DE10150918C2

DE10150918C2 - Process for the evaluation of thermal images of a female or male breast

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

State of the art

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.The invention is based on a method for evaluating Thermal images of a female breast from within a frame dynamic thermographic process Thermal images according to the preamble of claim 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. In a thermographic process, the temperature is measured on individual Measuring points of a person's body according to a given Scheme determined. For example, the temperatures change once measured before and after a stress stimulus. Usually the stress stimulus is a gentle cooling of the concerned person. To do this, the person must take about 10 minutes bare torso at a room temperature of approx. 20 ° Cool down. Due to this large-scale cooling stimulus the body induces a heat regulation, the result of which is the second temperature measurement recorded. In addition, others can Stress stimuli such as a large or selective one thermal or non-thermal stimulation can be used. It can also take multiple thermal images at different time intervals without the influence of stress stimuli. From the differences between the temperature measurements Different thermal images can provide diagnostic clues to the general responsiveness and to individual local disturbances be won. The temperature distribution can be, for example, with an infrared camera. This is from DE 199 56 346 A1 known. A disadvantage of this known one Procedure that the conspicuous areas based on the Thermal image can be recognized, but only an evaluation is not possible based on the thermal images. For example, is a exact comparison of individual temperature measurements only conditionally possible.

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.From LIPARI, CA; HEAD, JF: 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 , pages 673-676, a method for evaluating thermal images of a human breast is known, in which the thermal image is divided into several quadrants. For each quadrant, the mean value, the standard deviation, the minimum and the maximum are determined from the temperature values corresponding to the pixels of a thermal image. The chin, for example, serves as a reference point. It proves disadvantageous here that the values determined, such as mean, standard deviation, maximum and minimum, are only listed. This makes it difficult to identify anomalies quickly.

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.From US 4428382 A is a method for recording Temperature readings of a human breast are known. in the This differs from the two methods mentioned above however, no thermal image with the help of an infrared camera recorded, but it is turned on using a temperature probe individual measuring points determines the temperature. To record of the measurements, the breast is divided into nine sectors. In each One or more measured values are determined in the sector. As a disadvantage it turns out that the measuring points in a second measurement can only be reproduced with great inaccuracy and that the recording of a large number of measured values with high Effort is connected.

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. In contrast, the invention is based on the object To overcome disadvantages of the prior art and one To provide procedures in which the result is reproducible and can be visualized with little effort, that quick and easy detection of abnormalities is made possible.

The invention and its advantages

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.In contrast, the inventive method with the Characteristic features of claim 1 the advantage that Comparison of the temperature distribution of two or more Thermal images of each thermal image of the breast in individual areas is divided. This is done by arranging several interlocking circles, ellipses or polygons with different diameters. The thermal image was not frontal but taken at an angle, the circles, Ellipses or polygons cannot be arranged concentrically. The innermost circle containing the innermost ellipse or innermost polygon the mamilla. That by neighboring circles, ellipses or polygons Rings are formed by straight lines in individual segments divided. The intersections of the straight lines are advantageously located in the innermost circle, in the innermost ellipse or in the innermost Polygon. Four values are determined for each segment: The Average value as the average calorific value of all Temperature measurements of the segment, the minimum as the smallest Temperature measurement of the segment, the maximum as the largest Temperature measured value of the segment and the span as a difference between the maximum and the minimum. The comparison of the Temperature distribution before and after cooling is based on of these four values for each of the segments. Thermal images and Evaluation can be done for one breast as well as for both to be created. A selection can also be made from these four values can be taken, for example, only the minimum and that Maximum can be used for the evaluation. Furthermore further values can be determined for each segment such as for example the standard deviation.

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.The adjustment of the circles to the temperature distribution of the breast can be done for example on the screen of a computer become. This is made up of straight lines on the one hand and circles, Ellipses or polygons on the other hand using the existing network Computer mouse changed in size and in the right place pushed. Also aligning the innermost circle on the Mamilla can be done this way.

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. According to an advantageous embodiment of the invention, each ring divided into eight segments. This subdivision is only that innermost circle excluded due to its small size. In addition, the division into more or less segments possible.

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.According to the invention a label assigned to each segment. That label can consist of a letter and a number, for example. A possible division is shown in the drawing.

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. To simplify the evaluation and for illustrative purposes The segments are shown with their respective results four characteristic values are shown in a diagram. The The names of the segments are shown on one of the axes of the diagram. Each segment becomes a column assigned. The temperature is on the vertical axis applied. In each column on one side the Average value, the maximum and the minimum of a first Thermal image and on the other side of the column of Average value, the maximum and the minimum of a second Thermal image entered. For example, the Average value should be marked as a horizontal bar. Minimum and maximum are shown by a vertical bar connected with each other. The bars of the temperature values of the first Thermal images are marked with a different color than that Bars of the temperature values of the other thermal image. additionally can range between the average of a segment of the first and second thermal image are color-coded. Is the average value of a segment in a first thermal image one becomes higher than the same segment in a second thermal image certain color used. Is the average of the segment of the first thermal image is less than the same segment of the second A different color is used for the thermal image. This leads to a clear representation of the evaluation.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the following description of the drawing and Removable claims.

drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:In the drawing is an embodiment of the invention shown and described in more detail below. Show it:

Fig. 1 Einteilung des Wärmebildes einer weiblichen Brust vor der Abkühlung in einzelne Segmente Fig. 1 division of the thermal image of a female breast before cooling into individual segments

Fig. 2 Einteilung eines Wärmebildes einer weiblichen Brust nach der Abkühlung in einzelne Segmente Fig. 2 division of a thermal image of a female breast after cooling in individual segments

Fig. 3 weiteres Beispiel eines Wärmebildes einer weiblichen Brust vor der Abkühlung in einzelne Segmente Fig. 3 shows another example of a thermal image of a female breast before cooling into individual segments

Fig. 4 Wärmebild gemäss Fig. 3 nach der Abkühlung Fig. 4 thermal image according to Fig. 3 after cooling

Fig. 5 Unterteilung der linken und rechten Brust mit entsprechender Bezeichnung der Segmente Fig. 5 Subdivision of the left and right breast with the corresponding designation of the segments

Fig. 6 Ausschnitt aus einem Diagramm Fig. 6 section from a diagram

Fig. 7 Diagramm der rechten und linken Brust einer ersten Patientin Fig. 7 diagram of the right and left breast of a first patient

Fig. 8 Diagramm der rechten und linken Brust einer zweiten Patientin. Fig. 8 diagram of the right and left breast of a second patient.

Description of the embodiment

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.In Fig. 1 to 4 of the female breast thermal images of two different patients before and after cooling are shown. The patient is exposed to a cooling at room temperature of approx. 20 ° C as a stress stimulus between taking a first and a second thermal image. However, other thermal or non-thermal stimuli can also be used. Each breast is divided into 25 segments in the thermal image by 4 circles and 8 semi-straight lines. The innermost circle forms a segment and is not further divided. It contains the nipple. Due to the weight of the breast and the inclusion at an angle, the nipple is not in the middle of the circles.

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.The thermal images of FIGS. 1 and 2 belong to a first patient, while the thermal images of FIGS. 3 and 4 are assigned to a second patient. While FIGS. 1 and 2, a fully normal reaction shows that the Fig. 3 and 4 is striking to be removed temperature distribution.

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. 5 shows a distribution corresponding to FIGS. 1 to 4 with corresponding labels for the left and right breasts. The left part of FIG. 5 contains the right breast and the right side of FIG. 5 contains the left breast. The names for the right and left breast are identical. They are each in the mirrored positions.

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. Fig. 6 shows a detail of a called thermogram diagram. The individual segments with their associated names are plotted on the horizontal axis. A column is assigned to each segment in the diagram. The temperature is plotted in the vertical direction. On the left side of the column the average value 1 , the minimum 2 and the maximum 3 before cooling are entered and on the right side of the column the average value 4 , the minimum 5 and the maximum 6 after cooling for the relevant segment. To make it easier to see the values, the minimum and maximum of a temperature measurement are linked by a vertical bar. This symbolizes the span. The average value is indicated by a horizontal bar. The bars before and after cooling are marked in different colors, but this is not visible in the drawing due to the black and white representation. The area between the average value before cooling and the average value after cooling is also marked in color. If the average value before cooling is higher than after cooling, a certain color is used. If, on the other hand, the average value before cooling is lower than after cooling, a different color is used. The colored markings are not recognizable in the drawing due to the black and white representation.

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.In Figs. 7 and 8 thermograms are shown a first and a second patient the left and right breast with the associated thermal images. The thermogram of FIG. 7 shows normal behavior, while the thermogram of FIG. 8 is striking. With normal behavior, the mean values cool down evenly and clearly from approx. 1 to 2 ° Celsius. What is striking is a temperature distribution in which a segment warms up instead of cooling down. This is the case, for example, in segment C5 of FIG. 6. The span provides information about the temperature deviation within a segment. The larger the deviations, the more striking the thermogram.

Claims

1. Method for evaluating thermal images of a female breast or the male breast recorded using an infrared camera as part of a dynamic thermography method, characterized by the following method steps:

the representation of the breast is divided into several areas in each thermal image by a plurality of circles, ellipses or polygons of different diameters arranged one inside the other, the innermost circle or innermost ellipse or innermost polygon containing the nipple,
- Each ring formed by adjacent circles, ellipses or polygons is divided into individual segments by straight lines,
for each segment of a thermal image, the average value is determined as the average heat value of all the temperature measurement values of the segment, the minimum as the smallest temperature measurement value of the segment and the maximum as the highest temperature measurement value of the segment,
- each segment is assigned a name,
the names of the segments are plotted along one of the axes of a diagram, with each segment being assigned a column and the temperature being plotted on the other axis of the diagram, and
- For each segment, the average value, the maximum and the minimum of a first thermal image and on the other side of the column the average value, the maximum and the minimum of a second thermal image are plotted in the associated column.

2. The method according to claim 1, characterized in that for each segment the span as the difference between that Maximum and the minimum is determined.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the standard deviation is determined for each segment.

4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that everyone Ring is divided into eight segments.

5. Method according to one of the preceding Claims, characterized in that the area between the average of a segment of a first Thermal image and the average value of the same segment of a second thermal image highlighted in color in the diagram using a given color when the Average value of the segment of the first thermal image higher is that of the second thermal image and a different color In the opposite case.