено в форме карты убывания коэффициента преломления рентгеновских лучей δ, и которое можно называть в настоящем документе данными изображения D, представляющими дифференциальный фазовый контраст. Это изображение представляет дополнительное новое изображение, изображающее фазовый градиент в направлении когерентности, т.е. в математических терминах, проекцию градиента линейных интегралов вещественной части коэффициента преломления на направление когерентности (перпендикулярно структурам решеток интерферометра) в двух измерениях, обусловленного пространственно меняющимся коэффициентом преломления рентгеновских лучей в проницаемой среде.2. A gradient image, which in two dimensions can be represented in the form of gradients of linear integrals of decrease in the refractive index of X-rays ∇δ (associated with the phase gradient of the front of the X-ray waves), and which in three dimensions can be represented in the form of a map of decrease in the refractive index of X-rays δ, and which may be referred to herein as image data D representing differential phase contrast. This image represents an additional new image depicting a phase gradient in the coherence direction, i.e. in mathematical terms, the projection of the gradient of linear integrals of the real part of the refractive index onto the coherence direction (perpendicular to the lattice structures of the interferometer) in two dimensions, due to the spatially varying refractive index of x-rays in a permeable medium.

3. Изображение некогерентности, которое может представлять количественную меру ε потери видимости при пропускании рентгеновских лучей объектом и которое можно называть в настоящем документе представляющими когерентность данными изображения C. Это изображение представляет дополнительное новое изображение, изображающее потерю когерентности исходных рентгеновских лучей, которой они подверглись при прохождении через среду.3. An image of incoherence, which can be a quantitative measure of ε the loss of visibility when an object is transmitted by X-rays, and which can be called coherence image data C in this document. This image is an additional new image depicting the loss of coherence of the original x-rays that they were exposed to when passing through through Wednesday.

Проблема, на которую направлено это раскрытие, состоит в слабом контрасте между различными типами мягких тканей и соответствующей сложной дифференциацией на абсорбционных изображениях. По меньшей мере частично это можно преодолеть посредством включения информации из δ и ε, т.е. наборов данных изображений D и C, в улучшение низкоконтрастных краев или границ между структурами.The problem this disclosure is directed at is the poor contrast between the different types of soft tissues and the corresponding complex differentiation in the absorption images. This can be overcome at least partially by including information from δ and ε, i.e. image sets D and C, in the improvement of low-contrast edges or boundaries between structures.

В анализе рентгеновских изображений, таких как сегментация изображений, визуализация и уточнение анатомических структур, основываясь на компьютеризированной сегментации изображений и классификации рентгеновских изображений, надежность алгоритмов сегментации сильно зависит от изменений в значении сигнала, когда пересекают границу между двумя областями изображения. Чем меньше выражена эта разница, тем сложнее становится нарисовать сегментационную линию между двумя областями. Например, это может быть верно для области опухоли, окруженной здоровой тканью на стандартном изображении на основе ослабления. Основная идея, заложенная в этом раскрытии, состоит в том, что критерии для обнаружения границы могут быть основаны не только на градиентах на абсорбционном изображении, но также на непосредственно измеряемых градиентах убывания коэффициента преломления рентгеновских лучей δ.In the analysis of x-ray images, such as image segmentation, visualization and refinement of anatomical structures, based on computerized image segmentation and classification of x-ray images, the reliability of the segmentation algorithms is highly dependent on changes in the signal value when the boundary between two image areas is crossed. The less pronounced this difference, the more difficult it becomes to draw a segmentation line between the two areas. For example, this may be true for the area of the tumor surrounded by healthy tissue in a standard attenuation-based image. The main idea underlying this disclosure is that the criteria for detecting the boundary can be based not only on gradients in the absorption image, but also on directly measured gradients of decrease in the refractive index of x-rays δ.

Далее приведены в деталях различные варианты осуществления обнаружения границы, сегментации изображений и других процедур анализа рентгеновских изображений.The following are details of various embodiments of border detection, image segmentation, and other x-ray image analysis procedures.

Если алгоритм сегментации обнаруживает границы, основываясь на условии о том, что абсолютное значение градиента изображения на изображении ослабления |∇µ| больше, чем предварительно определяемый порог T, т.е.:If the segmentation algorithm detects boundaries based on the condition that the absolute value of the image gradient in the attenuation image | ∇µ | greater than the predefined threshold T, i.e.:

|∇µ|>T,| ∇µ |> T,

но шум изображения σ не достаточно далек от разности в средних уровнях сигнала в двух областях

Figure 00000001
, т.е. условиеbut the image noise σ is not far enough from the difference in the average signal levels in two regions
Figure 00000001
, i.e. condition

Figure 00000002
Figure 00000002

не выполнено в достаточной мере, алгоритм едва ли будет способен идентифицировать границу между областями, подлежащими сегментации, и шум будет значительно влиять на результаты сегментации. При DPCI визуализации градиент убывания коэффициента преломления рентгеновских лучей ∇δ измеряют непосредственно и, следовательно, можно предоставлять более хорошую меру для обнаружения границ между двумя областями. Кроме того, градиентная операция, необходимая для изображения ослабления, усиливает шум, присутствующий на изображении и не является необходимой для градиента фазы.not sufficiently implemented, the algorithm is unlikely to be able to identify the boundary between the regions to be segmented, and noise will significantly affect the segmentation results. In DPCI imaging, the X-ray refractive index decreasing gradient ∇δ is measured directly and therefore a better measure can be provided for detecting the boundaries between the two regions. In addition, the gradient operation necessary for the image attenuation enhances the noise present in the image and is not necessary for the phase gradient.

Альтернативный критерий для обнаружения границы между двумя различными областями может быть основан на комбинации всех трех измеряемых значений µ, ∇δ, ε, в дифференциальной фазово-контрастной установке, например, в следующей формеAn alternative criterion for detecting the boundary between two different regions can be based on a combination of all three measured values of µ, ∇δ, ε, in a differential phase-contrast installation, for example, in the following form

Figure 00000003
,
Figure 00000003
,

где нижний индекс M градиента фазы используют для того, чтобы указать на то, что это непосредственно измеренное количество в отличие от случая с ослаблением, где оператор градиента в явной форме применяют к измеряемому значению µ. В приведенном выше уравнении ясно выражена двухмерная пространственная зависимость всех измеряемых значений. Поскольку потеря когерентности в фазе рентгеновских лучей, как отражено посредством увеличения ε, представляет собой меру для надежности фазово-градиентной информации, функция f должна представлять собой монотонно убывающую функцию ее аргумента для того, чтобы служить в качестве подходящей весовой функции для важности градиента фазы для нахождения границы. Значение α позволяет корректировать подходящий абсолютный баланс между двумя членами, и преимущественно его будет определять шум и уровни контраста в исходных измерениях µ, ∇δ.where the subscript M of the phase gradient is used to indicate that it is a directly measured quantity, as opposed to the case of attenuation, where the gradient operator is explicitly applied to the measured value of µ. In the above equation, the two-dimensional spatial dependence of all measured values is clearly expressed. Since the loss of coherence in the x-ray phase, as reflected by an increase in ε, is a measure for the reliability of the phase gradient information, the function f must be a monotonically decreasing function of its argument in order to serve as a suitable weight function for the importance of the phase gradient to find borders. The value of α allows you to adjust the appropriate absolute balance between the two terms, and it will mainly be determined by noise and contrast levels in the initial measurements µ, ∇δ.

В другой реализации три измеряемых значения также можно использовать для улучшения краев посредством комбинирования информации, содержащейся в значениях µ и ∇δ, с ε в качестве управляющего параметра, регулирующего степень, до которой градиентную информацию из и ∇δ используют для улучшения краев в µ.In another implementation, the three measured values can also be used to improve the edges by combining the information contained in the values of µ and ∇δ with ε as a control parameter that controls the extent to which the gradient information from and ∇δ are used to improve the edges in µ.

В еще одной другой реализации схожие способы можно использовать для улучшения краев на реконструированных томографических изображениях, где спектры мощности шума реконструированных изображений ослабления µ и плотности энергии δ будут очень различны в связи с различной природой измеряемых исходных данных.In yet another implementation, similar methods can be used to improve the edges on reconstructed tomographic images, where the noise power spectra of the reconstructed attenuation images µ and energy densities δ will be very different due to the different nature of the measured source data.

Комбинированный градиент из µ, ∇δ, ε можно использовать не только в алгоритмах сегментации, основанных на пороге градиента, но также во всех видах алгоритмов сегментации, в которых используют функцию качества краев для каждого пикселя (возрастает с величиной градиента), или функцию стоимости пути для каждого пикселя (убывает с величиной градиента). Тогда во всех этих алгоритмах сегментации (например, алгоритмах кратчайшего пути, алгоритмах разреза графа, алгоритмах наращивания областей и т.п.) нормальный градиент заменяют на комбинированный градиент, т.е. из µ, ∇δ, ε.A combined gradient of µ, ∇δ, ε can be used not only in segmentation algorithms based on the gradient threshold, but also in all kinds of segmentation algorithms that use the edge quality function for each pixel (increases with the gradient value), or the path cost function for each pixel (decreases with the magnitude of the gradient). Then, in all these segmentation algorithms (for example, shortest path algorithms, graph cut algorithms, domain growth algorithms, etc.), the normal gradient is replaced by a combined gradient, i.e. from µ, ∇δ, ε.

Любой способ сегментации или распознавания образца, работа которого основана на критериях, основанных на интенсивности, управляющих внутренней работой алгоритма, является кандидатом на извлечение выгоды от встраивания комбинированного анализа по меньшей мере двух из трех указанных выше наборов входных данных изображений A, D и C.Any method of segmentation or pattern recognition, the work of which is based on criteria based on the intensity that controls the internal operation of the algorithm, is a candidate for the benefit of embedding a combined analysis of at least two of the three sets of input image data A, D, and C.

Далее кратко описаны четыре варианта осуществления компьютеризированного анализа фазово-контрастных рентгеновских изображений для часто используемых способов сегментации:The following briefly describes four options for the implementation of a computerized analysis of phase-contrast x-ray images for commonly used methods of segmentation:

- Наращивание областей: методы наращивания областей сегментируют изображение на области, проявляющие схожие характеристики интенсивности. Начиная с одной или нескольких исходных точек, области наращивают посредством слияния с элементами изображения, при условии, что их характеристики интенсивности достаточно схожи с таковыми этой области. Таким образом, область расширяют до тех пор, пока или не будет найдено больше достаточно схожих элементов изображения или не будет достигнут некоторый предел размера или формы. Слияние, а также критерии пределов могут быть уточнены в отношении разрешения интенсивности с использованием информации градиентного изображения, т.е. посредством использования более высокого разрешения градаций серого, когда соседние элементы изображения очень схожи и расположены в участках хорошо сохраненной рентгеновской когерентности. Эта информация является ключевой, когда достижение надежной сегментации необходимо в участках, где клинически значимые анатомические структуры расположены в непосредственной близости, но только незначительно различаются значениями интенсивности, например, КТ-изображения брюшной полости. Используя информацию о некогерентности, надежность получаемых результатов сегментации может быть отмечена, а участки, не отвечающие требованиям к качеству, которые ставит целевое применение, можно передавать, например, посредством использования наложения цвета на графические символы, чтобы привлекать внимание клиницистов к этим участкам в качестве участков, требующих дополнительного изучения с клинической точки зрения.- Area enhancement: Area extension methods segment the image into areas exhibiting similar intensity characteristics. Starting from one or several starting points, the areas are increased by merging with the image elements, provided that their intensity characteristics are quite similar to those of this area. Thus, the area is expanded until either more sufficiently similar image elements are found or a certain size or shape limit is reached. The merger, as well as the criteria for the limits, can be refined with respect to the resolution of the intensity using the gradient image information, i.e. through the use of higher resolution grayscale, when adjacent image elements are very similar and located in areas of well-preserved x-ray coherence. This information is key when achieving reliable segmentation is necessary in areas where clinically significant anatomical structures are located in close proximity, but only slightly differ in intensity values, for example, CT images of the abdominal cavity. Using information about incoherence, the reliability of the obtained segmentation results can be noted, and the areas that do not meet the quality requirements set by the target application can be transmitted, for example, by using color overlay on graphic symbols to attract the attention of clinicians to these areas as sections requiring further study from a clinical point of view.

- Распространение фронта: способы распространения фронта сегментируют изображение посредством моделирования распространения фронта волны. Фронт волны итерационно продвигается в фиксированных временных интервалах со скоростью распространения, определяемой характеристиками интенсивности участков изображения, которые преодолевает волна. Уменьшая скорости вдоль значимых градиентов интенсивности, распространение волны приводят к остановке, указывающей на конечный результат процедуры сегментации. Функцию скорости можно точно настраивать согласно информации об изображении градиента интенсивности с высоким разрешением, чтобы точно направлять фронт волны через участки хорошей рентгеновской когерентности, т.е. высококачественной информации об интенсивности. Участки низкокачественной градиентной информации можно или избегать или быстро проходить согласно требованиям к качеству целевого применения. Как указано выше, участки, где точность сегментации ограничена, можно отмечать и сообщать о них клиническому пользователю.- Front propagation: Front propagation methods segment an image by modeling wavefront propagation. The wave front advances iteratively in fixed time intervals with the propagation velocity determined by the intensity characteristics of the image areas that the wave overcomes. By decreasing speeds along significant intensity gradients, wave propagation leads to a halt indicating the end result of the segmentation procedure. The speed function can be fine-tuned according to the information on the image of the intensity gradient with high resolution in order to accurately direct the wave front through the regions of good x-ray coherence, i.e. high quality intensity information. Sites of low-quality gradient information can either be avoided or quickly passed according to the quality requirements of the intended application. As indicated above, areas where segmentation accuracy is limited can be noted and reported to the clinical user.

- Сегментация по установленному уровню: способы с установленным уровнем близко связаны с распространением фронта. Используют те же уравнения волны, однако распространение волны также может происходить обратно во времени. Таким образом, результаты сегментации можно итерационно уточнять, когда возникают ошибки, например, нарушающие некоторые пределы формы или размера, проникающие в соседние сегменты и т.д. Обнаружение таких ошибок сегментации, а также управление обратным распространением можно точно настраивать с использованием градиентного изображения и изображения некогерентности, управляя, например, включением, или исключением участков сильного ухудшения когерентности, повышая чувствительность распространения волны к градиентам ослабления высокого разрешения с итерацией прохождения и т.д.- Segmentation at a set level: methods with a set level are closely related to front propagation. The same wave equations are used, however, wave propagation can also occur back in time. Thus, the results of segmentation can be iteratively refined when errors occur, for example, violating certain limits of shape or size, penetrating into adjacent segments, etc. The detection of such segmentation errors, as well as the control of back propagation, can be fine-tuned using a gradient image and an incoherence image, controlling, for example, the inclusion or exclusion of areas of strong coherence deterioration, increasing the sensitivity of wave propagation to high-resolution attenuation gradients with iteration, etc. .

- Сегментация на основе модели: здесь анатомическую модель, описывающую местоположение, размер, форму, контраст и т.д. анатомического объекта характеризуют и корректируют по анатомии пациента, представляющего интерес. Этой корректировкой управляют посредством двух функций - силового члена, который пытается выровнять анатомию как можно точно при значительных измерениях интенсивности, встречающихся на изображении, и регулирующего члена, который предотвращает слишком сильное раскачивание модели вокруг структурного шума. Градиентное изображение и изображение качества полезны при точной настройке этих ключевых членов, например, корректировке жесткости модели с использованием степени когерентности, чтобы продолжить модель гладко через участки ненадежной информации об интенсивности, где модель иначе может попасть в ловушку структурного шума. Аналогичным образом и в зависимости от решаемого клинического вопроса, силовой член можно точно настраивать для того, чтобы сделать модель чувствительной к малым, но клинически значимым изменениям интенсивности, чтобы отделить границы опухоли от соседних критических органов, выполняя это только в участках, где такие незначительные изменения можно обнаруживать надежно.- Model-based segmentation: here is an anatomical model that describes location, size, shape, contrast, etc. the anatomical object is characterized and corrected by the anatomy of the patient of interest. This adjustment is controlled by two functions: the force member, which tries to align the anatomy as accurately as possible with the significant intensity measurements found in the image, and the control member, which prevents the model from swaying too much around structural noise. Gradient image and quality image are useful in fine-tuning these key terms, for example, adjusting the model stiffness using the degree of coherence, to continue the model smoothly through areas of unreliable intensity information, where the model might otherwise fall into the structural noise trap. Similarly, and depending on the clinical issue to be resolved, the force term can be finely tuned to make the model sensitive to small but clinically significant changes in intensity, in order to separate the boundaries of the tumor from neighboring critical organs, performing this only in areas where such minor changes can be detected reliably.

Четыре варианта осуществления может быть достаточно для того, чтобы иллюстрировать эффект, который фазово-контрастная визуализация может оказывать на основанную на интенсивности сегментацию медицинских изображений.Four embodiments may be sufficient to illustrate the effect that phase contrast imaging can have on intensity-based segmentation of medical images.

Далее кратко описаны некоторые варианты осуществления способов рендеринга фазово-контрастных скорректированных поверхностей или объемов:The following are briefly described some embodiments of the methods for rendering phase-contrast corrected surfaces or volumes:

- Рендеринг поверхности: методы рендеринга поверхности основаны на компьютерных представлениях поверхностей сегментированных объектов, в простейшей форме, например, изоповерхностей с равными значениями интенсивности. Отображение этих поверхностей генерируют в соответствии с некоторой моделью шейдинга, которая описывает локальный цвет, отражательную способность, зеркальность и прозрачность поверхности, и некоторой моделью освещения, описывающей распределение света, окружающего света и рассеивающих свойств окружающей среды. Модели шейдинга и освещения можно корректировать в соответствии с информацией, получаемой во время фазово-контрастной рентгеновской визуализации. Мелкомасштабные структуры поверхности, получаемые из градиентных данных, можно расширять на участки хорошо сохраненной рентгеновской когерентности посредством увеличения отражательной способности и зеркальности на соответствующие площади поверхности, чтобы сделать такие мелкомасштабные структуры более заметными. Аналогичным образом, отображение поверхности может иметь более диффузный или нечеткий внешний вид в участках, где сегментированные элементы поверхности имеют меньшую надежность, на что указывает, например, ухудшенная рентгеновская когерентность. Аналогичным образом цвет поверхности можно корректировать для того, чтобы сообщать об участках, для которых не могут быть удовлетворены налагаемые клиникой требования точности, как определяется из информации о градиенте и когерентности. Если эти участки совпадают с участками близости критических анатомических объектов, например, чтобы отделить опухоль от соседней сосудистой сети или органа под угрозой, прозрачность соответствующих поверхностей можно корректировать, чтобы предоставить одновременный вид на соседние объекты.- Surface rendering: surface rendering methods are based on computer representations of the surfaces of segmented objects, in the simplest form, for example, isosurfaces with equal intensities. The mapping of these surfaces is generated in accordance with some shading model that describes the local color, reflectivity, specularity and transparency of the surface, and some lighting model that describes the distribution of light, ambient light and the scattering properties of the environment. Shading and lighting models can be adjusted in accordance with the information obtained during phase-contrast x-ray imaging. Small-scale surface structures derived from gradient data can be extended to areas of well-preserved x-ray coherence by increasing reflectivity and specularity to appropriate surface areas to make such small-scale structures more visible. Similarly, surface imaging may have a more diffuse or fuzzy appearance in areas where segmented surface elements have less reliability, as indicated, for example, by poor X-ray coherence. Similarly, the color of the surface can be adjusted in order to report on areas for which the accuracy requirements imposed by the clinic cannot be met, as determined from the gradient and coherence information. If these areas coincide with areas of proximity of critical anatomical objects, for example, to separate the tumor from an adjacent vasculature or organ at risk, the transparency of the corresponding surfaces can be adjusted to provide a simultaneous view of neighboring objects.

- Рендеринг объема: методы рендеринга объема генерируют визуальные представления объектов, которые не подходят под определение однозначных поверхностей. Трехмерное распределение исходных значений интенсивности или (часто нечетких) значений принадлежности не подвергают процедурам сегментации, но осуществляют их непосредственный рендеринг в отображения с использованием функций непрозрачности. Эти функции непрозрачности определяют, в каком направлении значения интенсивности, встречающиеся вдоль лучей, проходящих через набор трехмерных данных вдоль направления зрения, встраивают в двухмерную плоскость зрения. Интегрирование информации о градиенте и некогерентности в функции непрозрачности позволяет дополнять получаемое отображение. В объемных участках хорошо сохраненной фазовой когерентности, т.е. надежной информации о градиенте фазы, функции непрозрачности можно настраивать чувствительными к мелкомасштабным вариациям в данных ослабления, чтобы делать незначительные детали более заметными в финальном отображении. Аналогичным образом, прозрачность (α-канал) можно корректировать, чтобы получать одновременно вид на соседние структуры через такие участки, где мелкие анатомические детали могут быть надежно разрешены для того, чтобы прояснять сложные отношения близости, например, чтобы отделить опухоль от соседней сосудистой сети, или для того, чтобы отображать инфильтрацию органа под угрозой опухолевым объектом. Каналы RGB можно корректировать в соответствии с информацией о некогерентности, чтобы сообщать об участках с недостаточно воспроизведенной анатомией с использованием окрашивания или нечеткости, чтобы дать клинически используемую незамедлительную обратную связь для участков, требующих дополнительного изучения и уточненного интерактивно контролируемого анализа.- Volume rendering: volume rendering methods generate visual representations of objects that do not fit the definition of unique surfaces. The three-dimensional distribution of the initial intensity values or (often fuzzy) membership values is not subjected to segmentation procedures, but they are directly rendered into displays using opacity functions. These opacity functions determine in which direction the intensity values encountered along the rays passing through a set of three-dimensional data along the direction of view are embedded in the two-dimensional plane of view. Integration of gradient and incoherence information into the opacity function complements the resulting display. In bulk regions of well-preserved phase coherence, i.e. reliable information about the phase gradient, the opacity functions can be set up sensitive to small-scale variations in the attenuation data to make minor details more noticeable in the final display. Similarly, transparency (α-channel) can be adjusted to simultaneously view adjacent structures through areas where small anatomical details can be reliably resolved in order to clarify complex proximity relationships, for example, to separate a tumor from an adjacent vasculature, or in order to display organ infiltration at risk of a tumor object. RGB channels can be adjusted according to incoherence information to report areas with poorly reproduced anatomy using staining or fuzziness to provide clinically useful immediate feedback for areas requiring further study and refined, interactively controlled analysis.

- Проекции с максимальной интенсивностью: рендеринги объема особой важности в медицинских применениях представляют собой проекции с максимальной интенсивностью, генерируемые посредством отображения максимальных значений интенсивности, встречающихся вдоль лучей, проходящих через набор трехмерных данных вдоль направления зрения. Этот метод часто используют для того, чтобы отображать сосудистые структуры, чтобы исследовать сосудистые мальформации, а также сосудистую сеть внутри и снаружи органов или опухолей. Мелкомасштабные сосудистые структуры можно разрешать в участках хорошо сохраненной фазовой когерентности посредством интегрирования мелкомасштабной градиентной информации в уточненный анализ распределения интенсивности вблизи от максимальных значений интенсивности. В комбинации с вращением вокруг оси, ортогональной к направлению когерентности, отображение можно обновлять соответствующим образом для поддержания улучшенного визуального анализа сложных сосудистых структур.- Projections with maximum intensity: volume renderings of particular importance in medical applications are projections with maximum intensity, generated by displaying the maximum intensity values encountered along the rays passing through a set of three-dimensional data along the direction of view. This method is often used to display vascular structures in order to examine vascular malformations, as well as the vascular network inside and outside organs or tumors. Small-scale vascular structures can be resolved in areas of well-preserved phase coherence by integrating small-scale gradient information into a refined analysis of the intensity distribution near the maximum intensity values. In combination with rotation around an axis orthogonal to the direction of coherence, the display can be updated accordingly to maintain improved visual analysis of complex vascular structures.

- Интерактивное уточнение отображения: генерация клинически приемлемых визуальных представлений трехмерных анатомических структур требует одновременной манипуляции весьма большим числом параметров, управляющих подлежащими способами рендеринга поверхности или объема. Число вовлеченных степеней свободы часто делает эту задачу занимающей много времени и раздражающей пользователя, в частности, когда трудно предсказать исход этих манипуляций. Используя информацию о градиенте фазы и некогерентности, можно определять интеллектуальные предустановки этих параметров, например, чтобы дополнять отображение в участках хорошо сохраненной рентгеновской когерентности и связанной градиентной информации. Аналогичным образом, чувствительность взаимодействия можно корректировать в соответствии с доступными данными градиента и когерентности для того, чтобы не позволять пользователю уводить систему от четко определенных отображений слишком легко или с ошибками.- Interactive refinement of the display: the generation of clinically acceptable visual representations of three-dimensional anatomical structures requires the simultaneous manipulation of a very large number of parameters that control the appropriate methods for rendering the surface or volume. The number of degrees of freedom involved often makes this task time-consuming and annoying for the user, in particular when it is difficult to predict the outcome of these manipulations. Using information on the phase gradient and incoherence, it is possible to determine intelligent presets of these parameters, for example, to complement the display in areas of well-preserved x-ray coherence and related gradient information. Similarly, the interaction sensitivity can be adjusted in accordance with the available gradient and coherence data in order to prevent the user from moving the system away from clearly defined displays too easily or with errors.

Эти четыре варианта осуществления могут быть достаточными для того, чтобы иллюстрировать эффект, который фазово-контрастная визуализация может оказывать на улучшенное визуальное представление анатомических объектов на основе рентгеновских данных.These four options for implementation may be sufficient to illustrate the effect that phase contrast imaging can have on improved visual representation of anatomical objects based on x-ray data.

Можно отметить, что описанные способы можно осуществлять посредством компьютера. Соответственно, вариант осуществления настоящего изобретения относится к компьютерному программному продукту или компьютерному программному элементу, который отличается тем, что он выполнен с возможностью осуществлять или управлять соответствующими этапами способа в описанном способе согласно вариантам осуществления изобретения, когда его исполняют на компьютере. Компьютерный программный продукт, следовательно, можно хранить в компьютерном блоке, который может быть выполнен с возможностью осуществлять или вызывать осуществление этапов способа. Кроме того, он может быть выполнен с возможностью приведения в действие компонентов описанного выше устройства. Вычислительное устройство может быть выполнено с возможностью приводить его в действие автоматически и/или исполнять приказы пользователя. Компьютерный программный продукт будут загружать в рабочую память процессора данных. Процессор данных, таким образом, можно оборудовать для осуществления способа в соответствии с вариантами осуществления изобретения. Этот вариант осуществления изобретения закрывает как компьютерный программный продукт, который непосредственно с начала использует изобретение, а также компьютерный программный продукт, который посредством обновления превращает существующую программу в программу, которая использует изобретение. Машиночитаемый носитель, на котором сохранен такой компьютерный программный продукт, может быть предоставлен, например, в виде CD-ROM. Альтернативно, компьютерную программу также можно предоставлять через сеть, такую как Worldwide Web, и можно загружать в рабочую память процессора данных. Соответственно, машиночитаемая среда согласно одному из вариантов осуществления также может представлять собой среду, делающую компьютерный программный продукт доступным для загрузки.It may be noted that the described methods can be carried out by computer. Accordingly, an embodiment of the present invention relates to a computer program product or a computer program element, which is characterized in that it is configured to carry out or control the corresponding steps of the method in the described method according to embodiments of the invention when it is executed on a computer. The computer program product, therefore, can be stored in a computer unit, which can be configured to implement or cause the implementation of the steps of the method. In addition, it can be configured to actuate the components of the device described above. The computing device may be configured to automatically power and / or execute user orders. The computer software product will be loaded into the working memory of the data processor. The data processor can thus be equipped to implement a method in accordance with embodiments of the invention. This embodiment closes as a computer program product that uses the invention directly from the beginning, as well as a computer program product that, by updating, turns an existing program into a program that uses the invention. A computer-readable medium on which such a computer program product is stored may be provided, for example, in the form of a CD-ROM. Alternatively, the computer program may also be provided over a network, such as the Worldwide Web, and may be loaded into the working memory of a data processor. Accordingly, the computer-readable medium according to one embodiment may also be an environment that makes a computer program product available for download.

Следует отметить, что варианты осуществления настоящего изобретения описаны в настоящем документе со ссылкой на различные объекты. В частности, некоторые варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения о способах, тогда как другие варианты осуществления описаны со ссылкой на пункты формулы изобретения об устройствах. Однако специалист в данной области и приведенного выше и последующего описания поймет, если не указано иное, в дополнение к какой-либо комбинации признаков, относящихся к объектам одного типа, также какие-либо комбинации признаков, относящихся к различным объектам, считаются раскрытыми в этой заявке. Однако все признаки можно комбинировать, обеспечивая синергические эффекты, которые представляют собой больше, чем просто сумму признаков.It should be noted that embodiments of the present invention are described herein with reference to various objects. In particular, some embodiments are described with reference to the claims on methods, while other embodiments are described with reference to the claims on devices. However, a person skilled in the art and the above and the following description will understand, unless otherwise indicated, in addition to any combination of features related to objects of the same type, also any combination of features related to different objects are considered disclosed in this application . However, all features can be combined to provide synergistic effects that are more than just the sum of the features.

В формуле изобретения и описании слово «содержит» не исключает другие элементы или этапы, а формы единственного числа не исключают множества. Также следует отметить, что ссылочные позиции в формуле изобретения не следует толковать в качестве ограничения объема формулы изобретения.In the claims and description, the word “comprises” does not exclude other elements or steps, and the singular forms do not exclude plurals. It should also be noted that the reference position in the claims should not be construed as limiting the scope of the claims.

Claims (12)

1. Способ анализа области, представляющей интерес, в объекте, содержащий этапы, на которых:
- предоставляют данные измерения посредством системы дифференциальной фазово-контрастной рентгеновской визуализации, причем данные измерений содержат по меньшей мере двухмерный набор пикселей, где для каждого пикселя данные измерений содержат три типа данных изображения, пространственно совмещенных друг с другом, включая:
- данные А изображения, представляющие абсорбцию,
- данные D изображения, представляющие дифференциальный фазовый контраст, и
- данные С изображения, представляющие когерентность,
- анализируют характеристики объекта в области, представляющей интерес, на основе, для каждого пикселя, комбинации по меньшей мере двух из формации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность.
1. A method for analyzing an area of interest in an object, comprising the steps of:
- provide measurement data by means of a differential phase-contrast x-ray imaging system, the measurement data comprising at least a two-dimensional set of pixels, where for each pixel the measurement data contains three types of image data spatially aligned with each other, including:
- image data A representing absorption,
- image data D representing the differential phase contrast, and
- image data C representing coherence,
- analyze the characteristics of the object in the area of interest, based on, for each pixel, a combination of at least two of the formation contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast and information contained in image data C representing coherence.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором предоставляют для каждого пикселя указание на надежность результата анализа, на основе информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность.2. The method according to claim 1, further comprising the step of providing for each pixel an indication of the reliability of the analysis result based on the information contained in the image data C representing coherence. 3. Способ по п. 1 или 2, в котором на этапе анализа сегментируют различные подобласти внутри области, представляющей интерес, на основе на комбинации информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст.3. The method according to claim 1 or 2, in which, at the stage of analysis, various sub-regions are segmented within the region of interest based on a combination of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing the differential phase contrast. 4. Способ по п. 3, в котором методы сегментации содержат по меньшей мере одно из рендеринга поверхности, рендеринга объема, проекции с максимальной интенсивностью, интерактивного уточнения отображения, наращивания областей, распространения фронта сегментации по установленному уровню и сегментации на основе модели.4. The method according to claim 3, in which the segmentation methods comprise at least one of surface rendering, volume rendering, projection with maximum intensity, interactive refinement of the display, extension of areas, spreading of the segmentation front at a specified level and segmentation based on the model. 5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором корректируют свойства визуализируемых поверхностей в отношении по меньшей мере одного из цвета, отражательной способности, зеркальности и прозрачности, на основе комбинации по меньшей мере двух из информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность.5. The method of claim 1, further comprising adjusting the properties of the surfaces to be rendered with respect to at least one of color, reflectivity, specularity and transparency, based on a combination of at least two of the information contained in the image data A, representing absorption, and information contained in image data D representing differential phase contrast, and information contained in image data C representing coherence. 6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором регулируют функции непрозрачности в объеме визуализаций, на основе комбинации по меньшей мере двух из информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность.6. The method of claim 1, further comprising adjusting the opacity functions in the visualization volume based on a combination of at least two of the information contained in the image data A representing the absorption and the information contained in the image data D representing differential phase contrast, and the information contained in the image data C representing coherence. 7. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором сигнализируют об областях, на которых предварительно определенное требование к качеству не может быть выполнено.7. The method of claim 1, further comprising signaling to areas where a predetermined quality requirement cannot be met. 8. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором регулируют по меньшей мере одно из степени свободы и чувствительности пользовательского взаимодействия для интерактивного уточнения.8. The method of claim 1, further comprising adjusting at least one of a degree of freedom and sensitivity of user interaction for interactive refinement. 9. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором классифицируют подобласти внутри области, представляющей интерес, на основе результатов анализа.9. The method according to claim 1, further comprising the step of classifying subdomains within the region of interest based on the results of the analysis. 10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий этап, на котором выбирают минимальную надежность на основе требований клинического применения и предварительно вычисляют по меньшей мере одно из результатов сегментации и результатов классификации для различных уровней надежности.10. The method according to claim 1, further comprising the step of selecting a minimum reliability based on clinical application requirements and at least one of the segmentation results and the classification results for various levels of reliability is pre-calculated. 11. Устройство для анализа области, представляющей интерес, в объекте, причем устройство выполнено с возможностью
- получения данных измерений от системы дифференциальной фазово-контрастной рентгеновской визуализации, причем данные измерений содержат по меньшей мере двухмерный набор пикселей, где для каждого пикселя данные измерений содержат три типа данных изображения, пространственно совмещенных друг с другом, включая:
- данные А изображения, представляющие абсорбцию,
- данные D изображения, представляющие дифференциальный фазовый контраст, и
- данные С изображения, представляющие когерентность,
- анализа характеристик объекта в области, представляющей интерес, для каждого пикселя на основе комбинации по меньшей мере двух из: информации, содержащейся в данных А изображения, представляющих абсорбцию, и информации, содержащейся в данных D изображения, представляющих дифференциальный фазовый контраст, и информации, содержащейся в данных С изображения, представляющих когерентность.
11. A device for analyzing an area of interest in an object, the device being configured to
- receiving measurement data from a differential phase-contrast x-ray visualization system, wherein the measurement data contains at least a two-dimensional set of pixels, where for each pixel the measurement data contains three types of image data spatially aligned with each other, including:
- image data A representing absorption,
- image data D representing the differential phase contrast, and
- image data C representing coherence,
- analysis of the characteristics of the object in the region of interest for each pixel based on a combination of at least two of: information contained in the image data A representing the absorption and information contained in the image data D representing the differential phase contrast and information, contained in the image data C representing coherence.
12. Машиночитаемый носитель, содержащий исполняемые компьютером инструкции для выполнения этапов способа анализа области, представляющей интерес, в объекте по п. 1. 12. A computer-readable medium containing computer-executable instructions for performing steps of a method for analyzing an area of interest in an object according to claim 1.
RU2013132560/28A 2010-12-13 2011-12-05 Method and device for analysing region of interest in object using x-rays RU2575495C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP10194734.9 2010-12-13
EP10194734 2010-12-13
PCT/IB2011/055463 WO2012080900A1 (en) 2010-12-13 2011-12-05 Method and device for analysing a region of interest in an object using x-rays

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013132560A RU2013132560A (en) 2015-01-20
RU2575495C2 true RU2575495C2 (en) 2016-02-20

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996034307A1 (en) * 1995-04-28 1996-10-31 Forskningscenter Risø Phase contrast imaging
US5715291A (en) * 1996-01-10 1998-02-03 Hitachi, Ltd. Phase-contrast X-ray CT apparatus
RU2115943C1 (en) * 1997-01-16 1998-07-20 Виктор Натанович Ингал Method of phase roentgenography of objects and gear for its implementation (versions)
WO2009058976A1 (en) * 2007-10-30 2009-05-07 Massachusetts Institute Of Technology Phase-contrast x-ray imaging

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996034307A1 (en) * 1995-04-28 1996-10-31 Forskningscenter Risø Phase contrast imaging
US5715291A (en) * 1996-01-10 1998-02-03 Hitachi, Ltd. Phase-contrast X-ray CT apparatus
RU2115943C1 (en) * 1997-01-16 1998-07-20 Виктор Натанович Ингал Method of phase roentgenography of objects and gear for its implementation (versions)
WO2009058976A1 (en) * 2007-10-30 2009-05-07 Massachusetts Institute Of Technology Phase-contrast x-ray imaging

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Pfeiffer F, Bech M, Bunk O, Donath T, Henrich B, Kraft P, David C, X-ray dark-field and phase-contrast imaging using a grating interferometer, Journal of Applied Physics, American Institute of Physics, 19.05.2009, Vol: 105, Nr: 10, Page(s): 102006 - 102006-4. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6877868B2 (en) Image processing equipment, image processing method and image processing program
JP4469594B2 (en) System for measuring disease-related tissue changes
US9033576B2 (en) Medical imaging system for accurate measurement evaluation of changes
CN108348204B (en) Generating a lung condition map
CN102525405B (en) Image processing apparatus and method
US7787673B2 (en) Method and apparatus for airway detection and segmentation using 3D morphological operators
JP6475691B2 (en) Method and x-ray system for computer-aided detection of structures in x-ray images
US11594005B2 (en) System, method and apparatus for assisting a determination of medical images
CN113436303A (en) Method of rendering a volume and embedding a surface in the volume
Xu et al. Quantification of coronary arterial stenoses in CTA using fuzzy distance transform
CN105793894B (en) Bone segmentation from image data
JP5926281B2 (en) Method and apparatus for analyzing region of interest of object using X-ray
Milanese et al. Vessel suppressed chest Computed Tomography for semi-automated volumetric measurements of solid pulmonary nodules
US11039807B2 (en) System and method for dark-field-imaging
JP6564075B2 (en) Selection of transfer function for displaying medical images
EP3245632B1 (en) Vessel lumen sub-resolution segmentation
US8570323B2 (en) Volume visualization using tissue mix
CN114387380A (en) Method for generating a computer-based visualization of 3D medical image data
RU2575495C2 (en) Method and device for analysing region of interest in object using x-rays
Iwano et al. Semi-automatic volumetric measurement of lung cancer using multi-detector CT: effects of nodule characteristics
US20140049542A1 (en) Layer Display of Volume Data
Hoye et al. Quantification of minimum detectable difference in radiomics features across lesions and CT imaging conditions
CN103679795A (en) Slice representation of volume data
JP2024522311A (en) Systems, methods and devices for identifying heterogeneous liver fat
JP2022138098A (en) Medical image processing apparatus and method