SE516851C2 - Processing method for ventilation perfusion lung scintigrams, using image intensities to derive contours for generating set of adapted images - Google Patents
Processing method for ventilation perfusion lung scintigrams, using image intensities to derive contours for generating set of adapted imagesInfo
- Publication number
- SE516851C2 SE516851C2 SE0002526A SE0002526A SE516851C2 SE 516851 C2 SE516851 C2 SE 516851C2 SE 0002526 A SE0002526 A SE 0002526A SE 0002526 A SE0002526 A SE 0002526A SE 516851 C2 SE516851 C2 SE 516851C2
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- image
- images
- intensity
- contours
- lung
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
- A61B6/5229—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image
- A61B6/5235—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data combining image data of a patient, e.g. combining a functional image with an anatomical image combining images from the same or different ionising radiation imaging techniques, e.g. PET and CT
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/08—Measuring devices for evaluating the respiratory organs
- A61B5/0813—Measurement of pulmonary parameters by tracers, e.g. radioactive tracers
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T3/00—Geometric image transformations in the plane of the image
- G06T3/14—Transformations for image registration, e.g. adjusting or mapping for alignment of images
- G06T3/147—Transformations for image registration, e.g. adjusting or mapping for alignment of images using affine transformations
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Physiology (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Image Processing (AREA)
- Image Analysis (AREA)
Abstract
Description
lO 15 20 25 30 35 Perfusionsscintigrammet även kallat perfusionsbilden, alstras genom att en patient ges en intravenös injektion av t ex en Tc-99m radionukleotidmärkt humant serum-albu- min (se fig 1). The perfusion scintigram, also called the perfusion image, is generated by giving a patient an intravenous injection of, for example, a Tc-99m radionucleotide-labeled human serum albumin (see Fig. 1).
Vanligtvis analyseras sedan dessa scintigram manu- ellt. Ett normalt lungscintigram, dvs när ventilations- och perfusionsbilden överensstämmer väl, utesluter lung- emboli. Ett lungscintigram vid lungemboli, dvs för en person som har lungemboli, uppvisar skillnader mellan ventilations- och perfusionsbilderna. Dessa skillnader uppkommer genom att lungembolin hindrar blodet från att nå ut till lungans alla delar och perfusionsbilden täcker då inte upp samma yta som ventilationsbilden. Perfusions- bilden kommer alltså att ha oexponerade, eller dåligt exponerade, partier i områden i vilka en lungemboli finns. Dessa oexponerade partier kommer inte att finnas i ventilationsbilden och en skillnad mellan bilderna före- ligger. Om lungembolin är liten, eller är placerad i ut- kanten av lungan, kan det vara svårt att urskilja dessa mörkare partier från en lunga med atypisk anatomi (se fig lb och ld). För en utförligare beskrivning av metoden, se "Diagnosis of Pulmonary Embolism”, Wollmer P., Appl.Usually these scintigrams are then analyzed manually. A normal pulmonary scintigram, ie when the ventilation and perfusion picture are in good agreement, excludes pulmonary embolism. A pulmonary scintigram in pulmonary embolism, ie for a person with pulmonary embolism, shows differences between the ventilation and perfusion images. These differences arise because the pulmonary embolism prevents the blood from reaching all parts of the lung and the perfusion image then does not cover the same surface as the ventilation image. The perfusion image will thus have unexposed, or poorly exposed, areas in areas in which a pulmonary embolism is present. These unexposed areas will not be present in the ventilation image and there is a difference between the images. If the pulmonary embolism is small, or is located at the edge of the lung, it may be difficult to distinguish these darker parts from a lung with atypical anatomy (see Figs. Lb and ld). For a more detailed description of the method, see "Diagnosis of Pulmonary Embolism", Wollmer P., Appl.
Cardiopumonary Patophysiology 2:13-22, 1998.Cardiopumonary Patophysiology 2: 13-22, 1998.
Ett problem vid lungscintigrafi är att patienten måste andas ut och rensa lungorna från det radioaktiva materialet patienten tidigare andats in innan nytt radio- aktivt material injiceras i blodomloppet. Pga det här kommer patienten ofta inte att inta exakt samma läge framför kameran och ventilationsbilden är då tagen ur en annan vinkel än perfusionsbilden. En direkt jämförelse » mellan bilderna, såsom en direkt subtraktion av dem, blir då inte rättvisande eftersom det inte är samma delar av lungan som jämförs.A problem with lung scintigraphy is that the patient must exhale and clear the lungs of the radioactive material the patient has previously inhaled before new radioactive material is injected into the bloodstream. Due to this, the patient will often not assume exactly the same position in front of the camera and the ventilation image is then taken from a different angle than the perfusion image. A direct comparison »between the images, such as a direct subtraction of them, then does not become fair because it is not the same parts of the lung that are compared.
Ett annat problem är de naturligt förekommande skillnaderna i lungorna, särskilt i lungkanterna, vilka skillnader försvårar jämförelsen. Att utföra denna diagnostisering manuellt med stor tillförlitlighet kräver lO 15 20 25 30 35 5016 851 3 stor erfarenhet. Eftersom läkarna ofta är helt utlämnade åt sin intuition bedömer ofta olika läkare röntgenbilder- na på olika sätt, och dessutom olika från gång till gång.Another problem is the naturally occurring differences in the lungs, especially in the lung edges, which differences make the comparison difficult. Performing this diagnosis manually with great reliability requires a great deal of experience. Since doctors are often completely left to their intuition, different doctors often assess the X-rays in different ways, and also differently from time to time.
Läkarna använder sig dessutom ofta av olika kriterier vid bedömningar vilket gör det svårt att bygga upp en gemen- sam erfarenhetsbas inom sjukvården. Det finns alltså ett behov för ett automatiserat och standardiserat sätt att diagnostisera lungemboli och även andra lungsjukdomar.In addition, doctors often use different criteria in assessments, which makes it difficult to build up a common experience base in healthcare. There is thus a need for an automated and standardized way of diagnosing pulmonary embolism and also other lung diseases.
Ett automatiskt förfarande är beskrivet i ”Automated interpretation of ventilation-perfusion lung scintigrams for the diagnosis of pulmonary embolism using artificial neural networks", Holger Holst et al, European Journal of Nuclear Medicine, vol. 27, nr 4, april 2000. Detta för- farande går kortfattat ut på att först alstra en ventila- tionsbild och sedan en perfusionsbild. De bildpunkter i bilderna som har en intensitet, som överstiger ett för- bestämt tröskelvärde, plockas bort och ersätts med ett lägre värde. Därefter transformeras bilderna i sin hel- het, dvs allt bildmaterial i bilden, efter färdiga lung- mallar som föreställer "normala" lungor. Sedan alstras en kvotbild mellan perfusions- och ventilationsbilden. Varje bildpunkt i denna kvotbild är kvoten av motsvarande bild- punkter i perfusions- och ventilationsbilderna. Kvotbil- den delas upp i 18 olika segment och kvoterna inom dessa segment adderas ihop till delsummor, en för varje seg- ment, och dessa delsummor divideras sedan med antalet bildpunkter i respektive segment. Om denna kvot är för liten indikerar detta att en eventuell lungemboli före- ligger. Detta förfarande är dock instabilt, dvs dess resultat är känsligt för variationer i indata och funge- rar sålunda inte tillfredsställande när underlaget inte är av högsta kvalitet, vilket ofta är fallet, och inte tillräckligt pålitligt för att kunna användas i verkliga situationer; Det är dessutom ett långsamt förfarande.An automated procedure is described in "Automated interpretation of ventilation-perfusion lung scintigrams for the diagnosis of pulmonary embolism using artificial neural networks", Holger Holst et al, European Journal of Nuclear Medicine, vol. 27, no. 4, April 2000. This for The procedure is to first generate a ventilation image and then a perfusion image.The pixels in the images that have an intensity that exceeds a predetermined threshold value are removed and replaced with a lower value.Then the images are transformed in their entirety - heat, ie all image material in the image, according to finished lung templates that represent "normal" lungs. Then a quota image is generated between the perfusion and ventilation image. Each pixel in this quota image is the ratio of the corresponding pixels in the perfusion and ventilation images. - it is divided into 18 different segments and the quotas within these segments are added together into subtotals, one for each segment, and these subtotals are divided see day with the number of pixels in each segment. If this ratio is too small, this indicates that there is a possible pulmonary embolism. However, this method is unstable, ie its result is sensitive to variations in input data and thus does not work satisfactorily when the substrate is not of the highest quality, which is often the case, and not reliable enough to be used in real situations; It is also a slow process.
Dagens förfaranden lämpar sig alltså inte för att automatiseras med datorer då förfarandena lämnar kvar många felaktigheter, såsom de som beskrivits ovan. Så- 10 15 20 25 30 35 516 851 4 ledes finns det ett behov av ett förfarande och en anord- ning som är enkla att automatisera och ger tillförlitliga resultat snabbt.Today's procedures are therefore not suitable for automation with computers as the procedures leave behind many errors, such as those described above. Thus, there is a need for a method and apparatus that are simple to automate and provide reliable results quickly.
Sammanfattning av uppfinningen Ett ändamål med denna uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för behandling av lungscintigrafibilder, vilket är lämpat för automatisering.SUMMARY OF THE INVENTION An object of this invention is to provide a method for processing pulmonary scintigraphy images, which is suitable for automation.
Ett annat ändamål med denna uppfinning är att åstad- komma ett förfarande som möjliggör snabb och tillförlit- lig detektering av lungemboli.Another object of this invention is to provide a method which enables rapid and reliable detection of pulmonary embolism.
Ett ytterligare ändamål med denna uppfinning är att åstadkomma en anordning och ett minnesmedium med ett program för utförande av dessa förfaranden.A further object of this invention is to provide an apparatus and a memory medium having a program for performing these methods.
Dessa ändamål uppfylls med ett förfarande, en anord- ning och ett minnesmedium enligt de vidhängande patent- kraven.These objects are fulfilled by a method, a device and a memory medium according to the appended claims.
Enligt en aspekt av uppfinningen åstadkommes ett förfarande för behandling av en digital ventilationsbild, som visar luftflödet i en lunga, och en digital per- fusionsbild, som visar blodflödet i lungan. Förfarandet utmärkes av att en uppsättning anpassade bilder alstras genom att bilderna anpassas till varandra utgående från konturer i bilderna, vilka konturer är baserade på inten- siteten i bilderna.According to one aspect of the invention, there is provided a method of treating a digital ventilation image showing the airflow in a lung and a digital perfusion image showing the blood flow in the lung. The method is characterized in that a set of adapted images is generated by the images being adapted to each other based on contours in the images, which contours are based on the intensity of the images.
Det torde inses att de anpassade bilderna kan vara antingen nya bilder eller de ursprungliga bilderna i vilka ändringar har införts.It will be appreciated that the custom images may be either new images or the original images in which changes have been made.
Detta ger fördelen att en mindre datamängd används vid anpassningen vilket ger både snabbare och säkrare anpassning. Den ökade säkerheten är bla en följd av att det är ett mindre bildmaterial som ska anpassas och följ- aktligen finns det därigenom färre felkällor som kan vara orsakade av en lungemboli.This gives the advantage that a smaller amount of data is used in the adaptation, which provides both faster and more secure adaptation. The increased safety is partly due to the fact that it is a smaller image material that must be adapted and consequently there are thus fewer sources of error that can be caused by a pulmonary embolism.
Företrädelsevis alstras konturerna medelst trösk- ling, varvid denna kontur används vid anpassningen.Preferably, the contours are generated by means of a threshold, whereby this contour is used in the adjustment.
Det torde inses att även andra sätt att alstra kon- turerna, sàsom t ex kantdetektering också kan användas. ønmoo ~v»~ lO 15 20 25 30 35 5-16 .851 5 Alternativt finns konturerna i bilderna innan be- handlingen påbörjas.It should be understood that other methods of generating the contours, such as edge detection, can also be used. ønmoo ~ v »~ lO 15 20 25 30 35 5-16 .851 5 Alternatively, the contours are shown in the pictures before starting the treatment.
Anpassningen av lungkonturen görs med fördel med ett temporärt bildinnehàll som beror av en funktion av kontu- ren. Med fördel används en funktion som har ett konstant värde, företrädesvis värdet 1 innanför konturerna och värdet O utanför. En sådan funktion underlättar och för- bättrar anpassningen. Det är givetvis möjligt att använda även andra funktioner.The adjustment of the lung contour is advantageously done with a temporary image content that depends on a function of the contour. Advantageously, a function is used which has a constant value, preferably the value 1 inside the contours and the value 0 outside. Such a function facilitates and improves the adaptation. It is of course possible to use other functions as well.
Genom stegen som beskrivits ovan àstadkommes ett förfarande som är väl lämpat för automatisering och ger tillförlitliga resultat.The steps described above provide a method that is well suited for automation and provides reliable results.
Företrädesvis utförs en intensitetsskalning pà en av bilderna för att kompensera för defekter, som är resul- tatet av exempelvis dålig inandning eller för korta re- gistreringstider, genom att beräkna en intensitets-kvan- til i intervallet 50-95% och att därefter skala om intensiteterna i ventilations och perfusionsbilden så att dessa kvantiler blir lika.Preferably, an intensity scaling is performed on one of the images to compensate for defects, which are the result of, for example, poor inhalation or for short recording times, by calculating an intensity quantification in the range 50-95% and then re-scaling the intensities of the ventilation and perfusion image so that these quantiles become equal.
Detta steg bygger på att intensiteten i områden med defekter ligger under denna kvantil, varför intensitets- skalningen sker utan hänsyn till eventuella defekter.This step is based on the fact that the intensity in areas with defects is below this quantile, which is why the intensity scaling takes place without regard to any defects.
Detta ger fördelen att det blir lättare att se skillnad på bilder där mycket luft och lite blod flödat och bilder där lite luft och inget blod flödat (som vid obstruktiv lungsjukdom, eftersom det då är erkänt svårt att finna lungembolier pga svårtolkade bilder).This gives the advantage that it is easier to see the difference between images where a lot of air and little blood has flowed and images where little air and no blood has flowed (as in obstructive lung disease, because it is then recognized that it is difficult to find pulmonary emboli due to difficult to interpret images).
I vetilationsbilderna förekommer det ibland sk ”hot- spots”, dvs områden med hög intensitet pga att radioaktiv aerosol fastnat pá samma ställe. Dessa ”hot-spots” resul- terar i stora skillnader mellan ventilationsbilden och perfusionsbilden vilka eventuellt feltolkas som embolier.In the ventilation images, there are sometimes so-called “hot spots”, ie areas with high intensity due to the radioactive aerosol being stuck in the same place. These “hot-spots” result in large differences between the ventilation image and the perfusion image, which may be misinterpreted as emboli.
Företrädesvis reduceras eller ersätts intensiteten i dessa "hot spots”, dvs bildpunkter i en bild vilka har en intensitet högre än en 90-99% intensitetskvantil. Inten- siteten i dessa punkter reduceras eller ersätts med ett ...- 10 15 20 25 30 35 ~ a a u ou 5 1,6 8,51 6 lägre värde, t ex genom interpolation med exempelvis bi- kubisk eller Laplace interpolation.Preferably, the intensity in these "hot spots" is reduced or replaced, i.e. pixels in an image which have an intensity higher than a 90-99% intensity quantile.The intensity in these points is reduced or replaced by a ...- 10 15 20 25 30 35 ~ aau ou 5 1,6 8,51 6 lower value, eg by interpolation with, for example, bicubic or Laplace interpolation.
Dels ger detta fördelen att intensitetsskalningen i steget ovan blir jämnare och närmare intensitetsmedianen, vilket ger ett stabilare förfarande, dels minskar det risken att sk ”hot spots” ger upphov till feltolkningar.On the one hand, this gives the advantage that the intensity scaling in the step above becomes smoother and closer to the intensity median, which provides a more stable procedure, and on the other hand, it reduces the risk that so-called “hot spots” give rise to misinterpretations.
Den stora skillnaden mellan en ”hot spot” i en bild och en bildpunkt med normal intensitet i den andra bilden kan vid en jämförelse mellan bilderna lätt feltolkas som att ”hot spoten” är en bildpunkt med normal intensitet och bildpunkten med normal intensitet har mycket làg intensi- tet, vilket skulle indikera en emboli.The large difference between a “hot spot” in one image and a pixel with normal intensity in the other image can easily be misinterpreted in a comparison between the images as meaning that the “hot spot” is a pixel with normal intensity and the pixel with normal intensity has a very low intensity, which would indicate an embolism.
Innan anpassningen utförs, jämnas med fördel kontu- ren i en lungbild ut, genom att eventuella utskott i bil- den som motsvarar radioaktivitet från halsen eller magen, avlägsnas. Dessa utskott eller bidrag försvårar eljest en riktig anpassning av lungorna, eftersom dessa bidrag ofta saknas i perfusionsbilden. Dessa bidrag är sammanbundna med lungan via smalare segment och kan sålunda avlägsnas om segment, som är smalare än ett fördefinierat värde, exkluderas.Before the adjustment is performed, it is advantageous to smooth out the contour of a lung image by removing any protrusions in the image that correspond to radioactivity from the neck or stomach. These committees or contributions otherwise make it difficult to properly adjust the lungs, as these contributions are often missing in the perfusion picture. These contributions are connected to the lung via narrower segments and can thus be removed if segments that are narrower than a predefined value are excluded.
Med fördel ersätts en bilds kontur av dess konvexa hölje innan anpassningen utförs.Advantageously, the contour of an image is replaced by its convex envelope before the adjustment is performed.
Detta steg ger fördelen att lungembolier på kanten, vilka ger upphov till kilformade defekter i perfusions- bilden, inte påverkar anpassningen av lungorna.This step has the advantage that pulmonary emboli on the edge, which give rise to wedge-shaped defects in the perfusion image, do not affect the adaptation of the lungs.
Dessa steg kan alla var för sig eller i godtyckliga kombinationer utföras på många olika sätt och i viss mån i olika ordning.These steps can all be performed individually or in arbitrary combinations in many different ways and to some extent in different order.
Enligt en annan aspekt av denna uppfinning åstad- kommes ett datorprogram, som är lagrat på ett minnes- medium som kan avläsas av en dator. Datorprogrammet är avsett att behandla en digital ventilationsbild, som visar luftflödet i en lunga, och en digital perfusions- bild, som visar blodflödet i lungan. Programmet utmärkes av att det är anordnat att alstra en uppsättning anpassa- de bilder genom att anpassa bilderna till varandra ut- 10 l5 20 25 30 35 516 851 7 gàende från konturer i bilderna, vilka konturer är base- rade pà intensiteten i bilderna.According to another aspect of the present invention, there is provided a computer program which is stored on a memory medium which can be read by a computer. The computer program is intended to process a digital ventilation image, which shows the air flow in a lung, and a digital perfusion image, which shows the blood flow in the lung. The program is characterized in that it is arranged to generate a set of adapted images by adapting the images to each other based on contours in the images, which contours are based on the intensity of the images.
Det torde inses att detta datorprogram ger samma fördelar som förfarandet ovan och kan anpassas efter för- farandet som beskrivits ovan.It should be understood that this computer program provides the same benefits as the procedure above and can be adapted to the procedure described above.
Enligt en annan aspekt av denna uppfinning åstad- kommes en bildbehandlingsanordning för behandling av en lungbild, vilken anordning har organ för inmatning av en digital ventilationsbild, som visar luftflödet i en lunga, och en digital perfusionsbild, som visar blod- flödet i en lunga. Anordningen utmärkes av att anord- ningen är anordnad att alstra en uppsättning anpassade bilder genom att bilderna anpassas till varandra utgående från bildernas konturer, som är baserade pà bildernas intensitet.According to another aspect of the present invention, there is provided an image processing apparatus for treating a lung image, the apparatus having means for inputting a digital ventilation image showing the air flow in a lung, and a digital perfusion image showing the blood flow in a lung. The device is characterized in that the device is arranged to generate a set of adapted images by the images being adapted to each other based on the contours of the images, which are based on the intensity of the images.
Denna bildbehandlingsanordning kan med fördel implementeras med en dator.This image processing device can advantageously be implemented with a computer.
Företrädesvis används de anpassade bilderna enligt ovan tillsammans med ett artificiellt neuralt nätverk för automatisk diagnostisering.Preferably, the custom images as above are used in conjunction with an artificial neural network for automatic diagnosis.
Det torde inses att denna bildbehandlingsanordning ger samma fördelar som förfarandet ovan och kan anpassas efter förfarandet som beskrivits ovan.It will be appreciated that this image processing device provides the same advantages as the above method and can be adapted to the method described above.
Kort beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer i det följande att beskrivas ytterligare genom utföringsexempel med hänvisning till bifogad ritning.Brief description of the drawings The invention will be further described in the following by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing.
Fig l är fyra radiogram som visar dels en ventila- tionsbild (la) och en perfusionsbild (lb) av en frisk lunga, dels en ventilationsbild (lc) och en perfusions- bild (ld) av en lunga i vilken det finns lungemboli.Fig. 1 are four radiograms showing a ventilation image (1a) and a perfusion image (1b) of a healthy lung, as well as a ventilation image (1c) and a perfusion image (1d) of a lung in which there is pulmonary embolism.
Fig 2 är ett flödesschema som visar en alternativ utföringsform enligt denna uppfinning.Fig. 2 is a flow chart showing an alternative embodiment of this invention.
Fig 3 är ett diagram som visar en kontur och dess konvexa hölje.Fig. 3 is a diagram showing a contour and its convex casing.
Fig 4 är en diagramserie som visar anpassningar av tvâ bildpar och deras kovarians. -vo~ >-- -. -. -uns ~ 10 15 20 25 30 35 516 8.51 8 Fig 5 är ett diagram som visar en kontur med hals- bidrag och samma kontur med halsbidragen borttagna.Fig. 4 is a series of diagrams showing adaptations of two image pairs and their covariance. -vo ~> - -. -. -uns ~ 10 15 20 25 30 35 516 8.51 8 Fig. 5 is a diagram showing a contour with neck braces and the same contour with neck braces removed.
Fig 6 är ett flödesschema som visar en alternativ utföringsform enligt denna uppfinning.Fig. 6 is a flow chart showing an alternative embodiment of this invention.
Fig 7 är ett flödesschema som visar en alternativ utföringsform enligt denna uppfinning.Fig. 7 is a flow chart showing an alternative embodiment of this invention.
Fig 8 är ett flödesschema som visar en föredragen utföringsform enligt denna uppfinning.Fig. 8 is a flow chart showing a preferred embodiment of this invention.
Fig 9 är ett blockschema som schematiskt visar ett system enligt en alternativ utföringsform av denna upp- finning.Fig. 9 is a block diagram schematically showing a system according to an alternative embodiment of this invention.
Detalíerad beskrivning av uppfinningen Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas i exemplifierande syfte med hänvisning till de medföljande ritningarna.Detailed Description of the Invention The present invention will now be described, by way of example, with reference to the accompanying drawings.
En utföringsform av uppfinningen visas schematiskt i fig 2. Utgående från en bilds (se fig 3) kontur 1, som är baserad på exempelvis intensiteten i bilden, bildas ett konvext hölje 2 i steget 201. Ett konvext hölje är den minsta konvexa kurva som innesluter lungans alla bild- punkter. En konvex mängd är en mängd i vilken två god- tyckliga punkter kan förenas med ett rakt streck som ligger helt inom mängden. Detta konvexa hölje 2 undan- röjer de flesta av de oregelbundheter 3, såsom kilformade perfusionsdefekter, i konturen l, vilka har uppstått genom ventilations- och perfusionsdefekter i och nära lungkanterna. Dessa oregelbundheter kan annars bidra till en felaktig anpassning av lungorna och därigenom till felaktiga diagnoser. Även andra bildbehandlingsmetoder kan användas för att undanröja de oregelbundheter, som beskrivits ovan, såsom ”envelope”-funktioner eller de morfologiska opera- tionerna ”closure” eller ”dilatation” som är välkända inom bildbehandlingstekniken.An embodiment of the invention is shown schematically in Fig. 2. Based on the contour 1 of an image (see Fig. 3), which is based on, for example, the intensity of the image, a convex envelope 2 is formed in step 201. A convex envelope is the smallest convex curve enclosing all pixels of the lung. A convex set is a set in which two arbitrary points can be combined with a straight line that lies completely within the set. This convex casing 2 eliminates most of the irregularities 3, such as wedge-shaped perfusion defects, in the contour 1, which have arisen due to ventilation and perfusion defects in and near the lung edges. These irregularities can otherwise contribute to an incorrect adaptation of the lungs and thereby to incorrect diagnoses. Other image processing methods can also be used to eliminate the irregularities described above, such as “envelope” functions or the morphological operations “closure” or “dilatation” which are well known in the image processing technique.
Därefter anpassas ventilationsbildens konvexa hölje efter perfusionsbildens konvexa hölje i steget 202 för att kompensera för att patienten inte intagit exakt samma v... ..--. -. -w-v. .- 10 15 20 25 30 35 516 851 f i::= 9 ställning vid de två registreringarna och ventilations- och perfusionsbilderna därför inte visar lungan ur samma vinkel. Denna anpassning görs företrädesvis enligt Procrustes transformering, dvs translation, rotation och förstoring, varpå en anpassad bild har àstadkommits.Thereafter, the convex envelope of the ventilation image is adapted to the convex envelope of the perfusion image in step 202 to compensate for the patient not ingesting the exact same v ... ..--. -. -w-v. .- 10 15 20 25 30 35 516 851 f i :: = 9 position at the two registrations and the ventilation and perfusion images therefore do not show the lung from the same angle. This adaptation is preferably made according to Procrustes transformation, ie translation, rotation and magnification, after which an adapted image has been achieved.
Denna transformering görs som en avbildning från koordi- naterna (x,y) till koordinaterna (u,v) och ges av funk- tionen: u=cxcos(6)+cysin(9)+a v=-cxsin(9)+cycos(6)+b som alltså har fyra parametrar. För att kunna skatta de optimala parametrarna behövs ett sätt att bedöma hur väl anpassningen varit och detta göres med hjälp av kovarian- sen R, som ges av: E2(V(X,y) -V.,,) (P (X,y) -Pm) där V(x,y) är intensiteten för ventilationsbilden i punkten (x,y), V¿ är medelintensiteten i ventilations- bilden, P(x,y) är intensiteten för perfusionsbilden i punkten (x,y), och Pm är medelintensiteten i perfusions- bilden. Ju närmre R är värdet 1, desto bättre anpassning har gjorts, se fig 4. För att underlätta sökningen efter de optimala parametrarna används t ex V5 och PB, vilka är funktioner av konturerna, och som anger de punktmängder som innehåller de punkter som ligger inom respektive bilds kontur, dvs \g(x,y)= 1 om (x,y) e Vs kontur.This transformation is made as an image from the coordinates (x, y) to the coordinates (u, v) and is given by the function: u = cxcos (6) + cysin (9) + av = -cxsin (9) + cycos (6) + b which thus has four parameters. In order to be able to estimate the optimal parameters, a way is needed to assess how well the adaptation has been and this is done with the help of the covariance R, which is given by: E2 (V (X, y) -V. ,,) (P (X, y) -Pm) where V (x, y) is the intensity of the ventilation image at the point (x, y), V¿ is the average intensity of the ventilation image, P (x, y) is the intensity of the perfusion image at the point (x, y) , and Pm is the mean intensity of the perfusion image. The closer R is to the value 1, the better adjustment has been made, see Fig. 4. To facilitate the search for the optimal parameters, eg V5 and PB are used, which are functions of the contours, and which indicate the point sets that contain the points within the contour of each image, ie \ g (x, y) = 1 if (x, y) e Vs contour.
Detta förfarande har fördelen att anpassningen inte blir beroende pà intensitetsnivàerna innanför konturerna varför t ex perfusionsdefekter inte kommer att påverka anpassningen. 10 15 20 25 30 35 516 85.1 10 Anpassningen av konturerna kan också göras genom användning av ett temporärt bildmaterial inom konturerna.This method has the advantage that the adjustment does not depend on the intensity levels within the contours, which is why, for example, perfusion defects will not affect the adjustment. 10 15 20 25 30 35 516 85.1 10 The adjustment of the contours can also be done by using a temporary image material within the contours.
Detta bildmaterial alstras med en funktion som beror av konturen. Exempelvis har denna funktion värdet 1 innanför konturen och värdet O utanför. Även andra funktioner, som t ex kvadraten på avståndet mellan konturerna, kan använ- das.This image material is generated with a function that depends on the contour. For example, this function has the value 1 inside the contour and the value 0 outside. Other functions, such as the square of the distance between the contours, can also be used.
Efter att konturerna har anpassats till varandra, transformeras bildmaterialet, som fanns inom konturerna före anpassningen, med samma transformationsparametrar som avänts för anpassningen av konturerna. Härigenom har bilderna anpassats till varandra på ett robust och snabbt sätt.After the contours have been adapted to each other, the image material, which was within the contours before the adjustment, is transformed with the same transformation parameters used for the adjustment of the contours. In this way, the images have been adapted to each other in a robust and fast way.
Istället för Procrustes transformationer är det enligt denna uppfinning möjligt att använda andra trans- former, såsom affina transformationer, modifieringar av Procrustes-transformationen där man kan sträcka eller förstora konturen olika mycket i olika vinklar, eller icke-parametriska metoder t ex thin plate splines, användas. Parametrarna kan också bestämmas pà andra alternativa sätt.Instead of Procrustes transformations, according to this invention it is possible to use other transforms, such as affine transformations, modifications of the Procrustes transformation where one can stretch or enlarge the contour differently at different angles, or non-parametric methods eg thin plate splines, be used. The parameters can also be determined in other alternative ways.
Därefter bildas i steget 203 en skillnadsbild ut- ifrån de anpassade bilderna. Denna skillnadsbild, D är den bildpunktsvisa skillnaden mellan den anpassade venti- lationsbilden och perfusionsbilden. Denna skillnadsbild är mycket väl lämpad för att användas vid sjukdomsbedöm- ning av en lunga. Denna sjukdomsbedömning kan utföras medelst ett neuralt nätverk. 4 I en annan utföringsform enligt denna uppfinning, se fig 6, skalas intensiteterna i ventilations- och per~ fusionsbilderna i steget 603 innan skillnadsbilden alstras i steget 604. Detta görs företrädesvis genom en skalning efter 50-95% intensitetskvantilerna, men kan också göras utifrån medelintensiteten i bilderna. Denna intensitetsutjämning kompenserar för defekter som upp- kommit genom dålig inandning eller för korta registre- ringstider. n» anus 10 15 20 25 30 35 . , u r no ll I en annan utföringsform enligt denna uppfinning, se fig 7, plockas bildpunkter bort i steg 703, vilka bild- punkter har en hög intensitet pga att radioaktiv aerosol fastnat på samma ställe. Dessa ”hot-spots” resulterar i stora skillnader mellan ventilationsbilden och per- fusionsbilden som eventuellt feltolkas som embolier.Then, in step 203, a difference image is formed from the matched images. This difference image, D, is the pixel-wise difference between the custom ventilation image and the perfusion image. This differential image is very well suited for use in disease assessment of a lung. This disease assessment can be performed by means of a neural network. In another embodiment of this invention, see Fig. 6, the intensities of the ventilation and perfusion images are scaled in step 603 before the difference image is generated in step 604. This is preferably done by scaling after the 50-95% intensity quantiles, but can also be done from the outside. the average intensity of the images. This intensity equalization compensates for defects caused by poor inhalation or for short registration times. n »anus 10 15 20 25 30 35. In another embodiment of this invention, see Fig. 7, pixels are removed in step 703, which pixels have a high intensity due to radioactive aerosol being stuck in the same place. These “hot-spots” result in large differences between the ventilation image and the perfusion image, which may be misinterpreted as emboli.
Intensiteten i de bildpunkter i en bild, vilka har en intensitet högre än en 90-99% intensitetskvantil, re- duceras eller ersätts med ett lägre värde. Intensiteten i dessa punkter interpoleras med exempelvis bikubisk inter- polation eller Laplace-interpolation.The intensity of the pixels in an image, which have an intensity higher than a 90-99% intensity quantile, is reduced or replaced with a lower value. The intensity of these points is interpolated with, for example, bicubic interpolation or Laplace interpolation.
I en föredragen utföringsform enligt denna uppfin- ning, se fig 8, alstras konturerna genom tröskling.In a preferred embodiment according to this invention, see Fig. 8, the contours are generated by thresholding.
Trösklingen baseras pà medelintensiteten i bilderna.Det torde inses att tröskelvärdet kan sättas antingen till en multipel, i intervallet 0,5 till 3, av medelvärdet, eller enligt en intensitetskvantil i intervallet 10 till 90%.The threshold is based on the average intensity in the images. It will be appreciated that the threshold value can be set either to a multiple, in the range of 0.5 to 3, of the mean, or according to an intensity quantile in the range of 10 to 90%.
Därefter modifieras konturen i ventilationsbilden i steget 802 så att konturen inte längre innefattar eventu- ella konvexa utskott eller bidrag fràn patientens hals och/eller magsäck, se fig 5 i vilken den övre lungscinti- grafibilden 13 visar en ventilationsbild av en lunga 10 där ett bidrag 12 från patientens hals innesluts av konturen 11. Den undre lungscintigrafibilden 14 visar samma lunga, men här har konturen 11 ändrats sä att bidraget 12 inte längre innesluts. Dessa bidrag uppkommer genom att den radioaktiva aerosolen också ansamlas i halsen och/eller magsäcken pà ventilationsbilden. Dessa halsbidrag ändrar drastiskt konturens form och därigenom också det konvexa höljet som bildas därifrån och för- svárar därigenom en riktig anpassning av lungorna, efter- som dessa bidrag ofta saknas i perfusionsbilden. Dessa bidrag är sammanbundna med lungan via smalare segment.Thereafter, the contour of the ventilation image is modified in step 802 so that the contour no longer includes any convex protrusions or contributions from the patient's neck and / or stomach, see Fig. 5 in which the upper lung scintigraphy image 13 shows a ventilation image of a lung 10 where a contribution 12 from the patient's neck is enclosed by the contour 11. The lower lung scintigraphy image 14 shows the same lung, but here the contour 11 has been changed so that the contribution 12 is no longer enclosed. These contributions arise by the radioactive aerosol also accumulating in the throat and / or stomach in the ventilation image. These neck contributions drastically change the shape of the contour and thereby also the convex casing formed therefrom, thereby making it difficult to properly adjust the lungs, as these contributions are often missing in the perfusion image. These contributions are connected to the lung via narrower segments.
Dessa bidrag kan sàlunda avlägsnas om segment smalare än ett fördefinierat värde exkluderas. Denna idé realiseras genom den morfologiska operationen erosion. Detta för- farande motsvaras av avlägsnandet av alla inre delar 10 15 20 25 30 35 ~ - a Q nu 516 85.1 12 varpå en boll med diametern r inte kan placeras så att den helt och hållet befinner sig innanför konturerna.These contributions can thus be removed if segments narrower than a predefined value are excluded. This idea is realized through the morphological operation erosion. This method corresponds to the removal of all internal parts 10 15 20 25 30 35 ~ - a Q nu 516 85.1 12 whereupon a ball with the diameter r cannot be placed so that it is completely inside the contours.
Alternativt kan detta steg realiseras genom att man ”blåser upp” en elastisk ballong inuti konturen och ersätter konturen med den största ballongen som får plats innanför konturen.Alternatively, this step can be realized by "inflating" an elastic balloon inside the contour and replacing the contour with the largest balloon that fits inside the contour.
Det torde inses att konturerna kan alstras genom användning av någon annan kantdetektion, som t ex Laplace, Canny, Sobel m fl.It should be understood that the contours can be generated by using some other edge detection, such as Laplace, Canny, Sobel and others.
Enligt en annan utföringsform av denna uppfinning används skillnadsbilden som underlag för en sjukdoms- bedömning av lungan. Vid denna bedömning är det praktiskt ogörligt att analysera alla bildpunkter, eftersom oftast flera uppsättningar av bilder tagits ur olika vinklar. I dessa fall är det fördelaktigt att istället göra en ana- lys av olika särdrag även kallade ”features”, en s k featureanalys. Som särdrag väljes företrädesvis integra- len av de områden i skillnadsbilden som är underperfunde- rade, dvs de områden som har en intensitet under ett visst tröskelvärde, a (som t ex är lika med O), i skill- nadsbilden, dvs Ai=L3 där Ai är sårdraget för skillnadsbild i. Om denna inte- gral överstiger ett visst tröskelvärde, c för något av bildparen så bedöms lungan vara sjuk. I en utföringsform enligt denna uppfinning utförs denna bedömning av ett neuralt nätverk. Det neurala nätverket är uppbyggt i en flerlagers perceptronarkitektur med tre lager; ett ingàngs-, ett gömt- och ett utgångslager. Nätverk av detta slag och liknande samt upplärning av dessa beskrivs i ”Pattern recognition and Neural networks", Ripley BD, Cambridge University Press, ISBN O-521-46086-7.According to another embodiment of this invention, the difference image is used as a basis for a disease assessment of the lung. In this assessment, it is practically impossible to analyze all pixels, since usually several sets of images are taken from different angles. In these cases, it is advantageous to instead make an analysis of various features, also called “features”, a so-called feature analysis. As a feature, the integral of the areas in the difference image that are underperfunded is preferably selected, ie the areas that have an intensity below a certain threshold value, a (which is, for example, equal to 0), in the difference image, ie Ai = L3 where Ai is the wound feature of the difference image in. If this integral exceeds a certain threshold value, c for one of the image pairs, the lung is judged to be diseased. In one embodiment of this invention, this assessment is performed by a neural network. The neural network is built in a multi-layered perceptron architecture with three layers; an entrance, a hiding and an exit warehouse. Networks of this kind and the like and their training are described in "Pattern recognition and Neural networks", Ripley BD, Cambridge University Press, ISBN O-521-46086-7.
Det torde vara uppenbart för en fackman att även andra särdrag kan användas och att det neurala nätverket kan vara annorlunda uppbyggt. o o oo oooo oo o o .. o .oo . o oouo oo. oooo 10 15 oo coon o o I o o I I I 0 I 9 V o o oo o soo_ _ ooo 516 3.51 oonooo u o o o o « o o .no u o o o o oo o o: .. ooo 0 13 I en annan utföringsform enligt denna uppfinning realiseras uppfinningen genom ett system som har en röntgen- eller y-kamera 20 (gammakamera) och ett bild- behandlingsorgan 21, exempelvis en dator, som utför förfarandet sàsom det har redovisats ovan, se fig 9.It should be obvious to a person skilled in the art that other features can also be used and that the neural network can be structured differently. o o oo oooo oo o o .. o .oo. o oouo oo. oooo 10 15 oo coon oo I oo III 0 I 9 V oo oo o soo_ _ ooo 516 3.51 oonooo uoooo «oo .no uoooo oo oo: .. ooo 0 13 In another embodiment of this invention, the invention is realized by a system having: an X-ray or y-camera 20 (gamma camera) and an image processing means 21, for example a computer, which performs the method as described above, see Fig. 9.
I en annan utföringsform enligt denna uppfinning realiseras uppfinningen genom ett minnesmedium, som därpà har ett datorprogram lagrat, vilket utför flera av de steg som redovisats ovan.In another embodiment according to this invention, the invention is realized by a memory medium, which has a computer program stored thereon, which performs several of the steps described above.
I en annan utföringsform enligt denna uppfinning realiseras uppfinningen genom en bildbehandlingsanordning som utför ett eller flera av de steg som redovisats ovan.In another embodiment according to this invention, the invention is realized by an image processing device which performs one or more of the steps described above.
Det torde inses att en mängd modifieringar av de ovan beskrivna utföringsformerna av uppfinningen år möj- liga inom uppfinningens ram, såsom den definieras av de efterföljande patentkraven.It will be appreciated that a variety of modifications to the above-described embodiments of the invention are possible within the scope of the invention as defined by the appended claims.
Claims (20)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0002526A SE516851C2 (en) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | Processing method for ventilation perfusion lung scintigrams, using image intensities to derive contours for generating set of adapted images |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SE0002526A SE516851C2 (en) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | Processing method for ventilation perfusion lung scintigrams, using image intensities to derive contours for generating set of adapted images |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE0002526D0 SE0002526D0 (en) | 2000-07-05 |
| SE0002526L SE0002526L (en) | 2002-01-06 |
| SE516851C2 true SE516851C2 (en) | 2002-03-12 |
Family
ID=20280369
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE0002526A SE516851C2 (en) | 2000-07-05 | 2000-07-05 | Processing method for ventilation perfusion lung scintigrams, using image intensities to derive contours for generating set of adapted images |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SE (1) | SE516851C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2393098C2 (en) * | 2007-02-05 | 2010-06-27 | Ламиграф, С.А. | Method for production of decorative paper for flaky materials |
| CN103123666A (en) * | 2012-12-06 | 2013-05-29 | 首都医科大学附属北京安贞医院 | Quantitative analysis software for pulmonary perfusion and ventilation tomography |
-
2000
- 2000-07-05 SE SE0002526A patent/SE516851C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2393098C2 (en) * | 2007-02-05 | 2010-06-27 | Ламиграф, С.А. | Method for production of decorative paper for flaky materials |
| CN103123666A (en) * | 2012-12-06 | 2013-05-29 | 首都医科大学附属北京安贞医院 | Quantitative analysis software for pulmonary perfusion and ventilation tomography |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| SE0002526L (en) | 2002-01-06 |
| SE0002526D0 (en) | 2000-07-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Miki et al. | Classification of teeth in cone-beam CT using deep convolutional neural network | |
| US20220198230A1 (en) | Auxiliary detection method and image recognition method for rib fractures based on deep learning | |
| Yi et al. | Automatic catheter and tube detection in pediatric x-ray images using a scale-recurrent network and synthetic data | |
| Liu et al. | Fully automatic AI segmentation of oral surgery-related tissues based on cone beam computed tomography images | |
| JP2002503861A (en) | Automatic drawing method and system of lung region and rib diaphragm angle in chest radiograph | |
| WO1999052068A1 (en) | Image processing method and system involving contour detection steps | |
| CN110992376A (en) | CT image-based rib segmentation method, device, medium and electronic equipment | |
| US7564999B2 (en) | Method for identifying markers in radiographic images | |
| US12229964B2 (en) | Probabilistic segmentation of volumetric images | |
| Mima et al. | Tooth detection for each tooth type by application of faster R-CNNs to divided analysis areas of dental panoramic X-ray images | |
| CN118512278A (en) | An AI modeling method and device for tooth 3D printing | |
| Oztekin et al. | Automatic semantic segmentation for dental restorations in panoramic radiography images using U‐Net model | |
| Santosh et al. | Deep neural network for foreign object detection in chest X-rays | |
| CN110910348B (en) | Method, device, equipment and storage medium for classifying positions of pulmonary nodules | |
| CN112561877A (en) | Multi-scale double-channel convolution model training method, image processing method and device | |
| CN117015799A (en) | Detecting anomalies in x-ray images | |
| CN117115220B (en) | Image processing method, service providing method, device, equipment and storage medium | |
| Luo et al. | Automatic image hanging protocol for chest radiographs in PACS | |
| CN111933252A (en) | Tooth position detection and missing tooth marking method and device | |
| Tahghighi et al. | Classification of the quality of canine and feline ventrodorsal and dorsoventral thoracic radiographs through machine learning | |
| Wang et al. | Automated lung segmentation in digital chest tomosynthesis | |
| SE516851C2 (en) | Processing method for ventilation perfusion lung scintigrams, using image intensities to derive contours for generating set of adapted images | |
| Yi et al. | Automatic catheter detection in pediatric x-ray images using a scale-recurrent network and synthetic data | |
| Abed et al. | Dental segmentation via enhanced YOLOv8 and image processing techniques | |
| Hossen et al. | Object detection on dental X-ray images using region-based convolutional neural networks |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NUG | Patent has lapsed |