RU2633949C1 - Способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров - Google Patents
Способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров Download PDFInfo
- Publication number
- RU2633949C1 RU2633949C1 RU2016131871A RU2016131871A RU2633949C1 RU 2633949 C1 RU2633949 C1 RU 2633949C1 RU 2016131871 A RU2016131871 A RU 2016131871A RU 2016131871 A RU2016131871 A RU 2016131871A RU 2633949 C1 RU2633949 C1 RU 2633949C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frames
- composite image
- image
- brightness
- series
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 130
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 9
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 30
- 230000002792 vascular Effects 0.000 abstract description 17
- 239000002872 contrast media Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 17
- 210000003462 vein Anatomy 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 9
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 7
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 description 7
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 7
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 6
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002583 angiography Methods 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 2
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical compound [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000031481 Pathologic Constriction Diseases 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 210000004351 coronary vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000001079 digestive effect Effects 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 230000010247 heart contraction Effects 0.000 description 1
- 238000001990 intravenous administration Methods 0.000 description 1
- 239000011630 iodine Substances 0.000 description 1
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000003205 muscle Anatomy 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035790 physiological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 230000036262 stenosis Effects 0.000 description 1
- 208000037804 stenosis Diseases 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T5/00—Image enhancement or restoration
- G06T5/50—Image enhancement or restoration using two or more images, e.g. averaging or subtraction
Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам обработки изображений при ангиографическом методе исследования кровеносных сосудов, а точнее к способам формирования составного параметрического изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров. Способ включает: получение серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, выделение базового набора диагностически значимых субтракционных кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, формирование композитного изображения из базового набора диагностически значимых субтракционных кадров. Для каждой позиции композитного изображения находят заданное значение яркости элементов изображения, соответствующих этой позиции на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров и задают яркость элемента композитного изображения, расположенного на данной позиции, в соответствии с найденным значением яркости. Выделяют набор корректируемых кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, ограниченный кадрами, соответствующими референтным временным точкам, связанным с фазами физиологических циклов в организме пациента. Перед формированием композитного изображения корректируют яркость для каждого кадра из набора корректируемых кадров в соответствии с коэффициентом искажения яркости для каждого изображения, где максимальный коэффициент искажения яркости изображения ставят в соответствие кадру, соответствующему моменту максимального капиллярного наполнения, минимальный коэффициент искажения яркости изображения ставят в соответствие первому и последнему кадру набора корректируемых кадров, коэффициенты искажения яркости изображения для других кадров набора корректируемых кадров получают интерполяцией. Выделяют по меньшей мере один дополнительный набор диагностически значимых субтракционных кадров, для каждого из которых формируют композитное изображение. Составное изображение для серии ангиографических цифровых субтракционных кадров формируют за счет сочетания композитных изображений посредством усреднения яркости элементов, расположенных на совпадающих позициях композитных изображений. Способ позволяет сохранить малый объем контрастного вещества, вводимого в сосудистую систему пациента при увеличении диагностической ценности изображения. 5 з.п. ф-лы, 8 ил.
Description
Область техники
Изобретение относится к способам формирования изображений, в частности, к способам формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров для диагностических целей.
Предшествующий уровень техники
Проведение современных высокотехнологичных малоинвазивных медицинских процедур определяет необходимость развития соответствующих методов визуализации состояния внутренних систем пациента, включая систему кровотока, дыхательную, мочеполовую, пищеварительную и другие системы. Стандартом в этой области является метод исследования при помощи цифровых ангиографических комплексов. Ангиографический комплекс формирует серию кадров с изображением анатомических структур пациента (далее по тексту «несубтракционную серию кадров»). Первые кадры несубтракционной серии кадров формируют до момента ввода рентгеноконтрастного вещества в сосудистую систему пациента. По меньшей мере, из одного из первых кадров несубтракционной серии кадров формируют маску, содержащую только фоновое изображение тканей пациента. Затем получают серию ангиографических цифровых субтракционных кадров за счет компенсации движения пациента в области съемки и вычитания маски из каждого кадра несубтракционной серии кадров. Серия ангиографических цифровых субтракционных кадров позволяет визуализировать перемещение рентгеноконтрастного вещества и усиливает изображения контрастируемых сосудов за счет цифровой субтракции (вычитания) неконтрастируемых объектов (изображения костей, мягких тканей и т.д.). Цифровая субтракция позволяет значительно ограничить объем вводимого в сосудистую систему пациента рентгеноконтрастного вещества и одновременно улучшить качество изображения по сравнению с способом внутривенной артериографии [Гончар А.А., Гончар И.А. Дигитальная субтракционная ангиография // Новости лучевой диагностики, 1998, 4, с. 34-37].
При исследовании сосудистой системы пациента выделяют три основные фазы: артериальную, капиллярную и венозную. Каждая фаза дает определенную информацию для диагностики различных видов нарушений кровообращения. Выделяют также смешанные фазы, протекающие при переходе одной основной фазы в другую. Фазы кровообращения непрерывно сменяют друг друга в течение определенного времени с момента введения рентгеноконтрастного вещества. Чтобы визуализировать все сосуды, по меньшей мере, одной фазы кровообращения на одном кадре серии ангиографических цифровых субтракционных кадров введение рентгеноконтрастного вещества продолжают дольше, чем это необходимо для продвижения его до капилляров (в случае изучения строения артерий) или из капилляров до выхода из области исследования (в случае исследования вен).
Для уменьшения объема вводимого рентгеноконтрастного вещества из уровня техники известен способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров (US 8731262 В2 G06K 9/00 от 20.05.2014). Способ включает получение серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, выделение базового набора диагностически значимых субтракционных кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, формирование композитного изображения из базового набора диагностически значимых субтракционных кадров, выделение, по меньшей мере, одного дополнительного набора диагностически значимых субтракционных кадров, для каждого из которых формируют композитное изображение. Каждый набор диагностически значимых субтракционных кадров ограничивают кадрами, привязанными к референтным временным точкам, связанным с фазами физиологических циклов в организме пациента. А составное изображение для серии ангиографических цифровых субтракционных кадров формируют за счет сочетания композитных изображений.
Указанный способ позволяет совместить изображения с нескольких кадров серии ангиографических цифровых субтракционных кадров на композитном изображении. Композитное изображение представляет собой единственный кадр, на котором отображены все сосуды, соответствующие одной или нескольким фазам кровообращения. Это позволяет уменьшить количество необходимого для визуализации рентгеноконтрастного вещества.
К недостаткам указанного способа можно отнести то, что на композитном изображении контрастность изображений артерий и вен оказывается невысокой вследствие наложения их изображений на изображение капилляров. Изображение наполненных контрастом капилляров представляет собой облакообразную тень, которая снижает возможность различения границ артерий и вен, а значит, затрудняет диагностику состояния сосудов.
При исключении кадров капиллярной фазы, формирующих облакообразную тень, из составного изображения те аномалии в сосудистой картине, которые были запечатлены на исключенных кадрах, выпадают из дальнейшего анализа, что может привести к потере диагностически важной информации.
Кроме того, при формировании составного изображения в местах наложения проекций различных сосудов, сформированных в разные моменты времени (таких как артерии и вены), возникает потеря изображения части одного из сосудов в месте наложения их проекций. Вместе с потерей этой информации могут быть потеряны диагностически важные данные, например, о стенозе сосуда. Размещение визуальных атрибутов для различения участков композитного изображения, полученных в разные моменты времени, таких как штриховка, подсвечивание, применение различной окраски, не решая эту проблему, может затруднить диагностику по такому изображению, представляя композитное изображение в неестественном виде.
Из уровня техники известен способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров (ЕР 1087235 А1 G01R 33/563 от 28.03.2001). Способ включает получение серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, выделение базового набора диагностически значимых субтракционных кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, формирование композитного изображения из базового набора диагностически значимых субтракционных кадров. Композитное изображение формируют за счет того, что для каждой позиции композитного изображения находят заданное значение яркости элементов изображения, соответствующих этой позиции на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров, и задают яркость элемента композитного изображения, расположенного на данной позиции, в соответствии с найденным значением яркости.
К недостаткам указанного способа можно отнести то, что на композитном изображении контрастность изображений артерий и вен оказывается невысокой вследствие наложения их изображений на изображение капилляров.
К недостаткам указанного способа можно отнести то, что при формировании композитного изображения в местах наложения проекций различных сосудов, сформированных в разные моменты времени (таких как артерии и вены), возникает потеря изображения части одного из сосудов в месте наложения их проекций. Вместе с потерей этой информации могут быть потеряны диагностически важные данные.
Из уровня техники также известен способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, описанный в патенте (US 8050474 В2 G06K 9/00 от 01.11.2011), который по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемому изобретению и может быть принят за прототип. Способ включает получение серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, выделение базового набора диагностически значимых субтракционных кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, формирование композитного изображения из базового набора диагностически значимых субтракционных кадров. Композитное изображение формируют за счет того, что для каждой позиции композитного изображения находят заданное значение яркости элементов изображения, соответствующих этой позиции на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров, и задают яркость элемента композитного изображения, расположенного на данной позиции, в соответствии с найденным значением яркости.
При этом значение светлоты пикселя с координатами (x,y) на композитном изображении определяют по соотношению:
Здесь T(x,y) - время пиковой яркости элементов, расположенных на позиции с координатами (x,y) на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров,
T0 и Тƒ - временнЫе границы базового набора диагностически значимых субтракционных кадров,
I(x,y) - яркость элемента изображения, расположенного на позиции с координатами (x,y) на кадре базового набора диагностически значимых субтракционных кадров, соответствующая времени T(x,y),
Imin и Imax - минимальная и максимальная яркость элементов изображений в базовом наборе диагностически значимых субтракционных кадров.
К особенностям способа можно отнести то, что на композитном изображении в местах наложения проекций различных сосудов информация о некоторых частях сосудов оказывается потерянной. Изображения сосудов в проекции на плоскость приемника зачастую накладываются друг на друга. При формировании композитного изображения значения одного и того же пикселя, сформированные в разные моменты времени, конкурируют за одну позицию на композитном изображении. Это приводит к тому, что на составном изображении в месте наложения проекций артерий и вен сосуд, имеющий меньшую яркость, оказывается визуально разорванным и информация о его возможных деформациях в месте наложения потеряна.
Еще одной особенностью указанного способа является невысокая контрастность изображений артерий и вен на составном изображении. Эта особенность появляется вследствие того, что облакообразная тень от мягких тканей, наполненных рентгеноконтрастным веществом, служит фоном для изображений артерий и вен. Это ухудшает различимость их границ и уменьшает диагностическую ценность изображения.
Раскрытие изобретения
Задачей настоящего изобретения является разработка нового способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров с достижением следующего технического результата, а именно, сохранение малых объемов рентгеноконтрастного вещества, вводимого сосудистую систему пациента, при увеличении диагностической ценности изображения.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, включающем:
получение серии ангиографических цифровых субтракционных кадров,
выделение базового набора диагностически значимых субтракционных кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров,
формирование композитного изображения из базового набора диагностически значимых субтракционных кадров за счет того, что
для каждой позиции композитного изображения находят заданное значение яркости элементов изображения, соответствующих этой позиции на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров, и задают яркость элемента композитного изображения, расположенного на данной позиции, в соответствии с найденным значением яркости,
согласно настоящему изобретению,
выделяют набор корректируемых кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, ограниченный кадрами, соответствующими референтным временным точкам, связанным с фазами физиологических циклов в организме пациента,
причем перед формированием композитного изображения корректируют яркость для каждого кадра из набора корректируемых кадров в соответствии с коэффициентом искажения яркости для каждого изображения, где максимальный коэффициент искажения яркости изображения ставят в соответствие кадру, соответствующему моменту максимального капиллярного наполнения, минимальный коэффициент искажения яркости изображения ставят в соответствие первому и последнему кадру набора корректируемых кадров, коэффициенты искажения яркости изображения для других кадров набора корректируемых кадров получают интерполяцией,
при этом выделяют, по меньшей мере, один дополнительный набор диагностически значимых субтракционных кадров, для каждого из которых формируют композитное изображение,
а составное изображение для серии ангиографических цифровых субтракционных кадров формируют за счет сочетания композитных изображений посредством усреднения яркости элементов, расположенных на совпадающих позициях композитных изображений.
Может быть выполнен вариант реализации вышеописанного способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, в котором каждый набор диагностически значимых субтракционных кадров ограничивают кадрами, привязанными к референтным временным точкам.
Может быть выполнен вариант реализации вышеописанного способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, в котором в качестве физиологического цикла для выбора референтных временных точек используют цикл кровообращения в организме пациента.
Может быть выполнен вариант реализации вышеописанного способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, в котором сочетание композитных изображений в составное изображение производят посредством усреднения яркости элементов, расположенных на совпадающих позициях композитных изображений.
Может быть выполнен вариант реализации вышеописанного способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, в котором каждое композитное изображение подвергают шумоподавлению.
Может быть выполнен вариант реализации вышеописанного способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, в котором для каждого композитного изображения производят подчеркивание границ отображаемых объектов.
Таким образом, заявляемое техническое решение совокупностью всех своих существенных признаков позволяет сохранить малый объем вводимого в сосудистую систему пациента рентгеноконтрастного вещества при увеличении диагностической ценности изображения за счет того, что перед формированием композитного изображения корректируют яркость для каждого кадра из набора корректируемых кадров в соответствии с коэффициентом искажения яркости изображения, зависящим от расположения кадра относительно референтных временных точек, а именно, относительно момента максимального капиллярного наполнения. Это позволяет максимально подавить изображение облакообразной тени от изображения капилляров и увеличить контрастность артерий и вен, что способствует улучшению визуализации артерий и вен, а значит, облегчает диагностику аномалий сосудистой системы.
Кроме того, благодаря формированию составного изображения за счет сочетания нескольких композитных изображений, полученных для разных наборов диагностически значимых субтракционных кадров, по заданному правилу, например, за счет усреднения, удается избежать потерь диагностически ценной информации о сосудах. Это увеличивает диагностическую ценность составного изображения и упрощает оценку состояния пациента без увеличения объема вводимого рентгеноконтрастного вещества.
Заявителем проведен патентно-информационный поиск по данной теме, в результате которого заявляемая совокупность существенных признаков не выявлена, что позволяет считать предлагаемое изобретение новым.
Соответствие данного изобретения критерию патентоспособности «изобретательский уровень» обосновывается тем, что данное изобретение для специалиста логически не следует из известного уровня техники. Из уровня техники неизвестны способы подавления облакообразной тени от изображения капилляров за счет коррекции яркости изображения для каждого кадра из набора корректируемых кадров в соответствии с коэффициентом искажения яркости изображения, зависящим от расположения кадра относительно референтных временных точек, согласованных с фазами физиологических циклов в организме пациента. Также неизвестны способы формирования составного изображения за счет усреднения значений пикселей композитных изображений, полученных для наборов диагностически значимых субтракционных кадров, которые ограничены кадрами, привязанными к референтным временным точкам.
Подробное описание изобретения
Сущность заявляемого изобретения, возможность его технической реализации и достижение указанного технического результата поясняется приведенным ниже описанием и чертежами.
Фиг. 1 иллюстрирует вариант исполнения системы для реализации настоящего изобретения.
Фиг. 2 иллюстрирует исходную несубтракционную серию кадров.
Фиг. 3 иллюстрирует пример серии ангиографических цифровых субтракционных кадров.
Фиг. 4 иллюстрирует примеры кадров капиллярной фазы кровообращения, а также кадров, соответствующих моментам максимального капиллярного наполнения, окончания артериальной и начала венозной фаз.
Фиг. 5 иллюстрирует принцип подавления облакообразной тени на составном изображении. Здесь Kmax - максимальный коэффициент искажения яркости изображения, Kmin - минимальный коэффициент искажения яркости изображения.
На фиг. 6 приведено сравнение результатов формирования композитного изображения без применения коррекции с коэффициентом искажения яркости изображения, согласованным с референтными временными точками (слева) и с применением коррекции (справа).
Фиг. 7 иллюстрирует принцип формирования композитного изображения для одного набора диагностически значимых субтракционных кадров. Набор диагностически значимых субтракционных кадров формируют из информационно-значимых с точки зрения диагностики кадров. Например, к числу диагностически значимых субтракционных кадров могут быть отнесены кадры с изображением рентгеноконтрастного вещества, или кадры артериальной фазы кровообращения и т.д. Здесь I(x,y)min - минимальная яркость, соответствующая максимальной степени наполнения сосудов рентгеноконтрастным веществом среди всех пикселей, соответствующих этой позиции (x,y) на кадрах серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, принадлежащих одному набору диагностически значимых субтракционных кадров.
На фиг. 8 приведено сравнение результата формирования композитного изображения из одного набора диагностически значимых субтракционных кадров, включающего все кадры серии ангиографических цифровых субтракционных кадров (слева) и результата формирования составного изображения из двух композитных изображений с последующим их усреднением (справа). Первое композитное изображение (на правой иллюстрации) соответствует набору диагностически значимых субтракционных кадров, который содержит все кадры серии ангиографических цифровых субтракционных кадров до момента максимального капиллярного наполнения. Второе композитное изображение (на правой иллюстрации) соответствует набору диагностически значимых субтракционных кадров, который содержит все кадры серии ангиографических цифровых субтракционных кадров после момента максимального капиллярного наполнения.
Последующее описание раскрывает вариант воплощения настоящего способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров.
На фиг. 1 показан вариант исполнения системы 1 для регистрации и обработки серии ангиографических цифровых субтракционных кадров. Система 1 включает рентгеновскую установку 2, устройство управления и обработки данных 3, органы управления 4, подвижный рентгенопрозрачный катетеризационный стол 5 и монитор 6. Рентгеновская установка 2 включает стационарную моноплановую ангиографическую систему типа С-дуга 7 с закрепленными на ней рентгеновским излучателем 8 и приемником излучения 9. С-дуга 7 закреплена на моторизированном штативе, позволяющем осуществлять вращение излучателя 8 и приемника 9 вокруг исследуемого объема. В одном из возможных вариантов реализации приемник 9 содержит сцинтилляционный экран (на фигуре не показан), преобразующий рентгеновское излучение в видимое излучение, и матрицу фоточувствительных элементов (на фигуре не показаны). Система может содержать иной набор частей с сохранением функций генерации проникающего излучения, его регистрации в виде серии двумерных изображений внутренних анатомических структур пациента, а также обработки, демонстрации и сохранения полученных изображений.
Для проведения исследований оператор, т.е. клинический персонал в лице, например, рентгенохирурга, посредством манипуляции органами управления 4 включает рентгеновскую установку 2 в режим просвечивания длительностью несколько секунд. В ходе одного сеанса просвечивания устройство управления и обработки данных 3 формирует сигнал включения излучателя 8, который генерирует рентгеновское излучение, проходящее через исследуемый объем анатомических структур пациента. Приемник 9 регистрирует прошедшее излучение и формирует ангиографический цифровой кадр, содержащий двумерное изображение исследуемого объема, с частотой, заданной устройством управления и обработки данных 3. В ходе того же сеанса просвечивания оператор вводит в сосудистую систему пациента (вручную или посредством инжектора) рентгеноконтрастное вещество. В качестве такого вещества используют растворы на основе йода или бария, называемые положительными (коэффициент поглощения таких веществ выше, чем у тканей тела). На регистрируемом приемником 9 изображении исследуемого объема участки сосудистой системы, содержащие положительное рентгеноконтрастное вещество, имеют меньшую яркость по сравнению с анатомическими структурами пациента. Следует отметить, что настоящий способ обработки применим и для обработки изображений, полученных при исследованиях с отрицательными рентгеноконтрастными веществами, коэффициент поглощения которых ниже, чем у тканей тела. Применение настоящего способа для обработки результатов таких исследований находится в рамках настоящего изобретения и не изменяет его суть. Регистрация изображений анатомических структур до и после момента ввода рентгеноконтрастного вещества может осуществляться в рамках разных сеансов просвечивания, что также не изменяет сути настоящего изобретения.
Приемник 9 формирует кадры несубтракционной серии кадров 10, которые фиксируют при помощи устройства управления и обработки данных 3 (фиг. 2). Затем формируют серию ангиографических цифровых субтракционных кадров за счет вычитания маски из каждого кадра несубтракционной серии 10 (фиг. 3). Полученная серия ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 не содержит изображение анатомичеких структур пациента (изображений костей, мышц и других тканей), а содержит только изображения участков сосудистой системы, наполненных рентгеноконтрастным веществом. При формировании субтракционной серии 11 на кадрах серии ангиографических цифровых субтракционных кадров могут присутствовать артефакты, обусловленные движением пациента во время съемки. Кроме того, на кадрах серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 могут присутствовать артефакты, обусловленные физиологическими процессами в организме пациента, такими как дыхание и сердечные сокращения, регистрируемыми, например, при исследовании коронарных сосудов. Устранение подобных артефактов серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 может быть реализовано посредством известных методов цифровой обработки ангиографических кадров. Например, устраняют артефакты за счет того, что перед вычитанием маски из каждого кадра несубтракционной серии 10 производят сдвиг и поворот маски для совмещения с изображением анатомических структур, изображенных на каждом из кадров несубтракционной серии кадров, например, по способу, изложенному в описании к Евразийской заявке №201200924 на изобретение «Способ получения субтракционного ангиографического изображения».
Из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 выделяют кадры, соответствующие референтным временным точкам, связанным с фазами физиологических циклов в организме пациента. К числу референтных точек относят, например, момент начала артериальной фазы кровообращения 12, момент окончания артериальной фазы 13, момент начала капиллярной фазы 14, момент максимального капиллярного наполнения 15, момент окончания капиллярной фазы 16, момент начала венозной фазы 17, момент окончания венозной фазы 18 (фиг. 3, 4, 5) и другие.
Момент начала артериальной фазы 12 характеризует момент, при котором на кадрах серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 впервые появилось изображение рентгеноконтрастного вещества (фиг. 3).
Момент окончания артериальной фазы 13 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество начинает заполнение капилляров, но, по большей части, находится в артериях (фиг. 4, 5).
Момент начала капиллярной фазы 14 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество, по большей части, вышло из артерий и преимущественно находится в капиллярах (фиг. 4, 5).
Момент максимального капиллярного наполнения 15 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество преимущественно содержится в капиллярах, питающих ткани тела, и наименьшим образом затрагивает артерии и вены по сравнению с остальными кадрами серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 (фиг. 3, 4, 5, 7).
Момент окончания капиллярной фазы 16 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество начинает заполнять вены, но преимущественно содержится в капиллярах (фиг. 4, 5).
Момент начала венозной фазы 17 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество, по большей части, вышло из капилляров и преимущественно находится в венах (фиг. 4, 5).
Момент окончания венозной фазы 18 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество покинуло участок сосудистой системы, регистрируемый приемником 9, или совпадает с последним кадром серии, в случае если серия закончилась раньше (фиг. 3).
Кадры, соответствующие референтным временным точкам 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18 могут быть найдены известными способами, например, посредством цифровой обработки серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11, за счет информации от вспомогательных систем измерения цикла кровообращения или посредством ввода информации от оператора. Кроме того кадры, соответствующие моментам начала капиллярной фазы 14 и окончания капиллярной фазы 16 могут быть определены за счет априорной информации о частоте съемки кадров, заданной, например, в виде таблицы соответствия между частотой съемки кадров и наиболее вероятным количеством кадров капиллярной фазы.
Затем из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 выделяют набор корректируемых кадров 19 (фиг. 5). При этом набор корректируемых кадров 19 ограничивают кадрами, соответствующими референтным временным точкам, а именно кадрами, связанными с формированием облакообразной тени от наполненных рентгеноконтрастным веществом капилляров. Так, набор корректируемых кадров 19 может быть ограничен с одной стороны кадром, соответствующим моменту окончания артериальной фазы 13, а с другой стороны - кадром, соответствующим моменту начала венозной фазы 17 (фиг. 5). Набор корректируемых кадров 19 может быть также ограничен кадрами, соответствующими моменту начала капиллярной фазы 17 и моменту окончания капиллярной фазы 18, соответственно.
Для исследований, проводимых с положительным ренгеноконтрастным веществом, изображение в каждом кадре набора корректируемых кадров 19 инвертируют по яркости. Для каждого кадра набора корректируемых кадров 19 назначают коэффициент искажения яркости изображения по следующему правилу. Максимальный коэффициент искажения яркости изображения Kmax ставят в соответствие кадру, соответствующему моменту максимального капиллярного наполнения 15 (фиг. 5). Минимальный коэффициент искажения яркости изображения Kmin ставят в соответствие первому и последнему кадру набора корректируемых кадров 19. Коэффициенты искажения яркости изображения для других кадров набора корректируемых кадров 19 получают интерполяцией. Для этого могут быть использованы оконные функции (Гаусса, Ханна, Синус-окно и другие), полиномиальные функции разных порядков, а также различные кусочно-непрерывные функции. Корректируют яркость изображения в каждом кадре набора корректируемых кадров 19 в соответствии с назначенным для его коэффициентом искажения яркости изображения, зависящим от расположения кадра относительно референтных временных точек. Для искажения яркости используют, например, гамма-коррекцию изображения с соответствующим коэффициентом искажения яркости изображения. Затем снова инвертируют изображение по яркости в каждом кадре набора корректируемых кадров 19 (фиг. 5). Заменяют кадры серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 на соответствующие кадры набора корректируемых кадров 19. Для исследований, проводимых с отрицательным ренгеноконтрастным веществом, коррекцию осуществляют аналогично. При этом изображения в наборе корректируемых кадров 19 не инвертируют по яркости.
Затем из кадров серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 выделяют один базовый набор диагностически значимых субтракционных кадров и ограничивают его кадрами, привязанными к референтным временным точкам. Например, базовый набор диагностически значимых субтракционных кадров ограничивают кадром, соответствующим моменту начала артериальной фазы 12, и кадром, соответствующим моменту окончания венозной фазы 18 (окончанием серии). Для базового набора диагностически значимых субтракционных кадров формируют композитное изображение. Для этого для каждой позиции формируемого композитного изображения находят минимальное значение яркости I(x,y)min (отображающее максимальную степень наполнения рентгеноконтрастным веществом) среди всех пикселей, соответствующих этой позиции на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров (фиг. 7). Найденное значение минимальной яркости I(x,y)min назначают значением яркости элемента композитного изображения для данной позиции. В случае работы с отрицательным рентгеноконтрастным веществом для каждой позиции формируемого композитного изображения находят максимальное значение яркости среди всех пикселей, соответствующих этой позиции на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров, и задают яркость элемента композитного изображения, расположенного на данной позиции, в соответствии с найденным значением яркости. Вместо экстремального значения яркости может быть использован процент от экстремального значения, что не меняет сути настоящего изобретения. Пример композитного изображения показан на фигуре 6. На фигуре 6 слева показано композитное изображение, полученное без применения коррекции с переменным коэффициентом искажения яркости изображения, согласованного с референтными временными точками. Слева на фигуре 6 показано композитное изображение, полученное с применением указанной коррекции. Из приведенных иллюстраций видно, что без увеличения объема вводимого в сосудистую систему пациента рентгеноконтрастного вещества проведенная коррекция позволила увеличить контрастность артерий и вен, подавить изображение облакообразной тени от изображения капилляров и улучшить различимость границ артерий и вен. Это позволяет увеличить диагностическую ценность изображения, а значит, упростить диагностику состояния сосудистой системы.
Изображение сосудистой системы может быть дополнительно улучшено. Для этого базовый набор диагностически значимых субтракционных кадров ограничивают меньшим количеством кадров, например, связанным с формированием изображений артерий. Так, например, базовый набор диагностически значимых субтракционных кадров ограничивают с одной стороны кадром, характеризующим момент начала артериальной фазы 12, а с другой стороны - кадром, предшествующим моменту максимального капиллярного наполнения 15 (фиг. 7).
Затем из кадров серии ангиографических цифровых субтракционных кадров 11 выделяют, по меньшей мере, один дополнительный набор диагностически значимых субтракционных кадров и ограничивают его кадрами, также привязанными к референтным временным точкам. Например, выбирают референтные точки, связанные с формированием изображений вен. Для этого дополнительный набор диагностически значимых субтракционных кадров ограничивают, например, кадром, соответствующим моменту максимального капиллярного наполнения 15, и кадром, соответствующим моменту окончанию венозной фазы 18. Для базового набора диагностически значимых субтракционных кадров и каждого дополнительного набора диагностически значимых субтракционных кадров формируют композитное изображение по описанным выше правилам. Яркость каждого композитного изображения при необходимости дополнительно корректируют, например, посредством известных способов шумоподавления и/или способов подчеркивания границ отображаемых объектов. Затем формируют составное изображение за счет сочетания композитных изображений, например, за счет усреднения яркости пикселей, расположенных на совпадающих позициях композитных изображений.
К отдельным кадрам серии ангиографических цифровых субтракционных кадров может быть применена фильтрация в пространственной, временной и/или частотной областях. Фильтрация может быть также применена к любому из композитных изображений, и к составному изображению.
Для специалиста понятно, что может быть получен ряд схожих техник сочетания композитных изображений в составное изображение, например, с преобразованием композитных изображений в цветовое пространство RGB и их сочетанием посредством добавления координаты прозрачности. Подобные модификации не являются отступлением от настоящего изобретения, если результатом таких преобразований является получение составного изображения из требуемого числа композитных изображений с возможностью наблюдения на составном изображении деталей, присутствующих на каждом композитном изображении (фиг. 8). Из иллюстраций, представленных на фиг. 8 видно, что выделение дополнительного набора субтракционных кадров и сочетание композитных изображений, полученных для базового и дополнительного наборов диагностически значимых субтракционных кадров, в единое составное изображение позволяет визуализировать большее число сосудов (справа). На таком составном изображении удается устранить потерю информации о сосудах, что позволяет сохранить диагностически ценную информацию о частях рентгеноконтрастируемых сосудов на всем их протяжении. Это, в свою очередь, позволяет увеличить диагностическую ценность составного изображения при сохранении малых объемов рентгеноконтрастного вещества, вводимого в сосудистую систему пациента.
Сочетание композитных изображений в составное изображение может привести к изменению яркости составного изображения по сравнению с яркостью композитных изображений в сопоставимых областях изображений. Чтобы сохранить возможность сопоставления составного изображения с композитными изображениями, может быть применена дополнительная коррекция яркости и контраста составного изображения. Параметры коррекции могут быть назначены априорно в зависимости от выбранного правила сочетания изображений, а могут определяться оператором в процессе анализа сформированного составного изображения посредством манипуляций с органами управления 4 системы 1.
Следует отметить, что в составное изображение могут быть включены не все композитные изображения по усмотрению оператора, если диагностическая ценность такого составного изображения увеличится. Количество композитных изображений, включаемых в составное изображение, может варьироваться оператором посредством манипуляций с органами управления 4 системы 1, а может быть задано в компьютерной программе, управляющей системой 1.
Составное изображение и любое из композитных изображений может быть выведено на монитор 6 для демонстрации оператору.
Таким образом, совокупность раскрытых в настоящем изобретении признаков позволяет достичь заявленный технический результат, а именно, сохранение малых объемов вводимого в сосудистую систему пациента рентгеноконтрастного вещества при увеличении диагностической ценности изображения.
Claims (16)
1. Способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров,
включающий
получение серии ангиографических цифровых субтракционных кадров,
выделение базового набора диагностически значимых субтракционных кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров,
формирование композитного изображения из базового набора диагностически значимых субтракционных кадров за счет того, что
для каждой позиции композитного изображения находят заданное значение яркости элементов изображения, соответствующих этой позиции на кадрах базового набора диагностически значимых субтракционных кадров, и задают яркость элемента композитного изображения, расположенного на данной позиции, в соответствии с найденным значением яркости,
отличающийся тем, что
выделяют набор корректируемых кадров из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, ограниченный кадрами, соответствующими референтным временным точкам, связанным с фазами физиологических циклов в организме пациента,
причем перед формированием композитного изображения корректируют яркость для каждого кадра из набора корректируемых кадров в соответствии с коэффициентом искажения яркости для каждого изображения, где максимальный коэффициент искажения яркости изображения ставят в соответствие кадру, соответствующему моменту максимального капиллярного наполнения, минимальный коэффициент искажения яркости изображения ставят в соответствие первому и последнему кадру набора корректируемых кадров, коэффициенты искажения яркости изображения для других кадров набора корректируемых кадров получают интерполяцией,
при этом выделяют по меньшей мере один дополнительный набор диагностически значимых субтракционных кадров, для каждого из которых формируют композитное изображение,
а составное изображение для серии ангиографических цифровых субтракционных кадров формируют за счет сочетания композитных изображений посредством усреднения яркости элементов, расположенных на совпадающих позициях композитных изображений.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждый набор диагностически значимых субтракционных кадров ограничивают кадрами, привязанными к референтным временным точкам.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве физиологического цикла для выбора референтных временных точек используют цикл кровообращения в организме пациента.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сочетание композитных изображений в составное изображение производят посредством усреднения яркости элементов, расположенных на совпадающих позициях композитных изображений.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что каждое композитное изображение подвергают шумоподавлению.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для каждого композитного изображения производят подчеркивание границ отображаемых объектов.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016131871A RU2633949C1 (ru) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016131871A RU2633949C1 (ru) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2633949C1 true RU2633949C1 (ru) | 2017-10-19 |
Family
ID=60129618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016131871A RU2633949C1 (ru) | 2016-08-03 | 2016-08-03 | Способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2633949C1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8050474B2 (en) * | 2008-04-11 | 2011-11-01 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | System for generation of a composite medical image of vessel structure |
| US8180148B2 (en) * | 2005-01-26 | 2012-05-15 | Vu Medisch Centrum | Imaging apparatus and method of forming composite image from a plurality of source images |
| RU2530665C2 (ru) * | 2008-08-13 | 2014-10-10 | Кониклейке Филипс Электроникс Н.В. | Динамическая визуализация информации о состоянии коронарных сосудов и перфузии миокарда |
| US20160022236A1 (en) * | 2013-04-09 | 2016-01-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Medical image processing apparatus, x-ray diagnostic apparatus, medical image processing method and x-ray diagnostic method |
-
2016
- 2016-08-03 RU RU2016131871A patent/RU2633949C1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8180148B2 (en) * | 2005-01-26 | 2012-05-15 | Vu Medisch Centrum | Imaging apparatus and method of forming composite image from a plurality of source images |
| US8050474B2 (en) * | 2008-04-11 | 2011-11-01 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | System for generation of a composite medical image of vessel structure |
| RU2530665C2 (ru) * | 2008-08-13 | 2014-10-10 | Кониклейке Филипс Электроникс Н.В. | Динамическая визуализация информации о состоянии коронарных сосудов и перфузии миокарда |
| US20160022236A1 (en) * | 2013-04-09 | 2016-01-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Medical image processing apparatus, x-ray diagnostic apparatus, medical image processing method and x-ray diagnostic method |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| YOUNG JAE KIM et al. "New Parametric Imaging MEthod with Fluorescein Angiograms for Detecting Areas of Capillary Nonperfusion",Helthcare Informatics Research, июль 2014, 20(3), сс. 191-198. ANNE L. MARTEL et al. "Extracting parametric images from dynamic contrast-enhanced MRI studies of the brain using factor analysis", Medical Image Analysis, март 2001, N 5(1), сс. 29-39. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2471239C2 (ru) | Визуализация трехмерных изображений в комбинации с двумерными проекционными изображениями | |
| US7840255B2 (en) | X-ray CT apparatus and myocardial perfusion image generating system | |
| US7853309B2 (en) | X-ray CT apparatus and myocardial perfusion image generating system | |
| US8498463B2 (en) | Mask construction for cardiac subtraction | |
| US8731262B2 (en) | Medical image and vessel characteristic data processing system | |
| JP7073961B2 (ja) | 動態画像解析装置、動態画像解析方法及びプログラム | |
| CN106999129B (zh) | 数字减影血管造影术 | |
| JP7066476B2 (ja) | 医用画像処理装置、医用画像処理方法及びｘ線診断装置 | |
| US7702138B2 (en) | Method and apparatus for processing images for subtracted angiography | |
| JP6100603B2 (ja) | 医用画像撮影解析装置 | |
| WO2023063318A1 (ja) | 診断支援プログラム | |
| RU2633949C1 (ru) | Способ формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров | |
| Celeng et al. | Defining the optimal systolic phase targets using absolute delay time for reconstructions in dual-source coronary CT angiography | |
| EP3843634B1 (en) | Spectral dual-layer ct-guided interventions | |
| WO2021002478A1 (ja) | 診断支援プログラム | |
| RU2627270C1 (ru) | Способ формирования составного параметрического изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров | |
| JP2020171475A (ja) | 動態画像解析装置、動態画像解析方法及びプログラム | |
| RU2644928C1 (ru) | Способ определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования (варианты) | |
| CN118401177A (zh) | 一种诊断支援程序 | |
| Cook | 28 and cardiac gating artifacts in cardiac CT Respiratory | |
| Pelberg et al. | Principles Specific to Cardiac Computed Tomographic (CT) Angiography | |
| Cook | 28 Respiratory and cardiac gating artifacts in cardiac CT | |
| XX | Digital Imaging and Communications in Medicine (DICOM) | |
| Joarde et al. | Computed Tomography: Technical Information |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |