DE10150918C2

DE10150918C2 - Verfahren zur Auswertung von Wärmebildern einer weiblichen oder männlichen Brust

Info

Publication number: DE10150918C2
Application number: DE10150918A
Authority: DE
Inventors: Reinhold Berz; Wolfgang Bucher
Original assignee: INFRAMEDIC AG
Current assignee: INFRAMEDIC AG
Priority date: 2001-10-18
Filing date: 2001-10-18
Publication date: 2003-10-09
Anticipated expiration: 2021-10-19
Also published as: DE10150918A1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Auswertung von Wärmebildern einer weiblichen Brust von im Rahmen eines dynamischen Thermografieverfahrens aufgenommenen Wärmebildern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem Thermografieverfahren wird die Temperatur an einzelnen Messpunkten des Körpers einer Person nach einem vorgegebenen Schema bestimmt. Beispielsweise werden die Temperaturen einmal vor und einmal nach einem Belastungsreiz gemessen. Üblicherweise besteht der Belastungsreiz in einer sanften Abkühlung der betreffenden Person. Hierzu muss die Person ca. 10 Minuten mit entblösstem Oberkörper bei einer Raumtemperatur von ca. 20° Celsius abkühlen. Durch diesen grossflächigen Abkühlungsreiz wird der Körper zu einer Wärmeregulation veranlasst, deren Ergebnis die zweite Temperaturmessung erfasst. Darüber hinaus können andere Belastungsreize wie beispielsweise eine großflächige oder punktuelle thermische oder nichtthermische Reizsetzung eingesetzt werden. Es können auch mehrere Wärmebilder in verschiedenen Zeitabständen ohne die Einwirkung von Belastungsreizen aufgenommen werden. Aus den Differenzen zwischen den Temperaturmesswerten verschiedener Wärmebilder können diagnostische Hinweise auf die allgemeine Reaktionsfähigkeit und auf einzelne lokale Störungen gewonnen werden. Die Temperaturverteilung kann beispielsweise mit einer Infrarotkamera aufgenommen werden. Dies ist aus der DE 199 56 346 A1 bekannt. Als nachteilig erweist sich bei diesem bekannten Verfahren, dass die auffälligen Bereiche zwar anhand des Wärmebildes erkannt werden können, jedoch eine Auswertung nur anhand der Wärmebilder nicht möglich ist. So ist beispielsweise ein exakter Vergleich einzelner Temperaturmesswerte nur bedingt möglich.

Aus LIPARI, C. A.; HEAD, J. F.: Advanced Infrared Image Processing For Breast Cancer Risk Assessment; in: Engineering in Medicine and Biology Society; Proceedings of 19^th International Conference; IEEE 1997, Volume 2, Seiten 673-676 ist ein Verfahren zur Auswertung von Wärmebildern einer menschlichen Brust bekannt, bei dem das Wärmebild in mehrere Quadranten unterteilt wird. Für jeden Quadranten werden aus den den Bildpunkten eines Wärmebildes entsprechenden Temperaturwerten der Mittelwert, die Standardabweichung, das Minimum und das Maximum bestimmt. Als Referenzpunkt dient dabei beispielsweise das Kinn. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass die ermittelten Werte, wie Mittelwert, Standardabweichung, Maximum und Minimum lediglich aufgelistet werden. Dadurch ist ein schnelles Erkennen von Anomalitäten erschwert.

Aus der US 4428382 A ist ein Verfahren zur Aufnahme von Temperaturmesswerten einer menschlichen Brust bekannt. Im Unterschied zu den beiden oben genannten Verfahren wird hierbei jedoch kein Wärmebild mit Hilfe einer Infrarotkamera aufgenommen, sondern es wird mithilfe einer Temperatursonde an einzelnen Messpunkten die Temperatur bestimmt. Zur Aufnahme der Messwerte wird die Brust in neun Sektoren unterteilt. In jedem Sektor werden ein oder mehrere Messwerte ermittelt. Als nachteilig erweist sich hierbei, dass die Messpunkte bei einer zweiten Messung nur mit großer Ungenauigkeit reproduziert werden können und dass die Aufnahme einer großen Anzahl von Messwerten mit hohem Aufwand verbunden ist.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, bei dem das Ergebnis reproduzierbar ist und mit geringem Aufwand so visualisiert wird, dass ein schnelles und leichtes Erkennen von Anomalitäten ermöglicht wird.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Demgegenüber hat das erfindungsgemässe Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 den Vorteil, dass zum Vergleich der Temperaturverteilung zweier oder mehrerer Wärmebilder jedes Wärmebild der Brust in einzelne Bereiche aufgeteilt wird. Dies geschieht durch das Anordnen mehrer ineinanderliegender Kreise, Ellipsen oder Polygone mit unterschiedlichem Durchmesser. Wurde das Wärmebild nicht frontal sondern unter einem Winkel aufgenommen, so müssen die Kreise, Ellipsen oder Polygone nicht konzentrisch angeordnet werden. Der innerste Kreis, die innerste Ellipse oder das innerste Polygon enthält die Mamille. Die durch benachbarte Kreise, Ellipsen oder Polygone gebildeten Ringe werden durch Geraden in einzelne Segmente unterteilt. Vorteilhafterweise liegen die Schnittpunkte der Geraden im innersten Kreis, in der innersten Ellipse oder im innersten Polygon. Für jedes Segment werden vier Werte bestimmt: Der Durchschnittswert als durchschnittlicher Wärmewert aller Temperaturmesswerte des Segments, das Minimum als kleinster Temperaturmesswert des Segments, das Maximum als grösster Temperaturmesswert des Segments und die Spannweite als Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum. Der Vergleich der Temperaturverteilung vor und nach der Abkühlung erfolgt anhand dieser vier Werte für jedes der Segmente. Wärmebilder und Auswertung können sowohl für eine als auch für beide Brüste erstellt werden. Aus diesen vier Werten kann auch eine Auswahl getroffen werden, beispielsweise können nur das Minimum und das Maximum für die Auswertung herangezogen werden. Darüber hinaus können noch weitere Werte für jedes Segment bestimmt werden wie beispielsweise die Standardabweichung.

Das Anpassen der Kreise an die Temperaturverteilung der Brust kann beispielsweise am Bildschirm eines Computers durchgeführt werden. Hierbei wird das aus Geraden einerseits und aus Kreisen, Ellipsen oder Polygonen andererseits bestehende Netz mithilfe der Computermaus in seiner Grösse verändert und an die richtige Stelle geschoben. Auch das Ausrichten des innersten Kreises auf die Mamille kann auf diese Weise erfolgen.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird jeder Ring in acht Segmente unterteilt. Von dieser Unterteilung ist lediglich der innerste Kreis aufgrund seiner geringen Grösse ausgenommen. Darüber hinaus ist die Aufteilung in mehr oder weniger Segmente möglich.

Gemäß der Erfindung wird jedem Segment eine Bezeichnung zugeordnet. Diese Bezeichnung kann beispielsweise aus einem Buchstaben und einer Zahl bestehen. Eine mögliche Aufteilung ist in der Zeichnung wiedergegeben.

Zur Vereinfachung der Auswertung und zur anschaulichen Darstellung des Ergebnisses werden die Segmente mit ihren jeweils vier charakteristischen Werten in einem Diagramm dargestellt. Die Bezeichnungen der Segmente werden hierzu auf einer der Achsen des Diagramms aufgetragen. Jedem Segment wird dabei eine Spalte zugeordnet. Auf der vertikalen Achse wird die Temperatur aufgetragen. In jeder Spalte werden auf der einen Seite der Durchschnittswert, das Maximum und das Minimum eines ersten Wärmebildes und auf der anderen Seite der Spalte der Durchschnittswert, das Maximum und das Minimum eines zweiten Wärmebildes eingetragen. Dabei kann beispielsweise der Durchschnittswert als horizontaler Balken markiert werden. Minimum und Maximum werden durch einen vertikalen Balken miteinander verbunden. Die Balken der Temperaturwerte des ersten Wärmebildes werden mit einer anderen Farbe markiert als die Balken der Temperaturwerte des anderen Wärmebildes. Zusätzlich kann der Bereich zwischen dem Durchschnittswert eines Segments des ersten und zweiten Wärmebildes farbig gekennzeichnet werden. Ist der Durchschnittswert eines Segments in einem ersten Wärmebild höher als desselben Segments in einem zweiten Wärmebild wird eine bestimmte Farbe verwendet. Ist der Durchschnittswert des Segments des ersten Wärmebildes geringer als desselben Segments des zweiten Wärmebildes wird eine andere Farbe verwendet. Dies führt zu einer deutlichen Darstellung der Auswertung.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Einteilung des Wärmebildes einer weiblichen Brust vor der Abkühlung in einzelne Segmente

Fig. 2 Einteilung eines Wärmebildes einer weiblichen Brust nach der Abkühlung in einzelne Segmente

Fig. 3 weiteres Beispiel eines Wärmebildes einer weiblichen Brust vor der Abkühlung in einzelne Segmente

Fig. 4 Wärmebild gemäss Fig. 3 nach der Abkühlung

Fig. 5 Unterteilung der linken und rechten Brust mit entsprechender Bezeichnung der Segmente

Fig. 6 Ausschnitt aus einem Diagramm

Fig. 7 Diagramm der rechten und linken Brust einer ersten Patientin

Fig. 8 Diagramm der rechten und linken Brust einer zweiten Patientin.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In der Fig. 1 bis 4 sind Wärmebilder der weiblichen Brust zweier verschiedener Patientinnen vor und nach einer Abkühlung dargestellt. Als Belastungsreiz zwischen der Aufnahme eines ersten und eines zweiten Wärmebildes wird die Patientin einer Abkühlung bei Raumtemperatur von ca. 20°C ausgesetzt. Es sind jedoch auch andere thermische oder nichtthermische Reize anwendbar. Jede Brust ist in dem Wärmebild durch 4 Kreise und 8 Halbgeraden in 25 Segmente unterteilt. Der innerste Kreis bildet dabei ein Segment und ist nicht weiter unterteilt. Er enthält die Mamille. Aufgrund der Gewichtskraft der Brust und der Aufnahme unter einem Winkel befindet sich die Mamille nicht in der Mitte der Kreise.

Die Wärmebilder der Fig. 1 und 2 gehören dabei zu einer ersten Patientin, während die Wärmebilder der Fig. 3 und 4 einer zweiten Patientin zugeordnet sind. Während den Fig. 1 und 2 eine völlig normale Reaktion zeigt, ist die den Fig. 3 und 4 zu entnehmende Temperaturverteilung auffällig.

Fig. 5 zeigt eine Aufteilung entsprechend den Fig. 1 bis 4 mit entsprechenden Bezeichnungen für die linke und rechte Brust. Dabei enthält der linke Teil der Fig. 5 die rechte Brust und die rechte Seite der Fig. 5 die linke Brust. Die Bezeichnungen für die rechte und linke Brust sind identisch. Sie befinden sich jeweils an den gespiegelten Positionen.

Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem als Thermogramm bezeichneten Diagramm. Dabei sind auf der horizontalen Achse die einzelnen Segmente mit ihren zugehörigen Bezeichnungen aufgetragen. Jedem Segment ist in dem Diagramm eine Spalte zugeordnet. In vertikaler Richtung ist die Temperatur aufgetragen. An der linken Seite der Spalte sind der Durchschnittswert 1, das Minimum 2 und das Maximum 3 vor der Abkühlung und auf der rechten Seite der Spalte der Durchschnittswert 4, das Minimum 5 und das Maximum 6 nach der Abkühlung für das betreffende Segment eingetragen. Um die Werte leichter erkennen zu können, sind das Minimum und das Maximum einer Temperaturmessung durch einen vertikalen Balken miteinander verbunden. Dieser symbolisiert die Spannweite. Der Durchschnittswert ist durch einen horizontalen Balken angegeben. Die Balken vor und nach der Abkühlung sind in unterschiedlichen Farben markiert, dies ist in der Zeichnung jedoch aufgrund der Schwarzweissdarstellung nicht erkennbar. Ebenso ist der Bereich zwischen dem Durchschnittswert vor der Abkühlung und dem Durchschnittswert nach der Abkühlung farbig markiert. Ist der Druchschnittswert vor der Abkühlung höher als nach Abkühlung wird eine bestimmte Farbe verwendet. Ist der Durchschnittswert dagegen vor der Abkühlung geringer als nach Abkühlung, so wird eine andere Farbe verwendet. Die farbigen Markierungen sind aufgrund der Schwarzweissdarstellung in der Zeichnung nicht erkennbar.

In den Fig. 7 und 8 sind Thermogramme der linken und rechten Brust mit den zugehörigen Wärmebildern einer ersten und einer zweiten Patientin dargestellt. Dabei zeigt das Thermogramm der Fig. 7 ein normales Verhalten, während das Thermogramm der Fig. 8 auffällig ist. Bei einem normalen Verhalten erfolgt eine gleichmässige deutliche Abkühlung der Druchschnittswerte von ca. 1 bis 2° Celsius. Auffällig ist eine Temperaturverteilung, bei der sich ein Segment erwärmt anstatt abzukühlen. Dies ist bespielsweise im Segment C5 von Fig. 6 der Fall. Die Spannweite gibt Auskunft über die Temperaturabweichung innerhalb eines Segments. Je grösser die Abweichungen sind, umso auffälliger ist das Thermogramm.

Claims

1. Verfahren zur Auswertung von mithilfe einer Infrarotkamera im Rahmen eines dynamischen Thermografieverfahrens aufgenommenen Wärmebildern einer weiblichen Brust oder der männlichen Brust gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

- die Darstellung der Brust wird in jedem Wärmebild in mehrere Bereiche durch mehrere ineinander angeordnete Kreise, Ellipsen oder Polygone unterschiedlichen Durchmessers unterteilt, wobei der innerste Kreis oder die innerste Ellipse oder das innerste Polygon die Mamille enthält,
- jeder durch benachbarte Kreise, Ellipsen oder Polygone gebildete Ring wird durch Geraden in einzelne Segmente unterteilt,
- für jedes Segment eines Wärmebildes werden der Durchschnittswert als durchschnittlicher Wärmewert aller Temperaturmeßwerte des Segments, das Minimum als kleinster Temperaturmeßwert des Segments und das Maximum als höchster Temperaturmeßwert des Segments bestimmt,
- jedem Segment wird eine Bezeichnung zugeordnet,
- die Bezeichnungen der Segmente werden entlang einer der Achsen eines Diagramms aufgetragen, wobei jedem Segment eine Spalte zugeordnet wird, und die Temperatur auf der anderen Achse des Diagramms aufgetragen wird, und
- zu jedem Segment werden in der zugehörigen Spalte auf der einen Seite der Spalte der Durchschnittswert, das Maximum und das Minimum eines ersten Wärmebildes und auf der anderen Seite der Spalte der Durchschnittswert, das Maximum und das Minimum eines zweiten Wärmebildes aufgetragen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Segment die Spannweite als Differenz zwischen dem Maximum und dem Minimum bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für jedes Segment die Standardabweichung bestimmt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ring in acht Segmente unterteilt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich zwischen dem Durchschnittswert eines Segments eines ersten Wärmebildes und dem Durchschnittswert desselben Segments eines zweiten Wärmebildes in dem Diagramm farbig markiert wird, wobei eine vorgegebene Farbe verwendet wird, wenn der Durchschnittswert des Segments des ersten Wärmebildes höher ist als derjenige des zweiten Wärmebildes und eine andere Farbe im umgekehrten Fall.