МАРКИРОВАНИЕ ЦЕРВИКАЛЬНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК A61B5/00 G06T7/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Изобретение относится к системе и способу для маркирования цервикального изображения, полученного во время кольпоскопии пациента. Изобретение также относится к рабочей станции, системе визуализации и кольпоскопу, содержащему эту систему. Изобретение также относится к компьютерному программному продукту для вызывания выполнения способа процессорной системой.

Кольпоскопия представляет собой медицинскую диагностическую методику для исследования шейки матки и прилегающих областей относительно рака шейки матки и других заболеваний. Рак шейки матки является главной причиной рака у женщин в Индии и других развивающихся странах. Кольпоскопия обычно содержит применение красителей, таких как уксусная кислота и йодный раствор Люголя, к цервикальной области с целью улучшения видимости патологических изменений. После этого цервикальная область исследуется под микроскопом, при этом цервикальная область подсвечивается. Предраковые и злокачественные области показывают как имеющие специфичные сосудистые рисунки на цервикальном изображении или как окрашивающиеся в ацето-белый цвет и обратно в переходном процессе на ряде цервикальных изображений, например, в видео. Такие характеристики являются сигналом для немедленного взятия биопсии таких областей.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны различные системы для автоматического анализа цервикальных изображений.

Например, в US 2009/0046905 A1 описывает систему компьютерной медицинской диагностики (CAD) для скрининга рака шейки матки. Система автоматически анализирует данные, полученные для шейки матки, и выдает диагноз для ткани или пациента, а также качество исследования. Говорится, что система CAD разработана для мультиданных (различные моменты времени, различные контрастные вещества, такие как уксусная кислота, йодный раствор Люголя, и т.д.). Система CAD использует выделение признаков для извлечения кольпоскопических признаков, включая: анатомический, ацетобелое окрашивание, структура кровеносных сосудов, граница патологического изменения, контур, окрашивание йодным раствором Люголя. Могут быть предоставлены улучшения изображений, которые улучшают конкретные признаки на изображениях, в частности кольпоскопические признаки. Индивидуальные признаки могут также быть классифицированы с точки зрения их значения для диагностики ткани: нормальная, высокодифференцированная, низкодифференцированная и раковая.

WO 2012/123881 A2 предоставляет медицинский инструмент для исследования шейки матки, содержащий систему оптического исследования, процессор для управления медицинским инструментом и память, содержащую исполнимые компьютером инструкции. Выполнение инструкций вызывает выполнение процессором обработки изображения для полученного изображения.

WO 2002/25588 A2 раскрывает систему, которая применяет стратегию предварительной обработки для баз данных изображений с целью получения выведенной информации из изображений, в частности из представляющих интерес областей (при их наличии) на каждом изображении. Аналогичная стратегия предварительной обработки может быть применена к исследуемому изображению, с тем чтобы быстрые и высокоточные сравнения могли быть выполнены между исследуемым изображением и изображениями из базы данных изображений на основании выведенной информации. Стратегия предварительной обработки может включать в себя, например, нормализацию данных изображения, дискретизацию нормализованных данных, сегментацию представляющих интерес областей и извлечение векторов признаков из нормализованных, дискретизированных и сегментированных данных изображения. Стратегия в целом может обеспечивать эффективное сравнение новых и архивированных изображений. Также в настоящем описании излагаются методики, применяющие данные стратегии в моделировании нормализованных данных изображений для различных приложений, в организации и поиске в базах данных, в предоставлении пользовательского интерфейса для применения систем на медицинском рабочем месте и для разворачивания приложений, основанных на данных стратегиях, локально и через компьютерные сети.

US 2005/235272 A1 предоставляет системы, способы и устройство, с помощью которых непроцедурный шаблон аннотации изображения преобразуется в исходный код и компилируется в исполняемый файл аннотации изображения, который имеет собственные компьютерные инструкции для системы визуализации. Система просмотра изображений в системе визуализации имеет доступ к собственным инструкциям и вызывает собственные инструкции для аннотации изображения текстовой информацией.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Проблема указанной выше системы состоит в том, что она является недостаточно подходящей для анализа и/или обработки указанного выше типа мультиданных цервикальных изображений.

Было бы выгодно иметь систему или способ, который позволяет выполнять более хороший анализ и/или обработку различных типов цервикальных изображений.

Для того чтобы лучше решить эту проблему, первый аспект изобретения предоставляет систему для маркирования цервикального изображения, полученного во время кольпоскопии пациента, при этом система содержит:

детектор для обнаружения цервикальной области на цервикальном изображении;

анализатор для i) вычисления характеристики изображения цервикальной области, при этом характеристика изображения показывает применение методики для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области, и ii) анализа характеристики изображения с целью определения того, применялась ли методика для получения цервикального изображения, посредством чего получают определенное применение; и

маркировочное устройство для маркирования цервикального изображения на основании определенного применения.

В еще одном аспекте изобретения предоставляется рабочая станция, устройство визуализации и/или кольпоскоп, содержащие изложенную систему.

В еще одном аспекте изобретения предоставляется способ для маркирования цервикального изображения, полученного во время кольпоскопии пациента, при этом способ включает в себя:

обнаружение цервикальной области на цервикальном изображении;

вычисление характеристики изображения цервикальной области, при этом характеристика изображения показывает применение методики для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области;

анализ характеристики изображения с целью определения того, применялась ли методика для получения цервикального изображения, посредством чего получают определенное применение; и

маркирование цервикального изображения на основании определенного применения.

В еще одном аспекте изобретения предоставляется компьютерный программный продукт, содержащий инструкции для вызывания выполнения системой изложенного способа.

Указанные выше средства анализируют цервикальное изображение, которое получают при кольпоскопическом исследовании пациента. Такое цервикальное изображение также называется кольпоскопическим изображением, поскольку оно было получено в результате кольпоскопического исследования. На цервикальном изображении обычно показана цервикальная область пациента, а также области, прилегающие к цервикальной области.

Цервикальная область обнаруживается, например, используя цервикальный алгоритм обнаружения области или алгоритм сегментации, который известен по сути от области медицинского анализа изображения.

Характеристика изображения затем вычисляется на основании данных изображения цервикальной области. Характеристика изображения, таким образом, представляет собой характеристику цервикальной области, которую можно вывести из данных изображения цервикальной области. Характеристика изображения показывает применение методики для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области. Следует отметить, что несколько таких методик известны по сути в области кольпоскопии. Клиническим врачам также известно, как такие методики в общем виде влияют на внешний вид цервикальной области. Характеристика изображения, таким образом, представляет аспект внешнего вида, который можно вывести из данных изображения цервикальной области и который показывает применение методики.

Характеристика изображения анализируется с целью определения того, применялась ли указанная методика при получении цервикального изображения. Здесь термин, "применялась при получении цервикального изображения" относится к применению методики до или во время кольпоскопии, что привело к тому, что методика оказала влияние на внешний вид цервикальной области на цервикальном изображении. Цервикальное изображение затем маркируется соответственно или явно, например, посредством изменения заголовка цервикального изображения, или неявно, например, посредством создания метаданных, связанных с цервикальным изображением.

Результатом действия указанных выше средств является то, что цервикальное изображение автоматически анализируется с целью определения того, применялась ли методика для улучшения видимости патологических изменений при получении цервикального изображения, при этом затем цервикальное изображение маркируется соответствующим образом. Также дальнейший анализ и/или обработка цервикального изображения могут быть основаны на том, какая методика для улучшения видимости патологических изменений применялась при получении цервикального изображения.

Изобретатели определили, что дальнейший анализ и/или обработка цервикального изображения извлекают выгоду из информации о том, применялась ли указанная методика, поскольку это позволяет оптимизировать дальнейший анализ и/или обработку для определенного типа цервикального изображения и/или применять их выборочно к указанному типу цервикального изображения. Предпочтительно, достигается улучшения скрининга рака шейки матки. Следует отметить, что известные системы, такие как система US 2009/0046905 A1, пытаются работать с большим разнообразием внешних видов цервикальной области, например, посредством извлечения большого разнообразия признаков цервикального изображения. Невыгодно, дальнейший анализ и/или обработка не могут быть оптимизированы для определенного типа цервикального изображения.

Недостатком является то, что ручное маркирование требуется для того, чтобы обеспечить возможность применения дальнейшего анализа и/или обработки выборочно к указанному типу цервикального изображения.

При необходимости, анализатор выполнен с возможностью:

вычисления множества характеристик изображения цервикальной области, при этом каждая из множества характеристик изображения показывает применение соответствующего множества различных методик для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области; и

анализа одного или более множеств характеристик изображения с целью определения применения по меньшей мере одной из множества различных методик при получении цервикального изображения.

Различные методики могут применяться для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области. Например, краситель может быть нанесен на цервикальную область до получения цервикального изображения. Другим примером является упомянутое выше применение зеленого фильтра во время получения цервикального изображения. Посредством вычисления множества характеристик изображения цервикальной области, при этом каждая характеристика изображения связана с разной методикой для улучшения видимости патологических изменений в цервикальных областях, может быть определено, применялась ли по меньшей мере одна из различных методик при получении цервикального изображения. Предпочтительно, цервикальное изображение маркируется правильно независимо того, какая методика из множества различных методик применялась при получении цервикального изображения.

При необходимости, маркировочное устройство выполнено с возможностью маркирования цервикального изображения в соответствии с тем, какие методики из множества различных методик применялись. Определенные методики из множества различных методик могут быть скомбинированы. Например, применение зеленого фильтра во время получения изображений может быть скомбинировано с нанесением уксусной кислоты на цервикальную область. Вследствие маркирования цервикального изображения в соответствии с тем, какие из множества различных методик применялись, цервикальное изображение маркируется правильно, даже если были скомбинированы несколько различных методик.

При необходимости, множество различных методик включает в себя по меньшей мере одно из: применения зеленого фильтра во время получения изображений, нанесение красителя на цервикальную область и изменения масштаба изображения цервикальной области. Указанные методики хорошо подходят для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области и, таким образом, вероятно, будут применяться.

При необходимости, краситель представляет собой по меньшей мере одно из: уксусной кислоты и йодного раствора Люголя.

При необходимости, анализатор выполнен с возможностью определения использования уксусной кислоты посредством сравнения характеристики изображения с опорной характеристикой изображения, вычисленной для полученного ранее цервикального изображения пациента. Анализатор, таким образом, использует тот факт, что патологические изменения изменяются с течением времени в ряде цервикальных изображений, например, путем окрашивания в ацетобелый цвет и обратно.

При необходимости, анализатор выполнен с возможностью определения, является ли цервикальное изображение цервикальным изображением, полученным до применения уксусной кислоты или после применения уксусной кислоты, на основании указанного сравнения.

При необходимости, анализатор выполнен с возможностью определения использования йодного раствора Люголя на основании отсутствия по меньшей мере одного из: применения зеленого фильтра во время получения изображений и применения уксусной кислоты к цервикальной области.

При необходимости, анализатор выполнен с возможностью определения того, какие методики из множества различных методик применялись, посредством:

анализа одной или более характеристик изображения с целью определения того, были ли применен зеленый фильтр, использовался ли йодный раствор Люголя, или цервикальная область выглядит нормальной;

если цервикальная область выглядит нормальной, определения того, является ли цервикальное изображение цервикальным изображением с удовлетворительно измененным масштабом изображения или с неудовлетворительно измененным масштаб изображения и/или является ли цервикальное изображение цервикальным изображением, полученным до применения уксусной кислоты или после применения уксусной кислоты.

Изобретатели определили, что определенные комбинации методик могут встречаться, тогда как другие вряд ли будут встречаться. Указанный выше иерархический подход принимает во внимание указанный факт. Полезно, что применение одной или более методик из множества различных методик может быть определено более эффективно, то есть менее сложно в вычислительном отношении.

При необходимости, анализатор выполнен с возможностью определения применения изменения масштаба изображения в цервикальной области посредством i) вычисления размера цервикальной области и ii) анализа размера цервикальной области с целью определения того, является ли удовлетворительным изменение масштаба цервикальной области на цервикальном изображении.

При необходимости, анализатор выполнен с возможностью определения того, что цервикальное изображение является неудовлетворительным для дальнейшего анализа и/или обработки на основании указанного анализа размера цервикальной области.

Специалистам в данной области техники будет понятно, что два или более из вышеуказанных вариантов осуществления, реализаций и/или аспектов изобретения могут быть скомбинированы любым способом, который считается целесообразным.

Модификации и изменения рабочей станции, устройства визуализации, кольпоскопа, способа и/или компьютерного программного продукта, которые соответствуют описанным модификациями и изменениям системы, могут быть выполнены специалистом в данной области техники на основании настоящего описания.

Изобретение определяется в независимых пунктах формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления определяются в зависимых пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты изобретения очевидны из и будут объяснены в отношении вариантов осуществления, описанных ниже. На чертежах:

На фиг. 1 показана система для маркирования цервикального изображения на основании того, применялась ли методика для улучшения видимости патологических изменений при получении цервикального изображения;

На фиг. 2 показан способ для маркирования цервикального изображения;

На фиг. 3 показан компьютерный программный продукт для выполнения способа;

На фиг. 4 показана схема потока операций процедуры кольпоскопии; и

На фиг. 5 показано маркирование цервикального изображения в соответствии с тем, какие методики из множества различных методик были применены.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фиг. 1 схематично показана система 100 для маркирования цервикального изображения 110, полученная во время кольпоскопии пациента. Система 100 содержит детектор 120 для обнаружения цервикальной области 122 на цервикальном изображении 110. Система 100 также содержит анализатор 140 для вычисления характеристики изображения цервикальной области 122 и анализа характеристики изображения с целью получения определения 142 применения. С этой целью показано, что анализатор 140 получает цервикальную область 122, или данные, указывающие на нее, от детектора 120. Например, анализатор 140 может получать цервикальную область 122 в форме координат. Также показано, что анализатор 140 получает цервикальное изображение 110, что позволяет анализатору 140 вычислить характеристики изображения цервикальной области 122. Альтернативно или дополнительно, анализатор 140 может получать цервикальную область 122 в форме данных изображения цервикальной области 122. Следовательно, получение всего цервикального изображения 122 может не являться необходимым для анализатора 140. Система 100 также содержит маркировочное устройство 160 для маркирования цервикального изображения 110 на основании определенного применения 142. С этой целью маркировочное устройство 160 показано как получающее определенное применение 142 от анализатора 140, например, в форме данных применение. Маркировочное устройство 160 также показано как получающее цервикальное изображение 110. В этом примере маркировочное устройство 160 может маркировать цервикальное изображение 110 явно, например, посредством включения метаданных в заголовок цервикального изображения 110 и, таким образом, получения на выходе 162 маркированного цервикального изображения. Альтернативно или дополнительно, маркировочное устройство 160 может выдавать в качестве выходных данных 162 отдельную метку в форме данных метки, которые связаны с цервикальным изображением 110, но предоставляются отдельно. Следовательно, маркировочному устройству 160, возможно, не требуется получать цервикальное изображение 110.

Функционирование системы 100 может быть кратко объяснено следующим образом. Детектор 120 обнаруживает цервикальную область 122 на цервикальном изображении 110. Анализатор 140 затем вычисляет характеристику изображения цервикальной области 122, при этом характеристика изображения показывает применение методики для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области. Анализатор 140 далее анализирует характеристику изображения, чтобы определить, применялись ли методика при получении цервикального изображения 110, в результате чего получают определенное применение 142. Наконец, маркировочное устройство 160 маркирует цервикальное изображение 110 на основании определенного применения 142.

На фиг. 2 показан способ 200 для маркирования цервикального изображения, полученного во время кольпоскопии пациента. Следует отметить, что способ 200 может соответствовать функционированию системы 100. Однако способ 200 может также быть выполнен отдельно от системы 100, например на другой системе или устройстве. Способ 200 включает в себя, на этапе, названном "ОБНАРУЖЕНИЕ ЦЕРВИКАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ", обнаружение 210 цервикальной области на цервикальном изображении. Способ 200 также включает в себя, на этапе, названном, "ВЫЧИСЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ ЦЕРВИКАЛЬНОЙ ОБЛАСТИ", вычисление 220 характеристики изображения цервикальной области, при этом характеристика изображения показывает применение методики для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области. Способ 200 также включает в себя, на этапе, названном, "АНАЛИЗ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИЗОБРАЖЕНИЯ", анализ 230 характеристики с целью определения того, применялась ли методика при получении цервикального изображения, в результате чего получают определенное применение. Способ 200 также включает в себя, на этапе, названном, "МАРКИРОВКА ЦЕРВИКАЛЬНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ", маркировку 240 цервикального изображения на основании определенного применения.

На фиг. 3 показан компьютерный программный продукт 260, содержащий инструкции для вызывания выполнения процессорной системой способа по настоящему изобретению. Компьютерный программный продукт 260 может содержаться на читаемом компьютером носителе 250 информации, например, как ряд машиночитаемых физических меток и/или как ряд элементов, имеющих различные электрические, например магнитные, или оптические свойства или значения.

Функционирование системы 100 и способа 200 может быть дополнительно объяснено в отношении фиг. 4 и 5. На фиг. 4 показан поток 300 операций процедуры кольпоскопии, который может быть выполнен клиническим врачом. Первая стадия 310 кольпоскопии может включать в себя спринцевание и очистку любых выделений, встречающихся в цервикальной области, а также в областях, примыкающих к областям цервикальной области. С этой целью может использоваться физиологический раствор. Следовательно, на этой стадии 310 кольпоскопии, может получиться, что никакая специальная методика для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области не применяется. Поэтому, если цервикальное изображение 110 получают с применением кольпоскопа, на этой стадии 310 кольпоскопии цервикальное изображение можно считать 'нормальным' цервикальным изображением, и может быть желательным маркировать его соответственно. На этой стадии 310 кольпоскопии кольпоскоп может также приблизиться к цервикальной области. Изменение масштаба изображения составляет методику 144 для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области, так как это позволяет клиническому врачу получать лучшее представление цервикальной области и, таким образом, патологических изменений в ней. Таким образом, цервикальное изображение 110, полученное на этой стадии 310, может также являться цервикальным изображением с удовлетворительно измененным масштабом изображения. Альтернативно, в определенных ситуациях, цервикальное изображение можно также считать цервикальным изображением с неудовлетворительно измененным масштабом изображения.

Вторая стадия 320 кольпоскопии может включать в себя применение зеленого фильтра, чтобы подчеркнуть определенные структуры кровеносных сосудов, которые могут указывать на патологические изменения в цервикальной области. Таким образом, цервикальное изображение 110, полученное на этой стадии 320 кольпоскопии, может являться цервикальным изображением с зеленым фильтром. Сила зеленого фильтра, то есть ширина пропускаемого и/или блокируемого спектра, может изменяться. В случае если применялся 'сильный' зеленый фильтр, цервикальное изображение 110 может являться цервикальным изображением с зеленым+ фильтром. В случае если применялся 'слабый' зеленый фильтр, цервикальным изображением с зеленым фильтром. Третья стадия 330 кольпоскопии может включать в себя применение уксусной кислоты к цервикальной области, например 3-5% раствора уксусной кислоты. Таким образом, цервикальное изображение 110, полученное на этой стадии 330 кольпоскопии, может являться цервикальным изображением после применения уксусной кислоты. Четвертая стадия 340 кольпоскопии может включать в себя применение йодного раствора Люголя к цервикальной области. Таким образом, цервикальное изображение 110, полученное на этой стадии 340 кольпоскопии, может являться цервикальным изображением после применения уксусной кислоты. Наконец, пятая стадия 350 кольпоскопии может включать в себя получение биопсии из патологической области шейки.

Следует отметить, что указанный выше поток операций процедуры кольпоскопии являться примером, который обычно будет разным в разных странах и областях. В частности, стадия применения йодного раствора Люголя к цервикальной области может быть пропущена во многих странах и областях.

Может быть неизвестным, какая методика для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области применялась при получении цервикального изображения. Причина этого может состоять в том, что неизвестно, во время какой стадии кольпоскопии было получено цервикальное изображение, какие методики фактически были применены во время стадии и какие стадии включала в себя кольпоскопия. Настоящее изобретение включает определение того, применялась ли методика при получении цервикального изображения, и соответствующее маркирование цервикального изображения.

С этой целью детектор 120 может обнаруживать цервикальную область 122 на цервикальном изображении следующим образом. Первоначально, гауссов фильтр нижних частот может быть применен к значениям RGB цервикального изображения с целью удаления импульсных помех. После этого может следовать двухэтапный способ идентификации наличия розовых пикселей на цервикальном изображении, основанного на том, что шейка матки имеет розовый цвет. На первом этапе может быть идентифицировано пространство признаков для обнаружения цервикальной области. Пространство признаков может быть определено как красный цветовой компонент цветового пространства RGB, в котором значения красного цвета превышают порог T. Порог T может быть определен экспериментально, например, как имеющий значение 225 в случае 8-разрядных значений цвета. После идентификации пространства признаков, может быть применена методика неконтролируемого обучения с двумя кластерами, основанная на k-средних. Центральный кластер на цервикальном изображении может затем быть идентифицирован как цервикальная область. Указанное выше обнаружение цервикальной области 122 основано на обнаружении выпуклой оболочки точек цервикальной области, полученной после фильтрации по цвету. Альтернативно, также могут применяться другие алгоритмы обнаружения или сегментации цервикальной области из области медицинского анализа изображений.

На фиг. 5 показано маркирование цервикального изображения 110 в соответствии с тем, какие методики из множества различных методик применялись при получении цервикального изображения. Множество 144 различных методик может включать в себя одно или более из, например, применения зеленого фильтра во время получения изображений, применение красителя к цервикальной области и изменения масштаба изображения в цервикальной области. Здесь, краситель может являться, например, уксусной кислотой или йодным раствором Люголя. Для того чтобы маркировать цервикальное изображение соответствующим образом, анализатор 140 может быть выполнен с возможностью вычисления множества характеристик изображения цервикальной области 122, при этом каждая характеристика из множества характеристик изображения показывает применение соответствующей методики из множества различных методик 144. Анализатор 140 может быть также выполнен с возможностью анализа одной или более характеристик из множества характеристик изображения с целью определения применения по меньшей мере одной методики из множества различных методик при получении цервикального изображения. Кроме того, маркировочное устройство 160 может быть выполнено с возможностью маркирования цервикального изображения 110 в соответствии с тем, какие методики из множества различных методик были применены. Следовательно, цервикальное изображение 110 может быть маркировано одним или более метками.

Фиг. 5 схематично иллюстрирует маркирование цервикального изображения 110 стрелками, ведущими от цервикального изображения 110 к множеству меток, которые показаны следующим образом: NRML для нормальных цервикальных изображений, ZM для цервикальных изображений с удовлетворительно измененным масштабом изображения, PR-AC для цервикальных изображений до применения уксусной кислоты, PO-AC для цервикальных изображений после применения уксусной кислоты, UN-ZM для цервикальных изображений с неудовлетворительно измененным масштабом изображения, GRN для цервикальных изображений с зеленым фильтром, LU-IO для цервикальных изображений с йодным раствором Люголя. На фиг. 5 также схематично показано, во время какой из стадий процедуры 300 кольпоскопии, которые были показаны на фиг. 4, цервикальное изображение 110 было, с наибольшей вероятностью, получено, посредством штриховых ограничивающих прямоугольников. Для того чтобы маркировать цервикальное изображение 110 в соответствии с фиг. 5, анализатор 140 может быть выполнен с возможностью определения того, какая методика из множества различных методик 144 была применена, посредством анализа одной или более характеристик изображения с целью определения того, был ли применен зеленый фильтр GRN, был ли применен йодный раствор Люголя LU-IO, или выглядит ли цервикальная область нормальной NRML, и если цервикальная область выглядит нормальной, определения, является ли цервикальное изображение цервикальным изображением с удовлетворительно измененным масштабом ZM, или с неудовлетворительно измененным масштабом UN-ZM и/или является ли цервикальное изображение цервикальным изображением до применения уксусной кислоты PR-AC или после применения уксусной кислоты PO-AC.

Следует отметить, что в приведенном выше некоторые метки являются взаимно исключающими, тогда как другие не являются таковыми. Это зависит от конкретной методики и процедуры кольпоскопии. Например, в этом конкретном примере маловероятно, что метки GRN, указывающие на применение зеленого фильтра, и метка LU-IO, указывающая на применения йодного раствора Люголя, будут применяться совместно, поскольку обычно зеленый фильтр не применяется во время или после применения йодного раствора Люголя. Однако, метка PO-AC, указывающая на ситуацию после применения уксусной кислоты, и метка ZM, указывающая на изменение масштаба изображения цервикальной области, могут быть совместно применены в одно и то же время.

Ниже представлен более детализированный пример того, каким образом может быть достигнута маркировка цервикального изображения 110 в соответствии с фиг. 5.

На первом этапе цервикальная область 122, в соответствии с обнаруженным детектором 120, преобразуется в двоичную маску. Затем так называемый воспринимаемый уровень увеличения вычисляется на основании отношения площади двоичной маски и общей площади цервикального изображения 110.

На втором этапе, если площадь цервикальной области 122 превышает предварительно заданный порог, то определяется, является ли цервикальное изображение первым изображением из ряда изображений. В этом случае цервикальное изображение маркируется как нормальное, то есть NRML, и отношение цветовых каналов R/G предварительно вычисляется для применения в маркировке последующих изображений из ряда изображений:

a. Случайная выборка N (например, 100-200) пикселей из цервикальной области;

b. Сортировка пикселей на основании интенсивности;

c. Вычисление средней интенсивности М1 каждого цветного канала первых (N/2) пикселей, при этом M1 является 3-канальным вектором, то есть, (R, G, B);

d. Вычисление отношения R/G R1=M1(1)/M1(2), то есть средней интенсивности красного цветного канала, разделенного на среднюю интенсивность зеленого цветного канала.

На третьем этапе, если цервикальное изображение не является первым изображением из ряда изображений, то определяется, является ли цервикальное изображение цервикальным изображением после применения уксусной кислоты:

a. Случайная выборка N пикселей из цервикальной области, при этом значение N может быть выбрано составляющим приблизительно 200, принимая во внимание сложность и производительность вычислений;

b. Сортировка пикселей на основании интенсивности;

c. Вычислите средней интенсивности M₂, например, первых 100 пикселей;

d. Вычисление отношения R/G R₂=M₂(1)/M₂(2) и сравнение R1 и R2 с использованием соотношения 'R1>R2+Δ';

e. Если соотношение выполняется, применение метки после уксусной кислоты, то есть PO-AC, иначе нормальной метки, то есть NRML.

На четвертом шаге, если площадь цервикальной области 122 превышает предварительно заданный верхний порог T и если оно удовлетворяет определенным позиционным требованиям, цервикальное изображение 110 считают изображением с достаточно измененным масштаб изображения, то есть изображением с удовлетворительно измененным масштабом изображения. Пример позиционного требования заключается в том, чтобы цервикальная область находилась в центре изображения шейки матки. Позиционные требования могут также принять во внимание, что цервикальная область является значительной, и, таким образом, часть цервикальной области располагается за пределами указанного центра. Следовательно, применяется метка ZM. Иначе, указанный выше процесс продолжается на следующем пятом этапе.

На пятом этапе, если площадь цервикальной области 122 меньше предварительно заданного нижнего порога T_l, то определяется, является ли цервикальное изображение изображением зеленого фильтра, посредством сравнения средней интенсивности красных и зеленых компонентов цвета. Здесь, если средняя интенсивность зеленого компонента цвета выше, чем интенсивность красного компонента цвета, то цервикальное изображение считают цервикальным изображением с зеленым фильтром, и применяется метка GR. При необходимости, метка GRN+ может быть применена, если средняя интенсивность зеленого компонента цвета значительно выше, чем интенсивность красного компонента цвета, и метка GRN- может быть применена, если средняя интенсивность зеленого компонента цвета не намного выше, чем интенсивность красного компонента цвета. Если ни одна из указанных меток не применяется, указанный выше процесс продолжается на следующем шестом этапе.

На шестом этапе производится случайная выборка множества пикселей изображения, которые проверяются с применением цветовой эвристики. Такая цветовая эвристика может быть получена экспериментально после анализа нескольких маркированных изображений. Для окрашенных йодным раствором Люголя изображений цервикальная область обычно выглядит как коричневатая/черноватая/желтоватая. Следовательно, цветовая эвристика может быть проверкой на наличие этих цветов/оттенков, и если число пикселей N, удовлетворяющее эвристике, превышает порог Ν_T, то цервикальное изображение считают цервикальным изображением, окрашенным йодным раствором Люголя, и применяется метка LU-IO. При необходимости, метка LU-IO+ может быть применена, если число пикселей N превышает верхний порог N_H. Альтернативно, метка LU-IO- может быть применена, если число пикселей N превышает нижний N_L. Если число пикселей N меньше, чем N_L, указанный выше процесс продолжается на следующем седьмом этапе.

На седьмом этапе, если цервикальное изображение 110 не было маркировано на последних четырех этапах, оно объявляется неудовлетворительным изображением кольпоскопии и не подходит для анализа. Если необходимо, также метка UN-ZM для неудовлетворительного изменения масштаба применяется к цервикальному изображению.

В общем случае, анализатор 140 может быть выполнен с возможностью определения применения уксусной кислоты PR-AC, PO-AC посредством сравнения характеристики изображения с характеристикой опорного изображения, вычисленной для более раннего цервикального изображения пациента, который было, если цервикальное изображение было получено после применения уксусной кислоты, наиболее вероятно, получено до упомянутого применения. Более раннее цервикальное изображение может быть идентифицировано на основании временной отметки, в частности на основании сравнения временного этапа цервикального изображения и предполагаемого ранее полученного цервикального изображения. В случае когда система включает получение цервикального изображения, система может автоматически активировать режим временной отметки, с тем чтобы такая информация о времени была доступна для полученных изображений.

Кроме того, анализатор 140 может быть выполнен с возможностью определения того, является ли цервикальное изображение 110 цервикальным изображением, полученным до применения уксусной кислоты PR-AC или после применения уксусной кислоты PO-AC, на основании указанного сравнения. Анализатор 140 может быть выполнен с возможностью определения применения йодного раствора Люголя LU-IO, на основании определения отсутствия по меньшей мере одного из: применения зеленого фильтра во время получения изображений GRN, и применения уксусной кислоты к цервикальной области PR-AC, PO-AC. Анализатор 140 может быть выполнен с возможностью определения применения изменения масштаба ZM изображения цервикальной области 122 посредством i) вычисления размера цервикальной области и ii) анализа размера цервикальной области с целью определения того, является ли удовлетворительным увеличение масштаба цервикальной области на цервикальном изображении 110 или нет.

Следует понимать, что изобретение также применимо к компьютерным программам, в частности компьютерным программам на носителе, приспособленном для осуществления практического применения изобретения. Программа может быть в форме исходного кода, объектного кода, источника промежуточного кода и объектного кода в частично скомпилированной форме, или в любой другой форме, подходящей для использования при реализации способа по изобретению. Также следует понимать, что такая программа может иметь множество проектов архитектуры. Например, код программы, реализующий функциональность способа или системы по изобретению, может быть разделен на одну или более подпрограмм. Множество различных способов распределения функциональности среди этих подпрограмм будут очевидны для специалиста в данной области техники. Подпрограммы могут храниться в одном исполняемом файле с формированием автономной программы. Такой исполняемый файл может содержать исполнимые компьютером инструкции, например инструкции процессора и/или инструкции интерпретатора (например, инструкции интерпретатора Java). Альтернативно, одна или более или все подпрограммы могут храниться по меньшей мере в одном файле внешней библиотеки и связываться с основной программой статически или динамически, например, во времени выполнения. Основная программа содержит по меньшей мере один вызов по меньшей мере одной из подпрограмм. Подпрограммы могут также содержать вызовы функций друг друга. Вариант осуществления, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит исполнимые компьютером инструкции, соответствующие каждому этапу обработки по меньшей мере одного из способов, сформулированных в настоящем описании. Эти инструкции могут быть подразделены на подпрограммы и/или сохранены в одном или более файлах, которые могут быть связаны статически или динамически. Другой вариант осуществления, относящийся к компьютерному программному продукту, содержит исполнимые компьютером инструкции, соответствующие каждому средству по меньшей мере одной из систем и/или продуктов, сформулированных в настоящем описании. Эти инструкции могут быть подразделены на подпрограммы и/или сохранены в одном или более файлах, которые могут быть связаны статически или динамически.

Носитель компьютерный программы может представлять собой любую сущность или устройство, способное к переносу программы. Например, носитель может включать в себя носитель информации, такой как ROM, например CD-ROM или полупроводниковая ROM, или магнитный носитель записи, например жесткий диск. Кроме того, носитель может являться передаваемым носителем, таким как электрический или оптический сигнал, который может быть передан через электрический или оптический кабель или с помощью радио или других средств. В случае, когда программа воплощается в таком сигнале, носитель может состоять из такого кабеля или другого устройства или средства. Альтернативно, носитель может являться интегральной схемой, в которую встроена программа, при этом интегральная схема приспособлена для выполнения, или применения в выполнении, соответствующего способа.

Следует отметить, что приведенные выше варианты осуществления иллюстрируют, а не ограничивают изобретение и что специалисты в данной области техники будут в состоянии разработать множество альтернативных вариантов осуществления, не отступая от объема прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения условные обозначения, размещенные между круглыми скобками, не должны рассматриваться как ограничивающие пункт формулы изобретения. Использование глагола "содержит" и его спряжений не исключает наличия элементов или этапов помимо заявленных в пункте формулы изобретения. Единственное число для элемента не исключает наличия множества таких элементов. Изобретение может быть осуществлено посредством технических средств, содержащих несколько различных элементов, и посредством соответствующим образом запрограммированного компьютера. В пункте формулы изобретения, относящемся к устройству, перечисляющем несколько средств, несколько из этих средств могут быть воплощены одним и тем же элементом технических средств. Сам факт того, что определенные меры излагаются во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что комбинация этих мер не может применяться с выгодой.

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам маркировки цервикального изображения. Система содержит детектор для обнаружения цервикальной области на цервикальном изображении, анализатор для вычисления характеристики изображения цервикальной области, причем характеристика изображения показывает применение методики, содержащее по меньшей мере одно из: применение красителя к цервикальной области (LU-IO, PR-AC, PO-AC), изменение масштаба (ZM, UN-ZM) изображения цервикальной области, для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области и анализа одной или более характеристик изображения для определения того, применялась ли методика при получении цервикального изображения, в результате чего получают определенное применение, и маркировочное устройство для маркирования цервикального изображения на основании определенного применения. Рабочая станция включает систему. Кольпоскоп содержит систему для маркирования цервикального изображения. Способ выполняется посредством системы для маркирования цервикального изображения, при этом машиночитаемый носитель включен в систему. Использование группы изобретений позволяет расширить арсенал средств для анализа и обработки различных типов цервикального изображения. 5 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система (100) для маркирования цервикального изображения (110), полученного во время кольпоскопии пациента, при этом система содержит:

- детектор (120) для обнаружения цервикальной области (122) на цервикальном изображении;

- анализатор (140) для i) вычисления характеристики изображения цервикальной области (122), причем характеристика изображения показывает применение методики из множества различных методик (144), содержащее по меньшей мере одно из: применения красителя к цервикальной области (LU-IO, PR-AC, PO-AC), изменения масштаба (ZM, UN-ZM) изображения цервикальной области, для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области, и ii) анализа одной или более характеристик изображения для определения того, применялась ли методика при получении цервикального изображения (110), в результате чего получают определенное применение (142); и

маркировочное устройство (160) для маркирования цервикального изображения (110) на основании определенного применения (142).

2. Система (100) по п. 1, в которой анализатор (140) выполнен с возможностью:

вычисления множества характеристик изображения цервикальной области (122), при этом каждая характеристика из множества характеристик изображения показывает применение соответствующей методики из множества различных методик (144) для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области; и

анализа одной или более характеристик множества характеристик изображения для определения применения по меньшей мере одной из множества различных методик при получении цервикального изображения.

3. Система (100) по п. 2, в которой маркировочное устройство (160) выполнено с возможностью маркирования цервикального изображения в соответствии с тем, какие методики из множества различных методик были применены (144).

4. Система (100) по п. 1, в которой краситель представляет собой по меньшей мере один из: уксусная кислота и йодный раствор Люголя.

5. Система (100) по п. 4, в которой анализатор (140) выполнен с возможностью определения применения уксусной кислоты (PR-AC, PO-AC) путем сравнения характеристики изображения с опорной характеристикой изображения, вычисленной по более раннему цервикальному изображению пациента.

6. Система (100) по п. 5, в которой анализатор (140) выполнен с возможностью определения того, является ли цервикальное изображение (110) цервикальным изображением до применения уксусной кислоты (PR-AC) или после применения уксусной кислоты (PO-AC), на основании упомянутого сравнения.

7. Система (100) по п. 4, в которой анализатор (140) выполнен с возможностью определения применения йодного раствора Люголя (LU-IO) на основании определения отсутствия применения уксусной кислоты к цервикальной области (PR-AC, PO-AC).

8. Система (100) по п. 1, в которой анализатор (140) выполнен с возможностью определения того, какая методика из множества различных методик (144) была применена, посредством:

- анализа одной или более характеристик изображения для определения того, был ли применен йодный раствор Люголя (LU-IO), или выглядит ли цервикальная область нормальной (NRML), и

- если цервикальная область выглядит нормальной, определения, является ли цервикальное изображение цервикальным изображением с удовлетворительно измененным масштабом (ZM) или с неудовлетворительно измененным масштабом (UN-ZM) и/или является ли цервикальное изображение цервикальным изображением до применения уксусной кислоты (PR-AC) или после применения уксусной кислоты (PO-AC).

9. Система (100) по п. 1, в которой анализатор (140) выполнен с возможностью определения применения изменения масштаба (ZM) изображения цервикальной области (122) посредством i) вычисления размера цервикальной области и ii) анализа размера цервикальной области для определения, является ли удовлетворительным или нет увеличение масштаба цервикальной области на цервикальном изображении (110).

10. Система (100) по п. 9, в которой анализатор (140) выполнен с возможностью определения того, что цервикальное изображение (110) является неудовлетворительным для дальнейшего анализа и/или обработки на основании упомянутого анализа размера цервикальной области (122).

11. Рабочая станция для анализа цервикальных изображений, содержащая систему по п. 1.

12. Кольпоскоп, содержащий систему по п. 1.

13. Способ (200) для маркирования цервикального изображения, полученного во время кольпоскопии пациента, при этом способ содержит:

обнаружение (210) цервикальной области на цервикальном изображении;

вычисление (220) характеристики изображения цервикальной области, причем характеристика изображения показывает применение методики из множества различных методик, содержащее по меньшей мере одно из: применение красителя к цервикальной области (LU-IO, PR-AC, PO-AC), изменение масштаба (ZM, UN-ZM) изображения цервикальной области, для улучшения видимости патологических изменений в цервикальной области;

анализ (230) одной или более характеристик изображения для определения того, применялась ли методика при получении цервикального изображения, в результате чего получают определенное применение; и

маркирование (240) цервикального изображения на основании определенного применения.

14. Машиночитаемый носитель для маркирования цервикального изображения, хранящий компьютерный программный продукт (260), содержащий инструкции для предписания процессорной системе выполнять способ по п. 13.