СИСТЕМА ФОРМИРОВАНИЯ МЕДИЦИНСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ, РЕАЛИЗОВАННЫЙ НА КОМПЬЮТЕРЕ СПОСОБ И КОМПЬЮТЕРНЫЙ ПРОГРАММНЫЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОБРАБАТЫВАЕМОЙ ОБЛАСТИ НА МЕДИЦИНСКОМ ИЗОБРАЖЕНИИ Российский патент 2016 года по МПК G06T7/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к идентификации обрабатываемого объема на медицинском изображении.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Различные методы могут быть использованы для нагрева ткани для выполнения терапии или абляции ткани. В частности, высокоинтенсивный фокусированный ультразвук используется для воздействия ультразвуком или обработки области ткани внутри субъекта с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Высокоинтенсивный фокусированный ультразвук может быть использован для нагревания области внутри субъекта, он может быть использован для прорывания крошечных капсул лекарства и активирования лекарства, он может быть использован для абляции ткани, и при высоких мощностях кавитацию можно использовать для разрушения областей внутри субъекта. Высокоинтенсивный фокусированный ультразвук фокусируется в область субъекта с использованием преобразователя. Очень часто преобразователи имеют множественные элементы и посредством управления фазы и/или амплитуды отдельных элементов фокус ультразвука внутри субъекта может быть отрегулирован до определенной степени.

Когда на область субъекта воздействуют ультразвуком, подробная информация об анатомии или внутренней структуре субъекта является полезной. В результате, воздействием ультразвуком субъекта обычно руководят, используя методику формирования медицинских изображений. Примером такой методики формирования медицинских изображений является магнитно-резонансная томография.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Данное изобретение предусматривает систему формирования медицинских изображений, реализованный на компьютере способ и компьютерный программный продукт в независимых пунктах формулы изобретения. Варианты осуществления даны в зависимых пунктах формулы изобретения.

Может быть полезным идентифицировать область, которая была обработана с помощью системы обработки ткани, использующей формирование медицинских изображений. В качестве примера, особое внимание уделено случаю высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU), которым руководят посредством магнитно-резонансной томографии (MRI). Однако варианты осуществления данного изобретения также применимы к другим методикам обработки ткани и формирования изображений.

Когда высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком (HIFU) руководят посредством магнитно-резонансной томографии (MRI), контрастные средства могут быть введены субъекту после терапии для оценки результатов обработки. Например, контрастные средства на основе гадолиния, такие как Gd-DTPA, гадодиамид или гадотеридол, воздействуют на время T1 релаксации и могут быть использованы для идентификации неперфузируемых объемов внутри субъекта. После терапии, подача крови к обрабатываемой области или области воздействия ультразвуком может быть перекрыта. Имеется возможность идентифицировать обрабатываемую область или область неперфузируемой ткани в результате обработки, формируя T1-взвешенные магнитно-резонансные изображения с увеличенным контрастом.

Для терапии с локальной доставкой лекарства или гена, небольшое известное количество контрастного средства может быть инкапсулировано внутрь той же капсулы (например, липосомы), что и лекарство или ген. При определенной температуре, давлении или аналогичном капсула прорывается, таким образом, высвобождая лекарство или ген, также как и инкапсулированное контрастное средство. В случае HIFU, которым руководят посредством MR, изменение в интенсивности сигнала MR в нагреваемой или обрабатываемой области может таким образом быть отнесено на счет высвобождения контрастного средства, которое в свою очередь указывает успешное высвобождение лекарства или гена. Интенсивность изменения коррелируется с количеством высвобожденного лекарства, и идентифицирование области с измененным контрастом равняется идентифицированию области, где лекарство (например, средство для химиотерапии) успешно отложилось в ткани.

Варианты осуществления данного изобретения могут быть способны сегментировать медицинские изображения посредством обнаружения изменения контраста в результате локального совместного высвобождения контрастного средства с лекарством или геном из капсулы. В некоторых вариантах осуществления может быть задана область медицинского изображения, где автоматическая сегментация выполняется на области, где лекарство или контрастное средство на самом деле было высвобождено. Эта область и/или объем могут изменяться в реальном времени, и обратная связь о том, где произошло высвобождение, могла бы обеспечить возможность адаптации терапии согласно ответной реакции на терапию (т.е. высвобождение лекарства). Такие варианты осуществления могут предоставить более эффективную и точную терапию.

В настоящее время, есть множество способов, разработанных для сегментации тканей на магнитно-резонансных (MR) изображениях. Однако есть потребность в способе сегментирования ткани, подвергнутой абляции с помощью HIFU, из окружающей ткани на магнитно-резонансных изображениях. В настоящее время "золотым стандартом" является построение контура краев абляции вручную, срез за срезом, из MR изображений с увеличенным контрастом. Однако эти известные методы требуют временных затрат и осуществляются в основном вручную. Варианты осуществления данного изобретения могут решить эту проблему посредством предоставления метода для быстрой, простой в использовании и точной оценки объема и визуализации ткани, подвергнутой абляции с помощью HIFU, из сегментированных магнитно-резонансных (MR) изображений. Варианты осуществления также применимы к другим методикам обработки ткани и формирования изображений.

Традиционные методы сегментирования ткани, подвергнутой абляции с помощью HIFU из окружающих тканей, на наборах MR изображений выполняются в основном вручную и требуют временных затрат. Варианты осуществления данного изобретения могут обеспечить возможность автоматической и/или полуавтоматической, быстрой, простой в использовании и точной оценки объема и визуализации ткани, подвергнутой абляции с помощью HIFU, из сегментированных магнитно-резонансных (MR) изображений.

Быстрая, точная и простая в использовании сегментация ткани, подвергнутой абляции с помощью HIFU, из окружающих тканей на изображениях с увеличенным контрастом посредством использования пространственно спланированных или реализованных местоположений обработки или нагревания в качестве исходных точек для процедуры автоматической/полуавтоматической сегментации и, необязательно, использования предварительной информации о целевом объеме, или обрабатываемой форме или объеме, адаптированной с помощью наблюдаемой обработки, в качестве способа для предотвращения распространения сегментации в не подвергаемые абляции или не обрабатываемые области.

Машиночитаемый носитель информации, как используется в настоящем описании, охватывает любой материальный носитель информации, который может хранить инструкции, исполняемые процессором вычислительного устройства. Машиночитаемый носитель информации может быть машиночитаемым носителем информации долговременного хранения. Машиночитаемый носитель информации может также быть материальным машиночитаемым носителем. В некоторых вариантах осуществления, машиночитаемый носитель информации может также хранить данные, к которым может быть осуществлен доступ процессором вычислительного устройства. Пример машиночитаемых носителей информации включает в себя, но не ограничивается этим: гибкий магнитный диск, накопитель на жестком магнитном диске, твердотельный жесткий диск, флэш-память, накопитель для порта USB, оперативную память (RAM), постоянную память (ROM), оптический диск, магнитооптический диск и регистровый файл процессора. Примеры оптических дисков включают в себя компакт-диски (CD) и универсальные цифровые диски (DVD), например CD-ROM, CD-RW, CD-R, DVD-ROM, DVD-RW или DVD-R диски. Термин "машиночитаемый носитель информации" также относится к различным типам записывающих носителей, к которым осуществляется доступ компьютерным устройством через сеть или линию связи. Например, данные могут быть извлечены через модем, через Интернет или через локальную сеть.

Компьютерная память является примером машиночитаемого носителя информации. Компьютерная память является памятью, которая напрямую доступна процессору. Примеры компьютерной памяти включают в себя, но не ограничены этим: RAM память, регистраторы и файлы регистраторов.

Компьютерное хранилище является примером машиночитаемого носителя информации. Компьютерным хранилищем является любой энергонезависимый машиночитаемый носитель информации. Примеры компьютерного хранилища включают в себя, но не ограничиваются этим: накопитель на жестком магнитном диске, накопитель для порта USB, гибкий магнитный диск, смарт-карту, DVD, CD-ROM и твердотельный жесткий диск. В некоторых вариантах осуществления компьютерное хранилище может также быть компьютерной памятью или наоборот.

"Компьютерная система", как использовано в настоящем описании, относится к любому устройству, содержащему процессор. Процессор является электронным компонентом, который способен исполнять программу или исполняемую машиной инструкцию. Вычислительное устройство "процессор" должно рассматриваться как возможно содержащее более чем один процессор. Термин "вычислительное устройство" должно рассматриваться как возможно относящееся к совокупности или сети вычислительных устройств, каждое из которых содержит процессор. Инструкции многих программ выполнены множественными процессорами, которые могут быть внутри одного и того же вычислительного устройства или которые могут быть равномерно распределены среди нескольких вычислительных устройств.

"Пользовательский интерфейс", как использовано в настоящем описании, является интерфейсом, который обеспечивает возможность пользователю или оператору взаимодействовать с компьютером или компьютерной системой. Пользовательский интерфейс может предоставить информацию или данные оператору и/или принять информацию или данные от оператора. Отображение данных или информации на дисплее или графическом пользовательском интерфейсе является примером предоставления информации оператору. Прием данных посредством клавиатуры, мыши, шарового манипулятора, сенсорной панели, ручки указательного устройства, графического планшета, джойстика, игрового джойстика, веб-камеры, гарнитуры, рычага переключения передач, рулевого колеса, педалей, проводной перчатки, панели для танцев, пульта дистанционного управления и акселерометра являются примерами приема информации или данных от оператора.

"Данные медицинского изображения" определяются в настоящем описании как двух- или трехмерные данные, которые были получены с использованием системы формирования медицинских изображений. Система формирования медицинских изображений определятся в настоящем описании как устройство, выполненное с возможностью получения информации о физической структуре пациента и конструирования наборов двухмерных или трехмерных данных медицинского изображения. Данные медицинского изображения могут быть использованы для конструирования визуализаций, которые являются полезными для диагностики терапевтом. Эта визуализация может быть выполнена с использованием компьютера. Медицинское изображение, как использовано в настоящем описании, относится к изображению, визуализированному, по меньшей мере частично, с использованием данных медицинского изображения.

Данные магнитного резонанса (MR) являются примером данных медицинского изображения и определяются в настоящем описании как записанные измерения радиочастотных сигналов, испущенных спинами атомов посредством антенны устройства магнитного резонанса во время сканирования при магнитно-резонансной томографии. Изображение магнитно-резонансной томографии (MRI) определяется в настоящем описании как реконструированная двух- или трехмерная визуализация анатомических данных, содержащихся внутри данных магнитно-резонансной томографии. Эта визуализация может быть выполнена с использованием компьютера.

Как использовано в настоящем описании, "ультразвуковое окно" относится к окну, которое способно передавать ультразвуковые волны или энергию. Обычно тонкая пленка или мембрана используется как ультразвуковое окно. Ультразвуковое окно может, например, быть выполнено из тонкой мембраны из BoPET (биаксиально ориентированного полиэтилентерефталата).

Как использовано в настоящем описании, "система обработки ткани" относится к системе или устройству для обработки локального объема или ткани управляемым образом. Как использовано в настоящем описании, следует понимать, что "обработка локального объема ткани" является добавлением тепловой энергии в локальный объем или ее удалением из локального объема. Примеры систем обработки ткани включают в себя, но не ограничены этим: лазер, систему высокоинтенсивного фокусированного ультразвука, микроволновую систему обработки и радиочастотную систему обработки, и систему криоабляции. Система обработки ткани может также быть системой нагревания тканей для нагревания локального объема или ткани управляемым образом. Система обработки ткани может также быть системой охлаждения тканей для охлаждения локального объема или ткани управляемым образом. Локальный объем ткани, обрабатываемый управляемым образом системой обработки ткани, может быть назван как "обрабатываемый объем" или "обрабатываемый теплом объем". Аналогично, "система обработки ткани" может также быть названа как "тепловая система обработки ткани".

В одном аспекте, данное изобретение предусматривает систему формирования медицинских изображений для получения данных медицинского изображения. Данные медицинского изображения получают из визуализируемого объема. Система формирования медицинских изображений содержит систему обработки ткани для обработки целевого объема субъекта. Данные медицинского изображения могут быть получены из субъекта или участка субъекта внутри визуализируемого объема. Система формирования медицинских изображений дополнительно содержит компьютерную систему, содержащую процессор. Компьютерная система понимается как эквивалент системы управления. Компьютерная система может также быть одиночной компьютерной системой или совокупностью соединенных компьютерных систем. Процессор может также быть одиночным процессором, или он может представлять собой несколько процессоров. Несколько процессоров могут быть внутри одиночной компьютерной системы, или процессоры могут быть распределены по многообразию или совокупности разных компьютерных систем. Компьютерная система выполнена с возможностью управления системой формирования медицинских изображений. Компьютерная система может быть соединена с различными компонентами системы формирования медицинских изображений или подключена к ним через сеть и может быть выполнена с возможностью отправлять и принимать команды от этих компонентов. Таким образом, компьютерная система может быть выполнена с возможностью управлять системой формирования медицинских изображений.

Система формирования медицинских изображений дополнительно содержит память, содержащую машиночитаемые инструкции для исполнения процессором. Исполнение инструкций предписывает процессору получать данные формирования медицинского изображения посредством управления системой формирования медицинских изображений. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору реконструировать медицинское изображение, используя данные медицинского изображения. Инструкции могут содержать код, который используется для реконструкции медицинских данных в медицинское изображение. Тип системы формирования медицинских изображений может определять, каким образом получены данные медицинского изображения, и каким образом реконструировано изображение.

Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору принимать исходную точку сегментации изображения, полученную из плана обработки. План обработки является описательным для целевого объема. Как использовано в настоящем описании, исходная точка сегментации изображения является данными, которые являются описательными или идентифицируют область изображения. Например, исходная точка сегментации изображения в некоторых вариантах осуществления может представлять собой одиночное местоположение или несколько местоположений, которые известны как находящиеся внутри конкретной представляющей интерес области внутри изображения.

В другом варианте осуществления обрабатываемый объем является неперфузируемым объемом.

В другом варианте осуществления обрабатываемый объем является объемом с измененным контрастом изображения.

В других вариантах осуществления исходная точка сегментации изображения может быть участком анатомии, который идентифицируется в субъекте. В других вариантах осуществления исходная точка сегментации изображения может быть подбором модели для области анатомии, идентифицированной в субъекте. Как использовано в настоящем описании, план обработки является набором инструкций или схемой инструкций для выполнения терапевтической операции над субъектом. План обработки может в некоторых вариантах осуществления быть схеой целевого объема и деталями о том, какие области следует обработать. В других вариантах осуществления план обработки представляет или может быть набором инструкций для оперирования системой обработки ткани. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору идентифицировать обрабатываемый объем на медицинском изображении посредством сегментирования медицинского изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения. Посредством выполнения сегментации медицинского изображения с использованием исходной точки сегментации изображения, обрабатываемый объем идентифицируется внутри медицинского изображения.

Этот вариант осуществления может быть полезным, потому что обрабатываемый объем может идентифицировать действительный объем, который был обработан с использованием системы обработки ткани. Это может быть использовано для оценивания терапии, когда целевой объем задается подлежащим обработке в конкретном плане обработки. Другими словами, объем может быть использован для оценивания эффективности терапии с использованием системы обработки ткани.

В другом варианте осуществления инструкции предписывают процессору идентифицировать обрабатываемый объем на медицинском изображении посредством задания порога для медицинского изображения. То есть выше или ниже конкретного порога, медицинское изображение превращается в черное или белое изображение. Инструкции дополнительно предписывают процессору осуществлять заливку медицинского изображения с заданным порогом в соответствии с исходной точкой сегментации изображения. Например, исходная точка сегментации изображения может содержать местоположение, известное как подвергавшееся обработке с использованием системы обработки ткани. Посредством осуществления заливки медицинского изображения с заданным порогом с использованием этой конкретной исходной точки изображения, обрабатываемый объем может быть идентифицирован. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору идентифицировать обрабатываемый объем на медицинском изображении посредством идентифицирования обрабатываемого объема в соответствии с заливкой на медицинском изображении с заданным порогом. Например, область, которая была залита на изображении, может быть в некоторых вариантах осуществления идентифицирована как обрабатываемый объем.

В другом варианте осуществления обрабатываемый объем идентифицируется на медицинском изображении посредством идентифицирования контурных линий порога на медицинском изображении. Это является альтернативой выполнению заливки.

В вариантах осуществления, описанных в настоящем описании, делается ссылка на медицинское изображение или данные медицинского изображения. Медицинское изображение или данные медицинского изображения могут относиться к нескольким медицинским изображениям и могут также относиться к объему. Например, когда данные магнитно-резонансной томографии получены, данные могут быть реконструированы во множественные срезы, которые могут быть использованы для представления объема. Следует понимать в настоящем описании, что применение вариантов осуществления данного изобретения может относиться к нескольким изображениям, которые также представляют объем. Этапы, на которых идентифицируют обрабатываемый объем, могут относиться к идентификации обрабатываемого объема внутри множественных изображений, которые используются для представления трехмерной структуры.

В другом варианте осуществления сегментация медицинского изображения ограничивается областью сегментации. Область сегментации определяется в соответствии с целевым объемом. Целевой объем описан планом обработки. Область сегментации в некоторых вариантах осуществления может быть областью, которая окружает или является идентичной с целевым объемом. Например, целевой объем может быть задан как имеющий конкретный объем. Сдвиг может быть использован для задания объема, который немного больше, чем целевой объем. Эта немного большая область может быть областью сегментации и может быть использована как ограничение для сегментирования изображения. Может быть неизвестно, идеально ли система обработки ткани нагревает целевой объем, и является ли обрабатываемый объем идентичным с целевым объемом или нет. Однако, при большинстве обстоятельств, обрабатываемый объем будет идентичным целевому объему в пределах определенной степени ошибки. Посредством задания области сегментации, которая основана на целевом объеме, эта граница ошибки может быть выражена количественно и использована для ограничения сегментации. Это является преимущественным, потому что это уменьшает шансы ошибочной сегментации. Это также упрощает процесс сегментации, так как зоны вне области сегментации могут быть проигнорированы или не учтены при сегментации.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап вычисления ожидаемого обрабатываемого объема в соответствии с планом обработки. Сегментация медицинского изображения ограничена ожидаемым обрабатываемым объемом. В этом варианте осуществления процессор может выполнять этап вычисления ожидаемого обрабатываемого объема с использованием модели. Например, есть целевой объем, который, по существу, задается или описывается планом обработки. Модель может быть использована для определения того, соблюдается ли план обработки, какая область субъекта будет действительно обработана. В некоторых вариантах осуществления это может быть усовершенствовано дополнительно посредством использования данных медицинского изображения. Например, данные медицинского изображения могли бы быть сегментированы, и различные области анатомии могли бы быть идентифицированы. Как только области анатомии идентифицированы, тогда это могло бы подойти к тепловой модели субъекта, или тепловая модель могла бы быть деформирована, чтобы подойти к анатомии, идентифицированной в данных формирования медицинских изображений или изображении. Использование этой тепловой модели могло бы быть затем использовано для вычисления ожидаемого обрабатываемого объема.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору получать исходную точку сегментации изображения из плана обработки. В этом варианте осуществления информация берется из плана обработки и используется для получения исходной точки сегментации изображения. Это может быть выполнено различными путями, например, имея план обработки можно задавать области, которые предназначены для обработки, выше определенной температуры для определенного периода времени. Эти объемы или области могут быть использованы для предоставления исходной точки сегментации изображения. Если обрабатываются отдельные точки, например, если используется высокоинтенсивный фокусированный ультразвук, и заданы отдельные точки воздействия ультразвуком, одна или более из точек воздействия ультразвуком или точек обработки могут быть использованы для предоставления исходной точки сегментации изображения.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору вычислять карту дозировки тепла в соответствии с планом обработки. Карта дозировки тепла, как используется в настоящем описании, относится к файлу изображения или данных, который задает или указывает температуру анатомических областей или объемов. В этом варианте осуществления, данные или информация, указанная в плане обработки, используется для вычисления дозировки тепла. Например, целевой объем, который следует обработать, может быть задан планом обработки. Однако различные области внутри целевого объема могут быть обработаны больше или меньше, чем другие области. Исходная точка сегментации изображения может быть получена посредством выбора по меньшей мере одной области с дозой тепла выше предварительно определенного порога из карты дозировки тепла. Карта дозировки тепла может, например, быть вычислена с использованием тепловой модели, такой как конечноразностная модель. Анатомические области и их тепловые свойства могут быть идентифицированы в плане обработки. Нагревание или охлаждение разных анатомических областей может также быть задано в плане обработки и может быть использовано как вход в тепловую модель.

В другом варианте осуществления исходная точка сегментации изображения выбирается из по меньшей мере одной области в целевом объеме посредством точек обработки, заданных в плане обработки. Например, при высокоинтенсивном фокусированном ультразвуке могут быть отдельные точки или местоположения, которые заданы, как подлежащие нагреванию, в плане обработки. Эти точки обработки могут быть использованы как исходная точка сегментации изображения или исходные точки.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору получать данные медицинского изображения, используя систему формирования медицинских изображений. Данные медицинского изображения для планирования могут быть данными медицинского изображения, которые используются, чтобы планировать терапию или совместить анатомию субъекта с планом обработки. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору реконструировать медицинское изображение для планирования, используя данные медицинского изображения для планирования. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору генерировать сигналы управления для управления системой обработки ткани в соответствии с медицинским изображением для планирования и планом обработки. Сигналы управления является действительными сигналами, которые процессор может передавать или отправлять в систему обработки ткани. Например, план обработки может содержать общие инструкции или набор условных инструкций, который сообщает детали того, как создать сигналы управления. Медицинское изображение для планирования может содержать анатомические данные, которые могут быть использованы для совмещения плана обработки с медицинским изображением и, вследствие этого, с действительной анатомией субъекта. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору отправлять сигналы управления в систему обработки ткани, которые влекут за собой обработку целевого объема системой обработки ткани.

В другом варианте осуществления система обработки ткани является системой высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. В этом варианте осуществления ультразвуковой преобразователь используется для фокусирования высокоинтенсивного ультразвука в объем воздействия ультразвуком, который либо нагревает и/или разрушает ткань внутри объема воздействия ультразвуком.

В другом варианте осуществления система обработки ткани является радиочастотной системой обработки ткани. В этом варианте осуществления радиочастотная антенна используется для нагревания целевого объема субъекта. Радиочастотная система обработки ткани может содержать радиочастотный источник питания и радиочастотную антенну для обработки целевого объема. В одном варианте осуществления радиочастотная антенна может содержать множественные элементы, и источник питания может быть способен управлять амплитудой и/или фазой электрической энергии, доставляемой к каждому элементу антенны.

В другом варианте осуществления система обработки ткани является микроволновым устройством. В этом варианте осуществления микроволновый источник питания используется совместно с микроволновым устройством для локального нагревания области целевого объема субъекта.

В другом варианте осуществления система обработки ткани является лазером. В этом варианте осуществления высокоинтенсивный лазерный свет фокусируется на целевом объеме. Ткань может быть обработана и/или подвергнута абляции с использованием лазера.

В другом варианте осуществления система формирования медицинских изображений дополнительно содержит электрографическую ультразвуковую систему. Электрографическая ультразвуковая система, как использовано в настоящем описании, содержит ультразвуковой преобразователь и источник питания, которые используются для произведения вибраций в области вибрации субъекта. Электрографическая ультразвуковая система может, например, но не ограничена этим, быть использована для выполнения ультразвуковой эластографии или эластографии магнитно-резонансной томографии. Целевой объем может быть идентичным с областью вибрации, или он может быть поднабором области вибрации. Электрографическая ультразвуковая система используется для создания вибраций в субъекте, которые могут быть использованы для идентифицирования изменений в эластичных свойствах ткани внутри объекта. Например, ткани, которые менее эластичны, будут двигаться меньше и/или вызывать меньшее размытие на медицинских изображениях. Объединение электрографической ультразвуковой системы и традиционным ультразвуковым формированием изображения и магнитно-резонансной томографией хорошо известно. Инструкции дополнительно предписывают процессору активировать электрографическую ультразвуковую систему, при получении данных медицинского изображения. Медицинское изображение является электрографическим медицинским изображением. Электрографическое медицинское изображение, как использовано в настоящем описании, относится к медицинскому изображению, которое получено, когда электрографическая ультразвуковая система была использована. Электрографическое медицинское изображение может было обработано для оценивания или определения эластичных свойств ткани внутри субъекта.

В другом варианте осуществления система формирования медицинских изображений является системой магнитно-резонансной томографии. Инструкции предписывают процессору получать данные формирования медицинских изображений, спустя предварительно определенное время после ввода в субъект магнитно-резонансного контрастного средства. Например, после ввода в субъект контрастного средства на основе гадолиния, различные области субъекта будут содержать контрастное средство из гадолиния. Однако области, которые были обработаны выше конкретного порога, могут больше не принимать достаточное кровоснабжение. В этом случае, эти неперфузируемые области могут содержать меньше контрастного средства. В этом случае время T1 релаксации не будет подвержено воздействию контрастного средства на основе гадолиния. В этом варианте осуществления обрабатываемый объем будет легко идентифицирован на изображении, потому что время T1 релаксации не подвергалось воздействию. Например, если T1-взвешенное магнитно-резонансное изображение создано, и исходная точка выбрана из плана обработки, заливка может быть использована для идентифицирования обрабатываемого объема.

В другом варианте осуществления инструкции дополнительно предписывают процессору получать данные медицинского изображения с предварительным контрастным средством. Инструкции дополнительно предписывают процессору реконструировать медицинское изображение, используя данные медицинского изображения. Инструкции предписывают процессору идентифицировать обрабатываемый объем на магнитно-резонансном изображении в соответствии с исходной точкой сегментации изображения и медицинским изображением с предварительным контрастным средством. Например, медицинское изображение с предварительным контрастным средством может быть вычтено или добавлено к медицинскому изображению. Это, в комбинации с использованием исходной точки сегментации изображения, может облегчить идентифицирование подверженного абляции объема или обрабатываемого объема.

В другом варианте осуществления система формирования медицинских изображений является ультразвуковой системой формирования изображения. Ультразвуковой преобразователь используется для произведения ультразвука, который используется для генерирования данных медицинского изображения. Эти данные медицинского изображения затем реконструируются в медицинское изображение. Обрабатываемый объем может, например, быть идентифицирован посредством использования контрастных средств, например Sonovue, который идентифицирует области, которые были обработаны.

В другом варианте осуществления система формирования медицинских изображений является системой компьютерной томографии. Рентгеновские лучи компьютерной томографии используются для конструирования трехмерных изображений субъекта или используются для конструирования двухмерных срезов объемов субъекта. Компьютерная томография может быть использована с контрастным средством для идентифицирования обрабатываемой области дополнительно, и электрографическая ультразвуковая система может быть использована совместно с системой компьютерной томографии, чтобы также идентифицировать область, которая обрабатывается, из-за изменения в эластичных свойствах обрабатываемой области.

В другом варианте осуществления система формирования медицинских изображений может быть системой магнитно-резонансной томографии. Известно использование контрастных средств в магнитно-резонансной томографии для идентифицирования неперфузируемых объемов. Дополнительно электрографическая ультразвуковая система может также быть использована с магнитно-резонансной томографией.

В другом аспекте данное изобретение предусматривает реализованный на компьютере способ идентифицирования обрабатываемого объема на медицинском изображении. Реализованный на компьютере способ может быть реализован компьютером для управления системой формирования медицинских изображений согласно варианту осуществления данного изобретения, или он может быть выполнен компьютерной системой, которая принимает данные из системы формирования медицинских изображений согласно варианту осуществления данного изобретения. Способ содержит прием данных медицинского изображения. Способ дополнительно содержит реконструирование медицинского изображения, используя данные медицинского изображения. Способ дополнительно содержит прием исходной точки сегментации изображения, полученной из плана обработки. План обработки является описательным для целевого объема. Способ дополнительно содержит идентифицирование обрабатываемого объема на медицинском изображении посредством сегментирования магнитно-резонансного изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения.

В другом аспекте данное изобретение предусматривает компьютерный программный продукт, содержащий исполняемые машиной инструкции для исполнения процессором. Компьютерный программный продукт может, например, храниться на машиночитаемом носителе информации. Исполнение инструкций предписывает процессору принимать данные медицинского изображения. В некоторых вариантах осуществления компьютерный программный продукт может содержать инструкции, такие чтобы этап приема данных медицинского изображения выполнялся посредством данных медицинского изображения посредством управления системы формирования медицинских изображений, согласно варианту осуществления данного изобретения. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору реконструировать медицинское изображение, используя данные медицинского изображения.

Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору принимать исходную точку сегментации изображения, полученную из плана обработки. План обработки является описательным для целевого объема. Исполнение инструкций дополнительно предписывает процессору идентифицировать обрабатываемый объем на медицинском изображении посредством сегментирования медицинского изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения. В некоторых вариантах осуществления исходная точка сегментации получается из плана обработки вручную или посредством другого компьютерного программного продукта. В некоторых вариантах осуществления компьютерный программный продукт содержит код для получения исходной точки сегментации изображения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем будут описаны предпочтительные варианты осуществления данного изобретения, только в качестве примера, и со ссылкой на чертежи, на которых:

на Фиг. 1 показана схема последовательности операций, которая иллюстрирует вариант осуществления способа согласно данному изобретению;

на Фиг. 2 показана схема последовательности операций, которая иллюстрирует дополнительный вариант осуществления способа согласно данному изобретению;

на Фиг. 3 показана схема последовательности операций, которая иллюстрирует дополнительный вариант осуществления способа согласно данному изобретению;

на Фиг. 4 показано магнитно-резонансное изображение;

на Фиг. 5 показано изображение, сгенерированное посредством задания порога для изображения на Фиг. 4;

на Фиг. 6 показано изображение с Фиг. 4 с исходной точкой сегментации изображения;

на Фиг. 7 показан обрабатываемый объем, идентифицированный, используя Фиг. 5 и 6;

на Фиг. 8 показана визуализация неперфузируемого объема, идентифицированного на множественных магнитно-резонансных изображениях;

на Фиг. 9 показана схема, которая иллюстрирует систему формирования медицинских изображений согласно варианту осуществления данного изобретения;

на Фиг. 10 показана схема, которая иллюстрирует систему формирования медицинских изображений согласно дополнительному варианту осуществления данного изобретения;

на Фиг. 11 показана схема, которая иллюстрирует систему формирования медицинских изображений согласно дополнительному варианту осуществления данного изобретения; и

на Фиг. 12 показана схема, которая иллюстрирует систему формирования медицинских изображений согласно дополнительному варианту осуществления данного изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Одинаковые пронумерованные элементы на этих фигурах являются либо эквивалентными элементами, либо выполняют одинаковые функции. Элементы, которые были рассмотрены ранее, необязательно будут рассмотрены на дальнейших фигурах, если функция является эквивалентной.

На Фиг. 1 показана схема последовательности операций, которая иллюстрирует вариант осуществления способа согласно данному изобретению. На этапе 100 получают данные медицинского изображения. На этапе 102 медицинское изображение реконструируют, используя данные медицинского изображения. В некоторых случаях, реконструкция медицинского изображения может относиться к реконструкции множественных медицинских изображений. Например, когда данные магнитного резонанса получены, эти данные магнитного резонанса могут быть реконструированы во множественные изображения или срезы, которые используются для представления трехмерного объема. На этапе 104 принимается исходная точка сегментации изображения. Исходная точка сегментации изображения получается из плана обработки. На этапе 106 обрабатываемый объем идентифицируется на медицинском изображении посредством сегментирования медицинского изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения. Способ, показанный на данной фигуре, может быть предпочтительным, потому что данные медицинского изображения могут быть получены, используя ту же систему формирования медицинских изображений, которая используется, чтобы руководить системой формирования медицинских изображений. Это означает, что система обработки ткани и исходная точка сегментации изображения могут иметь одинаковое совмещение.

На Фиг. 2 показана схема последовательности операций, которая иллюстрирует способ согласно дополнительному варианту осуществления данного изобретения. На этапе 200 получают данные медицинского изображения. На этапе 202 медицинское изображение реконструируют, используя данные медицинского изображения. На этапе 204 принимают исходную точку сегментации изображения. Исходную точку сегментации изображения получают из плана обработки. На этапе 206 задают порог для медицинского изображения. То есть порог выбран, и медицинское изображение меняется, по существу, на черное или белое изображение. На этапе 208 медицинское изображение с заданным порогом заливают в соответствии с исходной точкой сегментации изображения. Например, исходная точка сегментации изображения может идентифицировать точку или точки внутри медицинского изображения с заданным порогом, которые определенно находятся внутри обрабатываемого объема. На этапе 210 обрабатываемый объем идентифицируют на изображении в соответствии с заливкой. Например, заливка может быть идентифицирована как идентичная с обрабатываемым объемом в некоторых вариантах осуществления.

На Фиг. 3 показана схема последовательности операций, которая иллюстрирует способ согласно дополнительному варианту осуществления данного изобретения. На этапе 300 получают данные медицинского изображения для планирования. На этапе 302 медицинское изображение для планирования реконструируют, используя данные медицинского изображения для планирования. На этапе 304 сигналы управления генерируют для системы обработки ткани, используя медицинское изображение для планирования и план обработки. На этапе 306 сигналы управления отправляют в систему обработки ткани. Действие по отправлению сигналов управления в систему обработки ткани побуждает систему обработки ткани исполнять сигналы управления и нагревать целевой объем. На этапе 308 получают данные медицинского изображения. На этапе 310 медицинское изображение реконструируют, используя данные медицинского изображения. На этапе 312 принимают исходную точку сегментации изображения. Исходную точку сегментации изображения получают из плана обработки. По существу, один и тот же план был использован, чтобы сгенерировать сигналы управления для системы обработки ткани и также для получения точки сегментации изображения. На этапе 314 обрабатываемый объем идентифицируют на медицинском изображении посредством сегментирования магнитно-резонансного изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения.

На Фиг. 4 показано магнитно-резонансное изображение, магнитно-резонансное изображение, по существу, показывает фронтальный вид фиброида матки 400 в поперечном разрезе, который был подвержен обработке с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Магнитно-резонансное изображение было получено после введения средства T1 релаксации на основе гадолиния. Область 400 может быть рассмотрена как обрабатываемый объем.

Сегментация изображения, показанного на Фиг. 4, может быть разделена на три разных этапа: 1. Сегментация на передний план и задний план, 2. Необязательные ручные регулировки границы сегментированного объема, 3. Задание исходной точки, 4. Заливка, 5. Вычисление объема и 6. Визуализация. Этапы 1-3 могут быть применены в разном порядке, и этап 6 является необязательным.

СЕГМЕНТАЦИЯ НА ПЕРЕДНИЙ ПЛАН И ЗАДНИЙ ПЛАН

Способ полагается на использование MR изображений с усиленным контрастом, полученных после обработки фиброида используя HIFU.

Различение между неперфузируемым объемом (NPV) и остатком изображения может быть сделано с помощью, например, задания порога для изображения, или посредством метода кластеризации K-средних, или любого другого способа, который способен отделять NPV от окружения на основе разницы в интенсивности сигнала.

Первоначальный порог мог бы быть вычислен, например, используя метод Оцу, фиксированных порог или другой алгоритм. Если необходимо, пользователь мог бы применить дополнительные ручные регулировки для достижения задания порога, который точно выделяет неперфузируемый объем (NPV) из окружающей ткани. Выбор порога мог бы быть глобальным для всех срезов; однако, характерное для среза задание порога могло бы быть применимо если необходимо. После определения порога, составляется стек срезов черно-белых изображений с заданным порогом. Ниже приводится пример CE изображения, порог которого задан используя метод Оцу, сопровождаемым ручными регулировками пользователя. В примере, представленном здесь, заданное пользователем пороговое значение, в конечном счете, используется как порог для сегментирования.

На Фиг. 5 показано черно-белое изображение с заданным порогом, которое было сгенерировано, используя изображение, показанное на Фиг. 4. Обрабатываемый объем идентифицируется на Фиг. 5, используя также ссылочные номера 400.

НЕОБЯЗАТЕЛЬНЫЕ РЕГУЛИРОВКИ NPV

Если после первоначальной сегментации, пользователь наблюдает, что темные объемы NPV находятся внутри фиброида, соединенного с темной зоной вне фиброида, например, из-за плохого SNR или NPV, располагающегося близко к краю фиброида, пользователь мог бы нарисовать границы NVP или фиброида, чтобы избежать спутывания неподверженной абляции неперфузируемой ткани с тканью, подвергнутой абляции с помощью HIFU. Вместо использования вручную нарисованных границ, планируемый целевой объем (PTV) в программном обеспечении HIFU или легко модифицируемый 3D объект, задающий целевую ткань, мог бы быть использован для ограничения сегментации до ограниченного объема. Это применялось бы для того, чтобы избежать спутывания неподверженной абляции ткани с подверженной абляции тканью. Другой вариант состоит в том, чтобы сгенерировать ожидаемый обрабатываемый объем из известных ожидаемых 3D форм доз, которые адаптированы на основе наблюдаемых доз тепла на разных, например, фронтальных и сагитальных, срезах. Ожидаемая 3D форма дозы известна для каждого события обработки и итоговый ожидаемый объем может быть сконструирован посредством объединения адаптированных форм из всех событий обработки. В текущем примере, без ограничивающих границ, требовались PTV или 3D объекты.

Автоматические или полуавтоматические подходы, использующие среду помеченных вокселей на сегментированном изображении, могли бы в качестве альтернативы быть использованы для улучшения вероятности корректной классификации вокселей, либо заднего плана, либо переднего плана. Например, если воксель внутри явного NPV немного выше выбранного порога, но все его соседи являются частью данного NPV, то этот воксель должен, вероятно, в действительности быть также частью данного NPV. Информация о классификации соседних вокселей может быть использована для улучшения сегментации посредством, например, использования марковских случайных полей (MRF) и алгоритма итерационных условных состояний (ICM). Разграничение зоны/объема, используемых в алгоритме ICM, могло бы быть необходимым для предоставления надежных результатов.

На Фиг. 6 показана та же фигура, что и на Фиг. 4, за исключением того, что есть перекрестие, которое идентифицирует точку на изображении, которая используется как исходная точка 600 сегментации изображения. Исходная точка 600 сегментации изображения находится в центре обрабатываемого объема 400 и могла бы быть легко идентифицирована, используя план обработки.

На Фиг. 7 показан результат заливки 700, которая была выполнена на Фиг. 5, используя исходную точку 600 сегментации изображения, идентифицированную на Фиг. 6. Ясно, что залитая область 700, идентифицированная на Фиг. 7, соответствует обрабатываемому объему 400. На Фиг. 4-7 проиллюстрировано, как вариант осуществления данного изобретения может быть использован для идентифицирования области в T1 расширенном магнитно-резонансном изображении после ввода в субъект контрастного средства T1 релаксации.

ЗАЛИВКА

Представленный метод полагается на способ 3D заливки, начиная с автоматически или вручную заданного исходного вокселя. Местоположения клеток, на которые воздействовали ультразвуком, могли бы быть использованы для определения исходного вокселя(ей). В текущем примере, требовался один исходный воксель и примерно помещенный вручную в пространственном центре NPV, как указано крестом на изображении ниже:

На Фиг. 8 показана визуализация неперфузируемого объема 800, который был идентифицирован на множественных магнитно-резонансных изображениях. Магнитно-резонансное изображение, показанное на Фиг. 4, было одним из изображений, использованных для генерирования неперфузируемого объема, показанного на Фиг. 8. Посредством идентифицирования неперфузируемого объема на множественных магнитно-резонансных изображениях может быть сконструирована 3D модель. Такая 3D модель может быть полезной, потому что она может быть использована для оценивания качества сегментации неперфузируемого объема 800. Она может также быть полезной для оценивания эффективности терапии высокоинтенсивным фокусированным ультразвуком. Для этого, трехмерный объект может также быть сделан полупрозрачным или наложенным на анатомические изображения.

Например, трехмерный объект мог бы быть наложенным на изображения для планирования или изображения для последующей обработки в графическом пользовательском интерфейсе программного обеспечения для руководства терапией. Так как изображения изучаются в двух измерениях, поперечные сечения трехмерного объекта были бы наложенными в полупрозрачном цвете, что обеспечило бы возможность выделения нижележащей анатомии на изображении полутоновой шкалы, в то же время одновременно визуализируя сегментированный объем.

ВЫЧИСЛЕНИЕ ОБЪЕМА

Объем NPV вычисляется посредством умножения числа белых пикселей в стеке изображений, представляющий область заливки, на объем одного вокселя.

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ

Для наблюдения качества сегментации и формы NPV, стек изображений, представляющий сегментированный NPV, может быть визуализирован, например, как следует ниже:

На Фиг. 9 показан пример системы 900 формирования медицинских изображений согласно варианту осуществления данного изобретения. Системой 900 формирования медицинских изображений может быть любая система формирования медицинских изображений, которая адаптирована для получения данных медицинского изображения из объема 902 формирования изображения. Например, система формирования медицинских изображений может быть системой магнитно-резонансной томографии, ультразвуковой системой диагностики и системой компьютерной томографии. Есть субъект 904, находящийся на опоре 906 для субъекта. Субъект 904 находится частично внутри объема 902 формирования изображения. Внутри субъекта 904 есть целевой объем 908. Рядом с зоной 902 формирования изображения находится система 910 обработки ткани. Система 910 обработки ткани служит для обработки целевого объема 908. Система обработки ткани может быть любой из многообразия систем обработки ткани. Например, но не ограничена этим, система обработки ткани может быть системой высокоинтенсивного фокусированного ультразвука, радиочастотной системой обработки ткани, микроволновым устройством и лазером.

Также на Фиг. 9 показана необязательная электрографическая ультразвуковая система 912. Электрографическая ультразвуковая система 912 соединена с электрографическим ультразвуковым преобразователем 914. Электрографический ультразвуковой преобразователь 914 вызывает вибрацию субъекта 904 при возбуждении электрографической ультразвуковой системой 912. Вибрации в субъекте 904 обеспечивают возможность системе 900 формирования изображения идентифицировать разные эластичные свойства внутри визуализируемого объема 902. Например, если ткань была обработана или разрушена, используя систему 910 обработки ткани, эластичные свойства ткани могут измениться. Использование электрографического ультразвукового преобразователя 914 в системе 912 может вследствие этого обеспечить возможность идентификации обрабатываемого объема.

Система 900 формирования медицинских изображений, система 910 обработки ткани и электрографическая ультразвуковая система 912 все показаны соединенными с аппаратным интерфейсом 920 компьютерной системы 918. Компьютерная система 918 содержит процессор 922, который соединен с аппаратным интерфейсом 920. Аппаратный интерфейс 920 обеспечивает возможность процессору 922 отправлять и принимать сигналы на различные компоненты системы 900 формирования медицинских изображений. Процессор также показан соединенным с пользовательским интерфейсом 924, компьютерным хранилищем 926 и компьютерной памятью 928.

Компьютерное хранилище 926 показано, как содержащее данные 932 медицинского изображения. Компьютерное хранилище 926 показано, как содержащее медицинское изображение 932, которое было реконструировано из данных 930 медицинского изображения. Также внутри компьютерного хранилища 926 находится исходная точка 934 сегментации изображения, которая была получена из плана 936 обработки, который также хранится в хранилище 926. Компьютерное хранилище 926 дополнительно показано как содержащее область 938 сегментации, которая может быть использована для ограничения сегментации в медицинском изображении 932. Компьютерное хранилище 926 дополнительно показано как содержащее ожидаемый обрабатываемый объем 940, который может также быть использован для устранения сегментации медицинского изображения 932.

Компьютерное хранилище 926 дополнительно показано как содержащие карту 942 дозировки тепла. Карта 942 дозировки тепла может быть использована для генерирования исходной точки 934 сегментации изображения. Компьютерное хранилище 926 дополнительно показано как содержащее данные 944 медицинского изображения для планирования и медицинское изображение 946 для планирования, которое было реконструировано из данных 944 медицинского изображения для планирования. Компьютерное хранилище 926 дополнительно показано как содержащее сигналы 948 управления, которые могут быть использованы для управления системой 910 обработки ткани. Компьютерное хранилище 926 дополнительно показано как содержащее данные 950 медицинского изображения с предварительным контрастным средством и медицинское изображение 952 с предварительным контрастным средством, которое было реконструировано из данных 950 медицинского изображения с предварительным контрастным средством.

Компьютерная память 928 показана как содержащая модуль 954 управления системой формирования медицинских изображений для управления работой функций системы 900 формирования медицинских изображений. Компьютерная память 928 дополнительно показана как содержащая модуль 956 управления обработкой ткани. Модуль управления обработкой ткани содержит исполняемый компьютером код для управления работой системой 910 обработки ткани. Компьютерная память 928 дополнительно показана как содержащая электрографический ультразвуковой модуль 958 управления. Электрографический ультразвуковой модуль 958 управления содержит исполняемый компьютером код для управления функцией и работой электрографической ультразвуковой системы 912. Компьютерная память дополнительно показана как содержащая модуль 960 реконструкции изображения. Модуль 960 реконструкции изображения содержит исполняемый компьютером код для реконструирования данных медицинского изображения в медицинские изображения. Например, модуль 960 реконструкции изображения может быть использован для преобразования данных медицинского изображения 930 в медицинское изображение 932. Аналогично, этот модуль может быть использован для преобразования данных 944 медицинского изображения для планирования в медицинское изображение 946 для планирования. В дополнительном примере этот модуль может быть использован для преобразования данных 950 медицинского изображения с предварительным контрастным средством в медицинское изображение 952 с предварительным контрастным средством. Компьютерная память 928 также показана как содержащая модуль 962 сегментации изображения. Модуль 962 сегментации изображения содержит исполняемый компьютером код для сегментирования медицинских изображений. Используя исходную точку 934 сегментации изображения, модуль 962 сегментации изображения может быть использован для идентифицирования обрабатываемого объема. Компьютерная память дополнительно показана как модуль 964 идентификации обрабатываемого объема. Используя сегментацию изображения, выведенную модулем 962 сегментации изображения, модуль 964 идентификации обрабатываемого объема может быть использован для идентифицирования обрабатываемого объема.

Компьютерная память 928 дополнительно показана как содержащая модуль 968 вычисления ожидаемого обрабатываемого объема. Используя целевой объем 908, модуль 968 вычисления ожидаемого обрабатываемого объема может быть использован для вычисления ожидаемого обрабатываемого объема 940. Модуль 962 сегментации изображения может быть использован для задания области 938 сегментации, которая может быть использована для ограничения сегментации изображения. Компьютерная память показана как дополнительно содержащая модуль 970 вычисления карты дозировки тепла, который может быть использован для вычисления карты 942 дозировки тепла. Карта дозировки тепла может, в некоторых вариантах осуществления, быть вычислена, используя исключительно план обработки 936. В некоторых вариантах осуществления медицинское изображение 932 может также использоваться.

Компьютерная память 928 дополнительно показана как содержащая модуль 972 генерирования сигнала управления. Модуль 972 используется для генерирования сигналов 948 управления для управления системой 910 обработки ткани для нагревания целевого объема 908. Компьютерная память 928, наконец, показана как содержащая модуль 974 временной задержки. Модуль 974 временной задержки может быть использован для задерживания получения данных 930 медицинского изображения до тех пор, пока не пройдет предварительно определенное количество времени. Например, для задержки, когда контрастное средство было введено в субъект 904. Это может быть сделано автоматически, если автоматическая система используется для ввода контрастного средства в субъект 904. В качестве альтернативы, пользовательский интерфейс 924 может иметь кнопку или элемент управления, который нажимается оператором, который запускает таймер.

Вариант осуществления, показанный на Фиг. 9 является общим вариантом осуществления и применяется к многим разным типам систем 900 формирования медицинских изображений и систем 910 обработки ткани. На следующих Фиг. 10-12 вариант осуществления, показанный на Фиг. 9, выполнен более конкретным для системы магнитно-резонансной томографии с различными комбинациями систем 910 обработки ткани. Ссылочные номера, которые выполняют аналогичные функции на Фиг. 10-12, используются повторно. Так как функция элемента может быть аналогичной, она не обязательно рассматривается на Фиг. 10-12, если она уже была рассмотрена подробно на Фиг. 9.

На Фиг. 10 показан вариант осуществления системы 1000 магнитно-резонансной томографии, объединенной с системой 1080 высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Система 1000 магнитно-резонансной томографии содержит магнит 1001. В этом примере магнит 1001 является цилиндрическим проводящим магнитом с каналом. Однако другие формы магнитов могут также быть использованы, такие как, так называемый, открытый магнит, который имеет сходство с двумя катушками Геймгольца. Внутри канала магнита находится субъект 904 на подложке 906 для субъекта. Субъект 904 находится частично внутри объема 902 формирования изображения магнита 1001. Зона 902 формирования изображения является областью магнитного поля, которое является однородным и достаточно сильным для выполнения магнитно-резонансной томографии и получения данных магнитного резонанса.

Внутри канала магнита существует также катушка 1082 градиента магнитного поля. Следует понимать, что катушка 1082 градиента магнитного поля является тремя разными системами катушек градиента магнитного поля для пространственного кодирования магнитного поля внутри зоны 902 формирования изображения. Катушка 1082 градиента магнитного поля соединена с источником 1084 питания катушки градиента магнитного поля, который падает ток на катушку 1082. Рядом с зоной 902 формирования изображения находится радиочастотная катушка 1086. Радиочастотная катушка 1086 соединена с приемопередатчиком 1088. Следует понимать, что и радиочастотная катушка 1086, и радиочастотный приемопередатчик 1088, могут быть заменены отдельными передающими и принимающими радиочастотными катушками и отдельными передатчиком и приемником.

Система обработки ткани в этом варианте осуществления является системой 1080 высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Система 1080 высокоинтенсивного фокусированного ультразвука содержит ультразвуковой преобразователь 1090, который расположен внутри заполненного жидкостью объема 1091. Заполненный жидкостью объем 1091 проводит ультразвук от ультразвукового преобразователя 1090 вдоль пути 1092. Ультразвук идет через ультразвуковое окно 1093. Ультразвуковое окно, как используется в настоящем описании, является окном, которое передает ультразвуковую энергию. Между субъектом 904 и ультразвуковым окном 1093 находится гелевая подушка 1094 для проведения ультразвука. Наконец, ультразвук фокусируется в объем 1096 воздействия ультразвуком. Объем 1096 воздействия ультразвуком может быть перемещен для того, чтобы нагреть весь целевой объем 908. Радиочастотный передатчик 1088, система 1080 высокоинтенсивного фокусированного ультразвука и источник 1084 питания катушки градиента магнитного поля, все показаны соединенными с аппаратным интерфейсом 920. Компьютерная система 918 и содержимое компьютерного хранилища 926 и памяти 928 являются аналогичными тем, что показаны на Фиг. 9.

На Фиг. 11 показан дополнительный вариант осуществления системы 1100 магнитно-резонансной томографии, которая использует радиочастотную систему нагревания для нагревания целевого объема 908. Система магнитно-резонансной томографии, показанная на Фиг. 11, является аналогичной той, что показана на Фиг. 10. Вместо системы высокоинтенсивного фокусированного ультразвука есть радиочастотный источник 1180 питания, соединенный с радиочастотной нагревательной катушкой 1190. Радиочастотная нагревательная катушка 1190 используется для нагревания целевого объема 908 при возбуждении радиочастотным источником 1180 питания.

В этом варианте осуществления, радиочастотный приемопередатчик 1088, источник 1184 питания катушки градиента магнитного поля и радиочастотный источник 1180 питания соединены с аппаратным интерфейсом 920 компьютерной системы 918. Компьютерная система и содержимое компьютерной памяти 928 и компьютерного хранилища 926 являются аналогичными тем, что показаны на Фиг. 9 и 10.

Радиочастотная катушка 1190 может быть многоэлементной катушкой. Радиочастотный источник 1180 питания может регулировать фазу и/или амплитуду радиочастотной энергии, подаваемой на каждый из элементов многоэлементной катушки. Посредством управления фазой и/или амплитудой радиочастотной энергии для каждого из элементов, нагревание, вызванное радиочастотной нагревательной катушкой, может быть сконцентрировано в целевом объеме 908. Это происходит в результате конструктивных и/или деструктивных эффектов добавления радиочастотного излучения, испускаемого разными элементами катушки многоэлементной катушки.

На Фиг. 12 показан дополнительный вариант осуществления системы 1200 формирования медицинских изображений согласно дополнительному варианту осуществления данного изобретения. Система магнитно-резонансной томографии, показанная на Фиг. 12, является аналогичной той, которая показана на Фиг. 10 и 11. Вместо использования системы высокоинтенсивного фокусированного ультразвука или радиочастотной нагревательной системы используется устройство 1280 для локального нагрева токами сверхвысокой частоты для нагревания целевого объема 908. Устройство 1280 для локального нагрева токами сверхвысокой частоты может быть, например, интерпретировано как, но не ограничено этим: лазерная система, микроволновое устройство, радиочастотный аблятор и криоаблятор. Криоаблятор, как используется в настоящем описании, является системой абляции тканей, которая осуществляет абляцию ткани посредством ее охлаждения. Устройство 1280 для локального нагрева токами сверхвысокой частоты соединено с источником 1290 питания, которое снабжает устройство 1280 для локального нагрева токами сверхвысокой частоты либо нагревающей, либо охлаждающей энергией. Для лазерной системы, источник 1290 питания снабжает устройство для нагрева токами сверхвысокой частоты лазерным светом или энергией. Для микроволнового устройства, источник 1290 питания снабжает устройство для нагрева токами сверхвысокой частоты микроволновой энергией. Для радиочастотного аблятора, источник 1290 питания снабжает устройство для нагрева токами сверхвысокой частоты радиочастотной энергией. Для криоаблятора, источник 1290 питания снабжает устройство для локального нагрева токами сверхвысокой частоты охлаждающей энергией. Охлаждающая энергия может быть в форме электрической энергии в случае охлаждающей системы Пельтье, или она может подавать охлажденный газ или жидкость на устройство для нагрева токами сверхвысокой частоты. Например, жидкий азот мог бы подаваться на устройство 1280 для нагрева токами сверхвысокой частоты посредством источника 1290 питания.

В этом варианте осуществления источник питания катушки градиента магнитного поля, радиочастотный приемопередатчик 1088 и источник 1290 питания соединены с аппаратным интерфейсом 920 компьютерной системы 918. Компьютерная система 918 и содержимое ее хранилища 926 и памяти 928 являются аналогичными тем, которые показаны на Фиг. 9-11.

Тогда как данное изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и в вышеприведенном описании, такую иллюстрацию и описание следует рассматривать как иллюстративные или примерные, а не ограничивающие; данное изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления.

Другие изменения в раскрытых вариантах осуществления изобретения могут быть поняты и осуществлены специалистами в данной области техники при применении заявленного изобретения, из изучения чертежей, описания и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения, слово "содержащий" не исключает других элементов или этапов, и указание единственного числа не исключает их множественности. Одиночный процессор или другой блок может выполнять функции нескольких элементов перечисленных в формуле изобретения. Сам факт, что определенные характеристики перечислены в обоюдно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает на то, что сочетания этих характеристик нельзя использовать с пользой. Компьютерную программу могут хранить/распространять на подходящем носителе, таком как оптический носитель информации или твердотельный носитель, поставляемом вместе или как часть другого аппаратного обеспечения, но также могут распространять в других формах, таких как посредством Интернета или другой проводной или беспроводной телекоммуникационной системы. Любые ссылочные обозначения в формуле изобретения не следует толковать как ограничивающие объем.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ НОМЕРОВ

400 обрабатываемый объем

600 исходная точка сегментации изображения

700 заливка

800 неперфузируемый объем

900 система формирования медицинских изображений

902 визуализируемый объем

904 субъект

906 опора для субъекта

908 целевой объем

910 система обработки ткани

912 электрографическая ультразвуковая система

914 электрографический ультразвуковой преобразователь

918 компьютерная система

920 аппаратный интерфейс

922 процессор

924 пользовательский интерфейс

926 хранилище

928 память

930 данные медицинского изображения

932 медицинское изображение

934 исходная точка сегментации изображения

936 план обработки

938 область сегментации

940 ожидаемый обрабатываемый объем

942 карта дозировки тепла

944 данные медицинского изображения для планирования

946 медицинское изображение для планирования

948 сигналы управления

950 данные медицинского изображения с предварительным контрастным средством

952 медицинское изображение с предварительным контрастным средством

954 модуль управления системой формирования медицинских изображений

956 модуль управления обработкой ткани

958 электрографический ультразвуковой модуль управления

960 модуль реконструкции изображения

962 модуль сегментации изображения

964 модуль идентификации обрабатываемого объема

966 модуль определения области сегментации

968 модуль вычисления ожидаемого обрабатываемого объема

970 модуль вычисления карты дозировки тепла

972 модуль генерирования сигнала управления

974 модуль временной задержки

1000 система магнитно-резонансной томографии

1001 магнит

1080 система высокоинтенсивного фокусированного ультразвука

1082 катушка градиента магнитного поля

1084 источник питания катушки градиента магнитного поля

1086 радиочастотная катушка

1088 радиочастотный приемопередатчик

1090 преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука

1091 заполненный жидкостью объем

1092 путь ультразвука

1093 ультразвуковое окно

1094 гелевая подушка

1096 объем воздействия ультразвуком

1100 система магнитно-резонансной томографии

1180 радиочастотный источник питания

1190 радиочастотная нагревательная катушка

1200 система магнитно-резонансной томографии

1280 устройство для локального нагрева токами сверхвысокой частоты

1290 источник питания

Изобретение относится к идентификации обрабатываемого объема на медицинском изображении. Техническим результатом является обеспечение возможности автоматической быстрой и точной оценки объема и визуализации ткани. Система содержит: систему обработки ткани для обработки целевого объема субъекта; компьютерную систему и память, содержащую машиночитаемые инструкции для исполнения процессором, причем исполнение инструкций предписывает процессору: получать исходную точку сегментации изображения из плана обработки; получать данные медицинского изображения посредством управления системой формирования медицинских изображений; реконструировать медицинское изображение, используя данные медицинского изображения; принимать исходную точку сегментации изображения, полученную из плана обработки, план обработки является описательным для целевого объема, и идентифицировать обрабатываемый объем на медицинском изображении посредством сегментирования медицинского изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения. 3 н. и 11 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Система (900, 1000, 1100, 1200) формирования медицинских изображений для получения данных (930) медицинского изображения из визуализируемого объема (902), причем система формирования изображений содержит:
систему (910, 1080, 1180, 1190, 1280, 1290) обработки ткани для обработки целевого объема (908) субъекта (904);
компьютерную систему (918), содержащую процессор (922), причем компьютерная система выполнена с возможностью управления системой формирования медицинских изображений; и
память (928), содержащую машиночитаемые инструкции (954, 956, 958, 962, 964, 966, 968, 970, 972, 974) для исполнения процессором, причем исполнение инструкций предписывает процессору:
- получать исходную точку сегментации изображения из плана обработки;
- получать (100, 200, 308) данные (930) медицинского изображения посредством управления системой формирования медицинских изображений;
- реконструировать (102, 202, 310) медицинское изображение (932), используя данные медицинского изображения;
- принимать (104, 204, 312) исходную точку (600, 934) сегментации изображения, полученную из плана (936) обработки, причем план обработки является описательным для целевого объема, и
- идентифицировать (106, 210, 314) обрабатываемый объем (400, 700, 800) на медицинском изображении посредством сегментирования медицинского изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения.

2. Система формирования медицинских изображений по п. 1, в которой инструкции предписывают процессору идентифицировать обрабатываемый объем на медицинском изображении посредством:
задания порога (206) для медицинского изображения; и
заливки (208) медицинского изображения с заданным порогом в соответствии с исходной точкой сегментации изображения; и
идентифицирования (210) обрабатываемого объема в соответствии заливкой (700) в медицинском изображении с заданным порогом.

3. Система формирования медицинских изображений по п. 1, в которой сегментация медицинского изображения ограничена областью (938) сегментации, и в которой область сегментации ограничена в соответствии с целевым объемом.

4. Система формирования медицинских изображений по п. 1, в которой инструкции дополнительно предписывают процессору выполнять этап вычисления ожидаемого обрабатываемого объема (940) в соответствии с планом обработки, при этом сегментация медицинского изображения ограничена ожидаемым обрабатываемым объемом.

5. Система формирования медицинских изображений по п. 1, в которой инструкции дополнительно предписывают процессору вычислять карту (942) дозировки тепла в соответствии с планом обработки, причем исходная точка сегментации изображения получается посредством выбора по меньшей мере одной области с дозой тепла выше предварительно определенного порога из карты дозировки тепла.

6. Система формирования медицинских изображений по п. 1, в которой исходная точка сегментации изображения выбирается из по меньшей мере одной области в целевом объеме посредством точек обработки, заданных в плане обработки.

7. Система формирования медицинских изображений по п. 1, в которой инструкции дополнительно предписывают процессору:
получать (300) данные (944) медицинского изображения для планирования, используя систему формирования медицинских изображений;
реконструировать (302) медицинское изображение (946) для планирования, используя данные медицинского изображения для планирования;
генерировать (304) сигналы (948) управления для управления системой обработки ткани в соответствии с медицинским изображением для планирования и планом обработки; и
отправлять сигналы (306) управления в систему обработки ткани, которые влекут за собой обработку целевого объема системой обработки ткани.

8. Система формирования медицинских изображений по п. 7, в которой система обработки ткани является любым из следующего: системой (1080) высокоинтенсивного фокусированного ультразвука, радиочастотной системой (1180, 1190) обработки ткани, микроволновым устройством (1280, 1290), криоаблятором и лазером (1280, 1290).

9. Система формирования медицинских изображений по п. 7, при этом система формирования медицинских изображений дополнительно содержит электрографическую ультразвуковую систему (912), инструкции дополнительно предписывают процессору активировать электрографическую ультразвуковую систему при получении данных медицинского изображения, и медицинское изображение является электрографическим медицинским изображением.

10. Система формирования медицинских изображений по п. 1, при этом система формирования медицинских изображений является системой магнитно-резонансной томографии, и инструкции предписывают процессору получать данные медицинского изображения спустя предварительно определенное время после ввода в субъекта магнитно-резонансного контрастного вещества.

11. Система формирования медицинских изображений по п. 10, в которой инструкции дополнительно предписывают процессору получать данные (950) медицинского изображения с предварительным контрастным средством, в которой инструкции дополнительно предписывают процессору реконструировать медицинское изображение (952) с предварительным контрастным средством, и в которой инструкции предписывают процессору идентифицировать обрабатываемый объем на магнитно-резонансном изображении в соответствии с исходной точкой сегментации изображения и медицинским изображением с предварительным контрастным средством.

12. Система формирования медицинских изображений по любому из пп. 1-9, при этом система формирования медицинских изображений является любым из следующего: ультразвуковой системой (900) формирования изображения, системой (900)
компьютерной томографии и системой (900, 1000, 1100, 1200) магнитно-резонансной томографии.

13. Реализованный на компьютере способ идентифицирования обрабатываемого объема на медицинском изображении (932), причем способ содержит этапы, на которых:
- принимают (100, 200, 308) данные (930) медицинского изображения;
- реконструируют (102, 202, 310) медицинское изображение, используя данные медицинского изображения;
- получают исходную точку сегментации изображения из плана обработки,
- принимают (104, 204, 312) исходную точку (600, 934) сегментации изображения, полученную из плана (936) обработки, причем план обработки является описательным для целевого объема (908), и
- идентифицируют (106, 210, 314) обрабатываемый объем (400, 700, 800) на медицинском изображении посредством сегментирования магнитно-резонансного изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения.

14. Машиночитаемый носитель информации, содержащий исполняемые машиной инструкции для исполнения процессором (922), в котором исполнение инструкций предписывает процессору:
- принимать (100, 200, 308) данные (930) медицинского изображения;
- реконструировать (102, 202, 310) медицинское изображение (932), используя данные медицинского изображения;
- получать исходную точку сегментации изображения из плана обработки;
- принимать (104, 204, 312) исходную точку (600, 934) сегментации изображения, полученную из плана (936) обработки, причем план обработки является описательным для целевого объема (908), и
- идентифицировать (106, 210, 314) обрабатываемый объем (400, 700, 800) на медицинском изображении посредством сегментирования медицинского изображения в соответствии с исходной точкой сегментации изображения.