RU2644928C1

RU2644928C1 - Method for determination of frames relating to circulation phases borders, during angiographic study (versions)

Info

Publication number: RU2644928C1
Application number: RU2016131872A
Authority: RU
Inventors: Виталий Валерьевич Юреня; Мария Геннадьевна Серикова
Original assignee: Закрытое Акционерное Общество "Импульс"
Priority date: 2016-08-03
Filing date: 2016-08-03
Publication date: 2018-02-14

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: method includes the steps of obtaining of initial angiographic frames series, subtraction frames series formation from the initial angiographic frames series, determination of frames of the subtraction frames series, corresponding to the circulation phases borders. The frame corresponding to the time of the end of the arterial phase, maximum capillary filling, start of the venous phase, end of the venous phase is determined, creating a composite image and placing visual attributes to identify the individual phases of circulation on a composite image. To each frame of the subtraction frame series, guidance and sensor filter of at least one configuration is applied, image response energy to the guidance and sensor filter is calculated in each frame of the subtraction frame series, the frame that corresponds to the time of arterial phase end is determined by the first maximum energy response among the subtraction frame series, the frame that corresponds to the time of maximum capillary filling, based on the minimum response energy obtained after the arterial phase end, a frame corresponding to the beginning of the venous phase is determined by the first maximum response energy obtained after maximum capillary filling, a frame corresponding to the end of the venous phase, is determined by the minimum response energy obtained after the beginning of the venous phase. The method also contains steps including reception of the initial angiographic frames series, formation of subtraction frames series from the initial angiographic frames series, determination on the minimum brightness of pixels on the frame for each frame of the subtraction series, based on which, frames of the subtraction frames series that correspond to the circulation phases borders are determined, namely a frame of the maximum capillary filling, beginning of the arterial phase, at that, a composite image is generated for at least one circulation phase and visual attributes are placed to identify the individual phases of circulation on a composite image. For each frame of the subtraction frames series, vessels the number of pixels in the vessels image is additionally determined. For each frame of the subtraction frames series, the product of the number of pixels in the blood vessels image and the minimum brightness of the pixels in the frame is determined, a frame corresponding to the time of maximum capillary filling, is determined by the maximum value of the product received among frames of the subtraction frames series, for every two adjacent frames of the subtraction frames series, the value of the difference between the corresponding values of the product received is determined as a frame, corresponding to the beginning of the arterial phase, a frame is selected, for which the value of the received difference exceeds the specified threshold. The method also contains steps, including obtaining of the initial angiographic frames series, determination of frames of the initial angiographic frames series corresponding to the circulation phases borders, namely the definition of a frame of the arterial phase beginning and maximum capillary filling, at that, a composite image is generated for at least one circulation phase and visual attributes are placed to identify the individual phases of circulation on a composite image, for each frame of the initial angiographic frames series, an image is selected corresponding to the areas of interest for elements of which the specified brightness characteristic is determined. The first frame, for which the specified brightness for the selected image changed by the specified value when compared with the value of the same brightness for the selected image on the previous frame, is selected as a frame corresponding to the beginning of the arterial phase, a frame for which the specified brightness for the selected image is the most different from the value of the same brightness for the selected image on the first frame of the initial angiographic series, is selected as the frame corresponding to the time of maximum capillary filling.

EFFECT: increased accuracy of circulation phases borders determination.

5 cl, 8 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к способам обработки изображений при ангиографическом методе исследования кровеносных сосудов, а точнее к способам определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения посредством анализа изображения.The invention relates to methods for image processing with an angiographic method for the study of blood vessels, and more specifically to methods for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation through image analysis.

Предшествующий уровень техникиState of the art

Для диагностики различных заболеваний сосудистой системы пациента зачастую необходимо иметь понимание о временных границах фаз кровообращения, соотношении длительности этих фаз, распределении снабжения кровью тканей организма в разных фазах кровообращения и т.д. Исходными данными для фазового анализа могут служить серии кадров, полученных на рентгенографическом оборудовании. Стандартом в этой области является визуализация сосудистой картины посредством цифрового ангиографического комплекса и ввода в сосудистую систему пациента рентгеноконтрастного вещества. В качестве последнего обычно используют вещества, содержащие йод или барий, называемые положительными (коэффициент поглощения таких веществ выше, чем у тканей тела). На регистрируемом изображении участки сосудистой системы, содержащие рентгеноконтрастное вещество, будут иметь меньшую яркость по сравнению с анатомическими структурами пациента. В ряде случаев визуализация сосудистой системы может проводиться с использованием отрицательных рентгеноконтрастных веществ, коэффициент поглощения которых ниже, чем у тканей тела.To diagnose various diseases of the patient’s vascular system, it is often necessary to have an understanding of the temporal boundaries of the phases of blood circulation, the ratio of the duration of these phases, the distribution of blood supply to body tissues in different phases of blood circulation, etc. The initial data for the phase analysis can serve as a series of frames obtained on x-ray equipment. The standard in this area is the visualization of the vascular picture through a digital angiographic complex and the introduction of a radiopaque substance into the patient's vascular system. As the latter, substances containing iodine or barium are usually used, which are called positive (the absorption coefficient of such substances is higher than that of body tissues). On the recorded image, sections of the vascular system containing a radiopaque substance will have a lower brightness compared to the anatomical structures of the patient. In some cases, the visualization of the vascular system can be carried out using negative radiopaque substances, the absorption coefficient of which is lower than that of body tissues.

Ангиографический комплекс формирует серию кадров с изображением анатомических структур пациента (далее по тексту «исходная ангиографическая серия кадров»). Первые кадры исходной ангиографической серии кадров формируют до момента ввода рентгеноконтрастного вещества в сосудистую систему пациента. По меньшей мере из одного из первых кадров исходной ангиографической серии кадров формируют маску, содержащую только фоновое изображение тканей пациента. Затем получают субтракционную серию кадров за счет компенсации движения изображения между кадрами исходной ангиографической серии кадров и вычитания маски из каждого кадра исходной ангиографической серии кадров. Субтракционная серия кадров позволяет усилить изображение рентгеноконтрастного вещества за счет исключения фонового изображения тканей пациента (изображения костей, мягких тканей и т.д.).The angiographic complex forms a series of frames depicting the patient's anatomical structures (hereinafter referred to as the “initial angiographic frame series”). The first frames of the initial angiographic series of frames are formed until the radiopaque substance is introduced into the vascular system of the patient. At least one of the first frames of the initial angiographic series of frames form a mask containing only the background image of the patient’s tissues. Then, a subtraction series of frames is obtained by compensating for the movement of the image between the frames of the original angiographic series of frames and subtracting the mask from each frame of the original angiographic series of frames. A subtraction series of frames makes it possible to enhance the image of a radiopaque substance by eliminating the background image of the patient's tissues (images of bones, soft tissues, etc.).

Выделяют три основные фазы кровообращения - артериальную, капиллярную (паренхиматозную) и венозную. Для визуализации каждой фазы кровообращения обычно требуется несколько кадров одной серии. Конкретное количество кадров, необходимое для визуализации одной фазы, зависит от частоты следования кадров исходной ангиографической серии, объема введенного рентгеноконтрастного вещества, исследуемого участка сосудистой системы и других факторов. Для уменьшения объема вводимого рентгеноконтрастного вещества могут применяться методы совмещения изображений с нескольких кадров субтракционной серии кадров на одном составном изображении. Это позволяет отобразить на одном снимке все сосуды, соответствующие той или иной фазе кровообращения. Такие составные изображения могут отображать более одной фазы кровообращения. Для сохранения диагностической ценности составных снимков применяют различные визуальные атрибуты, например, разные цвета, штриховки и т.д. для различения изображений участков сосудов, наполняемых в рамках разных фаз кровообращения. Эти и другие случаи ангиографических исследований требуют точного определения границ фаз кровообращения и выделения из субтракционной серии кадров наборов кадров, принадлежащих артериальной, капиллярной (паренхиматозной) и/или венозной фазам.There are three main phases of blood circulation - arterial, capillary (parenchymal) and venous. To visualize each phase of blood circulation usually requires several frames of one series. The specific number of frames needed to visualize one phase depends on the frame rate of the initial angiographic series, the volume of the injected radiopaque substance, the studied portion of the vascular system, and other factors. To reduce the amount of radiopaque substance introduced, methods of combining images from several frames of a subtraction series of frames in one composite image can be used. This allows you to display in a single image all the vessels corresponding to a particular phase of blood circulation. Such composite images can display more than one phase of blood circulation. To preserve the diagnostic value of composite images, various visual attributes are used, for example, different colors, hatching, etc. to distinguish between images of sections of blood vessels filled within different phases of blood circulation. These and other cases of angiographic studies require accurate determination of the boundaries of the blood circulation phases and the selection of frames from the subtraction series of frames belonging to the arterial, capillary (parenchymal) and / or venous phases.

Из уровня техники известен способ определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования (RU 2530665, опубл. 10.10.2014). Способ включает получение исходной ангиографической серии кадров,The prior art method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic studies (RU 2530665, publ. 10.10.2014). The method includes obtaining the initial angiographic series of frames,

формирование субтракционной серии кадров из исходной ангиографической серии кадров,the formation of subtraction series of frames from the original angiographic series of frames,

определение кадров субтракционной серии кадров, соответствующих границам фаз кровообращения,the definition of frames subtraction series of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation,

при этом по меньшей мере для одной фазы кровообращения генерируют составное изображение и расставляют визуальные атрибуты для идентификации отдельных фаз кровообращения на составном изображении.wherein, for at least one phase of blood circulation, a composite image is generated and visual attributes are placed to identify individual phases of blood circulation in the composite image.

При этом определяют переходный момент между первой стадией сердечной деятельности и второй стадией сердечной деятельности, причем первая стадия сердечной деятельности и вторая стадия сердечной деятельности являются одной из артериальной, перфузионной (капиллярной) или венозной стадий кровообращения.In this case, the transition moment between the first stage of cardiac activity and the second stage of cardiac activity is determined, the first stage of cardiac activity and the second stage of cardiac activity being one of the arterial, perfusion (capillary) or venous stages of blood circulation.

Указанный способ может быть улучшен с тем, чтобы определять границы фаз кровообращения только на основе анализа изображения сосудистой системы без привлечения вспомогательных систем измерения цикла кровообращения.The specified method can be improved in order to determine the boundaries of the phases of blood circulation only on the basis of the analysis of the image of the vascular system without involving auxiliary systems for measuring the circulation cycle.

Из уровня техники также известен способ определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования (US 8731262 В2, G06K 9/00 от 20.05.2014), который по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемому изобретению по первому варианту исполнения и может быть принят за прототип. Способ включает получение исходной ангиографической серии кадров, формирование субтракционной серии кадров из исходной ангиографической серии кадров, определение кадров субтракционной серии кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, а именно определение кадра, соответствующего моменту окончания артериальной фазы, кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения, кадра, соответствующего моменту начала венозной фазы, и кадра, соответствующего моменту окончания венозной фазы. При этом по меньшей мере для одной фазы кровообращения генерируют составное изображение и расставляют визуальные атрибуты для идентификации отдельных фаз кровообращения на составном изображении.The prior art also knows a method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic examination (US 8731262 B2, G06K 9/00 of 05/20/2014), which, by the combination of features, is closest to the claimed invention in the first embodiment and may be adopted as a prototype. The method includes obtaining an initial angiographic series of frames, generating a subtraction series of frames from the initial angiographic series of frames, determining frames of a subtraction series of frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases, namely, determining a frame corresponding to the moment of the end of the arterial phase, a frame corresponding to the moment of maximum capillary filling, frame, corresponding to the moment of the beginning of the venous phase, and a frame corresponding to the moment of the end of the venous phase. At the same time, for at least one phase of blood circulation, a composite image is generated and visual attributes are placed to identify individual phases of blood circulation in the composite image.

Указанный способ может быть улучшен в части увеличения точности определения момента окончания артериальной фазы. Минимальная яркость на кадрах субтракционной серии кадров зачастую не совпадает с моментом окончания артериальной фазы. Это связано с тем, что минимальная яркость (максимальная степень почернения) пикселей на кадрах приходится на изображение наиболее крупных артерий, имеющих изгибы в плоскости, перпендикулярной плоскости приемника. При этом заполнение рентгеноконтрастным веществом средних и мелких артерий происходит позже. Определение момента окончания артериальной фазы по минимальной яркости (максимальной степени почернения) пикселей приводит к тому, что некоторые артерии оказываются ошибочно исключенными из набора кадров артериальной фазы, а значит оценка момента окончания артериальной фазы является неточной.The specified method can be improved in terms of increasing the accuracy of determining the moment of completion of the arterial phase. The minimum brightness on the frames of the subtraction series of frames often does not coincide with the moment the arterial phase ends. This is due to the fact that the minimum brightness (maximum degree of blackening) of pixels in frames falls on the image of the largest arteries having bends in a plane perpendicular to the plane of the receiver. In this case, filling of medium and small arteries with radiopaque material occurs later. Determining the moment of the end of the arterial phase by the minimum brightness (maximum degree of blackening) of the pixels leads to the fact that some arteries are erroneously excluded from the set of frames of the arterial phase, which means that the estimate of the moment of the end of the arterial phase is inaccurate.

Указанный способ может быть улучшен в части увеличения точности определения момента начала венозной фазы. Наиболее темные пиксели в венозной фазе соответствуют наиболее крупным венам, имеющим изгибы, лежащие в плоскости, перпендикулярной плоскости приемника (например, верхний сагиттальный синус, сигмовидный синус или пещеристый синус). Однако к моменту наполнения этих вен рентгеноконтрастное вещество успевает выйти из более мелких сосудов венозной фазы. В результате некоторые вены оказываются ошибочно исключенными из кадров венозной фазы, а полученная оценка - неточной.The specified method can be improved in terms of increasing the accuracy of determining the moment of onset of the venous phase. The darkest pixels in the venous phase correspond to the largest veins having bends lying in a plane perpendicular to the plane of the receiver (for example, the superior sagittal sinus, sigmoid sinus or cavernous sinus). However, by the time these veins are filled, the radiopaque substance has time to exit the smaller vessels of the venous phase. As a result, some veins are erroneously excluded from the frames of the venous phase, and the resulting estimate is inaccurate.

Указанный способ может быть улучшен в части увеличения точности определения момента максимального капиллярного наполнения. Субтракционные артефакты зачастую имеют яркость сопоставимую с яркостью наполненных рентгеноконтрастным веществом сосудов. Наличие таких артефактов приводит к изменению значений гистограммы для изображений на кадрах. В результате, пик зависимости минимальной яркости в кадре от номера кадра, определяющий момент максимального капиллярного наполнения, может смещаться. Также наличие субтракционных артефактов негативно сказывается на отличимости пика от соседних с ним значений. Это приводит к ошибкам в определении момента максимального капиллярного наполнения.The specified method can be improved in terms of increasing the accuracy of determining the moment of maximum capillary filling. Subtraction artifacts often have a brightness comparable to the brightness of vessels filled with radiopaque material. The presence of such artifacts leads to a change in the histogram values for images in frames. As a result, the peak of the dependence of the minimum brightness in the frame on the frame number, which determines the moment of maximum capillary filling, can shift. Also, the presence of subtraction artifacts negatively affects the distinguishability of the peak from its neighboring values. This leads to errors in determining the moment of maximum capillary filling.

Из уровня техники известен способ определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического) исследования по названному патенту (US 8731262 В2, G06K 9/00 от 20.05.2014), который по совокупности признаков является наиболее близким к заявляемому изобретению по второму варианту исполнения и может быть принят за прототип. Способ включает получение исходной ангиографической серии кадров, формирование субтракционной серии кадров из исходной ангиографической серии кадров, определение для каждого кадра субтракционной серии кадров минимальной яркости пикселей на кадре, на основании которой определяют кадры субтракционной серии кадров, соответствующие границам фаз кровообращения, а именно определяют кадр, соответствующий моменту максимального капиллярного наполнения, и кадр, соответствующий моменту начала артериальной фазы. При этом по меньшей мере для одной фазы кровообращения генерируют составное изображение и расставляют визуальные атрибуты для идентификации отдельных фаз кровообращения на составном изображении.The prior art method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic) research according to the said patent (US 8731262 B2, G06K 9/00 of 05/20/2014), which, by the totality of the features, is the closest to the claimed invention according to the second embodiment and can be taken as a prototype. The method includes obtaining the initial angiographic series of frames, generating a subtraction series of frames from the initial angiographic series of frames, determining for each frame of the subtraction series of frames the minimum pixel brightness on the frame, based on which the frames of the subtraction series of frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases are determined, namely, the frame is determined, corresponding to the moment of maximum capillary filling, and a frame corresponding to the moment of the beginning of the arterial phase. At the same time, for at least one phase of blood circulation, a composite image is generated and visual attributes are placed to identify individual phases of blood circulation in the composite image.

Указанный способ может быть улучшен в части увеличения точности определения момента максимального капиллярного наполнения. При наличии субтракционных артефактов на кадрах субтракционной серии кадров пик зависимости минимальной яркости в кадре от номера кадра, определяющий момент максимального капиллярного наполнения, может смещаться и становится хуже отличим от соседних с ним значений. Это приводит к ошибкам в определении момента максимального капиллярного наполнения.The specified method can be improved in terms of increasing the accuracy of determining the moment of maximum capillary filling. In the presence of subtraction artifacts on the frames of the subtraction series of frames, the peak of the dependence of the minimum brightness in the frame on the frame number, which determines the moment of maximum capillary filling, can shift and become worse distinguishable from its neighboring values. This leads to errors in determining the moment of maximum capillary filling.

Указанный способ может быть улучшен в части увеличения точности определения момента начала артериальной фазы кровообращения. Способ имеет высокую чувствительность к субтракционным артефактам и шумам. Яркость субтракционных артефактов зачастую оказывается ниже яркости пикселей на кадрах субтракционной серии кадров, полученных до момента ввода рентгеноконтрастного вещества в сосудистую систему пациента. Это приводит к ложному детектированию указанных артефактов в качестве первых изображений сосудистой системы, наполняемой рентгеноконтрастным веществом, а значит к ошибочному определению момента начала артериальной фазы кровообращения.The specified method can be improved in terms of increasing the accuracy of determining the moment of the onset of the arterial phase of blood circulation. The method has a high sensitivity to subtraction artifacts and noise. The brightness of subtraction artifacts is often lower than the brightness of pixels in frames of a subtraction series of frames obtained before the introduction of radiopaque material into the vascular system of the patient. This leads to false detection of these artifacts as the first images of the vascular system filled with radiopaque substance, and therefore to the erroneous determination of the moment of the onset of the arterial phase of blood circulation.

Из уровня техники известен способ определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования по названному патенту (US 8731262 B2, G06K 9/00 от 20.05.2014), который по совокупности признаков и достигаемому результату является наиболее близким к заявляемому изобретению по третьему варианту исполнения и может быть принят за прототип. Способ включает получение исходной ангиографической серии кадров, определение кадров исходной ангиографической серии кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, а именно определение кадра, соответствующего моменту начала артериальной фазы, и кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения. При этом по меньшей мере для одной фазы кровообращения генерируют составное изображение и расставляют визуальные атрибуты для идентификации отдельных фаз кровообращения на составном изображении.The prior art method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, when conducting an angiographic study according to the said patent (US 8731262 B2, G06K 9/00 of 05/20/2014), which, by the combination of features and the achieved result, is closest to the claimed invention according to the third embodiment and can be taken as a prototype. The method includes obtaining the initial angiographic series of frames, determining the frames of the initial angiographic series of frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases, namely, determining the frame corresponding to the moment of the onset of the arterial phase and the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling. At the same time, for at least one phase of blood circulation, a composite image is generated and visual attributes are placed to identify individual phases of blood circulation in the composite image.

Указанный способ может быть улучшен в части увеличения точности определения моментов максимального капиллярного наполнения и начала артериальной фазы кровообращения. Анализируемые кадры в указанном способе несвободны от субтракционных артефактов. Наличие таких:..... артефактов приводит к изменению значений гистограммы для анализируемых изображений, что приводит к ошибкам в определении кадров, соответствующих границам фаз кровообращения.The specified method can be improved in terms of increasing the accuracy of determining the moments of maximum capillary filling and the beginning of the arterial phase of blood circulation. The analyzed frames in the specified method are not free from subtraction artifacts. The presence of such: ..... artifacts leads to a change in the histogram values for the analyzed images, which leads to errors in determining the frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Задачей настоящего изобретения по первому варианту исполнения является разработка нового способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования, а именно определение кадров, соответствующих моментам окончания артериальной фазы, максимального капиллярного наполнения, начала венозной фазы и окончания венозной фазы, посредством анализа изображений на кадрах субтракционной серии кадров.The present invention according to the first embodiment is the development of a new method for determining frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases during angiographic studies, namely the determination of frames corresponding to the moments of the end of the arterial phase, maximum capillary filling, the beginning of the venous phase and the end of the venous phase, by image analysis on frames of subtraction series of frames.

Задачей настоящего изобретения по второму варианту исполнения является разработка нового способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования, а именно определение кадров, соответствующих моментам максимального капиллярного наполнения, начала артериальной фазы, посредством анализа изображений на кадрах субтракционной серии кадров.The present invention according to the second embodiment is the development of a new method for determining frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases during angiographic studies, namely the determination of frames corresponding to the moments of maximum capillary filling, the beginning of the arterial phase, by analyzing images on frames of a subtraction series of frames.

Задачей настоящего изобретения по третьему варианту исполнения является разработка нового способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования, а именно определение кадров, соответствующих моментам максимального капиллярного наполнения, начала артериальной фазы, посредством анализа изображений на кадрах исходной ангиографической серии кадров.The objective of the present invention according to the third embodiment is to develop a new method for determining frames corresponding to the boundaries of blood circulation phases during angiographic examination, namely determining frames corresponding to the moments of maximum capillary filling, the beginning of the arterial phase, by analyzing images on frames of the initial angiographic series of frames.

Техническим результатом заявляемого изобретения для всех вариантов является увеличение точности определения границ фаз кровообращения.The technical result of the claimed invention for all options is to increase the accuracy of determining the boundaries of the phases of blood circulation.

Указанный технический результат в первом варианте способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования, включающегоThe specified technical result in the first embodiment of the method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic studies, including

получение исходной ангиографической серии кадров,obtaining the initial angiographic series of frames,

определение кадров субтракционной серии кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, а именноthe definition of frames subtraction series of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, namely

определение кадра, соответствующего моменту окончания артериальной фазы, кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения, кадра, соответствующего моменту начала венозной фазы, и кадра, соответствующего моменту окончания венозной фазы,determining a frame corresponding to the moment of the end of the arterial phase, a frame corresponding to the moment of maximum capillary filling, a frame corresponding to the moment of the beginning of the venous phase, and a frame corresponding to the moment of the end of the venous phase,

при этом по меньшей мере для одной фазы кровообращения генерируют составное изображение и расставляют визуальные атрибуты для идентификации отдельных фаз кровообращения на составном изображении,wherein at least for one phase of blood circulation a composite image is generated and visual attributes are placed to identify individual phases of blood circulation in the composite image,

достигается тем, чтоachieved by the fact that

к каждому кадру субтракционной серии кадров применяют ориентационно-чувствительный фильтр по меньшей мере одной конфигурации,an orientation-sensitive filter of at least one configuration is applied to each frame of the subtraction series of frames,

рассчитывают энергию отклика изображения в каждом кадре субтракционной серии кадров на ориентационно-чувствительный фильтр,calculate the response energy of the image in each frame of the subtraction series of frames on an orientation-sensitive filter,

кадр, соответствующий моменту окончания артериальной фазы, определяют по первому максимуму энергии отклика среди кадров субтракционной серии кадров,the frame corresponding to the moment of the end of the arterial phase is determined by the first maximum of the response energy among the frames of the subtraction series of frames,

кадр, соответствующий моменту максимального капиллярного наполнения, определяют по минимуму энергии отклика, полученному после момента окончания артериальной фазы,the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling is determined by the minimum response energy obtained after the moment of the end of the arterial phase,

кадр, соответствующий моменту начала венозной фазы, определяют по первому максимуму энергии отклика, полученному после момента максимального капиллярного наполнения,the frame corresponding to the moment of the onset of the venous phase is determined by the first maximum response energy obtained after the moment of maximum capillary filling,

кадр, соответствующий моменту окончания венозной фазы, определяют по минимуму энергии отклика, полученному после момента начала венозной фазы.the frame corresponding to the end of the venous phase is determined by the minimum response energy obtained after the start of the venous phase.

Может быть выполнен вариант реализации вышеописанного способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, в котором в качестве ориентационно-чувствительного фильтра используют фильтр Габора.An embodiment of the above-described method for generating a composite image from a series of angiographic digital subtraction frames can be performed, in which a Gabor filter is used as an orientation-sensitive filter.

Указанный технический результат во втором варианте способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования, включающегоThe specified technical result in the second variant of the method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic studies, including

определение для каждого кадра субтракционной серии кадров минимальной яркости пикселей на кадре, на основании которойdetermination for each frame of the subtraction series of frames the minimum brightness of pixels on the frame, on the basis of which

определяют кадры субтракционной серии кадров, соответствующие границам фаз кровообращения, а именно определяют кадр, соответствующий моменту максимального капиллярного наполнения, и кадр, соответствующий моменту начала артериальной фазы,determine the frames of the subtraction series of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, namely, determine the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling, and the frame corresponding to the moment of the beginning of the arterial phase,

достигается тем, чтоachieved by the fact that

для каждого кадра субтракционной серии кадров дополнительно определяют количество пикселей в изображении сосудов,for each frame of the subtraction series of frames, the number of pixels in the image of the vessels is additionally determined,

для каждого кадра субтракционной серии кадров находят произведение количества пикселей в изображении сосудов и минимальной яркости пикселей на кадре,for each frame of the subtraction series of frames, the product of the number of pixels in the image of the vessels and the minimum brightness of the pixels in the frame is found,

кадр, соответствующий моменту максимального капиллярного наполнения, определяют по максимальному значению полученного произведения среди кадров субтракционной серии кадров,the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling is determined by the maximum value of the obtained product among the frames of the subtraction series of frames,

для каждых двух соседних кадров субтракционной серии кадров определяют величину разницы между соответствующими значениями полученного произведения,for each two adjacent frames of the subtraction series of frames, the difference between the corresponding values of the resulting product is determined,

в качестве кадра, соответствующего началу артериальной фазы, выбирают кадр, для которого значение полученной разницы превышает заданный порог.as a frame corresponding to the beginning of the arterial phase, choose a frame for which the value of the obtained difference exceeds a predetermined threshold.

Указанный технический результат в третьем варианте способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования, включающегоThe specified technical result in the third embodiment of the method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic studies, including

определение кадров исходной ангиографической серии кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, а именно определение кадра, соответствующего моменту начала артериальной фазы, и кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения,determining the frames of the initial angiographic series of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, namely the definition of the frame corresponding to the moment of the onset of the arterial phase, and the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling,

достигается тем, чтоachieved by the fact that

для каждого кадра исходной ангиографической серии кадров выделяют изображение, соответствующее области интереса, для элементов которого определяют заданную характеристику яркости,for each frame of the initial angiographic series of frames, an image corresponding to the region of interest is selected, for elements of which a predetermined brightness characteristic is determined,

в качестве кадра, соответствующего началу артериальной фазы, выбирают первый кадр, для которого значение заданной характеристики яркости для выделенного изображения изменилось на заданную величину по сравнению со значением той же характеристики яркости для выделенного изображения на предшествующем кадре,as the frame corresponding to the beginning of the arterial phase, select the first frame for which the value of the specified brightness characteristics for the selected image has changed by a predetermined amount compared to the value of the same brightness characteristics for the selected image on the previous frame,

в качестве кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения, выбирают кадр, для которого значение заданной характеристики яркости для выделенного изображения максимально отличается от значения той же характеристики яркости для выделенного изображения на первом кадре исходной ангиографической серии.as a frame corresponding to the moment of maximum capillary filling, choose a frame for which the value of the specified brightness characteristics for the selected image is as different as possible from the value of the same brightness characteristics for the selected image on the first frame of the original angiographic series.

Может быть выполнен вариант реализации вышеописанного способа формирования составного изображения из серии ангиографических цифровых субтракционных кадров, в котором в качестве заданной характеристики яркости для выделенного изображения, соответствующего области интереса, используют среднюю яркость названного изображения.An embodiment of the above method for generating a composite image from a series of angiographic digital subtraction frames can be performed, in which the average brightness of the named image is used as a given brightness characteristic for the selected image corresponding to the region of interest.

Подробное описание изобретенияDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Сущность заявляемого изобретения и возможность его практической реализации поясняются приведенным ниже описанием и чертежами.The essence of the claimed invention and the possibility of its practical implementation are illustrated by the following description and drawings.

Фиг. 1 иллюстрирует вариант исполнения системы для реализации настоящего изобретения.FIG. 1 illustrates an embodiment of a system for implementing the present invention.

Фиг. 2 иллюстрирует исходную ангиографическую серию кадров.FIG. 2 illustrates an initial angiographic series of frames.

Фиг. 3 иллюстрирует пример субтракционной серии кадров.FIG. 3 illustrates an example of a subtraction frame series.

Фиг. 4 иллюстрирует примеры субтракционных артефактов, возникающих из-за рефлекторных движений пациента во время съемки.FIG. 4 illustrates examples of subtraction artifacts resulting from patient reflex movements during imaging.

Фиг. 5 представляет пояснение к вариантам заявляемого способа. На графике а) изображена зависимость минимальной яркости в кадре субтракционной серии кадров от номера кадра. На графике б) изображена зависимость энергии отклика изображения на кадрах субтракционной серии кадров на ориентационно-чувствительный фильтр от номера кадра. К ориентационно-чувствительным фильтрам относят двумерные фильтры для распознавания текстуры изображения. К числу таких фильтров можно отнести фильтры на основе Фурье-преобразования, вейвлет-анализа, фильтры независимого анализа компонент, фильтры Габора и т.д. На графике в) изображена зависимость произведения минимальной яркости пикселей на сумму пикселей в изображении сосудов для кадров субтракционной серии кадров от номера кадра.FIG. 5 provides an explanation of the options of the proposed method. Graph a) shows the dependence of the minimum brightness in the frame of the subtraction series of frames on the frame number. The graph b) shows the dependence of the response energy of the image on the frames of the subtraction series of frames to an orientationally sensitive filter on the frame number. Orientationally sensitive filters include two-dimensional filters for recognizing image texture. These filters include filters based on the Fourier transform, wavelet analysis, filters for independent component analysis, Gabor filters, etc. The graph c) shows the dependence of the product of the minimum brightness of pixels by the sum of the pixels in the image of vessels for frames of the subtraction series of frames on the frame number.

Фиг. 6 представляет пояснение к вариантам заявляемого способа. На графике а) изображена зависимость минимальной яркости в кадре субтракционной серии кадров от номера кадра. На графике б) изображена зависимость энергии отклика изображения на кадрах субтракционной серии кадров на ориентационно-чувствительный фильтр от номера кадра. На графике в) изображена зависимость произведения минимальной яркости пикселей на сумму пикселей в изображении сосудов для кадров субтракционной серии кадров от номера кадра. На графике г) изображена зависимость средней яркости в области интереса на кадрах исходной ангиографической серии кадров от номера кадра.FIG. 6 provides an explanation of the options of the proposed method. Graph a) shows the dependence of the minimum brightness in the frame of the subtraction series of frames on the frame number. The graph b) shows the dependence of the response energy of the image on the frames of the subtraction series of frames to an orientationally sensitive filter on the frame number. The graph c) shows the dependence of the product of the minimum brightness of pixels by the sum of the pixels in the image of vessels for frames of the subtraction series of frames on the frame number. The graph d) shows the dependence of the average brightness in the region of interest on the frames of the initial angiographic series of frames on the frame number.

Фиг. 7 иллюстрирует пример составного изображения, сформированного из изображений нескольких фаз кровообращения.FIG. 7 illustrates an example of a composite image formed from images of several phases of blood circulation.

Последующее описание раскрывает варианты воплощения настоящего способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования.The following description discloses embodiments of the present method for determining frames corresponding to the boundaries of the circulatory phases during angiographic examination.

На фиг. 1 показан вариант исполнения системы 1 для регистрации и обработки исходной серии ангиографических 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 рентгеновского излучателя 8 и приемника излучения 9 вокруг исследуемого объема. В одном из возможных вариантов реализации приемник излучения 9 содержит сцинтилляционный экран (не показан), преобразующий рентгеновское излучение в видимое излучение, и матрицу фоточувствительных элементов (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 полученного изображения.In FIG. 1 shows an embodiment of a system 1 for recording and processing an initial series of angiographic frames. System 1 includes an X-ray unit 2, a control and data processing unit 3, controls 4, a movable X-ray transparent catheterization table 5, and a monitor 6. An X-ray unit 2 includes a stationary monoplane angiographic system of the C-arc type 7 with an x-ray emitter 8 and a radiation receiver fixed to it 9. The C-arc 7 is mounted on a motorized tripod, allowing rotation of the X-ray emitter 8 and radiation receiver 9 around the test volume. In one possible implementation, the radiation detector 9 comprises a scintillation screen (not shown) that converts x-ray radiation into visible radiation, and a matrix of photosensitive elements (not shown). The system may contain a different set of parts while retaining the functions of generating penetrating radiation, recording it in the form of a series of two-dimensional images of the patient’s internal anatomical structures, as well as processing the resulting image.

Для проведения исследований оператор, т.е. клинический персонал в лице, например, рентгенохирурга, посредством манипуляции органами управления 4 включает рентгеновскую установку 2 на 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 излучения 9 регистрирует прошедшее излучение и формирует ангиографический кадр, содержащий двумерное изображение исследуемого объема. Приемник 9 формирует ангиографические кадры 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. На регистрируемом приемником излучения 9 изображении исследуемого объема участки сосудистой системы, содержащие положительное рентгеноконтрастное вещество, имеют меньшую яркость по сравнению с анатомическими структурами пациента. Для исследований, проводимых с отрицательными рентгеноконтрастными веществами участки, содержащие рентгеноконтрастное вещество, будут иметь большую яркость по сравнению с анатомическими структурами пациента.For research, the operator, i.e. Clinical personnel in the person of, for example, an x-ray surgeon, by manipulating the controls 4, turn on the x-ray unit 2 for a transmission mode lasting several seconds. During one translucency session, the control and data processing device 3 generates a signal to turn on the emitter 8, which generates x-ray radiation passing through the studied volume of the patient's anatomical structures. The radiation receiver 9 registers the transmitted radiation and forms an angiographic frame containing a two-dimensional image of the investigated volume. The receiver 9 generates angiographic frames with a frequency specified by the control and data processing device 3. During the same translucent session, the operator introduces a radiopaque substance into the patient's vascular system (manually or by means of an injector). On the image of the studied volume recorded by the radiation receiver 9, sections of the vascular system containing a positive radiopaque substance have a lower brightness compared to the anatomical structures of the patient. For studies conducted with negative radiopaque substances, areas containing a radiopaque substance will have greater brightness compared to the anatomical structures of the patient.

Устройство управления и обработки данных 3 фиксирует каждый кадр, формируемый приемником излучения 9. Из полученных кадров формируют исходную серию ангиографических кадров 10 (фиг. 2). Формирование исходной серии ангиографических кадров 10 может быть синхронизировано или не синхронизировано с сигналами ЭКГ и респираторными сигналами. Таким образом, получают исходную ангиографическую серию кадров, содержащую изображение сосудистой системы пациента до, во время и после момента ввода в нее рентгеноконтрастного вещества.The control and data processing device 3 captures each frame formed by the radiation receiver 9. From the received frames form the initial series of angiographic frames 10 (Fig. 2). The formation of the initial series of angiographic frames 10 may or may not be synchronized with ECG and respiratory signals. Thus, an initial angiographic series of frames is obtained containing an image of the patient's vascular system before, during, and after the moment of introducing a radiopaque substance into it.

Кадры, соответствующих границам фаз кровообращения, могут быть выделены из исходной ангиографической серии кадров 10 различными способами. Например, в одном варианте исполнения настоящего изобретения определение кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, осуществляют по исходной ангиографической серии кадров 10. В других вариантах определение кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, производят путем обработки субтракционной серии кадров 11 (фиг. 3).Frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation can be extracted from the initial angiographic series of frames in 10 different ways. For example, in one embodiment of the present invention, the frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases are determined by the initial angiographic series of frames 10. In other embodiments, the frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases are determined by processing the subtraction series of frames 11 (Fig. 3).

Для получения субтракционной серии кадров 11 (фиг. 3) устройство управления и обработки данных 3 производит формирование маски. Маску формируют по меньшей мере из одного кадра исходной ангиографической серии кадров 10, зафиксированных до момента ввода рентгеноконтрастного вещества. Для каждого кадра исходной ангиографической серии кадров производят компенсацию движения изображения между кадрами исходной ангиографической серии кадров и маской. Формируют субтракционную серию кадров 11 (фиг. 3) за счет вычитания маски из каждого кадра исходной ангиографической серии кадров 10. На кадрах субтракционной серии кадров 11 могут присутствовать субтракционные артефакты, обусловленные недостаточной компенсацией движения пациента во время съемки. Кроме того, на кадрах субтракционной серии кадров 11 могут присутствовать артефакты, обусловленные физиологическими процессами в организме пациента, такими как дыхание и сердечные сокращения, регистрируемыми, например, при ангиографическом исследовании коронарных сосудов. Устранение субтракционных артефактов может быть реализовано посредством известных методов цифровой обработки за счет операций сдвига и поворота маски для совмещения с изображением анатомических структур на кадрах исходной ангиографической серии кадров 10, например, по способу, изложенному в описании к Евразийской заявке №201200924 на изобретение «Способ получения субтракционного ангиографического изображения».To obtain subtraction series of frames 11 (Fig. 3), the control and data processing device 3 produces a mask. The mask is formed from at least one frame of the initial angiographic series of frames 10, recorded before the introduction of the radiopaque substance. For each frame of the original angiographic series of frames, image movement is compensated between the frames of the original angiographic series of frames and the mask. A subtraction series of frames 11 is formed (Fig. 3) by subtracting the mask from each frame of the initial angiographic series of frames 10. Subtraction artifacts may be present on the frames of the subtraction series of frames 11 due to insufficient compensation of the patient’s movement during shooting. In addition, artifacts caused by physiological processes in the patient’s body, such as respiration and cardiac contractions, recorded, for example, during angiographic examination of coronary vessels, may be present on frames of the subtraction series of frames 11. The elimination of subtraction artifacts can be implemented using well-known digital processing methods due to mask shift and rotation operations to combine with the image of the anatomical structures on the frames of the original angiographic series of frames 10, for example, according to the method described in the description of Eurasian application No.201200924 for the invention, “Method for obtaining subtraction angiographic image. "

В некоторых случаях артефакты движения не удается скомпенсировать полностью. На кадрах субтракционной серии кадров 11 могут присутствовать субтракционные артефакты 12 (фиг. 4), связанные с рефлекторными движениями пациента (дыхание, глотание, движение глазных яблок), движением его внутренних органов (сердцебиение, расширение легких и т.д.) и другие. Наличие указанных артефактов, а также шумов изображения может привести к ошибочным результатам определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при оценке исключительно по минимальной яркости изображения (фиг. 5а и 6а). К границам фаз кровообращения относят момент начала артериальной фазы 13, момент окончания артериальной фазы 14, момент начала капиллярной фазы 15, момент максимального капиллярного наполнения 16, момент окончания капиллярной фазы 17, момент начала венозной фазы 18, момент окончания венозной фазы 19. Так на фигурах 5 и 6 видно, что наличие субтракционных артефактов 12 приводит к ошибкам определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, например к ошибочному определению момента начала артериальной фазы 13, неточному определению момента окончания артериальной фазы 14, «размыванию» пика, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, к неточному определению момента начала венозной фазы 18.In some cases, motion artifacts cannot be fully compensated. The frames of the subtraction series of frames 11 may contain subtraction artifacts 12 (Fig. 4) associated with the patient's reflex movements (breathing, swallowing, eyeballs movement), the movement of his internal organs (heartbeat, lung expansion, etc.) and others. The presence of these artifacts, as well as image noise, can lead to erroneous results of determining frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases when evaluated solely from the minimum image brightness (Figs. 5a and 6a). The boundaries of the phases of blood circulation include the start of the arterial phase 13, the end of the arterial phase 14, the start of the capillary phase 15, the moment of maximum capillary filling 16, the end of the capillary phase 17, the start of the venous phase 18, the end of the venous phase 19. So in the figures Figures 5 and 6 show that the presence of subtraction artifacts 12 leads to errors in determining frames corresponding to the boundaries of the blood circulation phases, for example, to erroneously determine the moment of the onset of arterial phase 13, to inaccurate determination of the moment coagulant closure arterial phase 14, "blurring" peak corresponding to the time of maximum filling of the capillary 16, to an inaccurate definition of the start of the venous phase 18.

Момент начала артериальной фазы 13 характеризует момент, при котором на кадрах субтракционной серии кадров 11 впервые появилось изображение рентгеноконтрастного вещества (фиг. 3).The moment of the beginning of the arterial phase 13 characterizes the moment at which the image of the radiopaque substance first appeared on the frames of the subtraction series of frames 11 (Fig. 3).

Момент окончания артериальной фазы 14 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество начинает заполнение капилляров, но, по большей части, находится в артериях (фиг. 3).The moment of the end of the arterial phase 14 characterizes the moment at which the radiopaque substance begins to fill the capillaries, but, for the most part, is in the arteries (Fig. 3).

Момент начала капиллярной фазы 15 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество, по большей части, вышло из артерий и преимущественно находится в капиллярах (фиг. 3).The moment of the onset of the capillary phase 15 characterizes the moment at which the radiopaque substance, for the most part, exits the arteries and is mainly located in the capillaries (Fig. 3).

Момент максимального капиллярного наполнения 16 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 субтракционной серии кадров 11 (фиг. 3).The moment of maximum capillary filling 16 characterizes the moment at which the radiopaque substance is predominantly contained in the capillaries that feed the body tissues and least affects the arteries and veins compared to the rest of the frames of the subtraction series of frames 11 (Fig. 3).

Момент окончания капиллярной фазы 17 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество начинает заполнять вены, но преимущественно содержится в капиллярах (фиг. 3).The moment of the end of the capillary phase 17 characterizes the moment at which the radiopaque substance begins to fill the veins, but is mainly contained in the capillaries (Fig. 3).

Момент начала венозной фазы 18 характеризует момент, при котором рентгеноконтрастное вещество по большей части вышло из капилляров и преимущественно находится в венах (фиг. 3).The moment of onset of the venous phase 18 characterizes the moment at which the radiopaque substance for the most part emerged from the capillaries and is mainly located in the veins (Fig. 3).

Момент окончания венозной фазы 19 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).The moment of the end of the venous phase 19 characterizes the moment at which the radiopaque substance left the area of the vascular system recorded by the receiver 9, or coincides with the last frame of the series if the series ended earlier (Fig. 3).

Субтракционные артефакты 12 могут иметь яркость сопоставимую с яркостью рентгеноконтрастного вещества, что может приводить к ошибкам определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, а следовательно, к включению ложных кадров в наборы кадров различных фаз. Это, в свою очередь, может привести, например, к ошибочному назначению визуальных атрибутов при формировании составного изображения, что, в конечном счете, может привести к затруднению диагностики состояния пациента.Subtraction artifacts 12 may have a brightness comparable to the brightness of a radiopaque substance, which can lead to errors in determining frames corresponding to the boundaries of the circulatory phases, and therefore to the inclusion of false frames in sets of frames of different phases. This, in turn, can lead, for example, to the erroneous assignment of visual attributes during the formation of a composite image, which, ultimately, can lead to difficulties in diagnosing the patient's condition.

Один из вариантов способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования состоит в следующем.One of the options for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic studies is as follows.

В способе определяют кадры, соответствующие моментам окончания артериальной фазы 14, максимального капиллярного наполнения 16, начала венозной фазы 18 и окончания венозной фазы 19. Для этого к каждому кадру субтракционной серии кадров 11 применяют ориентационно-чувствительный фильтр по меньшей мере одной конфигурации. Например, в качестве ориентационно-чувствительного фильтра используют двумерный фильтр Габора. Конфигурация двумерного фильтра Габора размером k×k определяется ориентацией ϕ, радиальной частотой ω. Импульсная характеристика g такого фильтра определяется в виде гармонической функции, помноженной на гауссиан, и может быть записана в видеThe method determines the frames corresponding to the moments of the end of the arterial phase 14, the maximum capillary filling 16, the beginning of the venous phase 18 and the end of the venous phase 19. For this, an orientation-sensitive filter of at least one configuration is applied to each frame of the subtraction series of frames 11. For example, a two-dimensional Gabor filter is used as an orientation-sensitive filter. The configuration of a two-dimensional Gabor filter of size k × k is determined by the orientation ϕ, the radial frequency ω. The impulse response g of such a filter is determined as a harmonic function multiplied by a Gaussian and can be written as

,

где a=xcosϕ+ysinϕ, b=-xsinϕ+ycosϕ,where a = xcosϕ + ysinϕ, b = -xsinϕ + ycosϕ,

σ - стандартное отклонение Гауссового ядра, определяющее амплитуду импульсной характеристики, например, σ=k/9,σ is the standard deviation of the Gaussian core, which determines the amplitude of the impulse response, for example, σ = k / 9,

с - константа.c is a constant.

Рассчитывают энергию отклика изображения в каждом кадре субтракционной серии кадров 11 на ориентационно-чувствительный фильтр каждой конфигурации, например, по выражениюThe response energy of the image in each frame of the subtraction series of frames 11 is calculated on the orientation-sensitive filter of each configuration, for example, by the expression

,

где

- результат свертки изображения j-го кадра с фильтром k-й конфигурации,

- действительная часть результата свертки изображения с фильтром,

- мнимая часть результата свертки изображения с фильтром. Сочетают результаты расчета энергии отклика изображения на ориентационно-чувствительный фильтр разных конфигураций, например, посредством перемножения функции энергии отклика в каждом кадре, полученной для фильтра в различных конфигурациях.Where

- the result of convolution of the image of the j-th frame with the filter of the k-th configuration,

- the real part of the result of convolution of the image with the filter,

- the imaginary part of the result of convolution of the image with the filter. Combine the results of calculating the response energy of the image to an orientationally sensitive filter of different configurations, for example, by multiplying the response energy function in each frame obtained for the filter in various configurations.

Для ускорения вычислений используют несколько доминантных конфигураций ориентационно-чувствительного фильтра, априорно подобранных для анализа соответствующих участков сосудистой системы пациента в различных проекциях.To speed up the calculations, several dominant orientationally sensitive filter configurations are used, a priori selected to analyze the corresponding sections of the patient's vascular system in various projections.

Кадр, соответствующий моменту окончания артериальной фазы 14, определяют по первому максимуму энергии отклика среди кадров субтракционной серии кадров 11 (фиг. 5б и 6б). В этот момент изображения сосудов имеют ярко выраженную ориентацию в нескольких доминантных направлениях, определяемых анатомией тела пациента и расположением С-дуги 7 относительно исследуемого объема.The frame corresponding to the moment of the end of the arterial phase 14 is determined by the first maximum of the response energy among the frames of the subtraction series of frames 11 (Figs. 5b and 6b). At this moment, the images of the vessels have a pronounced orientation in several dominant directions, determined by the anatomy of the patient’s body and the location of the C-arc 7 relative to the volume under investigation.

Кадр, соответствующий моменту максимального капиллярного наполнения 16, определяют по минимуму энергии отклика, полученному после момента окончания артериальной фазы 14 (фиг. 5б и 6б). По мере вымывания рентгеноконтрастного вещества из артерий в капилляры энергия отклика ориентационно-чувствительного фильтра спадает. Это связано с тем, что, с одной стороны, яркость изображения на кадре, соответствующем моменту максимального капиллярного наполнения 16, соответствует наименьшей яркости изображения среди кадров субтракционной серии кадров 11, следующих после момента окончания артериальной фазы 14. С другой стороны, в изображении, соответствующем моменту максимального капиллярного наполнения 16, нельзя выявить преимущественную ориентацию ни в одном из направлений. Следовательно, в момент максимального капиллярного наполнения 16 энергия отклика ориентационно-чувствительного фильтра будет минимальной (фиг. 5 и фиг. 6) для кадров, следующих после момента окончания артериальной фазы 14.The frame corresponding to the moment of maximum capillary filling 16 is determined by the minimum response energy obtained after the moment of the end of the arterial phase 14 (Fig. 5b and 6b). As the radiopaque substance is washed out of the arteries into the capillaries, the response energy of the orientationally sensitive filter decreases. This is due to the fact that, on the one hand, the brightness of the image on the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling 16 corresponds to the smallest image brightness among frames of the subtraction series of frames 11 following after the end of the arterial phase 14. On the other hand, in the image corresponding to moment of maximum capillary filling 16, it is impossible to identify the preferred orientation in any of the directions. Therefore, at the time of maximum capillary filling 16, the response energy of the orientation-sensitive filter will be minimal (Fig. 5 and Fig. 6) for frames following after the end of the arterial phase 14.

Кадр, соответствующий моменту начала венозной фазы 18, определяют по первому максимуму энергии отклика, полученному после момента максимального капиллярного наполнения 16 (фиг. 5б и фиг. 6б). По мере вымывания рентгеноконтрастного вещества из капилляров в вены происходит увеличение энергии отклика ориентационно-чувствительного фильтра для кадров субтракционной серии кадров 11. Это связано с тем, что вены, так же как и артерии, имеют выраженную ориентацию в нескольких основных направлениях, обусловленных анатомией пациента и проекцией анатомических структур на плоскость приемника 9. Поэтому при выходе рентгеноконтрастного вещества в вены энергия отклика проходит через максимум.The frame corresponding to the onset of the venous phase 18 is determined by the first maximum response energy obtained after the moment of maximum capillary filling 16 (Fig. 5b and Fig. 6b). As the radiopaque substance is washed away from the capillaries into the veins, the response energy of the orientation-sensitive filter increases for frames of the subtraction series of frames 11. This is due to the fact that veins, like arteries, have a pronounced orientation in several main directions due to the patient’s anatomy and the projection of the anatomical structures onto the plane of the receiver 9. Therefore, when the radiopaque substance exits into the veins, the response energy passes through a maximum.

Кадр, соответствующий моменту окончания венозной фазы 19, определяют по минимуму энергий отклика, полученному после момента начала венозной фазы 18.The frame corresponding to the end of the venous phase 19 is determined by the minimum response energies obtained after the start of the venous phase 18.

Дополнительно могут быть определены кадры, соответствующие моменту начала капиллярной фазы 15 и моменту окончания капиллярной фазы 17. Один из кадров, предшествующий моменту максимального капиллярного наполнения 16, энергия отклика для которого отличается от энергии отклика для кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, не более чем на заданную величину, назначают кадром, соответствующим моменту начала капиллярной фазы 15. Один из кадров, следующий после момента максимального капиллярного наполнения 16, энергия отклика для которого отличается от энергии отклика для кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, не более чем на заданную величину, назначают кадром, соответствующим моменту окончания капиллярной фазы 17.Additionally, frames corresponding to the moment of the beginning of the capillary phase 15 and the moment of the end of the capillary phase 17 can be determined. One of the frames preceding the moment of maximum capillary filling 16, the response energy for which differs from the response energy for the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling 16, is not more than than a predetermined value, is assigned a frame corresponding to the moment of the beginning of the capillary phase 15. One of the frames following the moment of maximum capillary filling 16, energy Ia response to the response which differs from the energy of the frame corresponding to the moment of maximum filling of the capillary 16, not more than a predetermined amount, prescribed frames corresponding to the time phase of the capillary closure 17.

Кадры, соответствующие границам фаз кровообращения, могут быть определены на основе интерполированной функции зависимости энергии отклика от номера кадра. Кроме того, функция зависимости энергии отклика от номера кадра может быть сглажена любым известным фильтром сглаживания, например, скользящим средним, медианой и т.д., причем размер ядра фильтра может варьироваться с учетом частоты съемки кадров.The frames corresponding to the boundaries of the circulatory phases can be determined based on the interpolated function of the dependence of the response energy on the frame number. In addition, the function of the dependence of the response energy on the frame number can be smoothed out by any known smoothing filter, for example, moving average, median, etc., moreover, the size of the filter core can vary taking into account the frame rate.

Следует отметить, что определение кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, только по минимальной яркости пикселей изображения (максимальному почернению в кадре) без учета ориентации изображения может привести к ошибочным результатам (фиг. 5а и 6а). Наиболее темные пиксели как в артериальной, так и в венозной фазах соответствуют наиболее крупным сосудам, а также сосудам, имеющим изгибы в плоскости, перпендикулярной плоскости приемника излучения 9. Однако к моменту наполнения таких сосудов рентгеноконтрастное вещество зачастую либо еще не успевает достичь средних и мелких сосудов в артериальной фазе, либо уже покинуло средние и мелкие вены. Учет преимущественной ориентации изображения посредством определения энергии отклика изображения (фиг. 5б и 6б) на ориентационно-чувствительный фильтр позволяет получить более корректную оценку, а значит увеличить точность определения кадров, соответствующих границам фаз.It should be noted that the determination of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, only by the minimum brightness of the image pixels (maximum blackening in the frame) without taking into account the image orientation can lead to erroneous results (Figs. 5a and 6a). The darkest pixels in both the arterial and venous phases correspond to the largest vessels, as well as vessels having bends in a plane perpendicular to the plane of the radiation receiver 9. However, by the time these vessels are filled, the radiopaque substance often or still does not have time to reach medium and small vessels in the arterial phase, or already left the medium and small veins. Taking into account the preferential orientation of the image by determining the response energy of the image (Fig. 5b and 6b) to an orientationally sensitive filter allows a more accurate estimate to be obtained, which means increasing the accuracy of determining frames corresponding to phase boundaries.

Другой способ определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования состоит в следующем.Another way to determine frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation during angiographic studies is as follows.

Для каждого кадра субтракционной серии кадров 11 определяют количество пикселей в изображении сосудов. Для этого на этапе обучения устройства управления и обработки данных 3 на основе анализа яркости в наборе обучающих изображений определяют яркость центра кластера фона и центра кластера сосудов. На этапе разделения фаз кровообращения по субтракционной серии кадров 11 для каждого пикселя на кадре находят разницу между яркостью пикселя на кадре и яркостью центра каждого кластера. Пиксель относят к тому из двух кластеров, величина разницы до центра которого является наименьшей. Из пикселей, отнесенных к кластеру сосудов, получают изображение сосудов. Изображение сосудов может быть получено альтернативным методом по одному из известных способов сегментации изображений сосудов. Затем определяют количество пикселей в изображении сосудов. Для каждого кадра субтракционной серии кадров определяют минимальную яркость пикселей на кадре. Находят произведение количества пикселей в изображении сосудов и минимальной яркости пикселей на кадре (далее по тексту «ключевое произведение»).For each frame of the subtraction series of frames 11, the number of pixels in the image of the vessels is determined. For this, at the training stage of the control and data processing device 3, based on the brightness analysis, the brightness of the center of the background cluster and the center of the vascular cluster is determined in the set of training images. At the stage of separation of blood circulation phases according to the subtraction series of frames 11, for each pixel in the frame, the difference between the brightness of the pixel in the frame and the brightness of the center of each cluster is found. A pixel refers to that of two clusters, the difference to the center of which is the smallest. From the pixels assigned to the vascular cluster, an image of the vessels is obtained. The image of blood vessels can be obtained by an alternative method according to one of the known methods of segmentation of images of blood vessels. Then determine the number of pixels in the image of the vessels. For each frame of the subtraction series of frames, the minimum brightness of pixels in the frame is determined. Find the product of the number of pixels in the image of the vessels and the minimum brightness of the pixels in the frame (hereinafter referred to as the "key product").

Кадр, соответствующий моменту максимального капиллярного наполнения 16, определяют по максимальному значению ключевого произведения среди кадров субтракционной серии кадров 11 (фиг. 5в и 6в).The frame corresponding to the moment of maximum capillary filling 16 is determined by the maximum value of the key product among the frames of the subtraction series of frames 11 (Figs. 5c and 6c).

Кадр, соответствующий моменту начала артериальной фазы 13, определяют следующим образом. Для каждых двух соседних кадров субтракционной серии кадров 11 вычисляют величину разницы между соответствующими им значениями ключевого произведения. Нормируют полученное значение на максимальное значение ключевого произведения для кадров субтракционной серии кадров 11. В качестве кадра, соответствующего началу артериальной фазы 13 выбирают кадр, для которого значение нормированной разницы превышает заданный порог (например, 2%).The frame corresponding to the start of arterial phase 13 is determined as follows. For each two adjacent frames of the subtraction series of frames 11, the difference between the corresponding values of the key product is calculated. The resulting value is normalized to the maximum value of the key product for frames of the subtraction series of frames 11. As a frame corresponding to the beginning of the arterial phase 13, a frame is selected for which the value of the normalized difference exceeds a predetermined threshold (for example, 2%).

Дополнительно могут быть определены кадры, соответствующие моменту начала капиллярной фазы 15 и моменту окончания капиллярной фазы 17. Один из кадров, предшествующий моменту максимального капиллярного наполнения 16, значение ключевого произведения для которого отличается от значения ключевого произведения, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, не более чем на заданную величину, назначают кадром, соответствующим моменту начала капиллярной фазы 15. Один из кадров, следующий после момента максимального капиллярного наполнения 16, значение ключевого произведения для которого отличается от значения ключевого произведения для кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, не более чем на заданную величину, назначают кадром, соответствующим моменту окончания капиллярной фазы 17.Additionally, frames corresponding to the moment of the beginning of the capillary phase 15 and the moment of the end of the capillary phase 17 can be determined. One of the frames preceding the moment of the maximum capillary filling 16, the value of the key product for which differs from the value of the key product corresponding to the time of the maximum capillary filling 16, no more than a predetermined value, is assigned a frame corresponding to the moment of the beginning of the capillary phase 15. One of the frames following the moment of the maximum capillary Nogo filling 16, a key product of the value for which is different from the key pieces for the frame corresponding to the maximum capillary refill time 16, no more than a predetermined amount, prescribed frames corresponding to the time phase of the capillary closure 17.

Для увеличения точности определения границ фаз кровообращения любая из трех функций - зависимость количества пикселей в изображении сосудов от номера кадра, зависимость минимальной яркости пикселей на кадре от номера кадра и зависимость ключевого произведения от номера кадра - может быть сглажена одним из известных фильтров сглаживания, например скользящим средним, медианным фильтром и т.д., с учетом частоты съемки кадров.To increase the accuracy of determining the boundaries of blood circulation phases, any of the three functions — the dependence of the number of pixels in the image of the vessels on the frame number, the dependence of the minimum brightness of pixels on the frame on the frame number and the dependence of the key product on the frame number — can be smoothed by one of the known smoothing filters, for example, sliding medium, median filter, etc., taking into account the frame rate.

В этом варианте реализации способа определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования увеличение точности получают за счет того, что дополняют информацию о минимальной яркости пикселей в кадрах субтракционной серии кадров 11 информацией о количестве пикселей в изображении сосудов. Полученная оценка оказывается более устойчивой к субтракционным артефактам 12 (фиг. 5а и 5в, 6а и 6в), поскольку пик функции ключевого произведения, определяющий момент максимального капиллярного наполнения, зависит, главным образом, от количества пикселей в изображении сосудов, а значит мало подвержен смещениям из-за присутствия субтракционных артефактов на кадре. Кроме того, пик функции ключевого произведения ярко выражен и хорошо отличим от соседних с ним значений, что также увеличивает вероятность правильного определения момента максимального капиллярного наполнения.In this embodiment of the method of determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, during angiographic studies, an increase in accuracy is obtained by supplementing the information about the minimum brightness of pixels in frames of the subtraction series of frames 11 with information about the number of pixels in the image of the vessels. The resulting estimate turns out to be more resistant to subtraction artifacts 12 (Figs. 5a and 5c, 6a and 6c), since the peak of the key product function, which determines the moment of maximum capillary filling, depends mainly on the number of pixels in the image of the vessels, which means that it is less susceptible to displacements due to the presence of subtraction artifacts in the frame. In addition, the peak of the function of the key product is pronounced and well distinguishable from its neighboring values, which also increases the probability of correctly determining the moment of maximum capillary filling.

Определяют область интереса на каждом кадре исходной ангиографической серии кадров 10. Под областью интереса понимают такую часть кадра, в которой присутствует изображение только проекций органов пациента. В область интереса не включают изображение проекций частей цифрового ангиографического комплекса (например, глубинной диафрагмы - «коллиматора») и свободных частей кадра (так называемого «воздуха»). Изображение, соответствующее области интереса, может быть выделено для каждого кадра исходной ангиографической серии кадров 10 за счет определения пикселей на кадре, значение яркости которых находится в пределах допустимых значений. Например, в изображение, соответствующее области интереса, включают все пиксели на кадре за исключением тех пикселей, яркость которых находится в пределах двухпроцентного отклонения от максимального значения яркости пикселей на кадре. Пиксели с максимальной яркостью обычно соответствуют изображению «воздуха», которое оказывается нестабильным по яркости и может привести к ошибкам определения фаз кровообращения. Изображение, соответствующее области интереса, может быть найдено другими известными методами, посредством анализа изображения на кадре, например, обученной нейронной сетью по способу, изложенному в описании к патенту RU 2431196 C1 на изобретение «Способ определения уровня яркости в зоне интереса цифрового медицинского рентгеновского изображения».The region of interest is determined on each frame of the initial angiographic series of frames 10. The region of interest is understood to mean that part of the frame in which there is an image of only projections of the patient’s organs. The area of interest does not include the image of projections of parts of a digital angiographic complex (for example, a deep diaphragm - a “collimator”) and free parts of a frame (the so-called “air”). An image corresponding to the region of interest can be allocated for each frame of the initial angiographic series of frames 10 by determining the pixels on the frame whose brightness value is within acceptable values. For example, the image corresponding to the region of interest includes all the pixels in the frame except those pixels whose brightness is within two percent deviation from the maximum brightness of pixels in the frame. Pixels with maximum brightness usually correspond to the image of "air", which turns out to be unstable in brightness and can lead to errors in determining the phases of blood circulation. The image corresponding to the region of interest can be found by other known methods, by analyzing the image on the frame, for example, a trained neural network according to the method described in the description of patent RU 2431196 C1 for the invention “Method for determining the brightness level in the zone of interest of a digital medical x-ray image” .

Для элементов изображения, соответствующего области интереса, на каждом кадре исходной ангиографической серии кадров 10 определяют заданную характеристику яркости, например среднюю яркость названных элементов. В качестве кадра, соответствующего началу артериальной фазы 13, выбирают первый кадр, для которого средняя яркость для изображения, соответствующего области интереса, уменьшилась на заданную величину (например, 0.2%) по сравнению со средней яркостью для изображения, соответствующего области интереса, на предшествующем кадре. Ввод рентгеноконтрастного вещества в сосудистую систему пациента вызывает резкое изменение средней яркости изображения, соответствующего области интереса, на кадре исходной ангиографической серии кадров 10. При этом движение пациента может изменить конфигурацию области интереса на кадре, но не меняет среднюю яркость изображения, соответствующего области интереса. Исходная ангиографическая серия кадров 10 свободна от субтракционных артефактов 12, благодаря чему момент начала артериальной фазы 13 можно устойчиво детектировать даже на сериях с рефлекторными движениями пациента.For elements of the image corresponding to the region of interest, on each frame of the initial angiographic series of frames 10, a predetermined brightness characteristic is determined, for example, the average brightness of these elements. As the frame corresponding to the beginning of the arterial phase 13, the first frame is selected for which the average brightness for the image corresponding to the region of interest has decreased by a predetermined amount (for example, 0.2%) compared with the average brightness for the image corresponding to the region of interest in the previous frame . The introduction of a radiopaque substance into the vascular system of the patient causes a sharp change in the average brightness of the image corresponding to the region of interest on the frame of the initial angiographic series of frames 10. Moreover, the movement of the patient can change the configuration of the region of interest on the frame, but does not change the average brightness of the image corresponding to the region of interest. The initial angiographic series of frames 10 is free from subtraction artifacts 12, so that the moment of the onset of the arterial phase 13 can be stably detected even in series with reflex movements of the patient.

В качестве кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, выбирают кадр, для которого средняя яркость изображения, соответствующего области интереса, максимально отличается от значения средней яркости изображения, соответствующего области интереса, на первом кадре исходной ангиографической серии 10 (фиг. 6г). Изображение наполненных рентгеноконтрастным веществом капилляров в момент максимального капиллярного наполнения 16 занимает наибольшую площадь на кадре исходной ангиографической серии кадров 10 по сравнению с кадрами, соответствующими другим фазам цикла кровообращения. В результате средняя яркость изображения, соответствующего области интереса, на кадрах исходной ангиографической серии кадров 10 наибольшим образом искажена в момент максимального наполнения 16 (фиг. 6г). При этом исходная ангиографическая серия кадров 10 свободна от субтракционных артефактов, что позволяет увеличить точность оценки при наличии рефлекторных движений пациента во время съемки.As a frame corresponding to the moment of maximum capillary filling 16, a frame is selected for which the average brightness of the image corresponding to the region of interest is as different as possible from the average brightness of the image corresponding to the region of interest in the first frame of the initial angiographic series 10 (Fig. 6d). The image of capillaries filled with X-ray contrast medium at the time of maximum capillary filling 16 occupies the largest area on the frame of the initial angiographic series of frames 10 compared to frames corresponding to other phases of the blood circulation cycle. As a result, the average brightness of the image corresponding to the region of interest on the frames of the initial angiographic series of frames 10 is most distorted at the time of maximum filling 16 (Fig. 6d). Moreover, the initial angiographic series of frames 10 is free from subtraction artifacts, which allows to increase the accuracy of the assessment in the presence of reflex movements of the patient during shooting.

Дополнительно могут быть определены кадры, соответствующие моменту начала капиллярной фазы 15 и моменту окончания капиллярной фазы 17. Один из кадров, предшествующий моменту максимального капиллярного наполнения 16, средняя яркость изображения в области интереса для которого отличается от средней яркости изображения в области интереса для кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, не более чем на заданную величину, назначают кадром, соответствующим моменту начала капиллярной фазы 15. Один из кадров, следующий после момента максимального капиллярного наполнения 16, средняя яркость изображения в области интереса для которого отличается от средней яркости изображения в области интереса для кадра, соответствующего моменту максимального капиллярного наполнения 16, не более чем на заданную величину, назначают кадром, соответствующим моменту окончания капиллярной фазы 17.Additionally, frames corresponding to the moment of the beginning of the capillary phase 15 and the moment of the end of the capillary phase 17 can be determined. One of the frames preceding the moment of the maximum capillary filling 16, the average brightness of the image in the region of interest for which differs from the average brightness of the image in the region of interest for the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling 16, no more than a predetermined amount, is assigned a frame corresponding to the moment of the beginning of the capillary phase 15. One of the frames, the following after the moment of maximum capillary filling 16, the average brightness of the image in the region of interest for which differs from the average brightness of the image in the region of interest for the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling 16 by no more than a predetermined amount, is assigned a frame corresponding to the moment of the end of the capillary phase 17 .

Следует отметить, что вместо средней яркости могут быть использованы иные статистические параметры яркости изображения на кадре.It should be noted that instead of the average brightness, other statistical parameters of the image brightness in the frame can be used.

Для определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, при проведении ангиографического исследования может быть получен ряд схожих техник с использованием сочетания вариантов реализации настоящего изобретения. Так кадры, соответствующие моментам начала артериальной фазы 13 и максимального капиллярного наполнения 16, могут быть определены посредством вычисления ключевого произведения для кадров субтракционной серии кадров 11. Кадры, соответствующие моментам окончания артериальной фазы 14 и начала венозной фазы 18, могут быть найдены с использованием энергии отклика кадров субтракционной серии кадров 11 на ориентационно-чувствительный фильтр определенной конфигурации и т.д.To determine the frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, during an angiographic study, a number of similar techniques can be obtained using a combination of embodiments of the present invention. So the frames corresponding to the moments of the beginning of the arterial phase 13 and the maximum capillary filling 16 can be determined by calculating the key product for the frames of the subtraction series of frames 11. The frames corresponding to the moments of the end of the arterial phase 14 and the beginning of the venous phase 18 can be found using the response energy frames of subtraction series of frames 11 per orientation-sensitive filter of a certain configuration, etc.

Изображение на кадрах исходной ангиографической серии кадров 10 и субтракционной серии кадров 11, так же, как и анализируемые функции, получаемые на их основе, могут быть сглажены известными способами фильтрации в пространственной и временной областях.The image on the frames of the initial angiographic series of frames 10 and the subtraction series of frames 11, as well as the analyzed functions obtained on their basis, can be smoothed by known filtering methods in the spatial and temporal domains.

Используемые для определения кадров, соответствующих границам фаз кровообращения, экстремальные значения анализируемых функций, также как и применяемые пороговые значения, могут быть заменены на значения, отличные от значений, упомянутых в описании к настоящему изобретению. Так вместо экстремального значения может быть использовано значение, равное определенной доле от экстремального значения. Экстремальное значение анализируемой функции может быть получено как экстремум среди нескольких последовательных значений анализируемой функции.Used to determine the frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, the extreme values of the analyzed functions, as well as the applied threshold values, can be replaced by values other than the values mentioned in the description of the present invention. So instead of the extreme value, a value equal to a certain fraction of the extreme value can be used. The extreme value of the analyzed function can be obtained as an extremum among several consecutive values of the analyzed function.

Найденные кадры, соответствующие границам фаз кровообращения, могут быть использованы для определения наборов кадров субтракционной серии кадров 11, соответствующих различным фазам кровообращения, и получения составных изображений для каждой из фаз. Это позволяет, например, получить экономию рентгеноконтрастного вещества без потери в информативности изображения сосудистой системы. Составные изображения для каждой фазы кровообращения могут быть объединены в одно составное изображение для субтракционной серии кадров 11 (фиг. 7). Для сохранения диагностической ценности составных изображений применяют различные визуальные атрибуты, например разные цвета, штриховки и т.д. Это позволяет идентифицировать отдельные фазы кровообращения на составном изображении, а значит различать изображения участков сосудов, наполняемых в рамках различных фаз кровообращения.The found frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation can be used to determine sets of frames of the subtraction series of frames 11 corresponding to different phases of blood circulation, and to obtain composite images for each of the phases. This allows, for example, to obtain savings in radiopaque substances without loss in the information content of the image of the vascular system. Composite images for each phase of blood circulation can be combined into one composite image for subtraction series of frames 11 (Fig. 7). To preserve the diagnostic value of composite images, various visual attributes are used, for example, different colors, hatching, etc. This allows you to identify the individual phases of blood circulation in the composite image, and therefore to distinguish between images of sections of blood vessels filled within the different phases of blood circulation.

Таким образом, заявляемое техническое решение всей своей совокупностью существенных признаков в каждом из трех вариантов исполнения позволяет достичь технический результат, а именно увеличение точности определения границ фаз кровообращения.Thus, the claimed technical solution with its entire set of essential features in each of the three options for implementation allows to achieve a technical result, namely an increase in the accuracy of determining the boundaries of the phases of blood circulation.

Claims

1. The method of determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, during angiographic studies, including

obtaining the initial angiographic series of frames,

the formation of subtraction series of frames from the original angiographic series of frames,

the definition of frames subtraction series of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, namely

determination of the frame corresponding to the moment of the end of the arterial phase; a frame corresponding to the moment of maximum capillary filling; a frame corresponding to the moment the venous phase begins; and a frame corresponding to the moment of the end of the venous phase,

wherein at least for one phase of blood circulation a composite image is generated and visual attributes are placed to identify individual phases of blood circulation in the composite image,

characterized in that

an orientation-sensitive filter of at least one configuration is applied to each frame of the subtraction series of frames,

calculate the response energy of the image in each frame of the subtraction series of frames on an orientation-sensitive filter,

the frame corresponding to the moment of the end of the arterial phase is determined by the first maximum of the response energy among the frames of the subtraction series of frames,

the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling is determined by the minimum response energy obtained after the moment of the end of the arterial phase,

the frame corresponding to the moment of the onset of the venous phase is determined by the first maximum response energy obtained after the moment of maximum capillary filling,

the frame corresponding to the end of the venous phase is determined by the minimum response energy obtained after the start of the venous phase.

2. The method according to p. 1, characterized in that the Gabor filter is used as an orientation-sensitive filter.

3. A method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, during angiographic studies, including

obtaining the initial angiographic series of frames,

determination for each frame of the subtraction series of frames the minimum brightness of pixels on the frame, on the basis of which

determine the frames of the subtraction series of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, namely, determine the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling, and the frame corresponding to the moment of the beginning of the arterial phase,

characterized in that

for each frame of the subtraction series of frames, the number of pixels in the image of the vessels is additionally determined,

for each frame of the subtraction series of frames, the product of the number of pixels in the image of the vessels and the minimum brightness of the pixels in the frame is found,

the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling is determined by the maximum value of the obtained product among the frames of the subtraction series of frames,

for each two adjacent frames of the subtraction series of frames, the difference between the corresponding values of the resulting product is determined,

as a frame corresponding to the beginning of the arterial phase, choose a frame for which the value of the obtained difference exceeds a predetermined threshold.

4. A method for determining frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, during angiographic studies, including

obtaining the initial angiographic series of frames,

determining the frames of the initial angiographic series of frames corresponding to the boundaries of the phases of blood circulation, namely the definition of the frame corresponding to the moment of the onset of the arterial phase, and the frame corresponding to the moment of maximum capillary filling,

characterized in that

for each frame of the initial angiographic series of frames, an image corresponding to the region of interest is selected, for elements of which a predetermined brightness characteristic is determined,

as the frame corresponding to the beginning of the arterial phase, select the first frame for which the value of the specified brightness characteristics for the selected image has changed by a predetermined amount compared to the value of the same brightness characteristics for the selected image on the previous frame,

as a frame corresponding to the moment of maximum capillary filling, choose a frame for which the value of the specified brightness characteristics for the selected image is as different as possible from the value of the same brightness characteristics for the selected image on the first frame of the original angiographic series.

5. The method according to p. 4, characterized in that as a given brightness characteristic for the selected image corresponding to the region of interest, the average brightness of the named image is used.