СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ АНАЛИЗА ЦЕРВИКАЛЬНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ С ПОВЫШЕННОЙ ДОСТОВЕРНОСТЬЮ Российский патент 2019 года по МПК A61B1/303 G06T7/136 G06T7/174 G06T7/194 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к области устройств и способов полуавтоматизированного или автоматизированного обнаружения, представления и количественного выражения участка с уксусной белизной для любых автоматизированных систем анализа цервикального изображения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Когда клетки сталкиваются с физиологическими или патологическими стрессами, они реагируют посредством адаптации любым из нескольких вариантов, один из которых является метаплазией. Она является неопасным (то есть незлокачественным) изменением, которое возникает в качестве реагирования на изменение окружающей среды (физиологическая метаплазия), или хроническим физическим или химическим раздражением (патологическая метаплазия). Одним примером патологического раздражения является сигаретный дым, который вызывает замену выделяющих слизь реснитчатых псевдорасслоенных столбчатых дыхательных эпителиальных клеток, которые образуют линию дыхательных путей, на слоистый чешуйчатый эпителий, или камень в желчном протоке, который вызывает замену секреторного столбчатого эпителия на слоистый чешуйчатый эпителий (Чешуйчатая метаплазия). Таким образом метаплазия относится к изменению или замене одного типа эпителия на другой. Более конкретно, метаплазия является адаптацией, которая заменяет один тип эпителия на другой, который с большей вероятностью способен выдерживать стрессы, с которыми сталкивается. Это также сопровождается потерей эндотелиальной функции, и в некоторых случаях считается нежелательным. Данная нежелательность подчеркивается склонностью метапластических участков в конечном счете становиться злокачественными, если раздражитель не устраняется.

Медицинское значение метаплазии состоит в том, что в некоторых местах, в которых присутствует патологическое раздражение, клетки могут прогрессировать от метаплазии, в развитую дисплазию и затем в злокачественную неоплазию (рак). Таким образом, в местах, в которых обнаружена аномальная метаплазия, предпринимаются усилия по удалению являющегося причиной раздражителя, тем самым снижая риск перехода к злокачественности.

В области анализа цервикального изображения зона (TZ) трансформации является областью шейки матки, где столбчатый эпителий заменяется чешуйчатым эпителием. Она является участком, на котором возникает рак шейки матки. В течение процедуры кольпоскопии к шейке применяется 3-5% раствор уксусной кислоты. Уксусная кислота вызывает обезвоживание клеток и обратимое свертывание внутриклеточных белков, таким образом, уменьшая прозрачность эпителия. Это приводит в результате к временной белизне эпителия, то есть, уксусно-белому эпителию.

Скорость, с которой данная белизна появляется и исчезает, зависит от количества клеток, количества цитоплазмы и размера ядра. К сожалению, не все области уксусно-белого эпителия указывают на присутствие предракового заболевания, например, области метапластического эпителия также являются уксусно-белыми.

Вслед за применением уксусной кислоты используется окрашивание 3-5% йодным раствором Люголя. Йодный раствор Люголя, также известный в качестве раствора Люголя, является раствором элементарного йода и йодида калия в воде, названным в честь французского врача Дж.Г.А. Люголя. Раствор йодного раствора Люголя часто используется в качестве антисептика и дезинфицирующего средства для экстренной дезинфекции питьевой воды, и в качестве реагента для обнаружения крахмала в обычной лаборатории и медицинских тестах. Такие использования возможны, так как раствор является источником эффективно свободного элементарного йода, который легко образуется из равновесия между молекулами элементарного йода и трехйодистыми ионами в растворе. Обычный чешуйчатый эпителий богат гликогеном и окрашивается йодом в темный коричневый цвет (йодо-положительный), тогда как предраковому чешуйчатому эпителию и эндоцервикальному эпителию не хватает гликогена, и они не окрашиваются йодом (йодо-отрицательные). Однако, зрелый метапластический эпителий у большинства женщин богат гликогеном и окрашивается в темный коричневый цвет йодным раствором Люголя.

Обнаружение, представление и количественное выражение уксусной белизны являются важными признаками любых автоматизированных систем анализа цервикального изображения. Однако не только предраковые поражения, но также и незрелая метаплазия, демонстрируют уксусно-белые характеристики. Это приводит к нежелательным ложным сигналам тревоги относительно уксусно-белых участков в автоматизированных системах анализа кольпоскопического изображения.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения заключается в предоставлении улучшенного автоматизированного анализа изображения, посредством которого может быть уменьшено количество ложных сигналов тревоги для уксусно-белых участков.

Данная задача достигается посредством устройства по п. 1, системы по п. 9, способа по п. 10 и компьютерного программного продукта по п. 11.

Соответственно, ложные сигналы тревоги для уксусно-белых участков в автоматизированных системах анализа изображения могут быть снижены или изолированы посредством использования регистрации изображений с множеством окрашиваний между изображением с применением уксусной кислоты и йодного раствора Люголя. Осуществляется идентификация зоны трансформации в изображении с применением уксусной кислоты посредством совмещения изображения с применением уксусной кислоты с эквивалентным изображением с применением йода. Затем происходит идентификация участка с превышением предварительно определенного минимального изменения белизны внутри зоны трансформации и совмещение идентифицированного участка с эквивалентным изображением с применением йода. На основе совмещения идентифицированного участка с эквивалентным изображением с применением йода принимается решение о типе поглощения йода идентифицированного участка с целью определения, содержит ли идентифицированный участок предраковое поражение.

Согласно первому варианту выполнения зона трансформации, зарегистрированная в изображениях до применения уксусной кислоты и после применения уксусной кислоты, может быть использована, например, посредством идентификатора зоны по п. 1, для идентификации участка с превышением предварительно определенного минимального изменения белизны вследствие применения уксусной кислоты. Данная мера помогает при проведении анатомической сегментации различных анатомических участков при различных окрашиваниях.

Согласно второму варианту выполнения, который может быть объединен с первым вариантом выполнения, цветовые значения начального цветового пространства (например, цветового пространства RGB) зоны трансформации в изображениях после применения уксусной кислоты могут быть преобразованы, например, посредством уксусно-белого идентификатора по п. 1, в цветовое пространство с цветовой компонентой (например, L-компонентой цветового Lab-пространства), которое по существу совпадает с человеческим восприятием светлоты или белизны. Это гарантирует возможность достижения надлежащего различения в соответствии с человеческим восприятием.

Согласно третьему варианту выполнения, который может быть объединен с первым или вторым вариантом выполнения, пиксели в идентифицированной зоне трансформации могут быть кластеризованы, например, посредством уксусно-белого идентификатора по п. 1, на основе изменения их непрозрачности, и пиксели с изменением непрозрачности ниже предварительно определенной пороговой величины могут быть удалены. Тем самым, может быть достигнуто прямое различение между доминирующими и незначительными изменениями непрозрачности.

Согласно четвертому варианту выполнения, который может быть объединен с любым из вышеупомянутых вариантов выполнения с первого по третий, основанная на кластеризации многоуровневая гистограммная пороговая классификация может быть применена внутри идентифицированной зоны трансформации, например, посредством уксусно-белого идентификатора по п. 1. Данная мера итерационно помогает в нахождении желаемого результата.

Согласно пятому варианту выполнения, который может быть объединен с любым из вышеупомянутых вариантов выполнения с первого по четвертый, может быть применен основанный на приросте информации выбор уксусно-белого участка, например, посредством уксусно-белого идентификатора по п. 1. Тем самым, для изоляции разнообразных однородных участков может быть получен подходящий критерий окончания для вышеупомянутой гистограммной пороговой классификации.

Согласно шестому варианту выполнения, который может быть объединен с любым из вышеупомянутых вариантов выполнения с первого по пятый, изменение интенсивности отношения переднего плана к заднему плану изображения после применения уксусной кислоты может быть сравнено, например, посредством уксусно-белого идентификатора по п. 1, с изменением интенсивности отношения переднего плана к заднему плану эквивалентного изображения до применения уксусной кислоты. Тем самым, уксусно-белые участки могут быть легко идентифицированы.

Согласно седьмому варианту выполнения, который может быть объединен с любым из вышеупомянутых вариантов выполнения с первого по шестой, может быть сгенерирована гистограмма значений красного канала эквивалентного изображения с применением йода, пиковые значения гистограммы могут быть идентифицированы, и тип поглощения йода может быть определен на основе пороговой величины во втором пиковом значении гистограммы, например, посредством выделителя участка по п. 1. Таким образом, поглощение йода может быть идентифицировано и категоризировано.

Следует отметить, что вышеупомянутое устройство может быть реализовано на основе отдельного схемного решения аппаратного обеспечения с отдельными компонентами аппаратного обеспечения, встроенной микросхемы или размещения микросхемных модулей, или на основе устройства обработки сигналов или микросхемы, управляемых программой или подпрограммой программного обеспечения, сохраненной в запоминающем устройстве, записанной на считываемом компьютером носителе или загруженной из сети, такой как Интернет.

Следует понимать, что устройство по п. 1, система по п. 9, способ по п. 10 и компьютерная программа по п. 11 могут иметь схожие и/или идентичные предпочтительные варианты осуществления, в частности как это определено в зависимых пунктах формулы изобретения.

Следует понимать, что предпочтительный вариант осуществления настоящего изобретения может быть также любым сочетанием зависимых пунктов формулы изобретения или упомянутых выше вариантов осуществления с соответствующим независимым пунктом формулы изобретения.

Эти и другие варианты выполнения настоящего изобретения станут наглядными и понятными со ссылкой на варианты осуществления, описанные в дальнейшем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

НА СЛЕДУЮЩИХ ЧЕРТЕЖАХ:

На Фиг. 1 показано основанное на блоках представление уксусно-белых характеристик;

На Фиг. 2 показана блок-схема последовательности операций автоматизированной процедуры анализа изображения согласно первому варианту осуществления;

На Фиг. 3 показана блок-схема последовательности операций основанной на кластеризации процедуры сегментации уксусно-белого участка согласно второму варианту осуществления;

На Фиг. 4 показана блок-схема последовательности операций основанной на приросте информации процедуры сегментации уксусно-белого участка согласно третьему варианту осуществления;

На Фиг. 5A и 5B показаны примерные результаты обнаруженных уксусно-белых участков; и

На Фиг. 6A и 6B показаны примерные результаты идентифицированного поглощения йода посредством совмещения уксусно-белых участков с изображением с применением йодного раствора Люголя.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Теперь варианты осуществления настоящего изобретения будут описаны на основе автоматизированной системы анализа кольпоскопического изображения.

Кольпоскопическая практика включает в себя обследование признаков цервикального эпителия после применения солевого раствора, разбавленной 3-5% уксусной кислоты и йодного раствора Люголя на последовательных этапах. Изучение сосудистого образца шейки может оказаться трудным после применения растворов уксусной кислоты и йода. Следовательно, применение физиологического солевого раствора перед применением уксусной кислоты и йода полезно при очень подробном изучении подэпителиальной сосудистой структуры.

3-5% уксусная кислота обычно наносится ватодержателем (например, ватными шариками, удерживаемыми губчатым пинцетом, или большими ректальными или малыми тампонами) или с помощью малого распылителя. Это помогает при свертывании и очистке слизи. Считается, что уксусная кислота вызывает набухание эпителиальной ткани, в частности областей столбчатого и любого аномального чешуйчатого эпителия. Она вызывает обратимое свертывание или осаждение ядерных белков и цитокератинов. Таким образом, действие уксусной кислоты зависит от количества ядерных белков и цитокератинов, присутствующих в эпителии. Когда уксусная кислота применяется к обычному чешуйчатому эпителию, в поверхностном слое клетки возникает небольшое свертывание, так как она редко содержит ядра. Несмотря на то, что более глубокие клетки содержат большее количество ядерного белка, уксусная кислота может не проникнуть достаточно и, следовательно, результирующее осаждение является недостаточным для облитерации цвета нижележащей стромы. Области цервикальной внутриэпителиальной неоплазии (CIN) подвергаются максимальному свертыванию вследствие их более высокого содержания ядерного белка и препятствуют прохождению света через эпителий. В результате подэпителиальный сосудистый образец облитерирует и становится менее видимым, и эпителий оказывается белым. Данную реакцию называют уксуснымбелым окрашиванием, и она оказывает значимый эффект по сравнению с обычным розоватым цветом окружающего обычного чешуйчатого эпителия шейки, и эффект обычно видим невооруженным глазом.

Кроме того, принцип действия, лежащий в основе йодного теста, состоит в том, что исходный и недавно образованный зрелый чешуйчатый метапластический эпителий является гликогенным, тогда как цервикальная внутриэпителиальная неоплазия (CIN) и агрессивный рак содержат малое количество гликогена или вообще его не содержат. Столбчатый эпителий не содержит гликогена. В незрелом чешуйчатом метапластическом эпителии гликоген обычно отсутствует или, иногда, может частично присутствовать. Йод является гликолитическим и, следовательно, применение раствора йода приводит в результате к поглощению йода в содержащем гликоген эпителии. Поэтому, обычный содержащий гликоген чешуйчатый эпителий окрашивается в каштановый или черный цвет после применения йода. Столбчатый эпителий не поглощает йод и остается неокрашенным, но может выглядеть немного обесцвеченным вследствие тонкой пленки раствора йода. Области незрелого чешуйчатого метапластическового эпителия могут остаться неокрашенными йодом или могут окраситься только частично. Если имеет место отбрасывание (или разъедание) поверхностных и промежуточных слоев клетки, связанное с воспалительными процессами чешуйчатого эпителия, то эти области не окрашиваются йодом и остаются отчетливо бесцветными на окружающем черном или коричневом заднем плане. Области цервикальной внутриэпителиальной неоплазии (CIN) и агрессивного рака не поглощают йод (поскольку в них отсутствует гликоген) и выглядят толстыми горчично-желтыми или шафранового цвета областями.

На Фиг. 1 показано основанное на блоках представление уксусно-белых характеристик. Если уксусная белизна появляется быстро и длится долго (например, более 2 минут), то может быть предположено тяжелое поражение (HGL). В ином случае, если уксусная белизна появляется медленно и исчезает быстро (например, менее чем через 2 минуты), то применение йодного раствора Люголя обеспечивает другие результаты окрашивания в зависимости от состояния эпителия. Если наблюдается отсутствие окрашивания (NST), то может быть предположено тяжелое поражение (HGL) или легкое поражение (LGL), или незрелая чешуйчатая метаплазия (ISM). Если окрашивание (ST) наблюдается, то может быть предположена зрелая чешуйчатая метаплазия (MSM). Наконец, если наблюдается частичное окрашивание (PST), то может быть предположено воспаление (I) или незрелая чешуйчатая метаплазия (ISM).

Следующие варианты осуществления основаны на вышеупомянутых уксусно-белых характеристиках посредством применения анализа, в котором зона (TZ) трансформации идентифицируется в изображениях с применением уксусной кислоты посредством совмещения с его эквивалентом с применением йодного раствора Люголя. Данный процесс является заметным, так как это ограничит оставшуюся часть предложенного автоматизированного анализа изображения до участка зоны (TZ) трансформации, который является самой вероятной областью для злокачественной активности. Затем уксусно-белый вероятный участок идентифицируется в зоне (TZ) трансформации, то есть, на участке зоны (TZ) трансформации, который демонстрирует значительные изменения белизны. Идентифицированные уксусно-белые участки совмещаются (или выравниваются) в изображении с применением уксусной кислоты с соответствующим изображением йодного раствора Люголя. На основе совмещенных изображений оцениваются и характеризуются поглощение йода и уменьшение FP. Это может быть достигнуто посредством определения того, является ли соответствующий участок в изображении с применением йодного раствора Люголя йодо-отрицательным или йодо-положительным, и на основе определяется, является ли уксусно-белый участок метаплазией, воспалением или предраковым поражением.

Разграничение зоны (TZ) трансформации посредством совмещения изображений как с применением уксусной кислоты, так и с применением йодного раствора Люголя, является сложной задачей, поскольку оба они показывают различные цвета и текстурный внешний вид. Далее на основе варианта осуществления с первого по третий описываются процедуры для эффективного разграничения уксусно-белого участка и перекрестной проверки информации из ее эквивалента с применением йодного раствора Люголя.

На Фиг. 2 показана блок-схема последовательности операций автоматизированной процедуры анализа изображения согласно первому варианту осуществления.

На первом этапе S200, для автоматической и точной идентификации зоны (TZ) трансформации в шейке, изображение после или до применения уксусной кислоты (в котором самая внутренняя граница зоны (TZ) трансформации, то есть новый чешуйчато-столбчатый стык (SCJ), является заметной) совмещается с изображением с применением йодного раствора Люголя (в котором самая наружная граница зоны (TZ) трансформации, то есть старый чешуйчато-столбчатый стык (SCJ), является заметной) одного и того же пациента при одном и том же уровне увеличения с использованием, например, фазового соответствия и последовательного эластичного совмещения. Осуществляется совмещение изображений, полученных несколькими окрашиваниями (полученных посредством применения соленого раствора, уксусной кислоты и йодного раствора Люголя), имеющих подобные уровни увеличения, что помогает при проведении анатомической сегментации различных анатомических участков через окрашивания. Более конкретно, зона (TZ) трансформации (то есть участок между новым чешуйчато-столбчатым стыком (SCJ) и старым чешуйчато-столбчатым стыком (SCJ)) может быть идентифицирована посредством совмещения по меньшей мере одного изображения с применением йодного раствора Люголя и одного изображения после применения уксусной кислоты (то есть изображения после использования уксусной кислоты) или по меньшей мере одного изображения с применением йодного раствора Люголя и изображения после применения соленого раствора (то есть, изображения после использования соленого раствора). Новый чешуйчато-столбчатый стык (SCJ), идентифицированный в изображении после применения уксусной кислоты или после применения соленого раствора, отображаются на изображении с применением йодного раствора Люголя. Затем, старый чешуйчато-столбчатый стык (SCJ) идентифицируется в изображении с применением йодного раствора Люголя.

Затем на этапе S210 уксусно-белый вероятный участок идентифицируется в зоне (TZ) трансформации. Это может быть достигнуто посредством использования зон (TZ) трансформаций, совмещеннных в изображениях перед применением уксусной кислоты (в изображении перед использованием уксусной кислоты) и после применения уксусной кислоты, и идентификации тех участков, которые демонстрируют значительное изменение белизны вследствие применения уксусной кислоты. В широком смысле, на изображениях после применения уксусной кислоты идентифицируются пиксели в зоне трансформации, которые демонстрируют доминирующие изменения непрозрачности, и они сравниваются с соответствующими им пикселями в изображении перед применением уксусной кислоты.

На Фиг. 5A и 5B показаны примерные результаты обнаруженных и отмеченных уксусно-белых участков 10.

Как только уксусно-белые участки идентифицированы в изображениях с применением уксусной кислоты, они совмещаются на этапе S220 для дальнейших этапов с использованием фазового соответствия и совмещения со множеством окрашиваний с соответствующим изображением с применением йодного раствора Люголя. Оба изображения (то есть изображение с применением уксуса и йодного раствора Люголя) преобразуются в область фазового соответствия, за которой следует эластичное и последовательное совмещение в области фазового соответствия. Данный специальный вид двунаправленного совмещения, который состоит из объединения эластичного совмещения изображения на основе модели B-сплайнов и последовательного совмещения изображения. Более подробная информация может быть получена из документа «Последовательное и эластичное совмещение гистологических разделов с использованием вектор-сплайновой регуляризации» под авторством Агранда-Карреаса И., Сорзано К.О.С., Мирабини Р., Каразо Дж.-М., Ортиз де Солорзано С. и Кибика Дж.; в Подходах машинного зрения к анализу медицинского изображения, Спрингер, с.с. 85-95, 2006 (Arganda-Carreras, I., Sorzano, C. O. S., Marabini, R., Carazo, J.-M., Ortiz-de Solorzano, C., and Kybic, J.; «Consistent and elastic registration of histological sections using vector-spline regularization», in Computer Vision Approaches to Medical Image Analysis, Springer, pp. 85-95, 2006). Отображение трансформации вышеупомянутой трансформации в область фазового соответствия применяется в области исходного изображения для достижения окончательного совмещения.

Затем на этапе S230 изображение с применением йодного раствора Люголя подвергается пороговой классификации для выделения участков с горчично-желтым и темно-коричневым цветом. Главная цель данного этапа состоит в идентификации поглощения йода участков в изображениях с применением йодного раствора Люголя. Пороговая классификация может быть применена посредством учета красного канала изображения с применением йодного раствора Люголя, графического изображения гистограммы для значений красного канала, сглаживания гистограммы, идентификации ее пиковых значений и впадин и установления пороговой величины во втором пиковом значении для сегментации горчично-желтых участков.

На этапе S240 осуществляется определение, соответствует ли предварительно определенный процент (например, 80%) пикселей в уксусно-белом участке горчично-желтому цвету. Если соответствует, то процедура переходит на этап S260 и поглощение йода категоризируется в качестве «йодо-отрицательного», в ином случае процедура продолжается на этапе S250, и поглощение йода категоризируется в качестве «йодо-положительного». Если уксусно-белый участок идентифицирован в качестве «йодо-положительного», то он является метаплазией, в ином случае предраковым поражением.

На Фиг. 6A и 6B показаны примерные результаты идентифицированного поглощения 20 йода посредством совмещения уксусно-белых участков в изображении с применением йодного раствора Люголя.

Далее объясняются два разных подхода для разграничения уксусно-белого участка на основе второго и третьего вариантов осуществления, соответственно.

На Фиг. 3 показана блок-схема последовательности операций основанной на кластеризации процедуры сегментации уксусно-белого участка согласно второму варианту осуществления.

На этапе S310 RGB-значения (красного, зеленого и синего цвета) зоны трансформации в изображениях после применения уксусной кислоты преобразуются в цветовое Lab-пространство. Цветовое Lab-пространство является пространством противоположенных цветов с размерностью «L» для светлоты и «a» и «b» для размерности противоположенных цветов, на основе нелинейно сжатых XYZ-координат цветового пространства Международной Комиссии по Освещению (CIE). «L»-компонента хорошо совпадает с человеческим восприятием светлоты/белизны. Затем на этапе S320 пиксели кластеризуются в зоне трансформации на два уровня беловатых участков, то есть, с доминирующим изменением непрозрачности и с незначительным изменением непрозрачности с использованием кластеризации по K-средним, используемой для совпадения с непрозрачным белым и полупрозрачным белым цветом. Кластеризация по K-средним является способом векторного квантования и стремится разделить n наблюдений на k кластеров, в которых каждое наблюдение принадлежит кластеру с ближайшим средним значением, служа прототипом кластера. После этого на этапе S330 пиксели с незначительным изменением непрозрачности удаляются, и, наконец, на этапе S340 идентифицируются соответствующие пиксели доминирующего изменения непрозрачности в изображении до применения уксусной кислоты.

На Фиг. 4 показана блок-схема последовательности операций, основанной на приросте информации, процедуры сегментации уксусно-белого участка в качестве альтернативного подхода для обнаружения уксусной белизны согласно третьему варианту осуществления.

На этапе S410 применяется основанная на кластеризации многоуровневая гистограммная пороговая классификация, при которой процесс многоуровневой пороговой классификации сегментирует полутоновое изображение (внутри участка зоны (TZ) трансформации) на несколько отличающихся подобных (на основе шкалы серых полутонов) участков. Из этого набора данных извлекаются максимальные и минимальные пороговые величины. Более подробная информация описана, например, в документе «Сегментация ядра в изображениях мазка Папаниколау» под авторством Сета С., Наика С., Джаяванта С. и Кесварпу П., ICBME, 2011 (Seth, S., Naik, S., Jayavanth, S., and Keswarpu, P., «Nucleus Segmentation in Pap-smear Images», ICBME, 2011). Это поможет в итерационном нахождении желаемого результата. Однако необходимы дальнейшие этапы для завершения роста участка (с помощью изменения пороговой величины) для достижения уксусно-белых участков.

Затем на этапе S420 применяется основанная на приросте информации сегментация уксусно-белого участка. Данная основанная на приросте информации идентификация однородного участка служит для изоляции уксусно-белых вероятных участков. В данном случае более подробная информация описана в документе «Способ быстрой иерархической многоуровневой сегментации изображения с использованием несмещенных оценщиков» под авторством Гопараджу С., Ачарая Дж., Рея А.К. и Госвами Дж.С., Хранилище Компьютерных Исследований, 2007 (Goparaju, S., Acharya, J., Ray, A. K., and Goswami, J. C., «A fast hierarchical multilevel image segmentation method using unbiased estimators», CoRR-Computing Research Repository, 2007). Этап S420 способен внести подходящие критерии окончания для этапа S410 с целью изоляции разнообразных однородных участков. Процедура возвращается на этап S410, пока не будет удовлетворен данный критерий окончания.

Наконец, для распознавания уксусно-белых участков выполняется дополнительный этап S430. А именно, основанный на признаках выбор уксусно-белого участка. Вследствие присутствия уксусно-белого проявления отношение переднего плана к заднему плану изображения после применения уксуса демонстрирует значительное приращение интенсивности по сравнению с его эквивалентом перед применением уксуса. Данный признак может быть усилен для изоляции уксусно-белого участка от всего остального.

Подводя итог вышесказанному, были описаны способ и устройство для анализа цервикального изображения, в котором зона трансформации идентифицируется в изображении с применением уксусной кислоты посредством совмещения с ее эквивалентом с применением йодного раствора Люголя. Затем, участки в зоне трансформации, которые демонстрируют значительные изменения белизны идентифицируются в качестве уксусно-белых участков и совмещаются с соответствующим изображением с применением йодного раствора Люголя, и осуществляется определение, являются ли идентифицированные участки в изображении с применением йодного раствора Люголя йодо-отрицательными или положительными. На основе этого уксусно-белый участок может быть категоризирован в качестве одного из участка метаплазии, воспаления или предракового поражения.

Несмотря на то, что настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и предшествующем описании, такая иллюстрация и описание должны рассматриваться в качестве иллюстративных или примерных, а на ограничительных. Настоящее изобретение не ограничено раскрытыми вариантами осуществления с извлеченным участком шейки матки. Предложенная обработка может быть применена к другим участкам, которые могут быть исследованы или проанализированы с помощью изображения с применением уксусной кислоты и йодного раствора Люголя и к любой (полу-) автоматизированной системе анализа кольпоскопического изображения, которая отличает метаплазию от уксусной белизны с использованием информации из изображений с применением йодного раствора Люголя.

Другие изменения раскрытых вариантов осуществления могут быть поняты и реализованы специалистами в уровне техники при осуществлении заявляемого изобретения из изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения. В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает других элементов или этапов, и употребление признаков в единственном числе не исключает множественности. Одиночный процессор или другой блок могут выполнять функции нескольких объектов, указанных в формуле изобретения. Простой факт того, что некоторые признаки изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения, не указывает, что сочетание этих признаков не может использоваться для достижения преимуществ.

В предшествующем описании подробно раскрыты некоторые варианты осуществления настоящего изобретения. Однако следует понимать, что независимо от того, насколько подробно предшествующее описание приведено в тексте, настоящее изобретение может быть осуществлено разными вариантами и поэтому не ограничено раскрытыми вариантами осуществления. Следует отметить, что использование конкретной терминологии при описании некоторых признаков или вариантов выполнения настоящего изобретения не должно подразумевать того, что терминология пересмотрена в данном документе с целью ограничения включения в себя любых частных характеристик признаков или аспектов настоящего изобретения, с которыми связана эта терминология.

Один блок или устройство может выполнять функции нескольких объектов, указанных в формуле изобретения. Простой факт того, что некоторые признаки изложены во взаимно различных зависимых пунктах формулы изобретения не указывает на то, что сочетание этих признаков не может использоваться для достижения преимуществ.

Описанные действия, как те, что указаны на Фиг. 2-4, могут быть реализованы в качестве средства программного кода компьютерной программы и/или в качестве выделенного аппаратного обеспечения. Компьютерная программа может быть сохранена и/или распространена на подходящем носителе, таком как оптический носитель хранения информации или твердотельный носитель, поставляемый совместно с другим аппаратным обеспечением или в качестве его части, но может также быть распространена и в других формах, например через Интернет или другие проводные или беспроводные телекоммуникационные системы.

Группа изобретений относится к медицине, а именно к области устройств и способов полуавтоматизированного или автоматизированного обнаружения, представления и количественного выражения участка с уксусной белизной для любых автоматизированных систем анализа цервикального изображения. Предложена система анализа медицинского изображения, содержащая устройство для идентификации участка с уксусной белизной для реализации способа, а также считываемый компьютером носитель, хранящий компьютерный программный продукт, содержащий средство кодирования для реализации этапов способа при запуске на компьютерном устройстве. При этом устройство содержит идентификатор зоны, выполненный с возможностью идентификации зоны трансформации в изображении с применением уксусной кислоты посредством совмещения с эквивалентным изображением с применением йода упомянутого изображения с применением уксусной кислоты; идентификатор уксусно-белого, выполненный с возможностью идентификации участка с превышением предварительно определенного минимального изменения белизны внутри упомянутой зоны трансформации, совмещения идентифицированного участка с упомянутым эквивалентным изображением с применением йода и сравнения изменения интенсивности отношения переднего плана к заднему плану изображения после применения уксусной кислоты с изменением интенсивности отношения переднего плана к заднему плану эквивалентного изображения до применения уксусной кислоты; и выделитель участка, выполненный с возможностью принятия решения на основе упомянутого совмещения упомянутого идентифицированного участка с упомянутым эквивалентным изображением с применением йода о типе поглощения йода упомянутого идентифицированного участка для определения того, содержит ли упомянутый идентифицированный участок предраковое поражение. Группа изобретений обеспечивает улучшенный автоматизированный анализ изображения, а также уменьшение количества ложных сигналов тревоги для уксусно-белых участков. 4 н. и 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для идентификации участка с уксусной белизной, содержащее:

- идентификатор зоны, выполненный с возможностью идентификации зоны трансформации в изображении с применением уксусной кислоты посредством совмещения с эквивалентным изображением с применением йода упомянутого изображения с применением уксусной кислоты;

- идентификатор уксусно-белого, выполненный с возможностью

идентификации участка с превышением предварительно определенного минимального изменения белизны внутри упомянутой зоны трансформации,

совмещения идентифицированного участка с упомянутым эквивалентным изображением с применением йода и

сравнения изменения интенсивности отношения переднего плана к заднему плану изображения после применения уксусной кислоты с изменением интенсивности отношения переднего плана к заднему плану эквивалентного изображения до применения уксусной кислоты; и

- выделитель участка, выполненный с возможностью принятия решения на основе упомянутого совмещения упомянутого идентифицированного участка с упомянутым эквивалентным изображением с применением йода о типе поглощения йода упомянутого идентифицированного участка для определения того, содержит ли упомянутый идентифицированный участок предраковое поражение.

2. Устройство по п. 1, в котором упомянутый идентификатор уксусно-белого выполнен с возможностью использования зон трансформации, совмещенных в изображениях до применения уксусной кислоты и после применения уксусной кислоты, для идентификации упомянутого участка с превышением предварительно определенного минимального изменения белизны вследствие применения уксусной кислоты.

3. Устройство по п. 2, в котором упомянутый идентификатор уксусно-белого выполнен с возможностью преобразования значений цвета начального цветового пространства упомянутой зоны трансформации в упомянутых изображениях после применения уксусной кислоты в цветовое пространство с цветовой компонентой, которая по существу совпадает с человеческим восприятием светлоты или белизны.

4. Устройство по п. 2 или 3, в котором упомянутый идентификатор уксусно-белого выполнен с возможностью кластеризации пикселей в упомянутой идентифицированной зоне трансформации на основе изменения их непрозрачности и удаления пикселей с изменением непрозрачности ниже предварительно определенной пороговой величины.

5. Устройство по п. 1, в котором упомянутый идентификатор уксусно-белого выполнен с возможностью применения основанной на кластеризации многоуровневой гистограммной пороговой классификации внутри упомянутой идентифицированной зоны трансформации.

6. Устройство по п. 1 или 5, в котором упомянутый идентификатор уксусно-белого выполнен с возможностью применения выбора уксусно-белого участка на основании увеличения информации.

7. Устройство по п. 1, в котором упомянутый выделитель участка выполнен с возможностью определения гистограммы значений красного канала упомянутого эквивалентного изображения с применением йода, идентификации пиковых значений упомянутой гистограммы и определения упомянутого типа поглощения йода на основе пороговой величины во втором пиковом значении упомянутой гистограммы.

8. Система анализа медицинского изображения, содержащая устройство по любому из пп. 1-7.

9. Способ идентификации участка с уксусной белизной, причем упомянутый способ содержит этапы, на которых:

- идентифицируют зону трансформации в изображении с применением уксусной кислоты посредством совмещения с эквивалентным изображением с применением йода упомянутого изображения с применением уксусной кислоты посредством идентификатора зоны;

- идентифицируют участок с превышением предварительно определенного минимального изменения белизны внутри упомянутой зоны трансформации и для совмещения идентифицированного участка с упомянутым эквивалентным изображением с применением йода посредством идентификатора уксусно-белого;

- сравнивают изменение интенсивности отношения переднего плана к заднему плану изображения после применения уксусной кислоты с изменением интенсивности отношения переднего плана к заднему плану эквивалентного изображения до применения уксусной кислоты, и

- принимают решение на основе упомянутого совмещения упомянутого идентифицированного участка с упомянутым эквивалентным изображением с применением йода о типе поглощения йода упомянутого идентифицированного участка для определения того, содержит ли упомянутый идентифицированный участок предраковое поражение, посредством выделителя участка.

10. Считываемый компьютером носитель, хранящий компьютерный программный продукт, содержащий средство кодирования для реализации этапов по п. 9 при запуске на компьютерном устройстве.