ИДЕНТИФИКАЦИЯ И УМЕНЬШЕНИЕ ИСКАЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ
IMAGE IDENTIFICATION AND DISTORTION REDUCTION

Нижеследующее в целом относится к идентификации и уменьшению искажений изображения и описывается для конкретного применения в компьютерной томографии (CT); тем не менее нижеследующее применимо также к Позитронно-Эмиссионной Томографии (PET), Однофотонной Эмиссионной Томографии (SPECT), Визуализации Методом Ядерного Магнитного Резонанса (MRI) и/или другим способам визуализации.
Сканер компьютерной томографии (CT) включает в себя рентгеновскую трубку, которая испускает излучение, которое проходит через исследуемую область и часть находящегося в ней объекта или субъекта. Детектор обнаруживает излучение, проходящее через исследуемую область, и формирует данные проекции, указывающие обнаруженное излучение. Реконструирующее устройство реконструирует данные проекции и формирует данные объемного изображения, указывающие часть объекта или субъекта в исследуемой области.
Данные объемного изображения могут включать в себя визуальные искажения, вызванные неподходящей настройкой сканирования, неточными данными калибровки, движением пациента, имплантатами, дефектами системы, и/или прочими причинами. Примеры таких искажений включают в себя полосы, кольца, пятна и т.д. Такие искажения могут затруднить, если не лишить, пользователя клиники возможности увидеть определенные интересующие ткани.
Некоторые искажения могут быть удалены или уменьшены просто с помощью обработки данных изображения или обработки данных проекции и реконструкции обработанных спроецированных данных. Другие искажения ослабляются посредством настройки предварительного сканирования, калибровки, подготовки пациента и т.д. и/или действиями во время сканирования (например, заставляя пациента задержать дыхание, и т.д.).
Часто требуются доскональные технические знания для идентификации и определения причин искажения, наблюдаемого на данных объемного изображения. К сожалению, когда причина искажения неизвестна и не может быть идентифицирована, пользователь клиники не может определить правильное корректирующее действие для восстановления существующих данных сканирования, и может потребоваться повторное сканирование объекта или субъекта, и/или чтобы избежать возникновения таких искажений при последующем исследовании с помощью визуализации.
Статья «MR Artifacts: A Review» авторы E.M. Bellon и др. в «American Journal of Roentgenology», том 147, №6, стр. 1271, и статья «Artifacts in CT: Recognition and Avoidance» авторы J.F. Barrett и др. в «Radiographics, The Radiological Society of North America», том 24, стр. 1679, 1 января 2004г., представляют обзор искажений в медицинских изображениях.
Аспекты настоящей заявки направлены на решение вышеупомянутых и прочих проблем, и изобретение определяется согласно приложенной формуле изобретения.
В соответствии с одним аспектом способ включает в себя этапы, на которых: отображают по меньшей мере одно из: данных проекции или реконструированных данных изображения, имеющих визуально наблюдаемые искажения, при этом по меньшей мере одно из: данных проекции или реконструированных данных изображения соответствуют исследованию с помощью визуализации объекта или субъекта, и отображают, одновременно по меньшей мере с одним из: данных проекции или реконструированных данных изображения, изображения-образцы с известными искажениями. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором идентифицируют одно или более изображений-образцов, имеющих искажения, аналогичные визуально наблюдаемым искажениям по меньшей мере в одном из: данных проекции или реконструированных данных изображения. Способ дополнительно включает в себя этап, на котором отображают информацию об идентифицированном одном или более изображениях-образцах, при этом информация включает в себя информацию, которая относится к уменьшению визуально наблюдаемых искажений.
В соответствии с другим аспектом вычислительная система включает в себя машиночитаемый носитель данных и один или более процессоров. Машиночитаемый носитель данных включает в себя память приложений, с закодированными инструкциями по меньшей мере для приложения идентификации искажений изображения. Машиночитаемый носитель данных также включает в себя память данных, с закодированными данными, используемыми приложением идентификации искажений изображения. Один или более процессоров исполняют инструкции для приложения идентификации искажений изображения, и исполнение инструкций отображает интерактивное графическое средство просмотра, отображающее изображения-образцы с известными искажениями одновременно по меньшей мере с одним из: данных проекции или изображения, из исследования с помощью визуализации.
В соответствии с другим аспектом машиночитаемый носитель данных представлен с закодированными машиночитаемыми инструкциями, которые, при исполнении одним или более процессорами вычислительной системы, заставляют компьютерную систему отображать интерактивное графическое средство просмотра, отображающее изображения-образцы с известными искажениями одновременно по меньшей мере с одним из: данных проекции или изображения, из исследования с помощью визуализации, при этом каждое изображение-образец включает в себя информацию, которая относится к уменьшению соответствующего искажения.
Изобретение может быть выполнено в различных компонентах и компоновках компонентов, и различных этапах и компоновках этапов. Чертежи служат исключительно в целях иллюстрации предпочтительных вариантов осуществления и не должны рассматриваться как ограничивающие изобретение.
Фигура 1 иллюстрирует систему визуализации, связанную с приложением идентификации искажений изображения.
Фигура 2 показывает пример приложения идентификации искажений изображения.
Фигура 3 иллюстрирует способ для идентификации и уменьшения искажений изображения.
Фигура 1 иллюстрирует систему визуализации, такую как сканер 100 компьютерной томографии (CT). Сканер 100 включает в себя стационарный гентри 102 и поворотный гентри 104, который поддерживается с возможностью вращения стационарный гентри 102. Поворотный гентри 104 поворачивается вокруг исследуемой области 106 вдоль продольной оси или оси z. Опора 108 для пациента, такая как кушетка, поддерживает пациента в исследуемой области 106 и выполнена с возможностью перемещения вдоль оси z во взаимодействии с поворотом поворотного гентри 104, чтобы способствовать созданию спиральной, осевой или другой желаемой траектории сканирования.
Источник 110 излучения, такой как рентгеновская трубка, поддерживается и поворачивается вместе с поворотным гентри 104 вокруг исследуемой области 106. Источник 110 излучения испускает излучение, которое коллимируется коллимационным устройством источника для создания, как правило, веерного, клиновидного или конического луча излучения, который проходит через исследуемую область 106. Чувствительная к излучению детекторная матрица 112 обнаруживает излучение, которое проходит через исследуемую область 106 и формирует данные проекции, указывающие обнаруженное излучение.
Реконструирующее устройство 114 реконструирует данные проекции и формирует данные объемного изображения, показывающие исследуемую область 106. Вычислительная система общего назначения служит в качестве консоли 116 оператора, и включает в себя устройство вывода, такое как дисплей, и устройство ввода, такое как клавиатура, мышь и/или подобное. Программное обеспечение, которое размещается в консоли 116, позволяет оператору управлять функционированием системы 100, например, позволяя оператору инициировать сканирование и т.д.
Вычислительная система 118, такая как рабочая станция, компьютер или подобное способствует анализу данных проекции и/или изображения. Вычислительная система 118 включает в себя один или более процессоров 120 и машиночитаемый носитель 122 данных (например, физическую память) с закодированными или встроенными машиночитаемыми инструкциями, которые при исполнении одним или более процессорами 120 заставляют систему 118 выполнять различные функции. Носитель 122 данных включает в себя память 124 приложений для хранения приложений программного обеспечения и память 126 данных для хранения данных.
В иллюстрируемом варианте осуществления память 124 приложений хранит по меньшей мере приложение 128 идентификации искажений изображения. Как описано подробнее ниже, приложение 128 идентификации искажений изображения при исполнении одним или более процессорами 120 предоставляет интерактивный графический интерфейс пользователя (GUI) или средство просмотра (например, через прикладную программу или подобное), включающую в себя базу данных изображений-образцов с известными искажениями и информацию об искажениях, включая информацию, которая относится к причине искажения и/или инструкциям по уменьшению искажений.
Такое средство просмотра может использоваться совместно с просмотром данных проекции и/или данных изображения, соответствующих пациенту, таких как данные проекции и/или изображения от системы 100 и/или другой системы визуализации. Средство просмотра также может использовать предварительное сканирование, например, для получения информации о сканировании пациента, чтобы избежать и/или предотвратить искажения в получаемых в результате данных проекции и/или изображения. Средство просмотра также может использоваться безотносительно конкретного пациента, например, в целях обучения, например, для обучения клинических врачей распознаванию определенных искажений в данных проекции и/или изображения.
В качестве примера для упомянутого выше, приложение 128 идентификации искажений изображения может запускаться автоматически или вручную, при этом исполнение приложения 128 открывает окно просмотра и предоставляет в нем изображения-образцы, которые могут просматриваться путем прокрутки и визуально сравниваться с данными проекции и/или изображения. Может использоваться сравнение с тем, чтобы способствовать идентификации изображений-образцов, которые включают в себя искажения, визуально присутствующие в данных проекции и/или изображения.
Как только такие изображения-образцы идентифицированы, может быть просмотрена информация, которая относится к обработке данных проекции и/или изображения для сокращения или удаления искажений в текущих данных и/или выполнения процедуры визуализации таким образом, чтобы уменьшить искажения. Пользователь может использовать средство просмотра для просмотра путем прокрутки изображений-образцов, например, одного за другим, или группами. Такой просмотр путем прокрутки может выполняться вручную пользователем или автоматически на основе настроек конфигурации, которые определяют задержку между изображениями-образцами, и т.д.
В случае когда информация рекомендует обработку данных проекции и/или изображения, приложение 128 идентификации искажений изображения может использоваться для автоматического или ручного (посредством взаимодействия пользователя) инициирования такой обработки. В случае когда обработанные данные должны быть реконструированы, приложение 128 идентификации искажений изображения может использовать реконструирующее устройство 114 и/или алгоритм обработки по реконструкции из запоминающего устройства 122.
Когда известное искажение, которое отсутствует в изображениях-образцах, доступных приложению 128 идентификации искажений изображения, находится в данных проекции и/или изображения, то приложение 128 идентификации искажений изображения позволяет оператору добавить данные проекции и/или изображения в качестве изображения-образца и, необязательно, включить наряду с данными проекции и/или изображения текстовую информацию.
Когда искажение не может быть идентифицировано на основе изображений-образцов 204 с известными искажениями, то приложение 128 идентификации искажений изображения может использоваться для передачи данных проекции и/или изображения другой системе для дальнейшей оценки в попытке выяснить причину искажения и действия по уменьшению. Другой системой может быть специализированный общий источник изображений-образцов и/или другой сканер, оборудование визуализации и т.д.
Конечно, приложение 128 идентификации искажений изображения не обязательно должно использоваться для обработки данных проекции и/или изображения, для инициации реконструкции обработанных данных проекции и/или изображения, для добавления данных новых образцов, или передачи данных проекции и/или изображения другой системе.
Дополнительно или в качестве альтернативы, изображения-образцы могут предоставляться посредством физического альбома фотографий, книги, брошюры, или подобного, наряду с текстовым сопровождением, подобно «Представлены два характерных искажения. Если искажение в текущих полученных данных аналогично левому примеру, пожалуйста, перейдите на страницу 20. Если искажение в текущих полученных данных аналогично правому примеру, пожалуйста, перейдите на страницу 30.»
База данных изображений-образцов может обновляться различными способами. Например, в одном варианте база данных обновляется автоматически, как только становится доступным новое изображение-образец и/или изменение в существующем изображении-образце. В другом варианте база данных обновляется по запросу и/или на основе заранее определенного расписания обновления. Такие обновления могут быть выполнены через сеть посредством удаленного сервиса применительно к основанной на компьютере реализации или посредством распространения дополнительных страниц применительно к не основанной на компьютере реализации.
Один или более портов 130 связи сконфигурированы для осуществления связи с одним или более устройствами ввода (например, клавиатурой, мышью, и подобным), одним или более устройствами вывода (например, дисплеем, принтером и т.д.), одним или более устройствами (например, вычислительной системой, портативным запоминающим устройством и т.д.), одним или более хранилищами данных, системой 100 (например, консолью 116 и/или реконструирующим устройством 114) и т.д. Графический контроллер 132 обрабатывает данные для представления на мониторе, таком как дисплей, в читаемом человеком формате.
Несмотря на то что носитель 122 данных показан как один компонент, следует понимать, что носитель 122 данных может включать в себя множество единиц запоминающих устройств, включая запоминающее устройство локальное по отношению к вычислительной системе 118 и/или запоминающее устройство, внешнее по отношению к вычислительной системе 118. Дополнительно или в качестве альтернативы, один или более процессоров 120 исполняют инструкции, которые переносятся кратковременным носителем информации, таким как сигнал или несущая волна. Более того, вычислительная система 118 может быть частью консоли 116, или наоборот, или размещаться удаленно по отношению к системе 100.
Фигура 2 иллюстрирует пример приложения 128 идентификации искажения изображения и данных в используемой им памяти 126 данных.
В данном примере модуль 202 извлечения изображений-образцов извлекает изображения-образцы 204 с известными искажениями из хранилища данных изображений-образцов, такого как удаленная база данных, сервер или подобное через сетевое соединение, из CD, DVD или другого портативного запоминающего устройства и т.д. Модуль 202 извлечения изображений-образцов может задействоваться для извлечения таких данных в момент исполнения приложения 128 идентификации искажений изображения, по запросу, когда доступно обновление, и т.д. Извлеченные изображения-образцы 204 с известными искажениями могут сохраняться в памяти 126 данных и/или в каком-либо другом месте.
Информация 206 об изображениях-образцах может быть получена аналогичным образом и может быть включена в и/или передаваться наряду с изображениями-образцами 204 с известными искажениями. Такая информация может включать в себя текстовую, графическую, звуковую, и т.д. информацию об изображениях-образцах, такую как информация, которая относится к обработке данных проекции и/или изображения для сокращения или удаления искажений, и/или которая относится к выполнению процедуры визуализации в дальнейшем таким образом, чтобы уменьшить искажения.
В качестве примера изображение-образец, показывающее искажение в виде полосы, вызванное движением полостей с газом, может сопровождаться текстом, указывающим на то, что такое искажение может быть уменьшено в дальнейшем посредством визуализации субъекта с помощью сканирования с меньшей продолжительностью. Текст также может указывать на то, что клинический врач также должен рассмотреть возможность принятия пациентом препарата для уменьшения активности кишечника во время сканирования. Применительно к искажению, вызванному металлическими предметами внутри или рядом с пациентом, система может предложить запуск основанного на программном обеспечении этапа коррекции искажений, вызванных наличием металла и повторную реконструкцию данных, и может дополнительно напомнить врачу о важности удаления металлических объектов из поля зрения сканера при последующих изучениях, где это возможно.
Применительно к искажению, вызванному неправильной или более неэффективной калибровкой, информация может указывать на запуск требуемой калибровки, а затем повторной реконструкции данных проекции. Применительно к искажению, вызванному неблагоприятной настройкой сканирования, информация может предложить повторить или выполнить сканирование вновь с другой настройкой сканирования. В другом примере информация может предложить использование другого набора рабочих режимов. Приведенные выше примеры не являются ограничивающими, и здесь также рассматриваются другие предложения.
Фильтр 208 данных может использоваться для фильтрации изображений-образцов 206, извлеченных и/или отображаемых. Фильтр 208 данных может использовать различную информацию для фильтрации, такую как информация, которая указывает сканируемую часть тела (например, голова, грудная клетка, сердце, и т.д.), габариты пациента, пол пациента, используемый протокол визуализации, информацию о том, использовалась ли контрастность, и т.д. Таким образом, в случае когда интересующей анатомической частью является грудная клетка, могут отфильтровываться изображения-образцы ноги, или они могут не извлекаться или не отображаться. Фильтр 208 данных также может способствовать назначению оценки соответствия извлеченным изображениям-образцам на основе информации фильтрации, и сортировке извлеченных изображений-образцов на основе оценки соответствия и/или иным образом.
Информация фильтрации может быть получена из, и/или передана с данными проекции и/или изображения, и/или предоставлена пользователем. Информация фильтрации может оптимизировать очередность и/или сокращать объем изображений-образцов, по которым пользователь может выполнять просмотр путем прокрутки, когда пытается идентифицировать искажение, и таким образом уменьшать время на идентификацию искажения и получение информации по уменьшению. В другом варианте осуществления фильтр 208 данных опущен.
Модуль 210 идентификации искажения оценивает данные проекции и/или изображения, принимая во внимание изображения-образцы 204 с известными искажениями, идентифицирует одно или более изображений-образцов из изображений-образцов 204 с известными искажениями, которые вероятнее всего показывают искажение, присутствующее в данных объемного изображения, и автоматически извлекает идентифицированное одно или более изображений-образцов из изображений-образцов 204 с известными искажениями для представления совместно с данными проекции и/или изображения. В другом варианте осуществления модуль 210 идентификации искажения опущен.
В иллюстрируемом варианте осуществления модуль 202 извлечения изображений-образцов, изображения-образцы 204 с известными искажениями, информация 206 об изображениях-образцах, фильтр 208 данных и модуль 210 идентификации искажений включены в носитель 122 данных. Тем не менее следует иметь в виду, что один или более из компонентов 202-210 могут размещаться на другом локальном носителе данных и/или внешнем носителе данных, а также на одном носителе данных или носителе, который распределен между несколькими носителями данных.
Фигура 3 иллюстрирует примерный способ. Следует иметь в виду, что очередность действий в описываемых здесь способах не является ограничивающей. И поэтому здесь предполагаются и другие очередности. В дополнение, одно или более действий могут быть опущены и/или могут быть включены одно или более дополнительных действий.
На этапе 302 обнаруживают одно или более искажений в отображаемых данных проекции и/или изображения. Могут использоваться автоматические, полуавтоматические и/или ручные методики.
На этапе 304 наряду с информацией о том, как уменьшить искажения, получают набор изображений-образцов с известными искажениями, и которые соответствуют конкретному исследованию с помощью визуализации.
На этапе 306 набор изображений-образцов предоставляют для отображения в интерактивном графическом окне просмотра или средстве просмотра, по отдельности или в комбинации.
На этапе 308 набор изображений-образцов с искажениями используется для идентификации одного или более искажения.
На этапе 310 представляют информацию о том, как уменьшить идентифицированные искажения.
На этапе 312 информацию используют для удаления, или сокращения идентифицированных искажений в отображаемых данных проекции или изображения, и/или для уменьшения возникновения искажений применительно к последующим исследованиям с помощью визуализации.
Вышеприведенное может быть реализовано посредством машиночитаемых инструкций, которые при исполнении процессором(ами) компьютера предписывают процессору(ам) выполнять описанные действия. В таком случае инструкции хранятся на машиночитаемом носителе данных, который связан с или к которому иным образом может быть получен доступ соответствующим компьютером. Действия не обязательно должны выполняться одновременно с получением данных.
В вышеприведенном способе искажение сначала обнаруживается в отображаемых данных проекции и/или изображения. Тем не менее, как здесь коротко описано, приложение 128 идентификации искажений изображения также может использоваться до выполнения сканирования. В данном случае клинический врач предоставляет одно или более ключевых слов и инициирует поисковый запрос, или клинический врач пролистывает каталог искажений, чтобы получить информацию с тем, чтобы избежать проблем и/или предотвратить искажения до сканирования пациента и до того, как пациент будет подвержен действию излучения.
Информация, которую ищут, и/или информация в каталоге может фильтроваться через фильтр 208 или иным образом на основе анатомии, которая выбрана для сканирования, типа сканирования, параметров сканирования, подробностях о пациенте (например, низкие значения мКл для больших пациентов), и/или других данных. Модуль 210 идентификации искажений также может использоваться, чтобы способствовать получению такой информации, которая относится к конкретному сканированию.
Модуль 210 идентификации искажений также может использоваться «ретроспективно» по совокупности собранных данных. Это позволяет пользователю или инженеру по обслуживанию найти данные изображения, где интересующее искажение, которое описано в совокупности образцов, присутствует в собранных данных.
Изобретение было здесь описано со ссылкой на различные варианты осуществления. При прочтении приведенного здесь описания специалистам в соответствующей области могут прийти на ум модификации и изменения. Предполагается, что изобретение будет толковаться как включающее в себя все такие модификации и изменения, поскольку они находятся в рамках объема прилагаемой формулы изобретения или ее эквивалентов.