УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ КАРТЫ КОРРЕКЦИИ ЗАТУХАНИЯ Российский патент 2016 года по МПК G06T7/00 G01R33/48 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройству, способу и компьютерной программе для формирования карты коррекции затухания для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием. Изобретение относится также к устройству радионуклидной визуализации, способу радионуклидной визуализации и компьютерной программе радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта, используя сформированную карту коррекции затухания.

Уровень техники

Статья “Towards quantitative PET/MRI: a review of MR-based attenuation correction techniques”, Matthias Hofmann и др., European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging, 36 Suppl 1: стр. S93-S104 (2009) раскрывает комбинированную позитронно эмиссионную томографическую (PET) и магниторезонансную (MR) визуализирующую систему, которая производит карту коррекции затухания, основанную на MR изображении, получаемом блоком получения MR данных. Карта коррекции затухания используется для реконструкции PET изображения со скорректированным затуханием.

Поскольку физическая природа MR изображения не связана с затуханием излучения, формируемого при PET сканировании, качество карты коррекции затухания снижается по сравнению, например, с картой коррекции затухания, которая производится на основании компьютерного томографического (CT) изображения. Однако, MR изображения могут образовывать контраст для различных типов тканей, например, для воды и жира, что может быть использовано для улучшения коррекции затухания. Хотя CT изображения известны как пространственно точные, по которым может быть выполнена коррекция затухания, CT изображения не дают возможность различать различные типы тканей, которые могут влиять на коррекцию затухания. Кроме того, CT изображения используют ионизирующее излучение для формирования изображения, тогда как MR изображения формируются с использованием явления магнитного резонанса.

Раскрытие изобретения

Одна из задач изобретения состоит в создании устройства, способа и компьютерной программы для формирования карты коррекции затухания для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием, причем качество сформированной карты коррекции затухания может быть улучшено. Дополнительная задача изобретения состоит в создании системы радионуклидной визуализации, способа радионуклидной визуализации и компьютерной программы радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта на основании карты коррекции затухания.

В первом аспекте представлено устройство для формирования карты коррекции затухания, используемой для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием, содержащего элементы различных категорий, причем устройство содержит:

- блок обеспечения изображений для обеспечения изображения объекта,

- блок сегментации методом водораздела для применения сегментации методом водораздела к изображению для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов,

блок определения признаков для определения признаков по меньшей мере одного из a) областей изображения и b) границ между областями изображения, зависящими от значений изображения для изображения,

блок присваивания для присваивания значений затухания областям изображения на основании определяемых признаков для формирования карты коррекции затухания.

Когда изображение сегментировано с использованием сегментации методом водораздела, признаки по меньшей мере одного из a) областей изображения для сегментированного изображения и b) границ между областями изображения, определяются в зависимости от значений изображения сегментированного изображения, и значения затухания присваиваются областям изображения, применяя заданные правила к определяемым признакам для формирования карты коррекции затухания, причем карта коррекции затухания может быть произведена с улучшенным качеством, даже если начальное изображение не содержит значений изображения, относящихся к затуханию излучения, как для CT изображения.

Объект предпочтительно является человеком или животным, и категории элементов определяют предпочтительно по меньшей мере одно из кости, в частности трубчатой кости и костного мозга, воздуха, тканей, легких, кишечных газов или других анатомических структур.

Блок обеспечения изображений может быть системой формирования изображений для обеспечения изображения, подобно системе MR визуализации для обеспечения MR изображения. Блок обеспечения изображений может также включать в себя блок памяти, в котором изображение уже хранится, и из которого изображение может быть извлечено для обеспечения изображения, или приемный блок для приема изображения через проводной, или беспроводной канал передачи данных и для обеспечения принятого изображения. Предпочтительно блок обеспечения изображений выполнен с возможностью обеспечения MR изображения как изображения объекта. MR изображение предоставляет анатомическую информацию с относительно высоким пространственным разрешением, тем самым, позволяя произвести карту коррекции затухания с дополнительно улучшенным качеством.

В варианте выполнения, вместо MR изображения, или в дополнение к MR изображению, может быть также использовано другое изображение для формирования карты коррекции затухания. Например, PET изображение без коррекции затухания (NAC) или времяпролетное (TOF) NAC PET изображение может быть использовано для формирования карты коррекции затухания. TOF-NAC PET изображение рассматривается как PET изображение, которое было восстановлено с учетом TOF информации и без учета информации о затухании. NAC PET изображение рассматривается как PET изображение, которое было восстановлено, без учета информации TOF и без учета информации о затухании.

В одном варианте выполнения, устройство дополнительно содержит блок дифференцирования, чтобы дифференцировать изображение для формирования градиентного изображения перед применением сегментации методом водораздела. Сегментация методом водораздела затем предпочтительно применяется к градиентному изображению. Применение сегментации методом водораздела к градиентному изображению дополнительно улучшает качество окончательно произведенной карты коррекции затухания, в частности, если предоставленное изображение, например, предоставленное MR изображение, содержит неизвестные абсолютные значения интенсивности. Комбинация дифференцирования для формирования градиентного изображения и сегментации методом водораздела особенно полезна для того, чтобы различать различные структуры тела, если объект - человек или животное, - такие, как мягкая ткань, кости, легкое, или кишечный газ.

В другом варианте выполнения, сегментация методом водораздела может быть также применена к предоставляемому изображению, то есть не к градиентному изображению.

В варианте выполнения, устройство дополнительно содержит блок сглаживания для сглаживания изображения. Сглаживание предпочтительно выполняется перед применением сегментации методом водораздела, в частности, перед формированием градиентного изображения. Вместо этого, или альтернативно, другие этапы предварительной обработки могут быть применены к обеспечиваемому изображению, такие, как усечение значений изображения до определенных пределов значений, или усиление краевых структур в изображении. Кроме того, блок сглаживания также может быть выполнен с возможностью сглаживания градиентного изображения.

Кроме того, предполагается, что блок сегментации методом водораздела выполнен с возможностью формирования линий водораздела вдоль малых отображаемых значений изображения для формирования сегментированного изображения. Сегментация предпочтительно выполняется посредством формирования линий водораздела вдоль малых значений изображения, если сегментация методом водораздела не применяется к градиентному изображению, но к недифференцированному предоставляемому изображению. Эта сегментация методом водораздела на основании линий вдоль малых значений изображения, которые предпочтительно являются значениями яркости, улучшает качество, с которым различаются некоторые категории элементов. Например, если объект - человек или животное, то различие между трубчатой костью и костным мозгом может быть улучшено.

Алгоритм водораздела предполагает рассмотрение изображения как топографического рельефа, где значения изображения интерпретируются как высота на рельефе. Обычно алгоритм водораздела задает линии водораздела вдоль «гребней горы» на рельефе, то есть вдоль больших значений изображения. Если блок сегментации методом водораздела выполнен с возможностью формирования линий водораздела вдоль малых значений изображения, то соответствующий алгоритм водораздела задает линии водораздела вдоль впадин на рельефе. Эти линии водораздела вдоль малых значений изображения могут быть вычислены посредством модификации стандартного алгоритма водораздела соответственно, или посредством применения стандартного алгоритма водораздела к инвертированному изображению, имеющему инвертированные значения изображения.

В одном варианте выполнения, блок определения признаков выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного из i) признаков области для областей изображения, являющихся признаками, которые зависят от всех значений изображения соответствующей области изображения, и ii) граничных признаков, относящихся к границам между областями изображения, причем граничные признаки зависят по меньшей мере от одного из a) признаков области соседних областей изображения, которые разделены соответствующей границей и b) значениями изображения на соответствующей границе. В частности, блок определения признаков выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного из следующих признаков: среднего из значений изображения области изображения, минимального значения изображения области изображения, максимального значения изображения области изображения, среднеквадратичного отклонения значений изображения в пределах области изображения, среднего из значений изображения на границе, минимального значения изображения из значений изображения на границе, максимального значения изображения из значений изображения на границе, среднеквадратичного отклонения значений изображения на границе, разности средних значений изображения для соседних областей изображения, которые разделены соответствующей границей, разности между среднеквадратичными отклонениями соседних областей изображения, которые разделены соответствующей границей.

В другом варианте выполнения, блок определения признаков может быть выполнен с возможностью определения для первой области изображения граничного признака в зависимости от значений изображения первой области изображения и в зависимости от значений изображения соседней второй области изображения. Блок определения признаков может быть выполнен с возможностью определения разности средних значений изображения первой области изображения и второй области изображения как граничного признака. Например, если значение затухания не было уже присвоено некоторой области изображения, но было присвоено соседним областям изображения, то некоторой области изображения может быть присвоено то значение затухания, которое было также присвоено соседней области изображения, для которой была определена наименьшая разность. Это позволяет присваивать значение затухания области изображения на основании граничных признаков, которые зависят от значений изображения соседних областей изображения, даже если при использовании других признаков значение затухания не может быть присвоено некоторой области изображения.

Блок присваивания предпочтительно выполнен с возможностью присваивания значения затухания областям изображения, применяя заданные правила к определяемым признакам для формирования карты коррекции затухания. В частности, блок присваивания выполнен с возможностью присваивания значений затухания областям изображения посредством i) применения заданных правил к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категории элементов, и ii) присваивания значений затухания определяемым категориям элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. Однако, заданные правила могут также непосредственно присвоить значение затухания области изображения, явно не определяя соответствующую категорию элемента.

В одном варианте выполнения, блок обеспечения первого изображения выполнен с возможностью обеспечения первого изображения, формируемого при использовании первой конфигурации формирования изображений, причем блок присваивания выполнен с возможностью:

- применения заданных правил к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов,

- обеспечения второго изображения категорий элементов объекта, которое произведено на основании второго изображения объекта, сформированного при использовании второй конфигурации формирования изображений, и которое сегментировано по категориям элементов,

- объединения первого изображения категорий элементов и второго изображения категорий элементов для производства объединенного изображения категорий элементов,

- присваивания значений затухания категориям элементов объединенного изображения категорий элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания.

Различные конфигурации формирования изображений могут относиться к различным методам визуализации, то есть первое изображение может быть сформировано при использовании первого метода визуализации, и второе изображение может быть сформировано при использовании второго метода визуализации, или они могут относиться к одному и тому же методу визуализации, который использовался с различными параметрами получения данных и/или параметрами реконструкции для формирования первого и второго изображений.

Второе изображение в одном варианте выполнения представляет собой NAC радионуклидное изображение, в частности NAC PET изображение или TOF NAC PET изображение. Комбинация первого изображения категорий элементов и второго изображения категорий элементов в одном варианте выполнения реализуется так, что объединенное изображение категорий элементов содержит первое изображение категорий элементов и части второго изображения категорий элементов, которое отображает части объекта, которые не отображаются первым изображением категорий элементов. Например, если первое изображение категорий элементов было сформировано на основании MR изображения, которое не показывает всего человека или животного, то и первое изображение категорий элементов не охватывает всего человека или животного. Части, не охваченные первым изображением категорий элементов, предпочтительно затем охватываются вторым изображением категорий элементов, причем соответствующие части второго изображения категорий элементов предпочтительно используются для производства объединенного изображения категорий элементов посредством объединения этих частей, которые составляют первое изображение категорий элементов.

В одном варианте выполнения, блок обеспечения первого изображения выполнен с возможностью обеспечения первого изображения, формируемого при использовании первой конфигурации формирования изображений, причем блок присваивания дополнительно выполнен с возможностью: i) обеспечения карты затухания для категорий элементов, которая произведена на основании второго изображения, сформированного при использовании второй конфигурации формирования изображений и которое содержит значения затухания, соответствующие соответствующим категориям элементов в положениях соответствующих категорий элементов в пределах карты, и ii) адаптации карты коррекции затухания, объединяя карту коррекции затухания с картой категорий элементов затухания. Объединение карты коррекции затухания с картой категорий элементов затухания предпочтительно выполняется таким образом, что адаптированная карта коррекции затухания содержит первоначально сформированную карту коррекции затухания, то есть карту коррекции затухания перед выполнением адаптации, и части карты категорий элементов затухания, которые охватывают части объекта, которые не охвачены первоначальной картой коррекции затухания. Это позволяет сформировать карту коррекции затухания, охватывающую большую часть объекта, в частности, весь объект, даже если предоставленное изображение, в частности MR изображение, не охватывает такую большую часть объекта, в частности, не охватывает весь объект.

В одном варианте выполнения, устройство содержит блок реконструкции радионуклидного изображения для реконструкции радионуклидного изображения на основании радионуклидных данных, полученных блоком получения радионуклидных данных, и карты коррекции затухания.

В дополнительном аспекте представлена система радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта. Система радионуклидной визуализации содержит:

- блок получения радионуклидных данных для получения радионуклидных данных, и

- устройство для формирования карты коррекции затухания, как определено одним из вышеупомянутых описанных способов,

- блок реконструкции радионуклидных изображений для реконструкции радионуклидного изображения на основании радионуклидных данных и карты коррекции затухания.

Блок обеспечения изображений устройства для формирования карты коррекции затухания предпочтительно представляет собой MR визуализирующую систему, то есть система радионуклидной визуализации предпочтительно также содержит возможности MR визуализации. Система радионуклидной визуализации может, поэтому, рассматриваться также как объединенная радионуклидная/магниторезонансная визуализирующая система, например, объединенная PET/MR визуализирующая система.

В дополнительном аспекте представлен способ для формирования карты коррекции затухания для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием, содержащего различные категории элементов. Способ содержит:

- предоставление изображения объекта блоком обеспечения изображения,

- применение сегментации методом водораздела к изображению для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов, блоком сегментации методом водораздела,

- определение признаков по меньшей мере одного из a) областей изображения и b) границ между областями изображения, зависящими от значений изображения для данного изображения, блоком определения признаков,

- присваивание значений затухания областям изображения на основании определяемых признаков для формирования карты коррекции затухания блоком присваивания.

В дополнительном аспекте представлен способ радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта. Способ радионуклидной визуализации содержит:

- получение радионуклидных данных блоком получения радионуклидных данных,

- формирование карты коррекции затухания с помощью одного из описанных способов,

- восстановление радионуклидного изображения на основании радионуклидных данных и карты коррекции затухания блоком реконструкции радионуклидного изображения.

В дополнительном аспекте представлена компьютерная программа для формирования карты коррекции затухания, используемой для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием, содержащего различные категории элементов, компьютерная программа, содержащая средство программного кода для того, чтобы устройство выполняло этапы вышеописанного способа, когда компьютерная программа выполняется на компьютере, управляющем устройством.

В дополнительном аспекте постоянный машиночитаемый носитель данных сохраняет вышеупомянутую описанную компьютерную программу.

В дополнительном аспекте представлена компьютерная программа радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта. Компьютерная программа содержит средств программного кода для того, чтобы система радионуклидной визуализации выполняла этапы радионуклидной визуализации вышеописанного способа, когда компьютерная программа выполняется на компьютере, управляющем системой радионуклидной визуализации.

Эти и другие аспекты изобретения будут очевидны из пояснений в связи с описанными ниже вариантами выполнения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 схематично и примерно изображает вариант выполнения системы радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта,

Фиг.2 - примерное MR изображение,

Фиг.3 - примерное градиентное изображение, произведенное дифференцированием MR изображения, показанного на Фиг.2,

Фиг.4 - примерный результат сегментации методом водораздела, примененной к градиентному изображению, показанному на Фиг.3,

Фиг.5 - примерное характерное изображение среднего значения изображения,

Фиг.6 - примерное характерное изображение разности значений изображения,

Фиг.7 - примерные различные категории элементов объекта, показанного на Фиг.2,

Фиг.8 - примерное дополнительное MR изображение,

Фиг.9 - примерное характерное изображение среднего значения изображения, которое соответствует MR изображению, показанному на Фиг.8,

Фиг.10 - примерное характерное изображение относительной ошибки, которое соответствует MR изображению, показанному на Фиг.8,

Фиг.11 - примерные различные категории элементов объекта, показанного на Фиг.8,

Фиг.12 - примерное дополнительное MR изображение,

Фиг.13 - примерный результат сегментации методом водораздела, примененной к MR изображению, показанному на Фиг.12, и сегментированная бедренная кость,

Фиг.14 - блок-схема последовательности операций, примерно иллюстрирующая вариант выполнения способа для формирования карты коррекции затухания,

Фиг.15 - блок-схема последовательности операций, примерно иллюстрирующая вариант выполнения способ радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта,

Фиг.16 - примерное NAC PET изображение,

Фиг.17 - примерный результат процедуры сегментации изображения на основании порогового значения, примененной к NAC PET изображению, показанному на Фиг.16,

Фиг.18 - примерный результат применения фильтра обнаружения края к NAC PET изображению, показанному на Фиг.16,

Фиг.19 - примерные линии водораздела, следующие из сегментации методом водораздела, примененного к изображению, показанному на Фиг.16,

Фиг.20 - примерное характерное изображение среднего значения изображения,

Фиг.21 - примерное характерное изображение границы,

Фиг.22 - примерное первое изображение категорий элементов, содержащее присваивания между категориями элементов и областями изображений,

Фиг.23 - примерное TOF-NAC PET изображение,

Фиг.24 - примерное градиентное изображение для TOF-NAC PET изображения, показанного на Фиг.23,

Фиг.25 - примерный результат сегментации методом водораздела, примененного к градиентному изображению, показанному на Фиг.24,

Фиг.26 - примерное характерное изображение среднего значения изображения,

Фиг.27 - примерное характерное изображение границы,

Фиг.28 - примерное первое изображение категорий элементов, определяющее предварительные присваивания между областями изображения и категориями элемента,

Фиг.29 - примерное TOF-NAC PET изображение, показывающее легкие, и

Фиг.30 - примерные линии водораздела и сегментированные легкие.

Фиг.31 - MR изображение, которое обеспечивает контраст слоев кожи и подкожного жира,

Фиг.32 - MR изображение с усечением,

Фиг.33 - двумерный анализ Гессе с большими собственными значениями.

Фиг.34 - двумерный анализ Гессе с малыми собственными значениями.

Осуществление изобретения

На Фиг.1, схематично и примерно показана система 1 радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта 7, содержащего различные категории элементов. В этом варианте выполнения, объект 7 - это человек, лежащий на столе 8, и различные категории элементов представляют собой, например, воздух и различные типы тканей, такие как кость, легкое и так далее. Категории элементов могут также включать в себя различные категории костей, в частности категорию трубчатой кости и категорию костного мозга. Система 1 радионуклидной визуализации содержит блок 2 получения радионуклидных данных для получения радионуклидных данных. В этом варианте выполнения блок 2 получения радионуклидных данных выполнен с возможностью сбора PET данных. Однако в другом варианте выполнения блок получения радионуклидных данных также может быть выполнен с возможностью получения других радионуклидных данных, подобных данным однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (SPECT).

Система 1 радионуклидной визуализации дополнительно содержит блок 5 получения MR данных для получения MR данных, и блок 6 MR реконструкции для реконструкции одного или более MR изображений из полученных MR данных. Блок 5 получения MR данных и блок 6 MR реконструкции образуют блок обеспечения изображений для обеспечения MR изображения человека 7. В других вариантах выполнения, блок обеспечения изображений может быть выполнен с возможностью обеспечения другого изображения объекта, формируемого другим методом визуализации. Блок обеспечения изображений также может быть блоком хранения, в котором изображение уже сохранено и из которого сохраненное изображение может быть извлечено для обеспечения изображения. Блок обеспечения изображений также может быть приемным блоком для приема изображения, например, от визуализирующей системы, подобной ультразвуковой визуализирующей системе, компьютерной томографической визуализирующей системе, MR визуализирующей системе, и так далее, и для обеспечения принятого изображения. MR изображение может быть сформировано, используя последовательности, которые обеспечивают контраст слоев кожи и подкожного жира, например, используя последовательности Dixon.

На Фиг.2 показано примерное MR изображение человека 7, в частности, грудная клетка человека. MR изображение показывает отверстие 16, являющееся артефактом изображения, вызванным металлическим элементом в визуализируемой области блоком 5 получения MR данных.

Система радионуклидной визуализации дополнительно содержит обрабатывающее устройство 3 для обработки PET данных и MR изображения. Обрабатывающее устройство 3 содержит блок 9 сглаживания для сглаживания изображения. В другом варианте выполнения, альтернативно, или в дополнение, могут быть выполнены другие этапы предварительной обработки для предварительной обработки изображения. Обрабатывающее устройство 3 дополнительно содержит блок 10 дифференцирования для дифференцирования изображения и вычисления абсолютного значения дифференцирования для формирования градиентного изображения, которое в качестве примера показано на Фиг.3, и блок 11 сегментации методом водораздела для применения сегментации методом водораздела к градиентному изображению для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов, в этом варианте выполнения, соответствующие воздуху и нескольким типам ткани. Образующееся сегментированное изображение с линиями водораздела в качестве примера показано на Фиг.4. Блок 9 сглаживания может быть выполнен с возможностью также сглаживать градиентное изображение перед применением сегментации методом водораздела к градиентному изображению.

Обрабатывающее устройство 3 дополнительно содержит блок 12 определения признаков для определения признаков областей изображения, зависящих от значений изображения для изображения. В этом варианте выполнения, блок 12 определения признаков выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного из i) признаков области для областей изображения, являющихся признаками, которые зависят от всех значений изображения соответствующей области изображения, и ii) граничных признаков, относящихся к границам между областями изображения, причем граничные признаки зависят по меньшей мере от одного из a) признаков области соседних областей изображения, которые разделены соответствующей границей, и b) значений изображения на соответствующей границе. В частности, блок 12 определения признаков выполнен с возможностью определения по меньшей мере одного из следующих признаков: среднего из значений изображения для области изображения, минимального значения изображения для области изображения, максимального значения изображения для области изображения, среднеквадратичного отклонения значений изображения в пределах области изображения, среднего из значений изображения на границе, минимального значения изображения для значений изображения на границе, максимального значения изображения для значений изображения на границе, среднеквадратичного отклонения значений изображения на границе, разности средних значений изображения для соседних областей изображения, которые разделены соответствующей границей, разности между среднеквадратичными отклонениями соседних областей изображения, которые разделены соответствующей границей.

На Фиг.5 показано примерное характерное изображение средних значений изображения, причем области изображения, имеющие различные средние значения изображения, в частности различные средние значения уровня яркости, показаны с различными значениями уровня яркости, и на Фиг.6 показано примерное характерное изображение различия изображения, причем различные разности между средними значениями изображения для соседних областей изображения показаны с различными значениями яркости.

Обрабатывающее устройство 3 дополнительно содержит блок 13 присваивания для присваивания значения затухания областям изображения, применяя заданные правила к определяемым признакам областей изображения и границам для формирования карты коррекции затухания. В этом варианте выполнения, блок 13 присваивания выполнен с возможностью применять заданные правила к определяемым признакам областей изображения и границам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов и для присваивания значений затухания присвоенным категориям элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. Правила могут быть заданными калибровкой, причем признаки изображения определены, для которых известно соответствующее распределение категорий элементов, и причем правила заданы так, что они приводят к известному распределению категорий элементов, если они применены к определяемым признакам. Получающееся первое изображение категорий элементов в качестве примера показано на Фиг.7, на котором различные категории элементов имеют различные значения яркости. На Фиг.7, категория элемента «воздух» обозначена позицией 17, категория элемента «ткань» обозначена позицией 18, категория элемента «правое легкое» обозначена позицией 19, и категория элемента «левое легкое» обозначена позицией 20.

Правила могут быть заданными таким образом, что область изображения присваивается категории элемента «воздух», если средний признак значения изображения оказывается ниже определенного порогового значения, и область изображения присоединяется к границе изображения; область изображения присваивается категории элемента «ткань», если средний признак значения изображения для области изображения оказывается выше определенного порогового значения; область изображения присваивается категории элемента «легкое», если средний признак значения изображения оказывается ниже определенного порогового значения, и область изображения полностью окружается областями изображения, которые были присвоены категорию элемента «ткань», и если среднеквадратичное отклонение значений изображения в пределах области изображения, разделенной на среднее из значений изображения в пределах области изображения оказывается выше определенного порогового значения. Кроме того, дополнительно правила могут быть заданными таким образом, что категория элемента «легкое» присваивается области изображения, если средний признак значения изображения оказывается ниже определенного порогового значения, и граница соседних областей изображения, которые были уже присвоены категории элемента «ткань», оказывается в x раз больше, чем граница соседних областей изображения, которые были уже присвоены категории элемента «воздух». Переменная x может быть заданной и может быть, например, равной трем. Правила дополнительно могут быть заданными таким образом, что область изображения присваивается категории элемента «кишечный газ», если средний признак значения изображения оказывается ниже определенного порогового значения, и среднеквадратичное отклонение значений изображения в пределах области изображения, разделенной на среднее из значений изображения в пределах области изображения оказывается ниже определенного порогового значения. Пороговые значения могут быть определены калибровкой, как описано выше.

Блок 13 присваивания предпочтительно дополнительно выполнен с возможностью i) обеспечения второго изображения категорий элементов объекта, которое производится на основании второго изображении объекта, формируемого второй системой формирования изображений, и которое сегментировано по категориям элементов, ii) объединения первого изображения категорий элементов и второго изображения категорий элементов для производства объединенного изображения категорий элементов, и iii) присваивания значения затухания категориям элементов объединенного изображения категорий элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. В этом варианте выполнения обеспеченное второе изображение категорий элементов представляет собой изображение, в котором были обозначены различные категории элементов, в частности, мягкая ткань, воздух, кость, легкое, и так далее, и которое основано на NAC PET изображении или TOF NAC PET изображении. NAC PET изображение или TOF-NAC PET изображение предпочтительно формируется на основании радионуклидных данных, полученных блоком 2 получения радионуклидных данных. Объединение предпочтительно выполняется так, что объединенное изображение категорий элементов содержит первое изображение категорий элементов и части второго изображения категорий элементов, которые охватывают части человека 7, которые не охвачены первым изображением категорий элементов. Таким образом, вторая категория элементов, например NAC PET изображение, может быть использовано для идентификации и закрытия артефакта, возникающего в отверстии 16.

Обрабатывающее устройство 3 дополнительно содержит блок 14 реконструкции радионуклидных изображений для реконструкции радионуклидного изображения на основании радионуклидных данных, полученных блоком 2 получения радионуклидных данных и сформированной картой коррекции затухания. В этом варианте выполнения, блок 14 реконструкции радионуклидных изображений выполнен с возможностью реконструкции PET изображения на основании PET данных, полученных блоком 2 получения радионуклидных данных, и карты коррекции затухания. Восстановленное радионуклидное изображение показано на дисплее 15. Обрабатывающее устройство 3 вместе с блоком 5, 6 обеспечения изображения может быть рассмотрено как устройство для формирования карты коррекции затухания для использования при реконструкции радионуклидного изображения человека 7 со скорректированным затуханием, содержащего различные категории элементов.

На Фиг.8 показан пример дополнительного MR изображения, которое может быть обеспечено блоком 5, 6 обеспечения изображения, то есть которое может быть восстановлено блоком 6 MR реконструкции на основании MR данных, сформированных блоком 5 получения MR данных. Показанное на Фиг. 8 MR изображение представляет собой фронтальную проекцию и включает в себя, в частности, легкое 21 и кишечный газ 22.

Показанное на Фиг.8 MR изображение сглажено блоком 9 сглаживания, дифференцировано блоком 10 дифференцирования для формирования градиентного изображения, и сегментировано блоком 11 сегментации методом водораздела для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов человека, показанного на изображении. Блок 12 определения признаков определяет затем признаки в зависимости от значений изображения для MR изображения, как описано выше. В этом примере, блок 12 определения признаков определяет среднее значение изображения, то есть среднее значение яркости, являющееся средним из значений изображения соответствующей области изображения. Получающееся характерное изображение среднего значения изображения в качестве примера показано на Фиг.9. Блок 12 определения признаков предпочтительно также определяет среднеквадратичное отклонение значений изображения в пределах соответствующей области изображения, разделенной на среднее из значений изображения в пределах области изображения. Этот признак может быть рассмотрен как «признак относительной ошибки». На Фиг.10 схематично показано примерное соответствующее изображение признака относительной ошибки, причем различные относительные ошибки показаны с различными значениями яркости на Фиг.10. Блок 13 присваивания окончательно присваивает значения затухания областям изображения, применяя заданные правила к определяемым признакам для формирования карты коррекции затухания. Присваивание значений затухания предпочтительно выполняется в нескольких этапах, причем, во-первых, заданные правила применяются к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов, и причем значения затухания присваиваются присваиваемым категориям элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. Присваивание значений затухания может быть выполнено на основании первого изображения категорий элементов или на основании объединенного изображения категорий элементов, которое содержит первое изображение категорий элементов и части, или все второе изображение категорий элементов, которое охватывает части человека 7, которые не охвачены первым изображением категорий элементов. Первое изображение категорий элементов как примерное показано на Фиг.11.

На Фиг.11, различные категории элементов отображены по-другому. Категория элемента «воздух» обозначена позицией 23, категория элемента «левое легкое» обозначена позицией 24, категория элемента «правое легкое» обозначена позицией 25, категория элемента «ткань» обозначена позицией 26, и категория элемента «кишечный газ», обозначена позицией 27. Как можно видеть из Фиг.11, левое и правое легкие 24, 25 можно ясно отличить от кишечного газа 27, хотя их значения изображения подобны, посредством правила, которое использует различные значения «признака относительной ошибки».

Блок 11 сегментации методом водораздела предпочтительно выполнен с возможностью выполнения стандартной сегментации методом водораздела как раскрыто, например, в статье “Watersheds in Digital Spaces: An Efficient Algorithm Based on Immersion Simulations” by L.Vincent and P.Soille, IEEE Trans. Pattern Anal. Machine Intell, 13(6), 583-598 (1991), которая включена в настоящий документ путем ссылки. Однако, в другом варианте выполнения блок 11 сегментации методом водораздела также может быть выполнен с возможностью формирования линии водораздела вдоль малых значений изображения соответственно обеспеченного изображения для формирования сегментированного изображения.

Алгоритм водораздела рассматривает изображение как топографический рельеф, где значения изображения интерпретируются как высота рельефа. Обычно, алгоритм водораздела определяет линии водораздела вдоль «гребней горы» на рельефе, то есть вдоль больших значений изображения. Если блок сегментации методом водораздела выполнен с возможностью формирования линий водораздела вдоль малых значений изображения, соответствующий алгоритм водораздела определяет линии водораздела вдоль впадин на рельефе. Эти линии водораздела вдоль малых значений изображения могут быть вычислены соответствующим изменением стандартного алгоритма водораздела или применяя стандартный алгоритм водораздела к инвертированному изображению, имеющему инвертированные значения изображения.

На Фиг.12 показано примерное дополнительное MR изображение, являющееся MR срезом через бедренную кость человека 7. В этом примере, блок 11 сегментации методом водораздела формирует линии водораздела вдоль малых значений изображения для MR изображения, показанного на Фиг.12, для формирования сегментированного изображения. Получающиеся линии 28 водораздела схематично и примерно показаны на Фиг.13. Также, в этом варианте выполнения, блок 12 определения признаков определяет признаки в зависимости от значений изображения для изображения, и блок 13 присваивания присваивает значения затухания областям изображения, применяя заданные правила к определяемым признакам для формирования карты коррекции затухания, причем, во-первых, заданные правила применяются к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов, и причем затем значения затухания присваиваются определяемым категориям элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. В этом варианте выполнения, только категория элемента «бедро» была присвоена соответствующим областям изображения в зависимости от заданных правил. На Фиг.13 категория элемента «бедро» обозначена позицией 29.

Далее, в качестве примера, и в связи с блок-схемой последовательности операций, показанной на Фиг.14, описывается способ для формирования карты коррекции затухания для использования для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием.

На этапе 101, блок 5, 6 обеспечения изображений обеспечивает изображение человека 7. В этом варианте выполнения, MR данные получаются блоком 5 получения MR данных и MR изображение восстанавливается блоком 6 реконструкции MR изображения.

На этапе 102, блок 9 сглаживания сглаживает MR изображение и, на этапе 103, блок 10 дифференцирования дифференцирует сглаженное MR изображение, вычисляет абсолютное значение получающегося градиента и, при необходимости, сглаживает абсолютное значение для формирования градиентного изображения. На этапе 104, блок 11 сегментации методом водораздела применяет сегментацию методом водораздела к градиентному изображению для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов человека 7, в частности, соответствующие, например, мягкой ткани, кости, правому легкому, левому легкому, кишечному газу, и так далее.

На этапе 105, блок 12 определения признаков определяет признаки по меньшей мере одного из a) областей изображения и b) границ между областями изображения, зависящих от значений изображения сегментированного изображения и, на этапе 106, блок 13 присваивания присваивает значения затухания областям изображения, применяя заданные правила к определяемым признакам для формирования карты коррекции затухания. В этом варианте выполнения, заданные правила применяются к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов, причем значения затухания присваиваются категориям элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. В частности, блок 13 присваивания объединяет первое изображение категорий элементов со вторым изображением категорий элементов, которое было произведено на основании второго изображения человека, формируемого второй системой формирования изображений, для производства объединенного изображения категорий элементов, причем значения затухания присваиваются категориям элементов объединенного изображения категорий элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. Второе изображение категорий элементов предпочтительно основано на, например, NAC PET изображении или TOF NAC PET изображении. Однако, второе изображение категорий элементов может быть также основанным и на другом изображении. На этапе 107, PET изображение восстанавливается на основании PET данных, полученных блоком получения 2 радионуклидных данных, и сформированной карты коррекции затухания.

В другом варианте выполнения этап 103 может быть исключен, и сегментация методом водораздела для формирования линий водораздела вдоль малых значений изображения может быть выполнена, применяя алгоритм водораздела к недифференцированному изображению.

На Фиг.15 показана блок-схема последовательности операций примерно иллюстрирующая вариант выполнения способа радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта.

На этапе 201 радионуклидные данные получаются блоком 2 получения радионуклидных данных, и на этапе 202 карта коррекции затухания формируется на основании MR изображения, обеспечиваемого блоком 5, 6 обеспечения изображения. Формирование карты коррекции затухания предпочтительно выполняется в соответствии с этапами 102-106, описанными выше в связи с Фиг.14. На этапе 203, блок 14 реконструкции радионуклидных изображений восстанавливает радионуклидное изображение, в частности PET изображение, на основании радионуклидных данных и карты коррекции затухания.

Устройство и способ формирования карты коррекции затухания предпочтительно обеспечивает общую процедуру сегментации изображения для MR изображений, что может быть использовано в случае, когда задача сегментации заключается в том, чтобы отделить области изображения, которые содержат анатомические структуры с соответствующими значениями затухания для улучшения качества изображения при PET реконструкции. Задача сегментации заключается в том, чтобы, например, найти контур тела и отделить структуры в пределах тела, такие как легкое, кишечный газ, или области костей от остающейся ткани, чтобы иметь возможность присвоить подходящие значения затухания для каждой области изображения. Одно или более MR изображений могут быть восстановлены блоком 6 реконструкции MR изображения, например, изображения воды и жира на основании MR данных из последовательности Dixon. На Фиг.31 показано такое изображение, которое обеспечивает контраст слоев кожи и подкожного жира.

Подход с непосредственной сегментацией изображения, такой как применение порогового значения интенсивности, затруднительно осуществить, поскольку MR изображения не демонстрируют известные абсолютные значения интенсивности, как CT изображения, и таким образом пороговое значение должно быть определено для каждого изображения индивидуально, например, в соответствии с предположениями по уровню шума. На Фиг.2 показана специфическая проблема, когда срез включает в себя зоны легкого и также зоны темной ткани, обусловленные металлическими портами. Блок признаков может обнаруживать усечение в контуре тела, например, вследствие металлического элемента, как показано на Фиг.2, или усечение изображения вследствие ограниченной области обзора. На Фиг.32 показано усечение в контуре тела вследствие металлического элемента 31 и вследствие усечения изображения в области обзора 32. Круговые зоны показывают усечение.

В одном варианте выполнения, обнаружение усечения включает в себя вычисленный профиль интенсивности вокселей перпендикулярно и вдоль сегментированного контура тела. Вычисленный профиль интенсивности может быть сравнен с ожидаемым профилем, который включает в себя контрастирующие слои кожи и подкожного жира 34, например, из реконструкции MR изображения Dixon. В другом варианте выполнения, обнаружение усечения включает в себя вычисленные геометрические признаки, которые характеризуют контрастирующий профиль на границе контура тела. Например, контрастирующий профиль на границе показан на Фиг.33 и Фиг.34, используя вычисленные градиентные изображения Гессе. На Фиг.33 и Фиг.34 карта собственных значений второй производной изображения построена из изображения на Фиг.31. Слоистая структура, которая может отображать внешний слой кожи, характеризуется большим отрицательным значением 35, так, как на Фиг.33, и одним собственным значением с незначительной величиной 36, так, как на Фиг.34. Применение 3-мерного Гессиана формирует одно большое отрицательное собственное значение и два собственных значения с незначительной величиной. В другом варианте выполнения, обнаружение усечения включает в себя вычисленные геометрические моменты, которые включают в себя характеристики области, построенной на основании роста локальной области и критерия остановки пороговой интенсивности.

В обнаруженном усечении коррекции могут быть применены блоком 12 признаков. В одном варианте выполнения, усеченные области могут быть увеличены информацией из других источников, например, из других изображений без коррекции затухания, информации атласа, и т.д. Например, радионуклидное изображение без коррекции затухания, например NAC-PET или TOP NAC-PET изображение, может обеспечить дополнительную информацию через сегментированные области, и/или классифицированные сегментированные области. Сегментированное и/или классифицированное радионуклидное изображение сужает усечение в примере с металлическим элементом, или устраняет усечение в области обзора в примере с большей областью обзора, включающей в себя контур тела. Альтернативно, коррекция усечения может быть применена посредством интерполяции. Например, может быть оценена граница артефакта, определяемая металлическим элементом, обусловленным отверстием 16, что включает в себя пустоту, приблизительно сферическую, с несколько размытой границей, как показано на Фиг.2 и Фиг.32. Интерполяция может включать в себя значения интенсивности на основании значений на границе или положение поверхности кожи и значения интенсивности в других зонах. На Фиг.32 показана пунктирная линия, демонстрирующая интерполяцию контура тела, который проходит между усеченными краями просвета в контуре тела.

Некоторые структуры в пределах тела могут быть не различимы только по значениям яркости, так, как области легкого от областей кишечного газа, которые показаны на Фиг.8, или кость от окружающей ткани, что в качестве примера показано на Фиг.12, поскольку трубчатая кость проявляется с малой интенсивностью, и костный мозг проявляется с большой интенсивностью.

Для преодоления вышеупомянутых проблем, устройство и способ для формирования карты коррекции затухания могут использовать дополнительные признаки в областях и/или граничные признаки. В частности, устройство и способ для формирования карты коррекции затухания могут быть выполнены с возможностью вычисления градиентного изображения для MR изображения (Фиг.3) и применять преобразование водораздела к градиентному изображению (Фиг.4), что сегментирует изображение на меньшие области, чтобы преодолеть проблему сегментации изображения при неизвестном абсолютном значении изображения, в частности, при неизвестных абсолютных интенсивностях пикселей. Зоны, соответствующие конкретной цели формирования карты затухания предпочтительно идентифицируются эвристически по признакам этих областей, например, по среднему значению уровня яркости (Фиг.5), по граничным признакам между этими областями, например, по различию среднего значения уровня яркости (Фиг.6), и по отношениям к соседним областям. Комбинация признаков области, подобных «среднему значению яркости» и «относительной ошибки» позволяет различить различные структуры тела, например, легкое и кишечный газ (Фиг.8-10). Кроме того, устройство и способ для формирования карты коррекции затухания могут быть выполнен с возможностью непосредственного применения преобразования водораздела к MR изображению, когда, в отличие от обычной обработки, линии водораздела формируются вдоль малых интенсивностей, а не больших интенсивностей (Фиг.11 и 12), чтобы преодолеть проблему обнаружения костной зоны. Области могут быть дополнительно обработаны так, как примерно описано выше.

Набор признаков, определяемый для областей изображения может быть выбран в зависимости от MR импульсной последовательности, используемой для формирования MR изображения. Например, калибровкой для различных MR импульсных последовательностей, могут быть определены различные наборы признаков, что приводит к присваиванию правильных категорий элементов различным областям изображения для MR изображения, причем во время процедуры калибровки, правильные категории элементов известны.

Устройство и способ для формирования карты коррекции затухания предпочтительно выполнен с возможностью применения в PET/MR визуализации, в частности, для разделения структур, например, мягкой ткани, легкого, кишечного газа и костного вещества для присваивания подходящих значений затухания различным областям изображения.

Хотя в вышеописанных вариантах выполнения заданные правила применяются к определяемым признакам для присваивания категорий элементов области изображения, причем значения затухания присваиваются категориям элементов, в другом варианте выполнения, заданные правила могут также непосредственно присвоить значение затухания области изображения, явно не определяя соответственную категорию элемента.

Хотя в вышеописанном варианте выполнения формируется первое изображение категорий элементов, в частности на основании MR изображения, и обеспечивается второе изображение категорий элементов, которое сформировано на основании дополнительного изображения, являющегося, например, NAC PET изображением или TOF-NAC PET изображением, причем первое изображение категорий элементов и второе изображение категорий объединяются для производства объединенного изображения категорий элементов, и причем значения затухания присваиваются категориям элементов объединенной категории элементов, в другом варианте выполнения карта коррекции затухания, которая была сформирована на основании первого изображения, в частности только MR изображения, может быть адаптирована объединением этой карты коррекции затухания с картой затухания для категорий элементов, которая произведена на основании второго изображения, сформированного второй системой формирования изображений, причем второе изображение представляет собой, например, NAC PET изображение или TOF-NAC PET изображение.

Хотя в вышеописанных вариантах выполнения два изображения категорий элементов, которые основаны на двух начальных изображениях, сформированных двумя системами формирования изображений, или карта коррекции затухания, которая произведена на основании первого изображения, и карта затухания для категорий элементов, которая основана на втором изображении, объединяются для окончательного формирования окончательной карты коррекции затухания, в другом варианте выполнения также больше чем два изображения больше, чем из двух источников изображения, могут быть использованы для производства соответствующих объединяемых изображений категорий элементов, или карты коррекции затухания и карты затухания для категорий элементов, объединяемые для формирования карты коррекции затухания со множеством источников. Различные источники изображения могут быть обеспечены при использовании различных визуализирующих систем, и/или различных параметров формирования изображения при формировании различных изображений с той же самой визуализирующей системой.

Хотя в вышеописанных вариантах выполнения обеспеченное изображение предпочтительно представляет собой MR изображение, в других вариантах выполнения обеспеченное изображение также может быть другим изображением, таким как NAC PET изображение, или TOF-NAC PET изображение. Например, блок 2 получения радионуклидных данных может быть выполнен с возможностью получения PET данных, и блок 14 реконструкции радионуклидных изображений может быть выполнен с возможностью реконструкции NAC PET изображения, то есть PET изображения, которое было восстановлено без учета TOF информации и без учета информации о затухании. Такое NAC PET изображение схематично и примерно показано на Фиг.16.

Подход непосредственной сегментации изображения для сегментации NAC PET изображения может быть применением порогового значения интенсивности. Возможное получающееся изображение схематично и примерно показано на Фиг.17. Однако, применение порогового значения интенсивности часто оказывается неудачным, поскольку NAC PET изображения обычно демонстрируют контуры, которые подобны выпуклой оболочке геометрии человека, не позволяя дифференцирование соседних структур, таких как тело и руки. Кроме того, интенсивности значений изображения для NAC PET изображения имеют неизвестную и варьирующуюся высоту. Обычно, к NAC PET изображению может быть также применен фильтр границ Канни, который более надежно обнаруживает края. Соответствующее получающееся изображение схематично и примерно показано на Фиг.18. Применение фильтра границ Канни имеет недостаток в том, что обнаруживаемые края часто не соединяются в закрытые контуры и, таким образом, край необходимо так или иначе экстраполировать дополнительной постобработкой для определения замкнутых областей.

Устройство и способ формирования карты коррекции затухания могут быть выполнены с возможностью преодоления проблемы неполных контуров, применяя сегментацию методом водораздела, то есть преобразование водораздела, к NAC PET изображению. Таким образом, в варианте выполнения блок 11 сегментации методом водораздела выполнен с возможностью сегментации NAC PET изображения в области изображения, применяя преобразование водораздела. Получающееся изображение с линиями 36 водораздела схематично и примерно показано на Фиг.19. Зоны, соответствующие конкретной цели формирования карты коррекции затухания могут быть идентифицированы эвристически по области и/или граничным признакам, в частности, относительно соседних областей. Таким образом, блок обеспечения изображений может быть выполнен с возможностью обеспечения NAC PET изображения, причем блок сглаживания может быть выполнен с возможностью сглаживания обеспеченного NAC PET изображения, и при необходимости для выполнения дополнительных этапов предварительной обработки NAC PET изображения. Блок 11 сегментации методом водораздела может затем сегментировать NAC PET изображение в меньшие области, применяя алгоритм водораздела. В этом варианте выполнения, градиентное изображение не формируют перед применением алгоритма водораздела. Затем блок определения признаков может определить область и/или граничные признаки, как описано выше. Например, для каждой области изображения среднее из значений изображения соответствующей области изображения может быть определено, приводя к характерному изображению среднего значения изображения, как схематично и примерно показано на Фиг.20, в котором области, имеющие различные средние значения, показаны с различными значениями яркости. На Фиг.21 примерно и схематично показано характерное изображение границы, причем границы, имеющие различные минимальные значения изображения показаны с различными значениями яркости.

Блок присваивания может затем быть выполнен с возможностью присваивания значений затухания областям изображения для NAC PET изображения на основании определяемых признаков для формирования карты коррекции затухания. Например, блок присваивания может быть выполнен с возможностью применения заданных правил к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов. В частности, области изображения помечены так, что они присваиваются воздуху или телу исходя из определяемым признакам. В этом варианте выполнения, заданные правила определены для признаков NAC PET изображения, причем эти правила могут быть определены калибровочными измерениями, причем признаки определяются на основании NAC PET изображения, и причем распределение категорий элемента, в частности, воздуха и тела в NAC PET изображении, известно, и причем правила заданы таким образом, что присваивания, которые следуют из применения правил к определяемым признакам, выполняются настолько хорошо, насколько возможны известные присваивания областей изображения категориям элементов. Получающееся первое изображение категорий элементов схематично и примерно показано на Фиг.22. На Фиг.22 позиция 37 обозначает ткань, и позиция 38 обозначает воздух.

Блок присваивания может быть дополнительно выполнен с возможностью обеспечения второго изображения категорий элементов объекта, которое производится на основании второго изображения объекта, формируемого при использовании второй конфигурации формирования изображений, в частности, второй визуализирующей системы, и которое сегментировано в категории элементов. Например, второе изображение категорий элементов может быть основанным на CT изображении или на MR изображении. Первое изображение категорий элементов и второе изображение категорий элементов могут быть затем объединены для производства объединенного изображения категорий элементов, причем значения затухания присваиваются категориям элементов объединенного изображения категорий элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания. Получающаяся карта коррекции затухания может затем использоваться для восстановления AC PET изображения объекта.

Изображение, обеспеченное блоком обеспечения изображения также может быть TOF-NAC PET изображением, как схематично и примерно показано на Фиг.23. Непосредственная сегментация изображения, примененная к TOF-NAC PET изображению, такое как применение порогового значения интенсивности, может оказаться неудачным, поскольку интенсивность TOF-NAC PET изображений может варьироваться по срезам, или срезы могут демонстрировать больший разброс, который нельзя отличить от малых значений интенсивности для ткани. Кроме того, TOF-NAC PET изображения не демонстрируют известные абсолютные значения интенсивности, как CT изображения. Поэтому пороговое значение интенсивности должно быть определено индивидуально для каждого TOF-NAC PET изображения.

Устройство и способ формирования карты коррекции затухания могут быть выполнены с возможностью преодоления проблемы сегментации изображения при варьирующихся или при неизвестных интенсивностях пикселей, вычисляя градиентное изображение для TOF-NAC PET изображения (Фиг.24) и применяя преобразование водораздела к градиентному изображению (Фиг.25). Зоны, соответствующие конкретной цели формирования карты затухания могут быть идентифицированы при использовании заданных правил, то есть эвристически по области и/или по граничным признакам и, в частности, в связи с соседними областями. Устройство и способ могут быть выполнены с возможностью различения различных структур тела, таких как легкое и другая ткань, как рассматривается ниже в связи с Фиг.30.

Таким образом, блок получения радионуклидных данных может получить PET данные, и блок реконструкции радионуклидных изображений может быть выполнен с возможностью реконструкции TOF-NAC PET изображения из полученных PET данных, без учета TOF информации и без учета информации о затухании, для обеспечения изображения объекта. Блок получения радионуклидных данных и блок реконструкции радионуклидных изображений могут, поэтому, рассматриваться как блок обеспечения изображения для обеспечения изображения объекта. На Фиг.23, схематично и примерно показано обеспечиваемое TOF-NAC PET изображение. Блок сглаживания может сгладить обеспечиваемое TOF-NAC PET изображение и при необходимости выполнить дополнительную предварительную обработку TOF-NAC PET изображения, такую, как усечение значений изображения до определенного диапазона значений, или усиление краевых структур в изображении. TOF-NAC PET изображение может быть продифференцировано блоком дифференцирования для формирования градиентного изображения, которое схематично и примерно показано на Фиг.24.

В этом варианте выполнения, блок сегментации методом водораздела применяет сегментацию методом водораздела к градиентному изображению для сегментации градиентного изображения на меньшие области, в частности, на области изображения, соответствующие категориям элементов. Блок определения признаков определяет признаки по меньшей мере одного из a) областей изображения и b) границ между областями изображения, зависящих от значений изображения для изображения. Например, для каждой области изображения вычисляется среднее значение изображения, как схематично и примерно показано на Фиг.26, в котором различные средние значения изображения показаны с различными значениями яркости. На Фиг.27, схематично и примерно показаны различные граничные признаки, причем различные граничные признаки показаны с различными значениями яркости. Граничные признаки, показанные на Фиг.27, представляют собой минимальные значения изображения в пределах соответствующей границы между соседними областями изображения. Блок присваивания может быть выполнен с возможностью присваивания значений затухания областям изображения на основании определяемых признаков для формирования карты коррекции затухания на основании TOF-NAC PET изображения. Например, заданные правила могут быть применены к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов. В варианте выполнения, первое изображение категорий элементов, которое также может быть рассмотрено как первое знаковое изображение, показывает воздух и ткань как категории элементов, как схематично и примерно показано на Фиг.28. На Фиг.28 области изображения, обозначенные позицией 42, были присвоены категории элемента «воздух», и области изображения, обозначенные позицией 43, были присвоены категории элемента «ткань». Таким образом, области изображения могут быть присвоены, например, воздуху или ткани, или конкретным анатомическим структурам, таким как легкие, исходя из определяемых признаков.

Блок присваивания может дополнительно быть выполнен с возможностью обеспечения второго изображения категорий элементов объекта, которое производится на основании второго изображения объекта, формируемого при использовании второй конфигурации формирования изображений, и которое сегментировано в категории элементов. Например, второе изображение категорий элементов может быть знаковым изображением, формируемым на основании изображения, обеспеченного другой конфигурацией формирования изображений, в частности формируемым другим методом визуализации, таким как CT или MR методом визуализации, или формируемым тем же самым методом визуализации, то есть в этом варианте выполнения также PET системой, но с другими параметрами получения данных и/или с другими параметрами реконструкции. Блок присваивания может быть дополнительно выполнен с возможностью объединения первого изображения категорий элементов и второго изображения категорий элементов для производства объединенного изображения категорий элементов и для присваивания значений затухания категориям элементов объединенного изображения категорий элементов на основании заданных присваиваний между категориями элементов и значениями затухания, для производства карты коррекции затухания по многим источникам, которая основана на TOF-NAC PET изображении и дополнительном изображении, обеспеченном с использованием другой конфигурации формирования изображений.

На Фиг.29 схематично и примерно показано TOF-NAC PET изображение, показывающее легкие. Также показанное на Фиг.29 TOF-NAC PET изображение может быть обеспечено блоком 2 получения радионуклидных данных и блоком 14 реконструкции радионуклидного изображения, и может быть использовано для формирования первого изображения категорий элементов. В частности, показанное на Фиг.29 TOF-NAC PET изображение может быть сглажено блоком сглаживания, продифференцировано блоком дифференцирования для формирования градиентного изображения, и сегментировано блоком сегментации методом водораздела для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов. Блок определения признаков определяет затем признаки областей изображения и/или границ между областями изображения, зависящих от значений изображения TOF-NAC PET изображения, как описано выше. Блок присваивания применяет заданные правила к определяемым признакам для присваивания категорий элементов областям изображения для производства первого изображения категорий элементов, причем произведенное первое изображение категорий элементов может быть объединено с обеспеченным вторым изображением категорий элементов для производства объединенного изображения категорий элементов, которому значения затухания могут быть присвоены для производства карты коррекции затухания. На Фиг.30, схематично и примерно показаны линии 44 водораздела, следующие из сегментации методом водораздела, и линии 45, заключающие в себе легкое человека 7, то есть областям изображения, заключенным линиями 45, была присвоена категория элемента «легкое».

Другие вариации к раскрытым вариантам выполнения могут быть поняты и реализованы специалистами в данной области техники при осуществлении заявленного изобретения, при изучении чертежей, описания, и приложенной формулы изобретения.

В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и единственное число не исключает множества.

Один блок или устройство могут выполнять функции нескольких элементов, изложенных в формуле изобретения. Сам по себе тот факт, что некоторые средства приведены в различных зависимых пунктах формулы, не означает, что невозможно объединение этих средств с достижением преимущества.

Вычисления, подобные операции сглаживания, дифференцирования, сегментации методом водораздела, определения признаков, и так далее, выполняемые одним или несколькими блоками или устройствами, могут быть выполнены любым другим количеством блоков или устройств. Например, этапы 102-107 могут быть выполнены единственным блоком или любым другим количеством различным блоков. Процедуры вычисления и присваивания и/или управления устройством для формирования карты коррекции затухания в соответствии со способом для формирования коррекции затухания, и/или управления системой радионуклидной визуализации в соответствии со способом радионуклидной визуализации, могут быть осуществлены как средство программного кода компьютерной программы и/или как специализированные аппаратные средства. Блоки или устройства соответственно реализованы в электронном устройстве обработки данных, например, в электронном процессоре, процессоре компьютера или сервера.

Компьютерная программа может быть сохранена/распределена на подходящем постоянном машиночитаемом носителе данных, например, на оптическом носителе данных или твердотельной среде, предусмотренных совместно или как часть других аппаратных средств, но может быть также распределена в других формах, например, через Интернет или другие проводные или беспроводные системы электросвязи.

Любые ссылочные позиции в формуле не должны рассматриваться как ограничение объема притязаний изобретения.

Изобретение относится к устройству для формирования карты коррекции затухания. Блок обеспечения изображений обеспечивает изображение объекта, содержащего различные категории элементов, и блок сегментации методом водораздела применяет сегментацию методом водораздела к изображению для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов. Блок определения признаков определяет признаки по меньшей мере одного из a) областей изображения и b) границ между областями изображения, зависящими от значений изображения для изображения и блок присваивания присваивает значения затухания областям изображения на основании определяемых признаков для формирования карты коррекции затухания. Выполненные этапы обработки изображения могут обеспечить формирование высококачественной карты коррекции затухания, даже если начальное изображение не содержит значений изображения, относящихся к затуханию излучения, подобно CT изображению.

Использование: для формирования карты коррекции затухания. Сущность изобретения заключается в том, что блок обеспечения изображений обеспечивает изображение объекта, содержащего различные категории элементов, и блок сегментации применяет сегментацию к изображению для формирования сегментированного изображения, содержащего области изображения, соответствующие категориям элементов. Сегментация основана по меньшей мере на одном из сегментации методом водораздела и сегментации контура тела, основанной на прилегающих слоях кожи и жира в изображении. Блок определения признаков определяет признаки по меньшей мере одного из a) областей изображения и b) границ между областями изображения, зависящими от значений изображения для изображения, и блок присваивания присваивает значения затухания областям изображения на основании определяемых признаков для формирования карты коррекции затухания. Технический результат: обеспечение возможности формирования высококачественной карты коррекции затухания. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 34 ил.

1. Устройство для формирования карты коррекции затухания, используемой для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием, причем устройство (3, 5, 6), содержит:
блок (5, 6) обеспечения изображений, который обеспечивает магниторезонансное изображение объекта (7);
блок (11) сегментации, который сегментирует магниторезонансное изображение на контур тела и области изображения;
блок (12) определения признаков, который идентифицирует и корректирует усечение в областях изображения на основании сегментированного контура тела и областей изображения;
блок (13) присваивания, который присваивает значения затухания областям изображения с коррекцией усечения и формирует карту коррекции затухания.

2. Устройство по п. 1, в котором блок (11) сегментации сегментирует на основании алгоритма водораздела, адаптированного для малых значений изображения.

3. Устройство по любому из пп. 1 и 2, причем устройство (3, 5, 6) дополнительно содержит блок (14) реконструкции радионуклидных изображений, который конструирует радионуклидное изображение на основании радионуклидных данных, полученных блоком (2) получения радионуклидных данных, и на основании карты коррекции затухания.

4. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором блок (5,6)
обеспечения изображений обеспечивает по меньшей мере одно магниторезонансное изображение, которое обеспечивает контраст для слоев кожи и подкожного жира, и блок (11) сегментации сегментирует контур тела на основании слоев кожи и жира.

5. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором обнаружение усечения в сегментированном контуре тела включает в себя по меньшей мере одно из:
вычисленных профилей интенсивности вокселей перпендикулярно и вдоль сегментированного контура тела по сравнению с ожидаемыми контрастирующими слоями кожи и подкожным жиром;
вычисленных геометрических признаков, которые характеризуют контрастирующий профиль на границе сегментированного контура тела; и
геометрических моментов, которые характеризуют сегментированный контур тела на основании локальной области, растущей с пороговым критерием остановки.

6. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором блок (12) признаков корректирует обнаруженное усечение на основании измерений соответствующей области из радионуклидного изображения с нескорректированным затуханием.

7. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором блок (12) признаков корректирует обнаруженное усечение на основании интерполяции между краями сегментированного контура тела.

8. Устройство по любому из пп. 1, 2, в котором блок сегментации сегментирует области изображений, которые включают в себя трубчатую кость, костный мозг, воздух, мягкую ткань, легкое, кишечный газ и анатомические структуры.

9. Способ формирования карты коррекции затухания, используемой для реконструкции радионуклидного изображения объекта со скорректированным затуханием, содержащего различные категории элементов, причем способ содержит этапы, на которых:
обеспечивают магниторезонансное изображение объекта посредством блока обеспечения изображения;
сегментируют магниторезонансное изображение в контур тела и области изображения;
идентифицируют и корректируют усечение в областях изображения на основании сегментированных контура тела и областей изображения; и
присваивают значения затухания областям изображения со скорректированным усечением и формируют карту коррекции затухания.

10. Способ по п. 9, в котором сегментация включает в себя сегментацию методом водораздела, адаптированную для малых значений изображения для изображения.

11. Способ радионуклидной визуализации для формирования радионуклидного изображения объекта, причем способ радионуклидной визуализации содержит этапы, на которых:
получают радионуклидные данные посредством блока получения радионуклидных данных;
формируют карту коррекции затухания в соответствии с любым одним из пп. 9 и 10;
реконструируют радионуклидное изображение на основании радионуклидных данных и карты коррекции затухания посредством блока реконструкции изображения.

12. Способ по любому из пп. 9, 10, в котором по меньшей мере одно магниторезонансное изображение обеспечивает контраст слоев кожи и подкожного жира; и
при этом сегментация включает в себя этап, на котором идентифицируют и строят контур слоев кожи и подкожного жира.

13. Способ по любому из пп. 9, 10, в котором идентификация усечения включает в себя по меньшей мере один из этапов, на которых:
сравнивают вычисленные профили интенсивности вокселей перпендикулярно и вдоль сегментированного контура тела с ожидаемыми контрастирующими слоями кожи и подкожным жиром;
вычисляют геометрические признаки, которые характеризуют контрастирующий профиль на границе сегментированного контура тела; и
вычисляют геометрические моменты, которые характеризуют сегментированный контур тела, на основании локальной области, растущей с пороговым критерием остановки.

14. Способ по любому из пп. 9, 10, в котором коррекция обнаруженного усечения включает в себя интерполяцию между краями сегментированного контура тела.

15. Способ по любому из пп. 9, 10, в котором сегментация сегментирует трубчатую кость, костный мозг, воздух, мягкую ткань, легкое, кишечный газ и анатомические структуры.