RU2713707C2 - Classification of brain tissues - Google Patents

Classification of brain tissues Download PDF

Info

Publication number
RU2713707C2
RU2713707C2 RU2017141759A RU2017141759A RU2713707C2 RU 2713707 C2 RU2713707 C2 RU 2713707C2 RU 2017141759 A RU2017141759 A RU 2017141759A RU 2017141759 A RU2017141759 A RU 2017141759A RU 2713707 C2 RU2713707 C2 RU 2713707C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
user
classification
map
tissue
image
Prior art date
Application number
RU2017141759A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2017141759A3 (en
RU2017141759A (en
Inventor
Фабиан ВЕНЗЕЛ
Томас Хайко ШТЕЛЕ
Любомир Георгиев ЗАГОРЧЕВ
Йохен ПЕТЕРС
Мартин БЕРГТОЛЬДТ
Карстен МАЙЕР
Original Assignee
Конинклейке Филипс Н.В.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Конинклейке Филипс Н.В. filed Critical Конинклейке Филипс Н.В.
Priority claimed from PCT/EP2016/059115 external-priority patent/WO2016173957A1/en
Publication of RU2017141759A publication Critical patent/RU2017141759A/en
Publication of RU2017141759A3 publication Critical patent/RU2017141759A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2713707C2 publication Critical patent/RU2713707C2/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0033Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room
    • A61B5/004Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part
    • A61B5/0042Features or image-related aspects of imaging apparatus classified in A61B5/00, e.g. for MRI, optical tomography or impedance tomography apparatus; arrangements of imaging apparatus in a room adapted for image acquisition of a particular organ or body part for the brain
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F18/00Pattern recognition
    • G06F18/20Analysing
    • G06F18/24Classification techniques
    • G06F18/241Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches
    • G06F18/2415Classification techniques relating to the classification model, e.g. parametric or non-parametric approaches based on parametric or probabilistic models, e.g. based on likelihood ratio or false acceptance rate versus a false rejection rate
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012Biomedical image inspection
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06VIMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
    • G06V10/00Arrangements for image or video recognition or understanding
    • G06V10/20Image preprocessing
    • G06V10/22Image preprocessing by selection of a specific region containing or referencing a pattern; Locating or processing of specific regions to guide the detection or recognition
    • G06V10/235Image preprocessing by selection of a specific region containing or referencing a pattern; Locating or processing of specific regions to guide the detection or recognition based on user input or interaction

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: invention relates to the computer equipment. Cerebrum classification system comprises an image data interface for accessing a patient's brain image; a processor configured to apply the method of automatically classifying tissues to an image based on a map of a priori probabilities; user interaction subsystem which enables the user to mark a point on the erroneous classification portion to obtain a user-marked point, wherein the subsystem comprises: i) output to display for display of brain tissue classification map on display, ii) input from a user device for receiving input commands from a user device controlled by a user; and processor is configured to: determining the boundary of the erroneous classification portion based on the point marked by the user, correcting the a priori probability map based on feedback from the user to obtain the corrected map of a priori probabilities and repeated application of method of automatic classification of tissues to image based on corrected map of a priori probabilities.
EFFECT: technical result consists in improvement of quality of brain tissue classification.
13 cl, 10 dwg

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

[001] Настоящее изобретение относится к системе и способу классификации тканей головного мозга. Кроме того, настоящее изобретение относится к рабочей станции или устройству для визуализации, содержащему такую систему. Кроме того, настоящее изобретение относится к компьютерному программному продукту, содержащему инструкции, обусловливающие выполнение способа процессорной системой.[001] The present invention relates to a system and method for classifying brain tissue. In addition, the present invention relates to a workstation or visualization device comprising such a system. In addition, the present invention relates to a computer program product containing instructions for the execution of the method by a processor system.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND

[002] В последние годы роль визуализации при выявлении и дифференциальной диагностике нейродегенеративных заболеваний увеличилась. Одна причина заключается в появлении методов количественной оценки, позволяющих выявлять слабовыраженные изменения в головном мозге, которые развиваются в ранней фазе заболевания или еще до клинического проявления. Например, T1-взвешенные сканирования магнитно-резонансной томографией (МРТ) широко используется для оценки атрофии головного мозга, которая является ключевым показателем дебюта и прогрессирования многих нейродегенеративных заболеваний.[002] In recent years, the role of imaging in the detection and differential diagnosis of neurodegenerative diseases has increased. One reason is the emergence of quantitative methods to detect mild changes in the brain that develop in the early phase of the disease or even before the clinical manifestation. For example, T1-weighted magnetic resonance imaging (MRI) scans are widely used to evaluate brain atrophy, which is a key indicator of the debut and progression of many neurodegenerative diseases.

[003] Методы анализа изображений помогают количественно оценить атрофию головного мозга путем классификации вокселов тканей головного мозга на различные классы тканей, такие как серое вещество (СВ), белое вещество (БВ) и спинномозговая жидкость (СМЖ). Классификация тканей головного мозга особенно полезна при оценке атрофии головного мозга, поскольку объем серого вещества служит в качестве биомаркера кортикальной атрофии.[003] Image analysis techniques help quantify cerebral atrophy by classifying brain tissue voxels into various tissue classes, such as gray matter (CB), white matter (BV), and cerebrospinal fluid (CSF). Classification of brain tissue is particularly useful in assessing brain atrophy, since the volume of gray matter serves as a biomarker of cortical atrophy.

[004] Однако методы автоматической классификации тканей иногда выдают ошибочные карты классификации тканей ввиду различных причин, таких как:[004] However, automatic tissue classification methods sometimes produce erroneous tissue classification maps due to various reasons, such as:

i. Остаточное поле смещения (даже после коррекции поля смещения)i. Residual bias field (even after bias field correction)

ii. Шумii. Noise

iii. Артефакты движенияiii. Artifacts of movement

iv. Низкое пространственное разрешение ввиду низкого напряжения магнитного поляiv. Low spatial resolution due to low magnetic field voltage

v. Очаговые пораженияv. Focal lesions

[005] В результате, как правило, на карте классификации тканей могут иметь место два типа ошибок классификации тканей, а именно, изолированные ошибочные классификации наподобие «пятна», а также чрезмерное или недостаточное отображение коркового серого вещества вблизи его границы с белым веществом.[005] As a result, as a rule, on the tissue classification map, two types of tissue classification errors can occur, namely, isolated erroneous classifications such as “spots”, as well as excessive or insufficient display of the cortical gray matter near its border with the white matter.

[006] Недостатком является то, что такие области ошибочной классификации на карте классификации тканей могут затруднять дальнейшее выявление и дифференциальную диагностику нейродегенеративных заболеваний. [006] The disadvantage is that such areas of erroneous classification on the tissue classification map may impede further detection and differential diagnosis of neurodegenerative diseases.

[007] В US 2002/0186882 A1 раскрыт способ и соответствующее устройство для получения количественных данных о 2-мерном, 3-мерном изображении или изображении другой размерности, например, для классификации и подсчета количества элементов, которые содержатся на изображении. Каждый элемент содержит элемент, структуру или некоторый другой тип идентифицируемой части изображения, имеющей определяемые характеристики. Элементы, расположенные в пределах изображения, могут иметь различную форму, цвет, текстуру или другую определяемую характеристику, но при этом принадлежать к одной и той же классификации. В других случаях, элементы, имеющие схожие цвет и текстуру, могут быть классифицированы в качестве одного типа, тогда как элементы, имеющие другие цвет и текстуру, могут быть классифицированы в качестве другого типа. Изображение может содержать множество элементов, при этом каждый элемент может принадлежать к различному классу. Таким образом, система может определять количество данных об изображении, в соответствии с набором изменяющихся критериев и получать одну или более классификаций элементов на изображении. После классификации данных об изображении вычисляют и выдают пользователю общее количество элементов на изображении. В вариантах реализации представлен способ определения компьютером того, какой вид элемента (например, элементов) присутствует на изображении, и подсчета общего количества элементов, которые могут быть визуально идентифицированы на изображении. Информация, используемая во время процесса обучения, может быть сохранена и применена к различным изображениям.[007] US2002 / 0186882 A1 discloses a method and corresponding device for obtaining quantitative data on a 2-dimensional, 3-dimensional image or image of a different dimension, for example, for classifying and counting the number of elements that are contained in an image. Each element contains an element, structure, or some other type of identifiable part of the image having defined characteristics. Elements located within the image may have a different shape, color, texture or other defined characteristic, but at the same time belong to the same classification. In other cases, elements having similar color and texture can be classified as one type, while elements having different color and texture can be classified as another type. An image can contain many elements, while each element can belong to a different class. Thus, the system can determine the amount of image data in accordance with a set of changing criteria and obtain one or more classifications of elements in the image. After classifying the image data, the total number of elements in the image is calculated and given to the user. In embodiments, a method is provided by a computer to determine what kind of element (for example, elements) is present in the image, and to count the total number of elements that can be visually identified in the image. Information used during the training process can be stored and applied to various images.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

[008] Предпочтительно обеспечить систему или способ классификации тканей головного мозга, обеспечивающие возможность корректировать участки ошибочной классификации.[008] It is preferable to provide a system or method for the classification of brain tissue, providing the ability to correct areas of erroneous classification.

[009] В следующих аспектах настоящего изобретения предполагается, что пользователь интерактивным образом предоставляет обратную связь на участке ошибочной классификации на карте классификации тканей, при этом обратная связь от пользователя является показательной в отношении исправления ошибочной классификации. Вместо прямого исправления карты классификации тканей на основе обратной связи от пользователя, обратную связь от пользователя используют для корректировки карты априорных вероятностей, которую используют в качестве входных данных в методе автоматической классификации тканей с получением откорректированной карты априорных вероятностей. После этого, метод автоматической классификации тканей повторно запускают на основе откорректированной карты априорных вероятностей.[009] In the following aspects of the present invention, it is contemplated that the user interactively provides feedback in the erroneous classification portion of the tissue classification map, wherein feedback from the user is indicative of correcting the erroneous classification. Instead of directly correcting the tissue classification map based on user feedback, user feedback is used to adjust the a priori probability map, which is used as input to the automatic tissue classification method to produce an adjusted a priori probability map. After that, the automatic tissue classification method is re-launched based on an adjusted map of a priori probabilities.

[0010] В первом аспекте настоящего изобретения представлена система для сегментации анатомической структуры, содержащая:[0010] In a first aspect of the present invention, there is provided a system for segmenting an anatomical structure, comprising:

- интерфейс данных об изображении для получения доступа к изображению головного мозга пациента;- an image data interface for accessing an image of a patient’s brain;

- процессор, выполненный с возможностью применения метода автоматической классификации тканей к изображению на основе карты априорных вероятностей, при этом - a processor configured to use the automatic tissue classification method to an image based on a map of a priori probabilities,

карта априорных вероятностей зарегистрирована в изображении и является показательной в отношении вероятности конкретного местоположения в головном мозге, принадлежащего к конкретному классу тканей головного мозга, а a priori probability map is recorded in the image and is indicative of the probability of a specific location in the brain belonging to a particular class of brain tissue, and

выходными данными, получаемыми методом автоматической классификации тканей, является карта классификации тканей головного мозга пациента; the output obtained by the automatic tissue classification method is a map of the classification of tissue of the brain of the patient;

- подсистему взаимодействия с пользователем, позволяющую пользователю отметить точку на участке ошибочной классификации с получением отмеченной пользователем точки, при этом указанная подсистема содержит:- a user interaction subsystem that allows the user to mark a point in the erroneous classification area to obtain a point marked by the user, while this subsystem contains:

i) выход на дисплей для отображения карты классификации тканей головного мозга на дисплее, i) access to a display for displaying a brain tissue classification map on a display,

ii) вход с пользовательского устройства для приема входных команд от пользовательского устройства, управляемого пользователем, ii) input from a user device for receiving input commands from a user device controlled by a user,

причем входные команды представляют собой обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении a) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации; аmoreover, the input commands represent user feedback, which is indicative of a) a section of an erroneous classification on the tissue classification map and b) correction of an erroneous classification; a

процессор выполнен с возможностью:the processor is configured to:

j) определения границы участка ошибочной классификации на основе отмеченной пользователем точки,j) determining the boundary of the erroneous classification portion based on a point marked by the user,

jj) корректировки карты априорных вероятностей на основе обратной связи от пользователя с получением откорректированной карты априорных вероятностей, иjj) adjusting the map of a priori probabilities based on user feedback to obtain an adjusted map of a priori probabilities, and

jjj) повторного применения метода автоматической классификации тканей к изображению на основе откорректированной карты априорных вероятностей.jjj) reapplying the automatic tissue classification method to an image based on an adjusted map of a priori probabilities.

[0011] Еще в одном аспекте настоящего изобретения представлена рабочая станция или устройство для визуализации, содержащее систему.[0011] In another aspect of the present invention, there is provided a workstation or visualization apparatus comprising a system.

[0012] Еще в одном аспекте настоящего изобретения представлен способ классификации тканей головного мозга, включающий:[0012] In another aspect of the present invention, a method for classifying brain tissue is provided, comprising:

- получение доступа к изображению головного мозга пациента;- access to the image of the patient’s brain;

- применение метода автоматической классификации тканей к изображению на основе карты априорных вероятностей, при этом - application of the automatic tissue classification method to the image based on a map of a priori probabilities, while

карта априорных вероятностей зарегистрирована в изображении и является показательной в отношении вероятности конкретного местоположения в головном мозге, принадлежащего к конкретному классу тканей головного мозга, а a priori probability map is recorded in the image and is indicative of the probability of a specific location in the brain belonging to a particular class of brain tissue, and

выходными данными, получаемыми методом автоматической классификации тканей, является карта классификации тканей головного мозга пациента;the output obtained by the automatic tissue classification method is a map of the classification of tissue of the brain of the patient;

- обеспечение пользователю возможности отметить точку на участке ошибочной классификации с получением отмеченной пользователем точки;- providing the user with the opportunity to mark a point in the area of erroneous classification with getting marked by the user points;

- отображение карты классификации тканей головного мозга на дисплее;- display of the brain tissue classification map on the display;

- прием входных команд от пользовательского устройства, управляемого пользователем, - receiving input commands from a user device controlled by the user,

причем входные команды представляют собой обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении a) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации;moreover, the input commands represent user feedback, which is indicative of a) a section of an erroneous classification on the tissue classification map and b) correction of an erroneous classification;

- определение границы участка ошибочной классификации на основе отмеченной пользователем точки;- determination of the boundary of the erroneous classification area based on the point marked by the user;

- корректировку карты априорных вероятностей на основе обратной связи от пользователя с получением откорректированной карты априорных вероятностей и- adjustment of the map of a priori probabilities based on feedback from the user with the receipt of an adjusted map of a priori probabilities and

- повторное применение метода автоматической классификации тканей к изображению на основе откорректированной карты априорных вероятностей.- re-application of the automatic tissue classification method to the image based on the adjusted map of a priori probabilities.

[0013] Еще в одном аспекте настоящего изобретения представлен компьютерный программный продукт, содержащий инструкции, обусловливающие выполнение способа процессорной системой.[0013] In yet another aspect of the present invention, there is provided a computer program product comprising instructions for performing a method on a processor system.

[0014] Вышеуказанные меры включают получение доступа к изображению головного мозга пациента. Таким образом, изображение может представлять собой отсканированное изображение головного мозга и может быть получено различными методами визуализации, в том числе, без ограничения, Т1-взвешенной магнитно-резонансной томографией (МРТ). Метод автоматической классификации тканей применяют к изображению на основе карты априорных вероятностей. Такие карты априорных вероятностей известны как таковые и могут описывать вероятность известного положения в головном мозге, принадлежащего одному из различных классов тканей. Как правило, эти карты априорных вероятностей были созданы из когорты образцов правильно проклассифицированных отсканированных изображений головного мозга. [0014] The above measures include accessing an image of a patient's brain. Thus, the image can be a scanned image of the brain and can be obtained by various imaging methods, including, without limitation, T1-weighted magnetic resonance imaging (MRI). The automatic tissue classification method is applied to an image based on a map of a priori probabilities. Such a priori probability maps are known per se and can describe the probability of a known position in the brain belonging to one of various classes of tissues. Typically, these a priori probability maps were created from a cohort of samples of correctly classified scanned images of the brain.

Методы автоматической классификации тканей, в которых используют карты априорных вероятностей, также известны как таковые, например, из области анализа медицинских изображений. Выполняют регистрацию карты априорных вероятностей с сопоставлением с изображением, например, способом, который как таковой известен в области регистрации медицинских изображений. В результате автоматической классификации тканей получают карту классификации тканей, которая локально классифицирует головной мозг по типу тканей головного мозга.Automatic tissue classification methods that use a priori probability maps are also known per se, for example, from the field of medical image analysis. A priori probability map is registered with the image compared, for example, by a method that is known per se in the field of medical image registration. As a result of automatic tissue classification, a tissue classification map is obtained that locally classifies the brain according to the type of brain tissue.

[0015] Следует отметить, что в настоящем документе и далее термин «классификация тканей головного мозга» используется взаимозаменяемо с «сегментацией тканей головного мозга», поскольку получаемая в результате карта классификации тканей сегментирует головной мозг на различные типы тканей и, таким образом, обеспечивает сегментацию.[0015] It should be noted that the term “brain tissue classification” is used interchangeably with “brain tissue segmentation” in this document, since the resulting tissue classification map segments the brain into various types of tissues and thus provides segmentation .

[0016] После получения карты классификации тканей, карта классификации тканей отображается на дисплее и пользователь может предоставить обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и которая является показательной в отношении исправления ошибочной классификации. В результате, пользователь предоставляет обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении того, где имела место ошибочная классификация и каким должно быть исправление. Например, обратная связь от пользователя может указывать на область, подлежащую смещению в направлении белого вещества.[0016] After receiving the tissue classification map, the tissue classification map is displayed and the user can provide feedback from the user that is indicative of the erroneous classification portion of the tissue classification map and which is indicative of correcting the erroneous classification. As a result, the user provides feedback from the user, which is indicative of where the erroneous classification took place and what the correction should be. For example, user feedback may indicate an area to be biased towards the white matter.

[0017] После этого, карту априорных вероятностей корректируют на основе обратной связи от пользователя, давая в результате откорректированную карту априорных вероятностей, которая содержит одну или более локальных исправлений вероятностей. После этого, метод автоматической классификации тканей повторно запускают на основе откорректированной карты априорных вероятностей, давая в результате дополнительную карту классификации тканей.[0017] Thereafter, the a priori probability map is adjusted based on feedback from the user, resulting in an adjusted a priori probability map that contains one or more local probability corrections. After that, the automatic tissue classification method is restarted based on the adjusted map of a priori probabilities, resulting in an additional tissue classification map.

[0018] Вышеуказанные меры обладают эффектом, который заключается в том, что пользователь может предоставить обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении того, где имела место ошибочная классификация и каким должно быть исправление. Вместо прямого исправления карты классификации тканей на основе обратной связи от пользователя, обратную связь от пользователя используют для корректировки карты априорных вероятностей, и после этого технологию автоматической классификации тканей повторно запускают на основе откорректированной карты априорных вероятностей.[0018] The above measures have the effect that the user can provide feedback from the user that is indicative of where the erroneous classification took place and what the correction should be. Instead of directly correcting the tissue classification map based on user feedback, user feedback is used to adjust the a priori probability map, and then the automatic tissue classification technology is re-launched based on the adjusted a priori probability map.

[0019] Авторами настоящего изобретения было выявлено, что в случае, если метод автоматической классификации тканей выдает ошибочную карту классификации тканей, может быть предпочтительно, как это ни странно, настроить входные данные технологии автоматической классификации тканей, а именно карты априорных вероятностей, вместо прямого исправления ее выходных данных, а именно карты классификации тканей. Причиной этого является то, что обратная связь от пользователя может не быть достаточно точной для прямого исправления карты классификации тканей. А именно, такое прямое исправление может требовать, например, точного очерчивания участка ошибочной классификации, точного указания типа тканей головного мозга и т.д. Такая точная обратная связь от пользователя может не быть доступна или может чрезмерным образом обременять пользователя. В результате, замыслом авторов настоящего изобретения является корректировка карты априорных вероятностей и повторный запуск метода автоматической классификации тканей на всем изображении с использованием откорректированной карты априорных вероятностей. Это обеспечивает степень косвенности в том смысле, что обратную связь от пользователя используют для корректировки вероятностей, вместо прямой классификации.[0019] The authors of the present invention have revealed that if the automatic tissue classification method produces an erroneous tissue classification map, it may be preferable, oddly enough, to customize the input data of the automatic tissue classification technology, namely, a priori probability maps, instead of directly correcting its output, namely the tissue classification card. The reason for this is that user feedback may not be accurate enough to directly correct tissue classification maps. Namely, such a direct correction may require, for example, an accurate delineation of the area of erroneous classification, an exact indication of the type of brain tissue, etc. Such accurate user feedback may not be available or may unduly burden the user. As a result, the intention of the authors of the present invention is to adjust the map of a priori probabilities and restart the method of automatic classification of tissues in the whole image using a corrected map of a priori probabilities. This provides a degree of indirection in the sense that user feedback is used to adjust probabilities, instead of direct classification.

[0020] Преимущественно, пользователю не требуется указывать участок ошибочной классификации и/или исправления ошибочной классификации с наивысшей степенью точности. Вместо этого, может быть достаточно его указать приблизительно. В противоположность этому, при задании степени точности для обратной связи от пользователя может быть получена более точная карта классификации тканей по сравнению с прямым исправлением карты классификации тканей. Еще одно преимущество заключается в том, что классификация тканей в любом месте головного мозга также может быть улучшена, поскольку различие между классами тканей могут быть лучше смоделированы за счет наличия более «контролируемого» доказательства. [0020] Advantageously, the user is not required to indicate the area of the erroneous classification and / or correction of the erroneous classification with the highest degree of accuracy. Instead, it may be sufficient to indicate it approximately. In contrast, by setting the degree of accuracy for user feedback, a more accurate tissue classification map can be obtained compared to directly correcting the tissue classification map. Another advantage is that the classification of tissues anywhere in the brain can also be improved, since the difference between classes of tissues can be better modeled by the presence of more “controlled” evidence.

[0021] Кроме того, в одном варианте реализации изобретения[0021] Furthermore, in one embodiment of the invention

- подсистема взаимодействия с пользователем позволяет пользователю отметить точку на участке ошибочной классификации с получением отмеченной пользователем точки; - the user interaction subsystem allows the user to mark a point in the erroneous classification area to obtain a point marked by the user;

- процессор выполнен с возможностью определения границы участка ошибочной классификации на основе отмеченной пользователем точки.- the processor is configured to determine the boundary of the erroneous classification portion based on a point marked by the user.

[0022] Таким образом, пользователю может быть достаточно отмеченной точку, которая лежит в пределах участка ошибочной классификации. Тем не менее, такая отмеченная пользователем точка может обеспечивать системе возможность определения (всего) участка ошибочной классификации, а именно путем использования метода определения границы. Например, процессор может рассматривать отмеченную пользователем точку в качестве исходной точки в методе наращивания областей, тем самым получая границу участка ошибочной классификации. В качестве альтернативы, могут быть использованы другие методы определения границы, которые известны в области анализа медицинских изображений, в том числе, но без ограничения, анализ связанных компонент и методы, основанные на морфологических операциях.[0022] Thus, the user can be sufficiently marked with a point that lies within the area of the erroneous classification. Nevertheless, such a point marked by the user can provide the system with the ability to determine (the whole) area of the erroneous classification, namely by using the method of determining the boundary. For example, the processor can consider the user-marked point as a starting point in the method of growing areas, thereby obtaining the boundary of the erroneous classification portion. Alternatively, other boundary determination methods that are known in the field of medical image analysis can be used, including, but not limited to, analysis of related components and methods based on morphological operations.

[0023] В одном варианте реализации изобретения подсистема взаимодействия с пользователем позволяет пользователю отметить исправление ошибочной классификации путем указания класса тканей головного мозга вручную с получением указанного пользователем класса тканей головного мозга. Может иметь место то, что пользователь способен прямым образом определить класс тканей головного мозга на участке ошибочной классификации. Пользователь имеет возможность выдавать такую обратную связь от пользователя, а именно путем прямого указания класса тканей головного мозга.[0023] In one embodiment of the invention, the user interaction subsystem allows the user to note the correction of an erroneous classification by manually specifying the brain tissue class to obtain the user specified brain tissue class. It may be that the user is able to directly determine the class of brain tissue in the area of erroneous classification. The user has the opportunity to give such feedback from the user, namely by directly indicating the class of brain tissue.

[0024] В одном варианте реализации изобретения процессор выполнен с возможностью корректировки карты априорных вероятностей путем увеличения, в карте априорных вероятностей, вероятности того, что указанный пользователем класс тканей головного мозга находится в участке ошибочной классификации. На основе прямого указания пользователем класса тканей головного мозга может быть увеличена вероятность указанного класса тканей головного мозга в карте априорных вероятностей в пределах участка ошибочной классификации. Например, вероятность может быть увеличена до 80% или выше, 90% или выше, 95% или выше или по существу до 100%, например до 99% или выше.[0024] In one embodiment of the invention, the processor is configured to adjust the map of a priori probabilities by increasing, in the map a priori probabilities, the likelihood that a user-specified class of brain tissue is in the area of erroneous classification. Based on the user's direct indication of the class of brain tissue, the probability of the specified class of brain tissue in the map of a priori probabilities within the area of the erroneous classification can be increased. For example, the probability can be increased to 80% or higher, 90% or higher, 95% or higher, or essentially up to 100%, for example, up to 99% or higher.

[0025] В одном варианте реализации изобретения подсистема взаимодействия с пользователем позволяет пользователю отметить исправление ошибочной классификации путем изменения соотношения вероятностей между серым веществом и белым веществом. Было обнаружено, что изменение соотношения вероятностей между серым веществом и белым веществом является особенно преимущественным способом обеспечения обратной связи от пользователя в случае чрезмерного или недостаточного отображения коркового серого вещества вблизи его границы с белым веществом. Например, пользователь может иметь возможность изменять с приращениями отношение вероятностей, например, путем перетаскивания мыши вверх или вниз с нажатой левой кнопкой мыши, путем управления конкретными клавишами на клавиатуре (например, клавишами плюс и минус) и т.д.[0025] In one embodiment, the user interaction subsystem allows the user to note the correction of an erroneous classification by changing the probability ratio between the gray matter and the white matter. It has been found that changing the probability ratio between the gray matter and the white matter is a particularly advantageous way of providing feedback from the user in case of excessive or insufficient display of the cortical gray matter near its border with the white matter. For example, a user may be able to increment the probability relation, for example, by dragging the mouse up or down with the left mouse button, by controlling specific keys on the keyboard (for example, plus and minus keys), etc.

[0026] В одном варианте реализации изобретения подсистема взаимодействия с пользователем позволяет пользователю указывать участок ошибочной классификации на карте классификации тканей, отображенной на дисплее. Таким образом, пользователь может указывать конкретный участок ошибочной классификации, по мере того, как это происходит на карте классификации тканей, на самой карте классификации тканей. Например, пользователь может использовать инструмент аннотации, чтобы очертить контур на отображенной карте классификации тканей.[0026] In one embodiment, a user interaction subsystem allows a user to indicate an erroneous classification portion on a tissue classification map displayed on a display. Thus, the user can indicate a specific area of the erroneous classification, as it happens on the tissue classification map, on the tissue classification map itself. For example, a user can use the annotation tool to draw a contour on a displayed tissue classification map.

[0027] В одном варианте реализации изобретения подсистема взаимодействия с пользователем выполнена с возможностью:[0027] In one embodiment, the user interaction subsystem is configured to:

- отображения изображения на дисплее и - display the image on the display and

- позволяет пользователю отметить участок ошибочной классификации на карте классификации тканей путем указания исследуемой области на изображении.- allows the user to mark the area of the erroneous classification on the tissue classification map by indicating the area of interest in the image.

[0028] В качестве альтернативы указанию участка ошибочной классификации, по мере того, как это происходит на карте классификации тканей, на самой карте классификации тканей, пользователь может отметить участок на изображении, которое может быть отображено одновременно с картой классификации тканей. Например, пользователь может использовать инструмент аннотации, чтобы очертить контур на отображенном изображении.[0028] As an alternative to indicating the area of the erroneous classification, as this happens on the tissue classification map, on the tissue classification map itself, the user can mark the area on the image that can be displayed simultaneously with the tissue classification map. For example, a user can use the annotation tool to outline a path in a displayed image.

[0029] В одном варианте реализации изобретения метод автоматической классификации тканей основан на максимизации ожиданий. В недавнее время в академической литературе было продемонстрировано, что методы автоматической классификации тканей, основанные на максимизации ожиданий, в комбинации с регуляризацией марковских случайных полей, дают наилучшую общую производительность. Однако также могут быть использованы другие методы автоматической классификации тканей, которые используют карты априорных вероятностей.[0029] In one embodiment, an automatic tissue classification method is based on maximizing expectations. Recently, it has been demonstrated in academic literature that automatic tissue classification methods based on maximizing expectations, in combination with regularizing Markov random fields, provide the best overall performance. However, other automatic tissue classification methods that use a priori probability maps can also be used.

[0030] Специалистам в данной области техники будет ясно, что два или более из вышеуказанных вариантов реализации, вариантов осуществления и/или необязательных аспектов настоящего изобретения могут быть скомбинированы любым образом, кажущимся целесообразным.[0030] Those skilled in the art will appreciate that two or more of the above embodiments, embodiments, and / or optional aspects of the present invention can be combined in any way that seems appropriate.

[0031] Модификации и вариации устройства для визуализации, рабочей станции, способа и/или компьютерного программного продукта, которые соответствуют описанным модификациям и вариациями системы, могут быть осуществлены специалистом в данной области техники на основе настоящего описания.[0031] Modifications and variations of the imaging device, workstation, method and / or computer program product that correspond to the described modifications and variations of the system can be carried out by a person skilled in the art based on the present description.

[0032] Специалисту в данной области техники будет ясно, что способ может быть применен к данным о многомерном изображении, например, к двухмерным (2D), трехмерным (3D) или четырехмерным (4D) изображениям, полученным с помощью различных средств получения, таких как, без ограничения, стандартная рентгеновская визуализация, компьютерная томография (КТ), магнитно-резонансная томография (МРТ), ультразвуковое исследование (УЗИ), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), однофотонная эмиссионная компьютерная томография (ОЭКТ) и ядерная медицина (ЯМ).[0032] One skilled in the art will understand that the method can be applied to multidimensional image data, for example, two-dimensional (2D), three-dimensional (3D), or four-dimensional (4D) images obtained by various acquisition means, such as , without limitation, standard X-ray imaging, computed tomography (CT), magnetic resonance imaging (MRI), ultrasound (ultrasound), positron emission tomography (PET), single-photon emission computed tomography (SPECT) and nuclear medicine (NM).

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0033] Эти и другие аспекты настоящего изобретения станут очевидны и будут объяснены со ссылкой на варианты реализации, описанные в качестве примера в представленном ниже описании и со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:[0033] These and other aspects of the present invention will become apparent and will be explained with reference to the embodiments described by way of example in the description below and with reference to the accompanying drawings, in which:

на фиг. 1 показана система для классификации тканей головного мозга, в которой карту априорных вероятностей корректируют на основе обратной связи от пользователя и откорректированную карту априорных вероятностей используют для повторного применения метода автоматической классификации тканей к изображению головного мозга;in FIG. 1 shows a system for classifying brain tissue in which the a priori probability map is adjusted based on user feedback and the adjusted a priori probability map is used to reapply the automatic tissue classification method to the brain image;

на фиг. 2 показана часть изображения МРТ, иin FIG. 2 shows part of an MRI image, and

на фиг. 2В показана карта классификации тканей, полученная путем автоматической классификации тканей изображения МРТ, при этом карта классификации тканей содержит ошибочную классификацию в форме области наподобие «пятна», которая была ошибочно классифицирована, как корковое серое вещество, а не как белое вещество;in FIG. 2B shows a tissue classification map obtained by automatically classifying tissue as an MRI image, wherein the tissue classification map contains an erroneous classification in the form of an area like a “spot” that was erroneously classified as a cortical gray matter, and not as a white matter;

на фиг. 3А показана часть другого изображения МРТ, иin FIG. 3A shows a portion of another MRI image, and

на фиг. 3В показана карта классификации тканей, полученная путем автоматической классификации тканей изображения МРТ, при этом карта классификации тканей содержит ошибочную классификацию в форме коркового серого вещества, чрезмерно отображенного на границе с белым веществом;in FIG. 3B shows a tissue classification map obtained by automatically classifying tissue images of an MRI image, wherein the tissue classification map contains an erroneous classification in the form of a cortical gray substance overexposed to a border with a white substance;

на фиг. 4А изображено предоставление пользователем обратной связи от пользователя, которая является показательной в отношении участка ошибочной классификации, путем указания точки на участке ошибочной классификации;in FIG. 4A depicts a user providing user feedback that is indicative of an erroneous classification portion by indicating a point in the erroneous classification portion;

на фиг. 4В показан результат ошибочной классификации границы участка, автоматически определенный на основе указанной пользователем точки;in FIG. 4B shows the result of an erroneous classification of a site boundary, automatically determined based on a user-specified point;

на фиг. 4С изображен результат указания пользователем исправления ошибочной классификации путем указания класса тканей головного мозга вручную;in FIG. 4C shows the result of a user indicating correcting an erroneous classification by manually specifying the class of brain tissue;

на фиг. 5 показан способ классификации тканей головного мозга, в котором карту априорных вероятностей корректируют на основе обратной связи от пользователя и откорректированную карту априорных вероятностей используют для повторного применения метода автоматической классификации тканей к изображению головного мозга; иin FIG. 5 shows a method for classifying brain tissue, in which the a priori probability map is adjusted based on user feedback and the adjusted a priori probability map is used to reapply the automatic tissue classification method to the brain image; and

на фиг. 6 изображен компьютерочитаемый носитель информации, содержащий инструкции для обуславливания выполнения способа процессорной системой.in FIG. 6 depicts a computer-readable storage medium containing instructions for conditioning the execution of a method by a processor system.

Следует отметить, что фигуры являются лишь схематичными и не подлежат масштабированию. Элементы на фигурах, которые соответствуют уже описанным элементам, имеют одинаковые ссылочные обозначения.It should be noted that the figures are only schematic and not scalable. Elements in the figures that correspond to the elements already described have the same reference designations.

Перечень ссылочных обозначенийReference List

Следующий перечень ссылочных обозначений приведен для упрощения интерпретации чертежей и его не следует рассматривать в качестве ограничения пунктов формулы изобретения.The following list of reference signs is provided to simplify the interpretation of the drawings and should not be construed as limiting the claims.

020 хранилище изображений020 image storage

022 данные о медицинском изображении022 medical image data

024, 026 медицинское изображение024, 026 medical image

030, 032, 034A, 034B карта классификации тканей030, 032, 034A, 034B tissue classification map

036, 038 указание ошибки классификации036, 038 classification error indication

040 база данных040 database

042 данные, представляющие карту априорных вероятностей042 data representing a priori probability map

060 дисплей060 display

062 данные дисплея062 display data

064 экранный курсор064 screen cursor

070 указанная пользователем точка070 user specified point

072 сегментация072 segmentation

080 пользовательское устройство 080 user device

082 входные команды 082 input commands

100 система для классификации тканей головного мозга100 system for the classification of brain tissue

120 интерфейс данных об изображении120 image data interface

140 интерфейс данных об априорных вероятностях140 a priori probability data interface

160 процессор160 processor

162 передача данных на подсистему взаимодействия с пользователем или от нее162 data transfer to or from a user interaction subsystem

180 подсистема взаимодействия с пользователем180 user interaction subsystem

182 выход на дисплея182 display output

184 вход с пользовательского устройства184 user device login

200 способ классификации тканей головного мозга200 way to classify brain tissue

210 получение доступа к изображению головного мозга210 access to the image of the brain

220 применение автоматической классификации тканей 220 application of automatic tissue classification

230 отображение карты классификации тканей230 map display tissue classification

240 прием обратной связи от пользователя240 receiving user feedback

250 корректировка карты априорных вероятностей250 correction of a priori probability map

260 повторное применение автоматической классификации тканей260 reuse of automatic tissue classification

270 компьютерочитаемый носитель информации270 computer readable storage medium

280 инструкции, хранящиеся в виде некратковременных данных280 instructions stored as short-term data

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0034] На фиг. 1 показана система 100 для классификации тканей головного мозга. Такая система может быть использована в различных медицинских применениях, в том числе, но без ограничения, при выявлении и дифференциальной диагностике нейродегенеративных заболеваний. Во время работы система 100 может, говоря кратко, применять метод автоматической классификации тканей к изображению головного мозга на основе карты априорных вероятностей с получением карты классификации тканей головного мозга. После этого, у пользователя появляется возможность, с помощью подсистемы взаимодействия с пользователем, выдачи сигналов обратной связи, которые являются показательными в отношении a) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации. После этого, система может настроить карту априорных вероятностей на основе обратной связи от пользователя для получения откорректированной карты априорных вероятностей, и повторного применения технологии автоматической классификации тканей к изображению на основе откорректированной карты априорных вероятностей.[0034] FIG. 1 shows a system 100 for classifying brain tissue. Such a system can be used in various medical applications, including, but without limitation, in the detection and differential diagnosis of neurodegenerative diseases. During operation, system 100 may, in short, apply the automatic tissue classification method to the brain image based on a priori probability map to obtain a brain tissue classification map. After that, the user has the opportunity, with the help of the user interaction subsystem, to issue feedback signals that are indicative of a) an area of erroneous classification on the tissue classification map and b) correction of erroneous classification. After that, the system can adjust the map of a priori probabilities based on user feedback to obtain a corrected map of a priori probabilities, and reapply the technology of automatic tissue classification to the image based on the adjusted map of a priori probabilities.

[0035] Система 100 содержит интерфейс 120 данных об изображении для получения доступа к изображению 022 головного мозга пациента, далее для простоты называемого изображением 022 головного мозга. В примере, изображенном на фиг. 1, интерфейс 120 данных об изображении показан соединенным с внешним хранилищем 020 изображений, который содержит изображение 022 головного мозга. Например, хранилище 020 изображений может представлять собой или может являться частью системы архивации и передачи изображений (САПИ) больничной информационной системы (БИС), с которой может быть соединена система 100 или в которой она может содержаться. Следовательно, система 100 может получать доступ к изображению 022 головного мозга. В качестве альтернативы, доступ к изображению 022 головного мозга может быть получен из внутреннего хранилища данных, содержащегося в системе 100. В целом, интерфейс 120 данных об изображении может принимать различные формы, такие как сетевой интерфейс для локальной или глобальной вычислительной сети, например, сети Интернет, интерфейс хранения для внутреннего или внешнего хранилища данных и т.д. Следует также отметить, что там, где это применимо, ссылку на изображение 022 головного мозга следует понимать в качестве ссылки на данные об изображении головного мозга.[0035] The system 100 comprises an image data interface 120 for accessing a patient's brain image 022, hereinafter referred to as a brain image 022 for simplicity. In the example shown in FIG. 1, an image data interface 120 is shown connected to an external image storage 020 that contains a brain image 022. For example, image storage 020 may be or may be part of an image archiving and transmission system (SAPI) of a hospital information system (LSI) with which system 100 may be connected or in which it may be contained. Therefore, system 100 can access brain image 022. Alternatively, access to a brain image 022 may be obtained from an internal data store contained in system 100. In general, the image data interface 120 may take various forms, such as a network interface for a local or global computer network, for example, a network Internet, storage interface for internal or external data storage, etc. It should also be noted that, where applicable, a link to image 022 of the brain should be understood as a reference to image data of the brain.

[0036] Кроме того, система 100 содержит процессор 160, выполненный с возможностью применения метода автоматической классификации тканей к изображению 022 головного мозга на основе карты 042 априорных вероятностей. С этой целью показано, что процессор 160 принимает изображение 022 головного мозга от интерфейса 120 данных об изображении, а также карту 040 априорных вероятностей от интерфейса 140 данных об априорных вероятностях. Интерфейс 140 данных об априорных вероятностях может обеспечивать системе 100 возможность получения доступа к карте 042 априорных вероятностей во внешней базе 040 данных, такой как САПИ. В качестве альтернативы, система 100 может получать доступ к карте 042 априорных вероятностей внутренним образом или от другого источника. Как и в случае интерфейса 120 данных об изображении, интерфейс 140 данных об априорных вероятностях может принимать различные формы, в том числе, но без ограничения, сетевой интерфейс для локальной или глобальной вычислительной сети, например, сети Интернет, интерфейс хранения для внутреннего или внешнего хранилища данных и т.д. После этого, в качестве выходных данных получают карту 162 классификации тканей головного мозга пациента.[0036] In addition, the system 100 includes a processor 160 configured to apply an automatic tissue classification method to a brain image 022 based on a prior probability map 042. To this end, it has been shown that the processor 160 receives a brain image 022 from the image data interface 120, as well as an a priori probability map 040 from the a priori data interface 140. The a priori probability data interface 140 may provide the system 100 with the ability to access the a priori probability map 042 in an external database 040, such as SAPI. Alternatively, system 100 may access the prior probability map 042 internally or from another source. As with the image data interface 120, the a priori probability data interface 140 can take various forms, including but not limited to a network interface for a local or global computer network, for example, the Internet, a storage interface for internal or external storage data etc. After that, as an output, a map 162 of the classification of tissue of the brain of the patient is obtained.

[0037] Кроме того, система 100 содержит выход 182 на дисплей для отображения визуальных выходных данных системы 100 на дисплее 060 с визуальными выходными данными, включающими по меньшей мере карту классификации тканей. Для отображения карты классификации тканей, выход 182 на дисплей показан сообщающимся внутренним образом с процессором 162, например, для получения данных, визуализирующих карту классификации тканей, а также для предоставления данных 062 о дисплее на дисплей 060.[0037] In addition, the system 100 includes a display output 182 for displaying a visual output of the system 100 on a display 060 with visual output including at least a tissue classification map. To display the tissue classification map, the output 182 on the display is shown communicating internally with the processor 162, for example, to obtain data visualizing the tissue classification map, as well as to provide display data 062 to the display 060.

[0038] Кроме того, система 100 содержит вход 184 для пользовательского устройства для приема входных команд 082 от пользовательского устройства 080, которым управляет пользователь. Пользовательское устройство 080 может принимать различные формы, в том числе, но без ограничения, форму компьютерного манипулятора-мышь 080, сенсорного экрана, клавиатуры и т.д. Вход 184 с пользовательского устройства может быть устройством любого типа, соответствующего таковому пользовательского устройства 080. Выход 182 на дисплей и вход 184 с пользовательского устройства вместе могут образовывать подсистему 180 взаимодействия с пользователем, которая обеспечивает пользователю возможность интерактивной выдачи сигналов обратной связи от пользователя в систему 100. В частности, обратная связь от пользователя может быть показательной в отношении a) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации. В качестве неограничивающего примера, пользователь может щелкнуть на часть карты классификации тканей, которая была неправильно классифицирована, и выбрать правильную классификацию из экранного меню. После этого, обратная связь от пользователя может быть доступна системе 100 в форме данных об обратной связи от пользователя, указывающих, например, на координату(ы) ошибочной классификации в системе координат, связанной с картой классификации тканей, и данных, показательных в отношении исправления.[0038] In addition, the system 100 comprises an input 184 for a user device for receiving input commands 082 from a user device 080 that the user controls. User device 080 can take various forms, including, but not limited to, the shape of a computer mouse 080, touch screen, keyboard, etc. The input 184 from the user device can be any type of device corresponding to that of the user device 080. The output 182 to the display and the input 184 from the user device together can form a user interaction subsystem 180 that enables the user to interactively issue feedback signals from the user to the system 100 In particular, feedback from the user may be indicative of a) a section of the erroneous classification on the tissue classification map, and b) a systematic way of misclassification. As a non-limiting example, a user can click on a portion of a tissue classification map that has not been correctly classified and select the correct classification from the on-screen menu. After that, user feedback may be available to the system 100 in the form of user feedback information indicating, for example, the coordinate (s) of the erroneous classification in the coordinate system associated with the tissue classification map, and data indicative of correction.

[0039] После получения обратной связи от пользователя от входа 184 с пользовательского устройства, процессор 160 может настроить карту априорных вероятностей на основе обратной связи от пользователя с получением откорректированной карты априорных вероятностей, и далее повторно применить метод автоматической классификации тканей к изображению на основе откорректированной карты априорных вероятностей.[0039] After receiving feedback from the user from input 184 from the user device, processor 160 may adjust the a priori probability map based on user feedback to obtain an adjusted a priori probability map, and then reapply the automatic tissue classification method to the image based on the adjusted map a priori probabilities.

[0040] Следует отметить, что различные варианты работы системы 100, в том числе различные ее рабочие аспекты, будут разъяснены более подробно со ссылкой на фиг. 2-4С.[0040] It should be noted that various options for the operation of the system 100, including its various operational aspects, will be explained in more detail with reference to FIG. 2-4C.

[0041] Система 100 может быть реализована в качестве автономного устройства или аппарата, такого как рабочая станция или устройство визуализации, или в нем. Устройство или аппарат может содержать один или более микропроцессоров, которые исполняют соответствующее программное обеспечение. Программное обеспечение может быть загружено и/или сохранено в соответствующей памяти, например, энергозависимом запоминающем устройстве, таком как ОЗУ, или энергонезависимом запоминающем устройстве, таком как флеш-накопитель. В качестве альтернативы, функциональные блоки системы могут быть реализованы в устройстве или аппарате в форме программируемой логической схемы, например, в качестве программируемой пользователем вентильной матрицы (ППВМ). В целом, каждый функциональный блок системы может быть реализован в форме схемы. Следует отметить, что система 100 также может быть реализована распространенным образом, например, с привлечением различных устройств или аппаратов. Например, распространение может быть выполнено в соответствии с моделью клиент-сервер.[0041] The system 100 may be implemented as, or in, a stand-alone device or apparatus, such as a workstation or imaging device. A device or apparatus may contain one or more microprocessors that run the corresponding software. The software may be downloaded and / or stored in appropriate memory, for example, a volatile memory device, such as RAM, or a non-volatile memory device, such as a flash drive. Alternatively, the functional blocks of the system can be implemented in a device or apparatus in the form of a programmable logic circuit, for example, as a user-programmable gate array (PPM). In general, each functional block of the system can be implemented in the form of a circuit. It should be noted that the system 100 can also be implemented in a common manner, for example, involving various devices or apparatuses. For example, distribution may be performed according to a client-server model.

[0042] На фиг. 2А-3В изображено два общих типа ошибок классификации тканей, а именно, изолированные ошибочные классификации наподобие «пятна» (фиг. 2А-2В), а также недостаточное или чрезмерное отображение коркового серого вещества вблизи его границы с белым веществом (фиг. 3А-3В).[0042] FIG. 2A-3B depict two general types of tissue classification errors, namely, isolated erroneous classifications such as “spots” (Fig. 2A-2B), as well as insufficient or excessive display of cortical gray matter near its border with white matter (Fig. 3A-3B )

[0043] На фиг. 2А показана часть изображения 024 МРТ, а на фиг. 2В показана карта 030 классификации тканей, полученная автоматической классификацией тканей изображения МРТ. На фиг. 2В синий цвет (черный на воспроизведении в пространстве серого) обозначает спинномозговую жидкость (СМЖ), зеленый цвет (темно-серый на воспроизведении в пространстве серого) обозначает серое вещество (СВ), а розовый цвет (светло-серый на воспроизведении в пространстве серого) обозначает белое вещество (БВ). Как обозначено на фиг. 2В отметкой 036, карта 030 классификации тканей содержит ошибочную классификацию в форме области наподобие пятна, которая была неправильно классифицирована в качестве коркового серого вещества, а не в качестве белого вещества.[0043] FIG. 2A shows part of the 024 MR image, and FIG. 2B shows a tissue classification map 030 obtained by automatic tissue classification of MRI images. In FIG. 2B, blue (black in reproduction in gray space) indicates cerebrospinal fluid (CSF), green (dark gray in reproduction in gray space) indicates gray matter (CB), and pink (light gray in reproduction in gray space) denotes white matter (BV). As indicated in FIG. 2B at 036, tissue classification map 030 contains an erroneous classification in the form of a spot-like region that was incorrectly classified as a cortical gray matter, and not as a white matter.

[0044] На фиг. 3А показана часть другого изображения 026 МРТ, а на фиг. 3В показана карта 032 классификации тканей, полученная автоматической классификацией тканей изображения МРТ. Применяют такое же цветовое кодирование (или кодирование в пространство серого), как и на фиг. 2В. Как обозначено на фиг. 3В отметкой 038, карта 032 классификации тканей, изображенная на фиг. 3В, содержит ошибочную классификацию в форме коркового серого вещества, которое было недостаточно отображено на границе с белым веществом.[0044] FIG. 3A shows a portion of another MRI image 026, and FIG. 3B shows a tissue classification map 032 obtained by automatic tissue classification of MRI images. The same color coding (or gray space coding) is used as in FIG. 2B. As indicated in FIG. 3B at 038, tissue classification map 032 depicted in FIG. 3B contains an erroneous classification in the form of a cortical gray matter that was not sufficiently displayed at the border with the white matter.

[0045] Вышеуказанные ошибки классификации могут возникать часто, например, по причинам, указанным в разделе «Уровень техники», тем самым давая ошибочные карты классификации тканей.[0045] The above classification errors can occur frequently, for example, for reasons indicated in the Background section, thereby giving erroneous tissue classification maps.

[0046] Как указано со ссылкой на фиг. 1, пользователь может предоставлять системе обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении a) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации. Такая обратная связь от пользователя может принимать различные формы.[0046] As indicated with reference to FIG. 1, the user may provide the system with user feedback that is indicative of a) a section of the erroneous classification on the tissue classification map and b) correction of the erroneous classification. Such user feedback can take many forms.

[0047] На фиг. 4А изображен конкретный пример такой обратной связи от пользователя, а именно, указание пользователем точки 070 на участке ошибочной классификации. Пример основан на ошибочной классификации наподобие пятна, показанной на фиг. 2В, при этом на фиг. 4А-4В показана увеличенная часть соответствующей карты 034А классификации тканей. Пользователь может отметить точку 070 различными способами. Например, пользователь может щелкнуть по положению на отображенной карте 034А классификации тканей с помощью экранного курсора 064. После этого, в результате отмеченная пользователем точка 070 на участке ошибочной классификации, может быть определена граница участка ошибочной классификации, например, с использованием метода определения границы. Например, отмеченная пользователем точка 070 может быть рассмотрена в качестве исходной точки в методе наращивания областей, тем самым получая границу участка ошибочной классификации. В качестве альтернативы, могут быть использованы другие методы определения границы, которые как таковые известны в области анализа медицинских изображений, в том числе, но без ограничения, анализ связанных компонент и методы, основанные на морфологических операциях. Полученная в результате граница 072 обозначена на фиг. 4В пунктирной линией, очерчивающей ошибочную классификацию наподобие пятна на карте 034А классификации тканей от окружающих ее частей.[0047] FIG. 4A depicts a specific example of such user feedback, namely, the user indicating the point 070 in the erroneous classification portion. An example is based on an erroneous classification like the spot shown in FIG. 2B, wherein in FIG. 4A-4B show an enlarged portion of the corresponding tissue classification card 034A. The user can mark point 070 in various ways. For example, the user can click on the position on the displayed tissue classification map 034A using the on-screen cursor 064. After that, as a result of the point 070 marked by the user in the erroneous classification area, the boundary of the erroneous classification area can be determined, for example, using the border determination method. For example, a user-marked point 070 can be considered as a starting point in the method of growing areas, thereby obtaining the boundary of the area of erroneous classification. Alternatively, other boundary determination methods that are known per se in the field of medical image analysis can be used, including, but not limited to, analysis of related components and methods based on morphological operations. The resulting boundary 072 is indicated in FIG. 4B with a dashed line outlining an erroneous classification like a spot on tissue classification map 034A from its surrounding parts.

[0048] На фиг. 4С изображен результат дополнительного указания пользователем исправления ошибочной классификации. А именно, пользователь может указать класс тканей головного мозга, подлежащий применению к ошибочно классифицированному участку 072, вручную. В качестве неограничивающего примера, пользователь может выбрать правильный класс тканей головного мозга из экранного меню (меню не показано на фиг. 4С). Исправление может быть показано пользователю, а именно, посредством ошибочно классифицированного участка 072, исправленного на отображенной карте 034А классификации тканей по указанному пользователем классу тканей головного мозга. Как показано на фиг. 4С, участок может быть классифицирован как белое вещество, а не как серое вещество.[0048] FIG. 4C shows the result of an additional indication by the user of the correction of an erroneous classification. Namely, the user can specify the class of brain tissue to be applied to the erroneously classified region 072 manually. As a non-limiting example, the user can select the correct class of brain tissue from the on-screen menu (the menu is not shown in Fig. 4C). The correction can be shown to the user, namely, by means of an erroneously classified area 072 corrected on the displayed tissue classification map 034A according to the user specified tissue class of the brain. As shown in FIG. 4C, the site can be classified as white matter, and not as gray matter.

[0049] После предоставления обратной связи от пользователя в отношении a) ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации, может быть настроена карта априорных вероятностей с получением откорректированной карты априорных вероятностей. Следует отметить, что исходная и откорректированная карты априорных вероятностей явным образом не показаны ввиду того, что такие карты априорных вероятностей сложно надлежащим образом визуализировать, поскольку каждое местоположение на карте, как правило, имеет значения вероятностей для каждого класса тканей головного мозга, затрудняя, таким образом, визуализацию в пространстве серого или даже визуализацию на основе цветов. Однако, по существу, корректировка может принимать форму, подобную той, что показана для карты 034А, 034В классификации тканей на фиг. 4В и фиг. 4С, в том, что соответствующая область на карте априорных вероятностей может быть настроена путем увеличения вероятности указанного пользователем класса тканей головного мозга на участке ошибочной классификации по существу до 100%, эффективным образом «перезаписывая» существующие значения вероятностей. После корректировки карты априорных вероятностей, к изображению может быть повторно применен метод автоматической классификации тканей, в результате давая другую, как правило, (намного более) улучшенную карту классификации тканей.[0049] After providing feedback from the user regarding a) an erroneous classification on a tissue classification map and b) correcting an erroneous classification, an a priori probability map may be configured to obtain an adjusted a priori probability map. It should be noted that the initial and corrected a priori probability maps are not explicitly shown because such a priori probability maps are difficult to properly visualize, since each location on the map usually has probability values for each class of brain tissue, making it difficult, therefore gray-scale visualization or even color-based visualization. However, in essence, the adjustment may take a form similar to that shown for the tissue classification card 034A, 034B in FIG. 4B and FIG. 4C, in that the corresponding region on the map of a priori probabilities can be adjusted by increasing the probability of a user specified class of brain tissue in the area of erroneous classification to essentially 100%, effectively “overwriting” existing values of probabilities. After adjusting the map of a priori probabilities, the method of automatic tissue classification can be reapplied to the image, resulting in another, usually (much more) improved tissue classification map.

[0050] В целом, помимо указания точки, пользователю могут быть доступны другие опции для обозначения участка ошибочной классификации на карте классификации тканей. Например, пользователь может прямым образом очертить ошибочно классифицированный участок на карте классификации тканей. Другой пример заключается в том, что пользователь может отметить точку на ошибочно классифицированном участке, причем система после этого принимает ошибочно классифицированный участок в качестве заранее определенного участка вокруг точки.[0050] In general, in addition to specifying a point, other options may be available to the user to indicate the area of the erroneous classification on the tissue classification map. For example, a user can directly outline an erroneously classified region on a tissue classification map. Another example is that a user may mark a point in an erroneously classified area, the system then accepting the erroneously classified area as a predetermined area around the point.

[0051] Следует также отметить, что ошибочно классифицированный участок, который имеет место на карте классификации тканей, может быть отмечен пользователем не на карте классификации тканей, а в любом другом месте. Например, пользователь может изучить участок ошибочной классификации после ознакомления с отображенной картой классификации тканей, но после этого может отметить указанный участок системе на самом изображении, например, путем рисования прямоугольника, тем самым помечая область на изображении.[0051] It should also be noted that the erroneously classified area that occurs on the tissue classification map can be marked by the user not on the tissue classification map, but elsewhere. For example, the user can study the area of the erroneous classification after reviewing the displayed tissue classification map, but after that it can mark the indicated area to the system in the image itself, for example, by drawing a rectangle, thereby marking the area on the image.

[0052] Кроме того, для пользователя существуют различные опции по указанию исправления ошибочной классификации. Первым примером является вышеуказанное прямое указание на правильный класс тканей головного мозга. Другим примером является то, что вместо этого пользователь может изменить соотношение вероятностей между классами тканей головного мозга, такое как соотношение вероятностей между тканью серого вещества и тканью белого вещества. В результате, исправление не является бинарным исправлением класса, а является исправлением вероятности. Такое соотношение вероятностей может быть изменено постепенно, например, поэтапно. Система может повторно применить технологию автоматической классификации тканей к изображению после каждого постепенного изменения или может этого не делать. Еще одним примером является то, что система может автоматически распространять вероятности, окружающие ошибочно классифицированный участок, на ошибочно классифицированный участок. В результате, указание на ошибочно классифицированный участок, таким образом, также эффективно служит для указания исправления ошибочной классификации, поскольку предполагается, что оно следует из окружающих его частей.[0052] In addition, there are various options for the user to indicate correction of an erroneous classification. The first example is the above direct reference to the correct class of brain tissue. Another example is that instead, the user can change the probability ratio between classes of brain tissue, such as the probability ratio between gray tissue and white matter. As a result, a correction is not a binary correction of a class, but a correction of probability. This ratio of probabilities can be changed gradually, for example, in stages. The system may reapply automatic tissue classification technology to the image after each gradual change, or it may not. Another example is that a system can automatically propagate the probabilities surrounding an erroneously classified site to an erroneously classified site. As a result, an indication of an erroneously classified portion is thus also effectively used to indicate correction of an erroneous classification, since it is assumed that it follows from the parts surrounding it.

[0053] В соответствии с вышеуказанным, пример случая использования может быть следующим. Здесь, пользователь может указать и щелкнуть на местоположение на ошибочной классифицированной области наподобие «пятна» и назначить области правильную метку, например, посредством выпадающего окна. Данное действие может активировать следующие операции: [0053] In accordance with the above, an example use case may be as follows. Here, the user can point and click on a location on an erroneous classified area like a “spot” and assign the area the correct label, for example, through a pop-up window. This action can activate the following operations:

1) граница ошибочно классифицированной области может быть автоматически определена на основе локального анализа вокселов на помеченном изображении, например, путем анализа связанных компонент, морфологических операций или наращивания областей, с использованием метки сегментированного изображения, 1) the boundary of the erroneously classified region can be automatically determined based on local analysis of voxels in the labeled image, for example, by analyzing related components, morphological operations or building up areas using a segmented image label,

2) назначение фиксированной метки вокселам в области в форме 100% вероятности вокселов в области, принадлежащей выбранному классу тканей, и 2) the assignment of a fixed label to voxels in the region in the form of a 100% probability of voxels in the region belonging to the selected tissue class, and

3) автоматическая оптимизация общего результата классификации тканей путем повторного запуска алгоритма автоматической классификации тканей, но теперь уже с использованием карты априорных вероятностей с локальными модификациями.3) automatic optimization of the overall tissue classification result by restarting the automatic tissue classification algorithm, but now using the map of a priori probabilities with local modifications.

[0054] Другой пример варианта использования может быть следующим. Здесь, пользователь может промаркировать исследуемую область и непрерывно изменять вероятность ее принадлежности к конкретному классу тканей головного мозга интерактивным способом. Сразу после удовлетворения может быть повторно запущен алгоритм автоматической классификации тканей. Данный пример варианта использования может включать следующие операции:[0054] Another example use case may be as follows. Here, the user can mark the studied area and continuously change the probability of its belonging to a particular class of brain tissue in an interactive way. Immediately after satisfaction, the automatic tissue classification algorithm can be re-run. This example use case may include the following operations:

1) Пользователь может промаркировать исследуемую область с помощью инструмента для построения контура изображения. Например, пользователь может нарисовать контур или использовать инструмент аннотации с конкретной формой, такой как круг или прямоугольник. Поскольку отсканированное изображение головного мозга может представлять собой 3D отсканированное изображение, а пользователю может быть отображен 2D срез 3D отсканированного изображения, область может быть автоматически расширена/распространена на 2D срезы изображений перед и за отображенным срезом изображения с помощью известных технологий, таких как инструмент для 3D аннотации сферической формы вместо круга. 1) The user can mark the studied area with the help of a tool for constructing the image contour. For example, a user can draw an outline or use an annotation tool with a specific shape, such as a circle or rectangle. Since the scanned image of the brain can be a 3D scanned image and the user can be shown a 2D slice of a 3D scanned image, the area can be automatically expanded / extended to 2D slices of images in front of and behind the displayed slice of the image using known technologies, such as a 3D tool spherical annotations instead of a circle.

2) Сразу после маркировки исследуемой области, пользователь может запустить интерактивную операцию, которая увеличивает/уменьшает значения априорной вероятности для серого вещества по сравнению с белым веществом. Изменения значения вероятности могут быть отображены с использованием, например, конкретных клавиш на клавиатуре (+/-), путем зажатия левой кнопки мыши и перемещения мыши вверх/вниз и т.д.2) Immediately after marking the study area, the user can start an interactive operation that increases / decreases the values of a priori probability for gray matter compared to white matter. Changes in the probability value can be displayed using, for example, specific keys on the keyboard (+/-), by holding down the left mouse button and moving the mouse up / down, etc.

3) Повторный запуск алгоритма автоматической классификации тканей, но теперь уже с использованием карты априорных вероятностей с локальными модификациями.3) The restart of the automatic tissue classification algorithm, but now using the map of a priori probabilities with local modifications.

[0055] Следует понимать, что существует ряд подходов для автоматической классификации тканей. На момент создания настоящего изобретения было продемонстрировано, что алгоритмы на основе максимизации ожиданий (МО) и регуляризации марковских случайных полей дают наилучшую общую производительность (см. http://mrbrains13.isi.uu.nl/results.php в отношении результатов и соответствующие статьи). Однако также могут быть использованы другие методы автоматической классификации тканей, которые используют карты априорных вероятностей. Также ссылаясь на подходы на основе МО: максимизация ожиданий использует карты априорных вероятностей, которые описывают вероятность известного положения в головном мозге, принадлежащего одному из возможных классов тканей головного мозга. Как правило, эти карты априорных вероятностей созданы из когорты образцов правильно сегментированных отсканированных изображений головного мозга, которые выровнены в пространстве, т.е. зарегистрированы. Для нового субъекта карты априорных вероятностей могут быть зарегистрированы в отсканированное изображение головного мозга на этапе предварительной обработки. После этого, алгоритм максимизации ожиданий может итеративным образом выполнить два этапа: [0055] It should be understood that there are a number of approaches for the automatic classification of tissues. At the time of the creation of the present invention, it was demonstrated that algorithms based on maximizing expectations (MO) and regularizing Markov random fields give the best overall performance (see http://mrbrains13.isi.uu.nl/results.php for results and related articles ) However, other automatic tissue classification methods that use a priori probability maps can also be used. Also referring to approaches based on MO: maximizing expectations uses a priori probability maps that describe the probability of a known position in the brain belonging to one of the possible classes of brain tissue. Typically, these a priori probability maps are created from a cohort of samples of correctly segmented scanned images of the brain that are aligned in space, i.e. registered. For a new subject, a priori probability maps can be recorded in a scanned image of the brain at the pre-processing stage. After that, the algorithm for maximizing expectations can iteratively perform two stages:

(I) так называемый М-этап, на котором, при заданных вероятностях класса тканей для каждого воксела, может быть определена/обновлена модель интенсивности для конкретного класса тканей головного мозга, и (I) the so-called M-stage, in which, for given probabilities of a tissue class for each voxel, an intensity model for a particular class of brain tissue can be determined / updated, and

(ii) так называемый Е-этап, на котором, при (обновленной) модели интенсивности для конкретного класса тканей головного мозга, могут быть детализированы повоксельные вероятности.(ii) the so-called E-stage, in which, with an (updated) intensity model for a particular class of brain tissue, peroxel probabilities can be detailed.

[0056] Следует также отметить, что корректировка карты вероятностей может не быть необходима или предпочтительна. Вместо этого, может быть настроен параметр или конфигурация метода автоматической классификации тканей. Конкретным примером является то, что ошибочно классифицированный участок может быть исправлен пользователем, например, интерактивным способом, как указано на ссылке на фиг. 4А-4С. После этого, метод автоматической классификации тканей может быть повторно запущен на исследуемой области, которая не включает указанный пользователем ошибочно классифицированный участок. Например, указанный пользователем ошибочно классифицированный участок может быть исключен из бинарной воксельной маски, которая определяет исследуемую область. После этого, окончательная карта классификации тканей может быть составлена из результатов метода автоматической классификации тканей в исследуемой области вместе с ошибочно классифицированным участком, который интерактивным образом исправлен пользователем. Следует понимать, что в дополнение к вышеуказанному примеру исключения исправленного вручную участка из исследуемой области, другие корректировки параметров или конфигураций метода автоматической классификации тканей доступны специалисту в данной области техники.[0056] It should also be noted that the adjustment of the probability map may not be necessary or preferred. Instead, a parameter or configuration of an automatic tissue classification method may be configured. A specific example is that the erroneously classified portion can be corrected by the user, for example, in an interactive manner, as indicated by reference to FIG. 4A-4C. After that, the method of automatic tissue classification can be re-launched in the study area, which does not include the user specified erroneously classified area. For example, a user-specified erroneously classified region may be excluded from the binary voxel mask that defines the region of interest. After that, the final tissue classification map can be compiled from the results of the automatic tissue classification method in the study area, together with the erroneously classified area, which is interactively corrected by the user. It should be understood that in addition to the above example of eliminating a manually corrected area from the study area, other adjustments to the parameters or configurations of the automatic tissue classification method are available to a person skilled in the art.

[0057] На фиг. 5 показан способ 200 классификации тканей головного мозга. На операции под названием «ПОЛУЧЕНИЕ ДОСТУПА К ИЗОБРАЖЕНИЮ ГОЛОВНОГО МОЗГА» способ 200 включает получение 210 доступа к изображению головного мозга пациента. Кроме того, на операции под названием «ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ТКАНЕЙ» способ 200 включает применение 220 метода автоматической классификации тканей к изображению на основе карты априорных вероятностей, при этом карта априорных вероятностей зарегистрирована в изображении и является показательной в отношении вероятности конкретного местоположения в головном мозге, принадлежащего к конкретному классу тканей головного мозга, при этом выходными данными, выдаваемыми методом автоматической классификации тканей, является карта классификации тканей головного мозга пациента. Кроме того, на операции под названием «ОТОБРАЖЕНИЕ КАРТЫ КЛАССИФИКАЦИИ ТКАНЕЙ» способ 200 включает отображение 230 карты классификации тканей на дисплее. Кроме того, на операции под названием «ПРИЕМ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ОТ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ» способ 200 включает прием 240 входных команд от пользовательского устройства, которым управляет пользователь, причем входные команды представляют собой обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении a) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации. Кроме того, на операции под названием «корректировка карты априорных вероятностей» способ 200 включает корректировку 250 карты априорных вероятностей на основе обратной связи от пользователя с получением откорректированной карты априорных вероятностей. Кроме того, на операции под названием «ПОВТОРНОЕ ПРИМЕНЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОЙ КЛАССИФИКАЦИИ ТКАНЕЙ» способ 200 включает повторное применение 260 метода автоматической классификации тканей к изображению на основе откорректированной карты априорных вероятностей.[0057] FIG. 5 shows a method 200 for classifying brain tissue. In an operation called “GETTING ACCESS TO THE BRAIN IMAGE”, method 200 includes obtaining 210 access to an image of a patient’s brain. In addition, for an operation called “APPLICATION OF AUTOMATIC CLASSIFICATION OF TISSUES”, method 200 includes applying 220 methods of automatic classification of tissues to an image based on a map of a priori probabilities, while a map of a priori probabilities is recorded in the image and is indicative of the probability of a specific location in the brain, belonging to a specific class of brain tissue, while the output from the automatic tissue classification method is artifact for the classification of brain tissue of the patient. In addition, in an operation called “DISPLAYING TISSUE CLASSIFICATION CARD”, the method 200 includes displaying a 230 tissue classification map on a display. In addition, in an operation called “USER FEEDBACK”, method 200 includes receiving 240 input commands from a user device controlled by the user, the input commands representing feedback from the user, which is indicative of a) an erroneous classification portion of tissue classification map; and b) correction of erroneous classification. In addition, in an operation called “priori probability map correction”, method 200 includes adjusting 250 a priori probability map based on user feedback to obtain an adjusted a priori probability map. In addition, for an operation called “RE-APPLYING AUTOMATIC CLASSIFICATION OF TISSUES”, method 200 involves reapplying the 260 automatic tissue classification method to an image based on an adjusted map of a priori probabilities.

[0058] Следует понимать, что вышеуказанные операции могут быть выполнены в любом подходящем порядке, например, последовательно, одновременно или в комбинации, с соблюдением, где применимо, конкретного необходимого порядка, например, с помощью соотношений вход-выход.[0058] It should be understood that the above operations can be performed in any suitable order, for example, sequentially, simultaneously or in combination, observing, where applicable, the specific necessary order, for example, using input-output ratios.

[0059] В качестве неограничивающего примера, на фиг. 5 показан способ 200, выполняемый итеративным образом, а именно, операциями применения 220 и повторного применения 260, обозначенная стрелкой 255, как по существу подобная, хоть и выполняемая на более поздней стадии и использующая другие входные данные, а именно, другие карты априорных вероятностей.[0059] As a non-limiting example, in FIG. 5, an iterative method 200 is shown, namely, the operations of applying 220 and reapplying 260, indicated by arrow 255, are essentially similar, albeit performed at a later stage and using other input data, namely, other a priori probability maps.

[0060] Способ 200 может быть реализован на компьютере в качестве реализуемого с помощью компьютера способа, в виде аппаратного обеспечения специального назначения, или в виде их комбинации. Как также изображено на фиг. 6, инструкции для компьютера, например, исполняемый код, могут храниться на компьютерочитаемом носителе 270 информации, например, в форме ряда 280 машиночитаемых физических меток и/или в виде ряда элементов, обладающих различными электрическими, например, магнитными, или оптическими свойствами или величинами. Исполняемый код может храниться кратковременным или некратковременным образом. Примеры компьютерочитаемых носителей информации включают запоминающие устройства, оптические запоминающие устройства, интегральные схемы, серверы, программное обеспечение, работающие в режиме онлайн и т.д. На фиг. 6 показан оптический диск 270.[0060] Method 200 may be implemented on a computer as a computer-implemented method, in the form of special-purpose hardware, or in a combination of the two. As also shown in FIG. 6, instructions for a computer, for example, executable code, may be stored on a computer-readable storage medium 270, for example, in the form of a series of 280 machine-readable physical marks and / or in the form of a series of elements having various electrical, e.g. magnetic, or optical properties or values. The executable code may be stored in a short-term or non-short-term manner. Examples of computer-readable storage media include storage devices, optical storage devices, integrated circuits, servers, online software, etc. In FIG. 6 shows an optical disc 270.

[0061] Следует понимать, что несмотря на то, что заявленное изобретение было описано со ссылкой на классификацию тканей головного мозга, заявленное изобретение в равной степени может быть применимо к другому типу классификации, в которых в качестве входных данных используются карты априорных вероятностей.[0061] It should be understood that although the claimed invention has been described with reference to the classification of brain tissue, the claimed invention can equally be applied to another type of classification in which a priori probability maps are used as input.

[0062] Примеры, варианты реализации или необязательные признаки, указаны ли они в качестве неограничивающих или нет, не следует рассматривать в качестве ограничения заявленного изобретения.[0062] Examples, embodiments, or optional features, whether they are indicated as non-limiting or not, should not be construed as limiting the claimed invention.

[0063] Следует понимать, что настоящее изобретение также применимо к компьютерным программам, в частности, компьютерным программам на носителе или в нем, выполненным с возможностью реализации настоящего изобретения на практике. Программа может быть в форме исходного кода, объектного кода, промежуточного источника кода и объектного кода, как в частично компилированной форме, или в любой другой форме, подходящей для использования при реализации способа в соответствии с настоящим изобретением. Следует также понимать, что такая программа может иметь много различных архитектурных исполнений. Например, программный код, реализующий функционал способа или системы в соответствии с настоящим изобретением, может быть подразделен на одну или более подпрограмм. Специалисту в данной области техники будет ясно множество различных путей распространения функционала по данным подпрограммам. Подпрограммы могут храниться вместе в одном исполнимом файле для формирования независимой программы. Такой исполнимый файл может содержать исполняемые с помощью компьютера инструкции, например, инструкции процессора и/или инструкции интерпретатора (например, инструкции интерпретатора языка Java). В качестве альтернативы, одна или более или все подпрограммы могут храниться по меньшей мере в одном файле внешней библиотеки и связаны с основной программой статическим или динамическим образом, например, по времени счета. Основная программа содержит по меньшей мере один вызов по меньшей мере одной из подпрограмм. Кроме того, подпрограммы могут содержать вызовы функции друг друга. Вариант реализации, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит исполняемые с помощью компьютера инструкции, соответствующие каждой стадии обработки по меньшей мере одного из способов, изложенных в настоящем документе. Эти инструкции могут быть подразделены на подпрограммы и/или могут храниться в одном или более файлов, которые могут быть связаны статическим или динамическим образом. Еще один вариант реализации, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит исполняемые с помощью компьютера инструкции, соответствующие каждому средству по меньшей мере одной из систем и/или продуктов, изложенных в настоящем документе. Эти инструкции могут быть подразделены на подпрограммы и/или могут храниться в одном или более файлах, которые могут быть связаны статическим или динамическим образом.[0063] It should be understood that the present invention is also applicable to computer programs, in particular computer programs on or in a medium configured to put the present invention into practice. The program may be in the form of source code, object code, an intermediate source of code and object code, as in a partially compiled form, or in any other form suitable for use in implementing the method in accordance with the present invention. It should also be understood that such a program can have many different architectural designs. For example, program code that implements the functionality of a method or system in accordance with the present invention may be subdivided into one or more subprograms. The person skilled in the art will understand many different ways of distributing functionality for these routines. Subprograms can be stored together in one executable file to form an independent program. Such an executable file may comprise computer-executable instructions, for example, processor instructions and / or interpreter instructions (for example, Java interpreter instructions). Alternatively, one or more or all of the subprograms may be stored in at least one file of the external library and are associated with the main program in a static or dynamic manner, for example, by counting time. The main program contains at least one call of at least one of the subprograms. In addition, routines may contain each other's function calls. An embodiment related to a computer program product comprises computer-executable instructions corresponding to each processing step of at least one of the methods described herein. These instructions may be subdivided into subroutines and / or may be stored in one or more files, which may be linked in a static or dynamic manner. Another embodiment related to a computer program product comprises computer-executable instructions corresponding to each means of at least one of the systems and / or products described herein. These instructions may be subdivided into subroutines and / or may be stored in one or more files, which may be linked in a static or dynamic manner.

[0064] Носитель компьютерной программы может представлять собой объект или устройство, выполненное с возможностью хранения программы. Например, носитель может включать хранилище данных, такое как ПЗУ, например, компакт-диск, или полупроводниковое ПЗУ, или магнитный носитель информации, например, жесткий диск. Кроме того, носитель может представлять собой передаваемый носитель, такой как электрический или оптический сигнал, который может передаваться по электрическому или оптическому кабелю или по радиосвязи или по другим средствам. При реализации программы в виде такого сигнала, носитель может представлять собой такой кабель или другое устройство или средство. В качестве альтернативы, носитель может представлять собой интегральную схему, в которую встроена программа, при этом интегральная схема выполнена с возможностью осуществления релевантного способа или используется при его выполнении.[0064] A computer program medium may be an object or device configured to store a program. For example, the medium may include a data storage medium, such as a ROM, for example, a compact disc, or a semiconductor ROM, or a magnetic storage medium, for example, a hard disk. In addition, the medium may be a transmission medium, such as an electrical or optical signal, which can be transmitted by electric or optical cable or by radio or other means. When implementing the program in the form of such a signal, the medium may be such a cable or other device or means. Alternatively, the medium may be an integrated circuit in which the program is embedded, wherein the integrated circuit is configured to implement the relevant method or used in its execution.

[0065] Следует отметить, что вышеуказанные варианты реализации иллюстрируют, а не ограничивают настоящее изобретение, и специалист в данной области техники сможет реализовать широкий ряд альтернативных вариантов реализации без выхода за рамки объема прилагаемой формулы изобретения. В пунктах формулы изобретения, любые ссылочные обозначения, заключенные в скобки, не следует считать ограничением пункта формулы изобретения. Использование глагола «содержит» и его спряжений не исключает наличия элементов или стадий, отличных от указанных в пункте формулы изобретения. Грамматический показатель единственного числа перед элементом не исключает наличия множества таких элементов. Настоящее изобретение может быть реализовано посредством аппаратного обеспечения, содержащего несколько разных элементов, а также посредством подходящим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения на устройство, в котором перечислено несколько средств, несколько из этих средств могут быть реализованы одним и тем же элементом аппаратного обеспечения. Сам по себе тот факт, что некоторые меры перечислены во взаимно отличающихся зависимых пунктах, не означают, что комбинация этих мер не может быть с успехом использована.[0065] It should be noted that the above embodiments illustrate and do not limit the present invention, and one skilled in the art will be able to implement a wide range of alternative embodiments without departing from the scope of the attached claims. In the claims, any reference signs enclosed in parentheses should not be considered a limitation of the claim. The use of the verb “contains” and its conjugations does not exclude the presence of elements or stages other than those specified in the claims. The grammatical exponent of the singular in front of an element does not exclude the presence of many such elements. The present invention can be implemented through hardware containing several different elements, as well as through a suitably programmed computer. In a claim on a device in which several means are listed, several of these means may be implemented by the same hardware element. The mere fact that some measures are listed in mutually different dependent clauses does not mean that a combination of these measures cannot be successfully used.

Claims (35)

1. Система (100) для классификации тканей головного мозга, содержащая:1. The system (100) for the classification of brain tissue, containing: - интерфейс (120) данных об изображении для получения доступа к изображению (022) головного мозга пациента;- an image data interface (120) for accessing an image (022) of a patient’s brain; - процессор (160), выполненный с возможностью применения метода автоматической классификации тканей к изображению на основе карты (042) априорных вероятностей, при этом - a processor (160) configured to apply an automatic tissue classification method to an image based on a map of (042) a priori probabilities, wherein карта априорных вероятностей зарегистрирована в изображении и является показательной в отношении вероятности конкретного местоположения в головном мозге, принадлежащего к конкретному классу тканей головного мозга, а выходными данными, получаемыми методом автоматической классификации тканей, является карта классификации тканей головного мозга пациента;a map of a priori probabilities is registered in the image and is indicative of the probability of a specific location in the brain belonging to a particular class of brain tissue, and the output obtained by the automatic tissue classification method is a map of the classification of brain tissue of the patient; - подсистему (180) взаимодействия с пользователем, позволяющую пользователю отметить точку на участке ошибочной классификации с получением отмеченной пользователем точки, при этом указанная подсистема содержит:- a subsystem (180) for interacting with the user, allowing the user to mark a point in the area of erroneous classification to obtain a point marked by the user, while the specified subsystem contains: i) выход (182) на дисплей для отображения карты классификации тканей головного мозга на дисплее (060),i) an output (182) to a display for displaying a brain tissue classification map on a display (060), ii) вход (184) с пользовательского устройства для приема входных команд (082) от пользовательского устройства (080), управляемого пользователем, ii) an input (184) from a user device for receiving input commands (082) from a user device (080) controlled by a user, причем входные команды представляют собой обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении a) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и b) исправления ошибочной классификации; а процессор (160) выполнен с возможностью:moreover, the input commands represent user feedback, which is indicative of a) a section of an erroneous classification on the tissue classification map and b) correction of an erroneous classification; and the processor (160) is configured to: - определения границы участка ошибочной классификации на основе отмеченной пользователем точки,- determining the boundary of the erroneous classification portion based on a point marked by the user, - корректировки карты априорных вероятностей на основе обратной связи от пользователя с получением откорректированной карты априорных вероятностей и- adjusting the map of a priori probabilities on the basis of feedback from the user to obtain an adjusted map of a priori probabilities and - повторного применения метода автоматической классификации тканей к изображению на основе откорректированной карты априорных вероятностей.- reapplying the automatic tissue classification method to the image based on the adjusted map of a priori probabilities. 2. Система (100) по п. 1, в которой подсистема (180) взаимодействия с пользователем позволяет пользователю отметить исправление ошибочной классификации путем указания класса тканей головного мозга вручную с получением указанного пользователем класса тканей головного мозга.2. The system (100) according to claim 1, wherein the user interaction subsystem (180) allows the user to note the correction of the erroneous classification by indicating the class of brain tissue manually to obtain the user specified class of brain tissue. 3. Система (100) по п. 2, в которой процессор (160) выполнен с возможностью корректировки карты априорных вероятностей путем увеличения, в карте априорных вероятностей, вероятности того, что указанный пользователем класс тканей головного мозга находится в участке ошибочной классификации.3. The system (100) according to claim 2, in which the processor (160) is configured to adjust the map of a priori probabilities by increasing, in the map a priori probabilities, the probability that the user specified class of brain tissue is in the area of erroneous classification. 4. Система (100) по п. 3, в которой процессор (160) выполнен с возможностью увеличения, в карте априорных вероятностей, вероятности того, что указанный пользователем класс тканей головного мозга находится в участке ошибочной классификации, по существу до 100%.4. The system (100) according to claim 3, in which the processor (160) is configured to increase, in the map of a priori probabilities, the probability that the user specified class of brain tissue is in the area of erroneous classification, essentially up to 100%. 5. Система (100) по п. 1, в которой подсистема (180) пользовательского интерфейса позволяет пользователю отметить исправление ошибочной классификации путем изменения соотношения вероятностей между серым веществом и белым веществом.5. The system (100) according to claim 1, in which the subsystem (180) of the user interface allows the user to note the correction of the erroneous classification by changing the probability ratio between the gray matter and the white matter. 6. Система (100) по п. 5, в которой подсистема (180) пользовательского интерфейса обеспечивает пользователю возможность изменять с приращениями отношение вероятностей.6. System (100) according to claim 5, in which the subsystem (180) of the user interface provides the user with the ability to change the probability ratio in increments. 7. Система (100) по любому из пп. 1-6, в которой подсистема (180) пользовательского интерфейса позволяет пользователю отметить участок ошибочной классификации на карте классификации тканей, отображенной на дисплее (060).7. System (100) according to any one of paragraphs. 1-6, in which the subsystem (180) of the user interface allows the user to mark the area of the erroneous classification on the tissue classification map displayed on the display (060). 8. Система (100) по любому из пп. 1-6, в которой подсистема (180) пользовательского интерфейса выполнена с возможностью:8. System (100) according to any one of paragraphs. 1-6, in which the subsystem (180) of the user interface is configured to: - отображения изображения на дисплее (060) и- display the image on the display (060) and - позволяет пользователю отметить участок ошибочной классификации на карте классификации тканей путем указания исследуемой области на изображении.- allows the user to mark the area of the erroneous classification on the tissue classification map by indicating the area of interest in the image. 9. Система (100) по любому из вышеуказанных пунктов, в которой метод автоматической классификации тканей основан на максимизации ожиданий.9. System (100) according to any one of the above paragraphs, in which the automatic tissue classification method is based on maximizing expectations. 10. Рабочая станция, содержащая систему по любому из вышеуказанных пунктов.10. A workstation containing a system according to any one of the above items. 11. Устройство для визуализации, содержащее систему по любому из пп. 1-9.11. Device for visualization, comprising a system according to any one of paragraphs. 1-9. 12. Способ (200) классификации тканей головного мозга, включающий:12. A method (200) for classifying brain tissue, including: - получение (210) доступа к изображению головного мозга пациента;- obtaining (210) access to the image of the patient’s brain; - применение (220) метода автоматической классификации тканей к изображению на основе карты априорных вероятностей, при этом - application (220) of the automatic tissue classification method to an image based on a map of a priori probabilities, while карта априорных вероятностей зарегистрирована в изображении и является показательной в отношении вероятности конкретного местоположения в головном мозге, принадлежащего к конкретному классу тканей головного мозга, а выходными данными, получаемыми методом автоматической классификации тканей, является карта классификации тканей головного мозга пациента;a map of a priori probabilities is registered in the image and is indicative of the probability of a specific location in the brain belonging to a particular class of brain tissue, and the output obtained by the automatic tissue classification method is a map of the classification of brain tissue of the patient; - предоставление пользователю возможности отметить точку на участке ошибочной классификации с получением отмеченной пользователем точки;- providing the user with the opportunity to mark a point in the area of erroneous classification with getting marked by the user points; - отображение (230) карты классификации тканей головного мозга на дисплее;- display (230) maps of the classification of brain tissue on the display; - прием (240) входных команд от пользовательского устройства, управляемого пользователем, - receiving (240) input commands from a user device controlled by a user, причем входные команды представляют собой обратную связь от пользователя, которая является показательной в отношении i) участка ошибочной классификации на карте классификации тканей и ii) исправления ошибочной классификации;wherein the input commands are user feedback, which is indicative of i) an erroneous classification portion of the tissue classification map; and ii) correction of the erroneous classification; - определение границы участка ошибочной классификации на основе отмеченной пользователем точки;- determination of the boundary of the erroneous classification area based on the point marked by the user; - корректировку (250) карты априорных вероятностей на основе обратной связи от пользователя с получением откорректированной карты априорных вероятностей и- adjustment (250) of the map of a priori probabilities based on feedback from the user with the receipt of a corrected map of a priori probabilities and - повторное применение (260) метода автоматической классификации тканей к изображению на основе откорректированной карты априорных вероятностей.- repeated application (260) of the automatic tissue classification method to the image based on the adjusted map of a priori probabilities. 13. Компьютерочитаемый носитель (270) информации, содержащий инструкции, обусловливающие выполнение способа по п. 12 процессорной системой.13. A computer-readable medium (270) of information containing instructions for the execution of the method according to claim 12 by the processor system.
RU2017141759A 2015-04-30 2016-04-25 Classification of brain tissues RU2713707C2 (en)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562154768P 2015-04-30 2015-04-30
US62/154,768 2015-04-30
EP15170208.1 2015-06-02
EP15170208 2015-06-02
PCT/EP2016/059115 WO2016173957A1 (en) 2015-04-30 2016-04-25 Brain tissue classification

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2017141759A RU2017141759A (en) 2019-05-31
RU2017141759A3 RU2017141759A3 (en) 2019-08-29
RU2713707C2 true RU2713707C2 (en) 2020-02-06

Family

ID=66793030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017141759A RU2713707C2 (en) 2015-04-30 2016-04-25 Classification of brain tissues

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2713707C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112560992B (en) * 2020-12-25 2023-09-01 北京百度网讯科技有限公司 Method, device, electronic equipment and storage medium for optimizing picture classification model

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020186882A1 (en) * 2001-04-25 2002-12-12 Cotman Carl W. Method and apparatus for generating special-purpose image analysis algorithms
EA009382B1 (en) * 2003-08-21 2007-12-28 Искем Корпорейшн Automated methods and systems for vascular plaque detection and analysis
US20090226060A1 (en) * 2008-03-04 2009-09-10 Gering David T Method and system for improved image segmentation
US20120093381A1 (en) * 2010-06-25 2012-04-19 Institute Of Automation, Chinese Academy Of Sciences Method and system for brain tumor segmentation in multi-parameter 3d mr images via robust statistic information propagation
US20120099779A1 (en) * 2009-06-23 2012-04-26 Varsha Gupta method and system for segmenting a brain image
US20150045651A1 (en) * 2012-03-21 2015-02-12 The Johns Hopkins University Method of analyzing multi-sequence mri data for analysing brain abnormalities in a subject

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020186882A1 (en) * 2001-04-25 2002-12-12 Cotman Carl W. Method and apparatus for generating special-purpose image analysis algorithms
EA009382B1 (en) * 2003-08-21 2007-12-28 Искем Корпорейшн Automated methods and systems for vascular plaque detection and analysis
US20090226060A1 (en) * 2008-03-04 2009-09-10 Gering David T Method and system for improved image segmentation
US20120099779A1 (en) * 2009-06-23 2012-04-26 Varsha Gupta method and system for segmenting a brain image
US20120093381A1 (en) * 2010-06-25 2012-04-19 Institute Of Automation, Chinese Academy Of Sciences Method and system for brain tumor segmentation in multi-parameter 3d mr images via robust statistic information propagation
US20150045651A1 (en) * 2012-03-21 2015-02-12 The Johns Hopkins University Method of analyzing multi-sequence mri data for analysing brain abnormalities in a subject

Also Published As

Publication number Publication date
RU2017141759A3 (en) 2019-08-29
RU2017141759A (en) 2019-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107567637B (en) Brain tissue classification
US10885392B2 (en) Learning annotation of objects in image
CN107077211B (en) Gaze tracking driven region of interest segmentation
Van Rikxoort et al. Automatic lung segmentation from thoracic computed tomography scans using a hybrid approach with error detection
EP3035287B1 (en) Image processing apparatus, and image processing method
CN106663309B (en) Method and storage medium for user-guided bone segmentation in medical imaging
JP6758817B2 (en) Medical image diagnostic equipment and medical image processing equipment
RU2571523C2 (en) Probabilistic refinement of model-based segmentation
JP6510189B2 (en) Medical image processing device
JP4785371B2 (en) Multidimensional structure extraction method and system using dynamic constraints
JP2007111531A (en) Method for improving image consistency, signal, computer readable medium and system
EP2116977A2 (en) Method for editing 3D image segmentation maps
JP5662962B2 (en) Image processing apparatus, method, and program
JP6595729B2 (en) Change detection in medical images
RU2721078C2 (en) Segmentation of anatomical structure based on model
US10062167B2 (en) Estimated local rigid regions from dense deformation in subtraction
RU2713707C2 (en) Classification of brain tissues
US20200250880A1 (en) Volume rendering of volumetric image data with interactive segmentation
Yazdani et al. Automatic region-based brain classification of MRI-T1 data
US8284196B2 (en) Method and system for reconstructing a model of an object
EP2815382B1 (en) Method for quantification of uncertainty of contours in manual and auto segmenting algorithms
US20230237663A1 (en) Methods and systems for real-time image 3d segmentation regularization
Ruiz-España et al. OncoSpineSeg: A Software Tool for a Manual Segmentation of Computed Tomography of the Spine on Cancer Patients
Reeves A Development Methodology for Automated Measurement of Quantitative Image Biomarkers: Analysis of Chest CT Images