ПОПИКСЕЛЬНОЕ И ПОЭЛЕМЕНТНОЕ ГИБРИДНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ ДЛЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ ПОЗИТРОН-ЭМИССИОННОЙ ТОМОГРАФИИ (РЕТ)/КОМПЬЮТЕРНОЙ ТОМОГРАФИИ (СТ) Российский патент 2014 года по МПК G06T11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Следующее описание относится к области техники получения многорежимных изображений, области техники получения медицинских изображений, области техники медицинской диагностики, области техники получения изображений позитрон-эмиссионной томографии (PET), области техники получения изображений компьютерной томографии (CT), области техники получения изображений однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT), области техники получения изображений магнитно-резонансной (MR) томографии, области техники получения ультразвуковых изображений и связанным с ними областям техники.

Уровень техники

Получение многорежимных изображений влечет за собой получение изображений объекта с использованием двух или более различных методик получения изображений, таких как CT и PET, или MR и PET, или CT и PET и MR, или так далее. Изображения, полученные при помощи различных методик, могут быть получены посредством гибридной системы, такой как гибридная система CT/PET, или могут быть получены посредством автономных систем, таких как автономная система CT и автономная система PET. Получение многорежимных изображений может синергически соединять сильные стороны составляющих методик получения изображений для получения большего количества информации, чем было бы обеспечено посредством использования только любой одной методики получения изображений по отдельности.

Одним распространенным примером получения многорежимных изображений является PET/CT, где получение изображений PET обеспечивает существенную функциональную информацию, такую как информацию о метаболической активности, в то время как получение изображений CT обеспечивает существенную структурную информацию. Синергическое соединение предоставляет возможность помещения функциональной информации, предоставленной посредством PET, на фоне анатомической структуры, обеспеченной CT. Получение гибридных изображений PET/CT является полезным, например, в онкологии, где изображения CT могут изображать злокачественную опухоль и соседние с ней анатомические структуры, в то время как PET может предоставлять информацию о метастазах, некрозах или других функциональных аспектах рака.

Изображения, полученные при помощи различных методик, могут быть "соединены" с использованием прямого непосредственного сравнения изображений. Однако этот подход требует, чтобы радиолог, терапевт, онколог или другой врач-специалист полностью вручную объединял информацию, полученную при помощи этих двух методик. Например, требуется врач-специалист для установления того, какие области изображений совпадают в пространственном отношении. Поскольку различные методики получения изображений предоставляют различную информацию и, следовательно, могут "выглядеть по-разному", врач специалист может испытывать трудности в сопоставлении и объединении расположенных бок о бок изображений, полученных при помощи различных методик.

Соответственно, были разработаны различные технологии отображения объединения изображений. В этих технических приемах изображения, полученные при помощи различных методик, накладываются или иным способом соединяются для формирования одиночного "объединенного" изображения, которое несет информацию из обеих методик получения изображений. При использовании в качестве иллюстративного примера PET/CT накладываемое отображение объединенного изображения показывает изображение CT (преимущественно анатомическое) в оттенках серого в качестве нижележащего (подкладываемого) изображения, и изображение PET (преимущественно функциональное) в псевдоцвете в качестве вышележащего (накладываемого) изображения. Цвета, присвоенные пикселам или вокселам изображения PET, выбираются из цветовой карты на основе числовых значений пикселов. Подкладываемое и накладываемое изображения сочетаются друг с другом с настраиваемой прозрачностью. Таким образом, объединенное изображение является взвешенным средним между покладываемым изображением CT и накладываемым изображением PET. При некоторых количественных подходах настраиваемая прозрачность управляется посредством коэффициента прозрачности, обозначенного в настоящем документе как α, с долей подкладываемого изображения CT с весом α и с долей накладываемого изображения PET с весом (1-α), где α изменяется от 0 до 1 включительно. Коэффициент α прозрачности также иногда называется числовым значением альфа.

Одной проблемой технологии накладываемого изображения является то, что она может искажать информацию. Например, визуальная система легко обнаруживает изменения в цвете, представленные посредством накладываемого изображения PET, но она не настолько же сильно подвержена влиянию изменений в интенсивности оттенков серого на подкладываемом изображении CT. В результате, врач-специалист может интерпретировать изменения цвета, представленные посредством накладываемого PET, в качестве преобладающих элементов изображения, когда, фактически, воспринимаемое изменение цвета представляет лишь малое изменение интенсивности изображения PET.

Другой проблемой технологии накладываемого изображения является информационная перегрузка. Наложение изображения является формой объединения на уровне обработки пикселов. При наложении изображения не отвергается никакая информация. В результате, наложение изображения может представлять врачу-специалисту слишком много информации, делая сложным или невозможным эффективное восприятие врачом-специалистом объединенной информации. Наложение изображения также обрабатывает все пикселы или вокселы таким же образом, как и задает значительную скорость обработки для системы зрения человека.

Одно решение этой проблемы информационной перегрузки заключается в извлечении значимых элементов одного или обоих составляющих изображений, а затем в объединении исключительно значимых элементов. Например, область опухоли может быть идентифицирована и представлена через наложение изображений, тем самым упрощая интерпретацию объединенного изображения. Однако этот подход является трудоемким в вычислительном отношении и может представить ошибки вследствие того, что он полагается на точное автоматизированное определение "значимых с медицинской точки зрения" элементов. Удаление информации, вовлеченной в отделение значимых элементов, также может удалить слишком много информации, так что обеспечивается недостающий фон для пространственного соотнесения элементов с анатомической структурой.

Раскрытие изобретения

Далее предоставляются новые и улучшенные устройства и способы, которые преодолевают вышеупомянутые и другие проблемы.

В соответствии с одним раскрытым аспектом, способ отображения изображения содержит: цветовое кодирование второго изображения, соответствующее спектру интенсивности, в котором установлена прозрачность части спектра интенсивности для формирования второго изображения с цветовым кодом, объединение первого изображения и второго изображения с цветовым кодом для формирования объединенного изображения, и отображение объединенного изображения.

В соответствии с другим раскрытым аспектом, система отображения изображения содержит: модуль формирования изображения, сконфигурированный для формирования изображения посредством цветового кодирования входного изображения в соответствии с цветовой картой, присваивающей цвета интенсивностям спектра интенсивности, модуль изменения цветовой карты, сконфигурированный для выбора части спектра интенсивности, которая должна быть прозрачной, и устройство отображения, сконфигурированное для отображения сформированного изображения.

В соответствии с другим раскрытым аспектом, раскрывается носитель данных, на котором хранятся: сохраненная цветовая карта, присваивающая цвета интенсивностям спектра интенсивности, и команды, выполняемые посредством устройства цифровой обработки данных для (i) цветового кодирования изображения в соответствии с текущей цветовой картой и (ii) формирования текущей цветовой карты посредством изменения сохраненной цветовой карты.

В соответствии с другим раскрытым аспектом, способ отображения изображения содержит: отображение структурного изображения объекта в оттенках серого и частей отображенного структурного изображения с цветовым кодированием, для которых функциональная активность, определенная из функционального изображения объекта, находится в пределах одного или более выбранных диапазонов уровня функциональной активности.

Одно преимущество состоит в обеспечении большего количества клинически информативных многорежимных отображений изображения.

Другое преимущество состоит в обеспечении настраиваемых пользователем отображений объединенных изображений.

Другое преимущество состоит в обеспечении настраиваемого пользователем выделения информации на отображенных клинических изображениях.

Специалистам в данной области техники будут очевидны дополнительные преимущества после прочтения и уяснения нижеследующего подробного описания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 схематически иллюстрирует установку для получения изображений PET/CT, включающую в себя обрабатывающие компоненты для пространственной регистрации и объединения изображений CT и PET.

Фиг.2 схематически иллюстрирует отображение изменения интерактивной пользовательской цветовой карты, осуществляющей связь с пользователем, изображающее представление сохраненной цветовой карты.

Фиг.3 схематически иллюстрирует отображение изменения интерактивной пользовательской цветовой карты, осуществляющей связь с пользователем, изображающее представление первого изменения сохраненной цветовой карты.

Фиг.4 схематически иллюстрирует отображение изменения интерактивной пользовательской цветовой карты, осуществляющей связь с пользователем, изображающее представление второго изменения сохраненной цветовой карты.

Фиг.5 схематически иллюстрирует отображение изменения интерактивной пользовательской цветовой карты, осуществляющей связь с пользователем, изображающее представление третьего изменения сохраненной цветовой карты.

Осуществление изобретения

Как показано на Фиг.1, в установке для получения многорежимных изображений используется, по меньшей мере, две различные методики получения изображений. В предложенных в настоящем документе иллюстративных примерах в установке для получения многорежимных изображений используются методики получения изображений на основе компьютерной томографии (CT) и позитронно-эмиссионной томографии (PET) с использованием гибридной системы 10 получения изображений PET/CT, которая включает в себя гентри 12 CT, гентри 14 PET и обычную подставку 16 для объекта, для помещения человека, подопытного животного, неодушевленного предмета, такого как мумия или археологический артефакт, модели тела или так далее в гентри 12 CT для получения изображений CT или в гентри 14 PET для получения изображений PET. Иллюстративная гибридная система 10 получения изображений PET/CT является системой получения изображений PET/CT GEMINI™ (имеющейся в готовом виде в компании Koninklijke Philips Electronics N.V., Эйндховен, Нидерланды) и предложенной в настоящем документе в качестве иллюстративного примера. Также может быть предоставлена другая гибридная система получения изображений PET/CT или другая гибридная система получения изображений, такая как гибридная система получения изображений магнитно-резонансной томографии (MR)/PET, гибридная система получения изображений однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT)/PET или так далее в дополнение или вместо иллюстрированной системы 10 получения изображений PET/CT GEMINI™. Более того, вместо этого или дополнительно, получение многорежимных изображений может быть обеспечено посредством одной или более автономных систем получения изображений, таких как автономный сканер CT, автономный сканер PET, автономный сканер MR, автономная гамма-камера, сконфигурированная для получения изображений SPECT, или так далее. Более того, в некоторых вариантах осуществления одиночный инструмент получения изображений может быть сконфигурирован для обеспечения получения многорежимных изображений. Например, предполагается включение в состав системы получения многорежимных изображений нескольких таких инструментов для получения изображений, как одиночная гамма-камера, которая является конфигурируемой для выполнения как получения изображений SPECT, так и PET.

Для получения изображений CT подвижная койка или кушетка 18 обычной подставки 16 для объекта смещается для помещения изображаемого объекта в тоннель гентри 12 CT, а процессор 20 сбора данных и управления CT управляет рентгеновской трубкой и взаимодействующей с ней матрицей детекторов рентгеновского излучения (компонентов, расположенных в гентри 12 CT и не показанных на Фиг.1) для формирования и получения данных проекции CT, которые восстанавливаются посредством процессора 22 восстановления данных CT для формирования одного или более изображений CT, которые сохраняются в запоминающем устройстве 24 для изображений CT. Таким же образом, для получения изображений PET линейно перемещаемая койка или кушетка 18 смещается для помещения объекта в тоннель гентри 14 PET, а процессор 30 сбора данных и управления PET управляет детекторами рентгеновского излучения PET (расположенными в гентри 14 PET и не показанными на Фиг.1) для получения данных линии ответа PET (дополнительно включающей в себя времяпролетную локализацию), которые восстанавливаются посредством процессора 32 восстановления данных PET для формирования одного или более изображений PET, которые сохраняются в запоминающем устройстве 34 для изображений PET. В случае получения изображения PET, объекту вводится соответствующий позитронно-активный радиофармацевтический препарат до получения данных PET. Излучаемые позитроны подвергаются электрон-позитронной аннигиляции, причем при каждом таким случае аннигиляции формируется 511 кэВ гамма-лучей, распространяющихся в противоположных направлениях, таким образом, определяя линию ответа.

Процессоры 20 и 30 сбора данных и управления соответствующим образом реализуются посредством цифрового процессора или контроллера или посредством соединения цифровых процессоров или контроллеров, действующих в соединении с соответствующими электронными устройствами, источниками электропитания и т.д., сконфигурированными для управления рентгеновской трубкой (для CT) и матрицами детекторов излучения, для управления вращающим механизмом, который вращает рентгеновскую трубку вокруг объекта в пределах гентри 12 CT, и т.д. Процессоры 22, 32 восстановления данных реализуются соответствующим образом посредством цифрового процессора или контроллера или посредством соединения цифровых процессоров или контроллеров, и, при желании, в соединении со специализированными аппаратными средствами коммуникационных линий для восстановления информации, например, в качестве аппаратных средств специализированных интегральных схем (ASIC). Пользовательский интерфейс, такой как изображенный компьютер 40, предоставлен для того, чтобы позволить радиологу или другому пользователю конфигурировать, запускать и управлять сеансами получения изображений CT и PET, и позволить радиологу или другому пользователю просматривать полученные в результате изображения CT и/или PET. Иллюстрированный компьютер 40 включает в себя устройство 42 отображения, которое может быть реализовано в качестве устройства отображения с электронно-лучевой трубкой (CRT), жидкокристаллического устройства отображения (LCD), плазменного устройства отображения, устройства отображения на органических светодиодах (OLED) или так далее. Компьютер 40 также включает в себя клавиатуру 44 и мышь 46 в качестве иллюстративных устройств ввода, однако также в его состав могут быть включены дополнительные или другие устройства ввода (не показаны), такие как сенсорная панель, шаровой манипулятор, сенсорная матрица, совмещенная с устройством 42 отображения, для определения сенсорного экрана или так далее. В некоторых вариантах осуществления некоторые функциональные возможности, осуществляющие связь с пользователем, могут быть объединены с гентри 12 CT и/или гентри 14 PET в виде встроенного жидкокристаллического устройства отображения, встроенной клавиатуры или так далее.

Продолжая рассмотрение Фиг.1, предпочтительно, полученные сохраненные изображения CT и PET одного объекта пространственно регистрируются. В некоторых вариантах осуществления получение изображений CT и PET с использованием единого гибридного сканера PET/CT, такого как иллюстрированная система 10 получения изображений PET/CT GEMINI™, считается достаточным для гарантии пространственной регистрации вследствие общей системы координат, определенной для компонентов получения изображений CT и PET гибридной системы. В других вариантах осуществления изображения пространственно регистрируются относительно друг друга посредством модуля 48 пространственной регистрации, и одно или оба изображения, измененные посредством процесса регистрации, повторно сохраняются в соответствующее запоминающее устройство 24, 34 для изображений. Модуль 48 пространственной регистрации может изменять изображение PET посредством жесткого перемещения и вращения и/или посредством нежесткого или упругого искажения для улучшения пространственного выравнивания изображения PET, соответствующего изображению CT, и измененное (то есть пространственно зарегистрированное) изображение PET повторно сохраняется в запоминающем устройстве 34 для изображений PET. Альтернативно, модуль 48 пространственной регистрации может изменять изображение CT посредством жесткого перемещения и вращения и/или посредством нежесткого или упругого искажения для улучшения пространственного выравнивания изображения CT, соответствующего изображению PET, и измененное (то есть пространственно зарегистрированное) изображение CT повторно сохраняется в запоминающем устройстве 24 для изображений CT. Также предполагается перемещение, вращение или искажение как изображения CT, так и PET для выполнения пространственной регистрации относительно друг друга. Для пространственной регистрации могут быть использованы врожденные анатомические ориентиры, такие как внешний контур объекта или контур анатомического элемента, который является видимым как на обоих изображениях CT и PET. Дополнительно или альтернативно, пространственная регистрация может быть основана на изображенных координатных метках, которые помещаются в объект перед получением изображений CT и PET в целях обеспечения пространственных ориентиров для регистрации. Пространственная регистрация может быть использована применительно к гибридной системе PET/CT для коррекции смещения объекта между получениями изображений CT и PET. Если получение многорежимных изображений выполняется посредством автономных систем получения изображений, то пространственная регистрация выравнивает различные и, в целом, несвязанные между собой системы координат автономных методик получения изображений.

После дополнительной пространственной регистрации изображения CT и PET соединяются для формирования объединенного изображения посредством модуля 50 объединения изображений. Объединенное изображение соответствующим образом отображается на устройстве 42 отображения компьютера 40 или на другом соответствующем устройстве отображения. В иллюстрированной системе на Фиг.1 используется подход объединения с помощью накладывания, при котором изображение CT служит в качестве подкладываемого изображения, а изображение PET служит в качестве накладываемого изображения, которое имеет цветовое кодирование в соответствии с текущей цветовой картой 52, которая получается из сохраненной цветовой карты 54 посредством интерактивного модуля 56 изменения цветовой карты. Процесс объединения с помощью наложения действует на основе обработки каждого воксела и каждого пиксела. При определении подкладываемого изображения как первого изображения (как правило, изображения CT), накладываемого изображения как второго изображения (как правило, изображения PET), обозначении числового значения пиксела или воксела первого изображения как V₁, обозначении соответствующего числового значения с цветовым кодированием пиксела или воксела как V₂, и выполнении объединения с помощью наложения с использованием коэффициента прозрачности или числового значения альфа, обозначенного как α, числовое значение соответствующего пиксела или воксела в объединенном изображении будет равняться αV₁+(1-α)V₂. Как раскрыто в настоящем документе, для некоторых пикселов и вокселов доля наложения "выключается", например, посредством установления для этих пикселов или вокселов значения α=1.

Модуль 48 пространственной регистрации, модуль 50 объединения изображения и модуль 56 изменения цветовой карты реализован соответствующим образом посредством устройства цифровой обработки данных, включающего в себя соответствующим образом запрограммированный цифровой процессор или контроллер, такой как компьютер 40. Интерактивный пользовательский модуль 56 изменения цветовой карты сконфигурирован для приема ввода пользователя через мышь 46, клавиатуру 44 или другое устройство ввода пользователя, и сконфигурирован для обмена информацией, такой как представление пользователю цветовой карты через устройство 42 отображения. Кроме того, носитель данных (не показан), такой как магнитный диск, оптический диск, флэш-память или так далее, соответствующим образом программируется командами, выполняемыми посредством такого процессора для реализации одного или более модулей 48, 50, 56. Такой носитель данных в некоторых вариантах осуществления также может хранить сохраненную цветовую карту 54.

Продолжая рассмотрение Фиг.1 и дополнительно рассматривая Фиг.2, сохраненная цветовая карта 54 присваивает цвета интенсивностям спектра интенсивности. Фиг.2 изображает соответствующее отображение, осуществляющее связь с пользователем, сформированное посредством интерактивного модуля 56 изменения цветовой карты и изображенное на устройстве 42 отображения, которое представляет сохраненную цветовую карту посредством представления 60 цветовой карты, изображенного на Фиг.2. Представление 60 цветовой карты изображает горизонтальную линию, служащую абсциссой, изображающей спектр интенсивности, который в иллюстрированном варианте осуществления колеблется от нулевой интенсивности до максимальной интенсивности, равной 251, с тем, чтобы спектр интенсивности включал в себя 252 дискретных числовых значения интенсивности. Максимальная интенсивность 251 является произвольной, и в других вариантах осуществления могут быть использованы другие максимальные числовые значения интенсивности. Например, в некоторых вариантах осуществления интенсивности пиксела или воксела представлены посредством восьмибитовых бинарных числовых значений, для которых максимальная интенсивность составляет 2⁸-1=255, а спектр интенсивности включает в себя 256 дискретных числовых значения интенсивности.

Представление 60 цветовой карты дополнительно включает в себя цветовые столбцы 62, которые идентифицируют цвета, присвоенные различным интенсивностям пикселов или вокселов. В иллюстративном примере существует 28 равных по размерам цветовых столбцов 62. Поскольку в иллюстративном спектре интенсивности существует 252 возможные интенсивности, из этого следует, что каждый цветовой столбец 62 охватывает диапазон, равный 252/28=9 числовым значениям интенсивности. Однако в других рассмотренных вариантах осуществления цветовые столбцы могут иметь другие размеры и/или может быть использовано другое количество цветовых столбцов, или так далее. В некоторых вариантах осуществления предполагается наличие количества цветовых столбцов, равного количеству уровней интенсивности спектра интенсивности, с тем, чтобы каждый уровень интенсивности спектра интенсивности был поставлен в соответствие с уникальным цветом.

Схематическая Фиг.2 не изображена в цвете, и, соответственно, для схематического указания различных цветов используются узоры штриховки. Иллюстративный цветовой спектр цветовой карты на Фиг.2 колеблется от синего для самых нижних девяти числовых значений интенсивности (0-8) до различных оттенков зеленого, желтого, оранжевого и красного для самых высоких девяти числовых значений интенсивности (243-251). Промежуточные цвета (например, оттенки сине-зеленого, оттенки зелено-желтого, оттенки желто-оранжевого, оттенки оранжево-красного) на Фиг.2 не обозначены. Следует понимать, что при цветовом отображении, цветовые обозначения, изображенные на Фиг.2, по желанию, опускаются. Таким же образом, абсцисса, изображающая значения с 0 по 251 интенсивности, также по желанию, опускается, поскольку числовые значения интенсивности косвенным образом представлены посредством местоположения соответствующих присваивающих цвета столбцов 62. Также предусматриваются другие вариации отображения, такие как изображение представления цветовой карты в вертикальном положении, в котором отображение цветов самой низкой интенсивности находится снизу, а отображение цветов самой высокой интенсивности находится сверху, или так далее.

Отображение, сформированное посредством модуля 50 изменения интерактивной цветовой карты и изображенное на Фиг.2, кроме того, включает в себя команды, осуществляющие связь с пользователем. В иллюстративном варианте осуществления, изображенном на Фиг.2, эти команды включают в себя "Нажмите <F1> для выбора изменения цветового кодирования...". Это дает команду пользователю на нажатие клавиши <F1> для выбора изменения цветовой карты. После выполнения этого, пользователю соответствующим образом представляется список вариантов изменения (не показан). Например, варианты изменения могут включать в себя: выбор другой сохраненной цветовой карты, изменение цветов, присвоенных различным уровням интенсивности или диапазонам интенсивности, например, посредством использования графического приложения цветовой палитры, и выбор части спектра интенсивности, которая должна быть прозрачной.

Как показано на Фиг.3-5, описываются некоторые иллюстративные примеры последнего типа изменения цветовой карты, а именно выбор части спектра интенсивности, которая должна быть прозрачной. Фиг.3, 4, и 5 изображают измененные представления 70, 80, 90 цветовой карты, которые являются различными выбранными пользователем изменениями сохраненной цветовой карты 54, чье представление 60 цветовой карты изображено на Фиг.2. Каждая из цветовых карт, указанных посредством соответствующих представлений 70, 80, 90 цветовой карты, подходит для использования в качестве текущей цветовой карты 52, используемой посредством модуля 50 объединения изображений на Фиг.1.

С конкретной ссылкой Фиг.3, измененное представление 70 цветовой карты изменено посредством выбора самого низкого диапазона интенсивностей 72 спектра интенсивности, который должен быть установлен прозрачным. Интерактивное пользовательское отображение обеспечивает команды "Переместить вертикальную линию для выбора верхней границы прозрачности...". Отображение на Фиг.3 соответствующим образом генерируется посредством нажатия пользователем <F1> на отображении, изображенном на Фиг.2, а затем выбора варианта (не показан) для того, чтобы сделать прозрачной нижнюю область спектра интенсивности. Ссылка на "вертикальную линию" в отображенных командах является пунктирным курсором 74 в виде вертикальной линии, который пользователь может перемещать влево или вправо с использованием мыши 46, клавиш влево или вправо клавиатуры 44 или с использованием другого доступного устройства ввода пользователя.

Модуль 50 объединения изображения интерпретирует самый низкий диапазон интенсивностей 72, который выбирается для того, чтобы быть прозрачным, таким образом, что процесс объединения соединяет первое изображение (например, CT) и пикселы или вокселы второго изображения (например, PET) с цветовым кодированием, прозрачность которых не установлена, для формирования объединенного изображения. Один подходящий процесс представлен ниже:

(1) сформировать подкладываемое изображение в качестве представления в оттенках серого первого изображения (CT);

(2) сформировать накладываемое изображение в качестве представления с цветовым кодированием второго изображения (PET) с использованием цветовой карты на Фиг.3 с пикселами или вокселами, числовые значения интенсивности которых находятся в диапазоне интенсивностей 72, который выбирается для того, чтобы быть прозрачным и присвоенным определенному ключевому цвету;

(3) присвоить пикселу или вокселу числовое значение αV₁+(1-α)V₂, если V₂ не равно ключевому цвету, а иначе присвоить пикселу или вокселу числовое значение V₁ (или, эквивалентно, установить α=l), если V₂ равно ключевому цвету; и повторить действие (3) для каждого пиксела или воксела изображения. Вновь, V₁ обозначает числовое значение пиксела или воксела первого изображения (CT), V₂ обозначает соответствующее числовое значение с цветовым кодированием пиксела или воксела второго изображения (PET), а α является коэффициентом прозрачности или числовым значением альфа.

Ключевой цвет может являться, например, белым цветом, если белый не включен в состав сохраненной цветовой карты 54, или может являться любым другим цветом, не включенным в состав сохраненной цветовой карты 54, или может являться каким-либо числовым значением, которое не обозначает реальный цвет (то есть "вымышленный" ключевой цвет). В качестве другого подхода на этапе (2) могут формироваться значения пикселов или вокселов только для тех пикселов и вокселов, прозрачность которых не должна быть установлена, а этап (3) немного изменяется для присвоения пикселу или вокселу числового значения αV₁+(1-α)V₂, если V₂ существует, иначе, для присвоения пикселу или вокселу числового значения V₁, если V₂ не существует. При этом подходе никакие ключевые цвета не затрагиваются.

Измененная цветовая карта на Фиг.3 предпочтительно может быть использована в различных клинических областях применения PET/CT. Например, рассмотрим область применения, в которой спектр интенсивности ставится в соответствие диапазону от 0 до 5 стандартизированного уровня накопления (SUV). Таким образом, при использовании спектра интенсивности Фиг.2-5 линейно ставится в соответствие значение 0 с SUV=0 вплоть до 251 с SUV=5. Тогда, если пороговое значение 74 прозрачности установлено равным 125 (SUV=2.5), то пикселы или вокселы, SUV которых меньше 2.5, являются прозрачными и появляются в виде числовых значений CT в оттенках серого для обеспечения анатомического фона. С другой стороны, пикселы или вокселы, SUV которых больше 2.5, имеют цветовое кодирование в соответствии с числовым значением SUV таким же образом, что и при использовании сохраненной цветовой карты 54. Таким образом, области с высоким SUV, которые, вероятно, будут активно злокачественными, появляются в цвете и являются легко различимыми для врача-специалиста, но оставшееся изображение CT также показывается, не будучи затененным посредством информационного содержания изображения PET, для того, чтобы обеспечить фон. Для данной области применения, такой как для получения изображений ¹⁸F-FDG PET, SUV 2.5 может являться соответствующим пороговым значением, которое выделяет определенные доброкачественные и злокачественные патологические изменения. Однако, в связи с тем, что модуль 56 изменения цветовой карты является пользовательским интерактивным, пользователь может активно настраивать пороговое значение 74 прозрачности на основе персональных предпочтений, параметров изображения PET или других факторов. При одном соответствующем подходе, отображение 42 разделяется на большое окно изображения, изображающее объединенное изображение PET/CT, и меньшее окно управления, изображающее информационное содержание из Фиг.3. Таким образом, пользователь может настраивать пороговое значение 74 и видеть результат в отображаемом параллельно окне изображения.

С конкретной ссылкой на Фиг.4, измененное представление 80 цветовой карты изменяется посредством выбора самого низкого диапазона интенсивностей 72 спектра интенсивности, прозрачность которого должна быть установлена с использованием курсора 74 в виде вертикальной линии, как описано ранее со ссылкой на Фиг.2, и дополнительно изменяется посредством выбора самого высокого диапазона интенсивностей 82 спектра интенсивности, прозрачность которого должна быть установлена с использованием второго курсора 84 в виде вертикальной линии. Результатом является диапазон интенсивности с цветовым кодированием, находящийся между прозрачными диапазонами 72, 82. Интерактивное пользовательское отображение на Фиг.4 предоставляет команды "Переместить вертикальные линии для выбора диапазона цветового кодирования...". Отображение на Фиг.4 соответствующим образом формируется посредством нажатия пользователем <F1> на отображении, изображенном на Фиг.2, а затем выбора варианта (не показан) для выбора диапазона интенсивности для цветового кодирования. Обработка объединения измененной цветовой карты на Фиг.4, является, соответственно, такой же, как и уже описанная для цветовой карты на Фиг.3, а именно цветовое кодирование пикселов и вокселов, которые должны быть прозрачными, до ключевого цвета, и использование попиксельного или повоксельного алгоритма объединения: присвоить пикселу или вокселу числовое значение αV₁+(1-α)V₂, если V₂ не равно ключевому цвету, иначе присвоить пикселу или вокселу числовое значение V₁ (или, эквивалентно, установить α=1), если V₂ равно ключевому цвету.

Для того чтобы увидеть, как измененная цветовая карта на Фиг.4 может быть клинически полезной при оценке изображений PET/CT, снова рассмотрим пример, в котором цветовая карта соответствует SUV от 0 до 5. Тогда при использовании цветовой карты на Фиг.4, имеющей пороговое значение 74 прозрачности, установленное на 125 (SUV=2.5), и верхнее пороговое значение 84, установленное на 151 (SUV=3.0), пикселы или вокселы, числовые значения SUV которых находятся между 2.5 и 3.0, будут отображаться и сочетаться с подкладываемым изображением (CT). За пределами диапазона SUV от 2.5 до 3 пикселы накладываемого изображения (PET) являются на 100% прозрачными для того, чтобы форма изображения CT была неизменной. И снова, посредством врача-специалиста или другого пользователя может быть использован модуль 56 интерактивного изменения цветовой карты для изменения пороговых значений 74, 84 интенсивности (или, в настоящей заявке, SUV) для удовлетворения персональных предпочтений или параметров изображения PET. Посредством использования верхнего прозрачного диапазона 82 области с высоким SUV (например, SUV>3.0 в иллюстративном примере), которые представляют клинический интерес, не затеняются посредством цветового кодирования.

Эффект диапазона цветового кодирования, определенного посредством цветовой карты на Фиг.4, состоит в том, что области с SUV>2.5 окружаются посредством контура с цветовым кодированием. С конкретной ссылкой на Фиг.5, данный эффект может быть расширен с использованием измененной цветовой карты, представление 90 которой изображено на Фиг.5, для создания промежуточных контуров SUV. Опять же, цветовая карта на Фиг.5 включает в себя самый низкий диапазон интенсивностей 72 спектра интенсивности, прозрачность которого должна быть установлена, как определяется посредством курсора 74 в виде вертикальной линии верхней границы. Дополнительные диапазоны интенсивностей 92 разносятся для определения множества диапазонов цветового кодирования, расположенных по отдельности в спектре интенсивности. Каждый диапазон цветового кодирования включает в себя одну или более смежных интенсивностей спектра интенсивности. На Фиг.5 каждый диапазон цветового кодирования соответствует одному цветовому столбцу, содержащему девять смежных интенсивностей, однако подразумевается, что диапазон цветового кодирования был таким же маленьким, как и одиночный уровень интенсивности. В иллюстративном отображении пользовательского интерфейса на Фиг.5, дополнительно расположенные обособленно диапазоны интенсивностей 92 определены со ссылкой на курсор 74 в виде вертикальной линии, который отмечает первый диапазон цветового кодирования, и посредством параметра 94 "разнесения столбцов", который на Фиг.5 вводится в цифровой форме. На конкретной иллюстрации Фиг.5, параметр 94 разнесения столбцов имеет текущее числовое значение, равное 28, соответствующее четырем цветовым столбцам (28/9 интенсивностей на цветовой столбец). При этом подходе диапазоны цветового кодирования разносятся посредством равных интервалов, однако также предусматриваются и диапазоны цветового кодирования, которые разнесены посредством неравных интервалов.

Если диапазоны цветового кодирования являются узкими, то цвета являются относительно одинаковыми в пределах каждой группы. На Фиг.5 каждый диапазон цветового кодирования соответствует одиночному цветовому столбцу, и, таким образом, в пределах каждого диапазона цветового кодирования цвет является индивидуальным, несмотря на то, что также подразумевается включение в состав одиночного диапазона цветового кодирования двух или более цветов. Посредством настройки вводов 74, 94 пользователя могут быть настроены размеры и количество диапазонов цветового кодирования. Следовательно, различные промежуточные контуры SUV могут быть отображены различными цветами. Диапазоны цветового кодирования ставятся в соответствие промежуточным контурам интенсивности (или, в настоящей области применения, SUV) в объединенном изображении, в то время как все другие пикселы или вокселы изображаются на объединенном изображении в виде пикселов изображения CT или вокселов без какого-либо информационного содержания изображения PET. Цветовые контуры могут, например, указывать внезапность или постепенность переходов SUV на краях опухоли и также могут указывать на области интенсивного ангиогенеза, или, альтернативно, некроза ткани.

Несмотря на то что клиническое CT/PET описано в настоящем документе в качестве иллюстративного примера, технология отображения изображения, раскрытая в настоящем документе, применима, по существу, к любому типу получения многорежимных изображений, таких как SPECT/CT, MR/PET, MR/SPECT или так далее.

Кроме того, будет понятно, что технология цветового кодирования, раскрытая в настоящем документе, для объединения изображения также является полезной, применительно к отображению многорежимных изображений. Например, измененная цветовая карта на Фиг.2 может быть использована для отображения изображения PET в отдельности (без объединения с изображением CT или изображением, полученным в другом режиме). При одном подходе изображение PET служит как подкладываемое изображение, отображенное в оттенках серого, и как накладываемое изображение с цветовым кодированием. Это может быть использовано, например, для выделения через цветовое кодирование областей с высоким SUV. Если цветовая карта на Фиг.4 или Фиг.5 используется для отображения одного только изображения PET, то эффект должен выделить посредством окружения цветом таких областей с высоким SUV.

Изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления. Могут возникать модификации и изменения для получения других вариантов осуществления после прочтения и осмысления предшествующего подробного описания. Подразумевается, что изобретение должно рассматриваться как включающее в себя все такие модификации и изменения, поскольку они подпадают под объем приложенной формулы изобретения или ее эквивалентов.

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в обеспечении большего количества клинически информативных многорежимных отображений изображения. Способ отображения изображения содержит цветовое кодирование накладываемого изображения в соответствии со спектром интенсивности, причем устанавливается прозрачность по меньшей мере первой части спектра интенсивности и устанавливается низкий уровень прозрачности по меньшей мере второй части спектра интенсивности, управляемый посредством коэффициента прозрачности, определяющего низкий уровень прозрачности, для формирования накладываемого изображения с цветовым кодированием; объединение подкладываемого изображения и накладываемого изображения с цветовым кодированием для формирования объединенного изображения посредством добавления пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием, имеющего низкий уровень прозрачности, к соответствующим пикселам или вокселам подкладываемого изображения в соответствии с управляющим коэффициентом прозрачности, без добавления пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием, прозрачность которых установлена; и отображение объединенного изображения. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ отображения изображения, содержащий:
цветовое кодирование накладываемого изображения в соответствии со спектром интенсивности, причем устанавливается прозрачность по меньшей мере первой части (72, 82, 92) спектра интенсивности и устанавливается низкий уровень прозрачности по меньшей мере второй части спектра интенсивности, управляемый посредством коэффициента прозрачности (α), определяющего низкий уровень прозрачности, для формирования накладываемого изображения с цветовым кодированием;
объединение подкладываемого изображения и накладываемого изображения с цветовым кодированием для формирования объединенного изображения посредством добавления пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием, имеющего низкий уровень прозрачности, к соответствующим пикселам или вокселам подкладываемого изображения в соответствии с управляющим коэффициентом прозрачности (α), без добавления пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием, прозрачность которых установлена; и
отображение объединенного изображения.

2. Способ отображения изображения по п.1, в котором цветовое кодирование присваивает ключевой цвет части (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена, и объединение содержит:
добавление пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием к соответствующим пикселам или вокселам подкладываемого изображения в соответствии с управляющим коэффициентом прозрачности (α), без добавления пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием, которым присваивается ключевой цвет.

3. Способ отображения изображения по п.2, дополнительно содержащий:
настройку коэффициента прозрачности (α) без настройки части (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена.

4. Способ отображения изображения по любому из пп.1-3, в котором часть (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена, включает в себя диапазон отличных от нуля интенсивностей (82, 92), имеющих самую низкую отличную от нуля интенсивность.

5. Способ отображения изображения по любому из пп.1-3, в котором накладываемое изображение является функциональным изображением, а часть (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена, включает в себя самую низкую часть (72) спектра интенсивности, причем самая низкая часть, имеющая самую высокую интенсивность (74), выбирается для установления прозрачности пикселов или вокселов накладываемого функционального изображения, которые представляют более низкий диапазон значений стандартизированного уровня накопления (SUV).

6. Способ отображения изображения по любому из пп.1-3, в котором часть (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена, включает в себя два или более разнесенных диапазонов (72, 82, 92) интенсивностей.

7. Способ отображения изображения по любому из пп.1-3, в котором часть (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена, включает в себя множество разнесенных диапазонов интенсивностей (92), которые определяют множество диапазонов цветового кодирования, разнесенных в спектре интенсивности, причем каждый диапазон цветового кодирования включает в себя одну или более смежных интенсивностей спектра интенсивности.

8. Носитель данных, хранящий:
сохраненную цветовую карту (54), присваивающую цвета интенсивностям спектра интенсивности; и
команды, выполнимые посредством цифрового устройства (40) обработки для:
(i) цветового кодирования накладываемого изображения в соответствии с текущей цветовой картой (52) для формирования накладываемого изображения с цветовым кодированием; и
(ii) формирования текущей цветовой карты посредством изменения сохраненной цветовой карты, устанавливая прозрачность по меньшей мере первой части (72, 82, 92) спектра интенсивности сохраненной цветовой карты (54) и устанавливая низкий уровень прозрачности по меньшей мере второй части спектра интенсивности сохраненной цветовой карты, управляемый посредством коэффициента прозрачности (α), определяющего низкий уровень прозрачности; и
(iii) объединения подкладываемого изображения и накладываемого изображения с цветовым кодированием для формирования объединенного изображения посредством добавления пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием, имеющего низкий уровень прозрачности, к соответствующим пикселам или вокселам подкладываемого изображения в соответствии с управляющим коэффициентом прозрачности (α), без добавления пикселов или вокселов накладываемого изображения с цветовым кодированием, прозрачность которых установлена.

9. Носитель данных по п.8, в котором часть (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена, включает в себя по меньшей мере один диапазон интенсивностей (82, 92), который не включает в себя самую низкую интенсивность спектра интенсивности.

10. Носитель данных по любому из пп.8-9, в котором часть (72, 82, 92) спектра интенсивности, прозрачность которой установлена, включает в себя по меньшей мере два разнесенных диапазона (72, 82, 92) интенсивностей спектра интенсивности.