ES2965710T3 - Método y sistema de identificación del contorno hepático - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere al campo técnico del procesamiento de imágenes médicas y, en particular, se refiere a un método y un sistema de identificación de límites hepáticos. El método comprende: obtener información del tejido hepático a identificar; usar tecnología de procesamiento de imágenes o tecnología de procesamiento de señales para identificar un límite de tejido hepático dentro de la información del tejido hepático de acuerdo con una característica del tejido hepático correspondiente a la información del tejido hepático y una característica de límite del tejido hepático; generar información de posición del límite de tejido hepático identificado. Mediante el presente método, se identifica automáticamente el límite del tejido hepático, se aumenta la eficacia de identificación del límite hepático y, de este modo, se implementa el posicionamiento automático del límite hepático. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Método y sistema de identificación del contomo hepático
Campo técnico
La presente invención se refiere al campo técnico del procesamiento de imágenes médicas y, en particular, a un método y un sistema de identificación del contorno hepático.
Antecedentes
Muchas aplicaciones clínicas requieren identificar un contorno del tejido hepático a partir de una formación de imágenes médicas convencional, incluidas la formación de imágenes por ultrasonidos, resonancia magnética nuclear (RMN), tomografía computarizada (TC), etcétera, para ubicar una región de exploración del hígado, tal como para explorar la elasticidad hepática y el color del hígado por ultrasonografía Doppler, etc.
En la actualidad, el contorno del tejido hepático se identifica manualmente en la mayoría de casos. Sin embargo, seleccionar el contorno hepático manualmente según la información del tejido hepático requiere que el operador esté muy familiarizado con la estructura del tejido hepático y la información de la imagen, de modo que el contorno del tejido hepático pueda seleccionarse con precisión, lo que es muy difícil para el operador. Además, el tiempo relativamente largo que se tarda en llevar a cabo manualmente la identificación en el proceso de identificación puede hacer la identificación del contorno hepático poco eficiente.
H. YOSHIDA, "Segmentation of Liver Tumors in Ultrasound Images based on Scale-Space Analysis of the Continuous Wavelet Transform", PROCEEDINGS / 1998 IEEE ULTRASONICS SYMPOSIUM: 5-8 DE OCTUBRE DE 1998, HOTEL METROPOLITAN SENDAI, SENDAI, MIYAGI, JAPÓN; SIMPOSIO INTERNACIONAL, IEEE, PISCATAWAY, NJ, EE. UU., vol. 2, 5 de octubre de 1998 (05-10-1998), páginas 1713-1716, XP010331143, describió un método para identificar los contornos de tumores hepáticos en imágenes de ultrasonido por ecografía bidimensional a lo largo de perfiles radiales, usando el máximo del módulo de la ondícula continua en forma de sombrero mejicano.
Li en "A Machine Learning Approach for Locating Boundaries of Liver Tumors in CT Images", IEEE Proc ICPR Conf. Int. sobre Reconocimiento de Patrones, 2006, páginas 400-403, XP031001453, describió un método para identificar los contornos de tumores hepáticos en imágenes de TC a lo largo de perfiles de intensidad 1D usando la ruta de puntuación máxima del número de deceleraciones prolongadas por segundo de clasificadores de histograma empleando el algoritmo adaptativo AdaBoost.
Sumario
Un objetivo de la presente invención radica en proponer un método de identificación del contorno hepático y un sistema para mejorar la eficiencia de la identificación del contorno hepático.
En un aspecto, la presente invención proporciona un método de identificación del contorno hepático según la reivindicación 1.
En otro aspecto, la presente invención proporciona un sistema de identificación del contorno hepático según la reivindicación 3.
El método y el sistema de identificación del contorno hepático proporcionados en las realizaciones de la presente invención pueden identificar la región del contorno hepático eficazmente. Según el método de identificación del contorno hepático proporcionado en realizaciones de la presente invención, se obtiene la información de tejido hepático del tejido hepático que identificar, y luego se identifica el contorno del tejido hepático según las características de las señales del tejido hepático y su contorno. Mediante el uso del método descrito, el contorno del tejido hepático se puede identificar automáticamente, y se puede mejorar la eficiencia de identificación del contorno del tejido hepático.
Breve descripción de los dibujos
Las figuras descritas en la presente descripción pretenden proporcionar una mejor comprensión sobre las realizaciones de la presente invención, y constituyen una parte, en lugar de una limitación, de las realizaciones de la presente invención. En las figuras:
la Fig. 1 es un diagrama de flujo que implementa un método de identificación del contorno hepático proporcionado en una primera realización de la presente invención;
la Fig. 2 es un diagrama de flujo que implementa un método de identificación del contorno hepático proporcionado en una segunda realización de la presente invención;
la Fig. 3 es una vista esquemática que ilustra un efecto de identificación del contorno basándose en una señal ultrasónica de tipo M de un tejido hepático en la segunda realización de la presente invención; y
la Fig. 4 es una vista estructural esquemática que ilustra un sistema de identificación del contorno hepático proporcionado en una tercera realización de la presente invención.
Descripción detallada
A continuación, las realizaciones de la presente invención se describirán de forma más completa y exhaustiva junto con las figuras adjuntas y realizaciones particulares.
Primera realización:
La Fig. 1 es un diagrama de flujo que implementa un método de identificación del contorno hepático proporcionado en una primera realización de la presente invención. El método puede realizarse mediante un sistema de identificación del contorno hepático. Como se ilustra en la Fig. 1, el proceso de implementación incluye:
Etapa 11: obtener la información de tejido hepático de un tejido hepático que identificar.
La información del tejido hepático es una señal ultrasónica de tipo A del tejido hepático, una señal ultrasónica de tipo M del tejido hepático.
Según la información del tejido hepático, se puede obtener el tipo de información del tejido hepático. Es decir, el tipo de información del tejido hepático es una señal ultrasónica, por ejemplo, una señal ultrasónica de tipo A del tejido hepático y una señal ultrasónica de tipo M del tejido hepático.
Etapa 12: dividir la información del tejido hepático en una pluralidad de subregiones de detección; calcular un valor de una característica de la información del tejido hepático en cada subregión de detección; y determinar el contorno del tejido hepático según los valores de las características de la información del tejido hepático en las subregiones de detección. Donde el cálculo del valor de una característica de la información de tejido hepático en cada una de las subregiones de detección y la determinación del contorno del tejido hepático según el valor de la característica de la información del tejido hepático en las subregiones de detección incluye:
calcular un valor de distribución de Nakagami m<i>para una señal ultrasónica unidimensional R<i>del tejido hepático en cada subregión S<i>de detección; y
calcular un peso W¡ de cada subregión S¡ de detección según la siguiente fórmula, y determinar la subregión de detección w I = 100 * m correspondiente a un valor de peso máximo como una región de contorno del tejido hepático:~1*Tdonde d<i>es la profundidad de escaneo correspondiente a la subregión S<i>de detección e i es un número natural. Etapa 13: emitir información de posición del contorno del tejido hepático identificado.
La emisión de información de posición del contorno del tejido hepático identificado puede incluir: emitir una posición de coordenadas del contorno del tejido hepático identificado; y/o mostrar una imagen del contorno del tejido hepático identificado. Es decir, solo se puede emitir la posición de coordenadas del contorno del tejido hepático identificado, o solo se puede mostrar la imagen del contorno del tejido hepático identificado, o no solo puede emitirse la posición de coordenadas del contorno del tejido hepático identificado, sino que también se puede mostrar la imagen del contorno del tejido hepático identificado, cuando se emite la información de posición del contorno del tejido hepático identificado. Según el método de identificación del contorno del tejido hepático proporcionado en la primera realización de la presente invención, el contorno del tejido hepático puede identificarse de forma automática y eficiente según las características del tejido hepático y el contorno del tejido hepático correspondiente a la información del tejido hepático, donde la información del tejido hepático puede ser una señal ultrasónica de tipo A que refleja la información estructural unidimensional del tejido hepático o una señal ultrasónica de tipo M que refleja la información dinámica estructural unidimensional del tejido. Segunda realización:
La segunda realización es una optimización particular dirigida hacia la Etapa 12 en la primera realización de la presente invención. El método es aplicable a una señal ultrasónica unidimensional del tejido hepático. La Fig. 2 es un diagrama de flujo que implementa un método de identificación del contorno hepático proporcionado en una segunda realización de la presente invención, y la Fig. 3 es una vista esquemática que ilustra un efecto de identificación del contorno basándose en una señal ultrasónica de tipo M del tejido hepático en la segunda realización de la presente invención. Combinado con las Figs. 2 y 3, el método incluye:
Etapa 21: partición de la señal ultrasónica unidimensional del tejido hepático en una pluralidad de subregiones Si de detección.
La señal ultrasónica unidimensional del tejido hepático puede ser una señal ultrasónica de tipo A del tejido hepático o una señal ultrasónica de tipo M del tejido hepático. Suponiendo que una señal ultrasónica contiene n puntos de muestreo y la profundidad de escaneo correspondiente de la señal ultrasónica del tejido hepático es d (en mm), se puede saber que cada profundidad de 1 mm contiene n/d puntos. Los n puntos de muestreo se dividen en múltiples subregiones S<i>de detección, donde la subregión S<i>de detección corresponde a la profundidad de escaneo de d<i>, donde i es un número entero, la profundidad de escaneo d<i>puede ser un valor medio de profundidad o un valor final de profundidad de la subregión S<i>de detección, y lo siguiente se basará en el caso del valor final.
Por ejemplo, n puntos de muestreo se dividen en múltiples subregiones S<i>de detección con una separación z. La información sobre la parte más al fondo de una imagen producida a partir de imágenes ultrasónicas (que corresponde a la parte más profunda de la profundidad de escaneo) puede ignorarse porque la parte más al fondo de la imagen típicamente no contiene ningún objetivo de detección. En este caso, i=1, 2,...,[d/z]-1, donde z es la longitud de sección de una subregión de detección (en mm), y [] indica redondeo por exceso hasta un número entero. En este caso, cada segmento de la subregión de detección contiene puntos de muestreo [zn/d], respectivamente. Por ejemplo, cuando la profundidad de escaneo d de la señal ultrasónica es de 20 mm y la separación z es de 3 mm, los n puntos de muestreo se dividen en [d/z]-1=6 subregiones S<1>~S<6>de detección, donde S<1>corresponde a la sección de 0~3 mm, S<2>corresponde a la sección de 3~6 mm,..., S<6>corresponde a la sección de 15~18 mm, y la parte más al fondo de la imagen (que corresponde a la sección de 18~20 mm) se ignora porque típicamente no contiene ningún objetivo de análisis.
Etapa 22: calcular un valor de distribución de Nakagami m<i>para la señal ultrasónica unidimensional R<i>del tejido hepático en cada subregión S<i>de detección.
El modelo estadístico de Nakagami es un tipo de tecnología de caracterización de tejido ultrasónico. En particular, el valor de distribución de Nakagami m<i>se calcula para la señal ultrasónica R<i>correspondiente a la imagen del tejido hepático en cada subregión S<i>de detección según la siguiente fórmula:
donde la función de densidad de probabilidad de la distribución de Nakagami es:
donde E(.) es una función de valor medio,<r>(.) indica una función gamma,<Q>=E(r<2>), U(.) indica una función de etapa unitaria, m es el valor de distribución de Nakagami, r es una variable dependiente de una función de distribución de probabilidad f(r), r<>>0, m<>>0; y para cada subregión S<i>de detección, m<i>es el valor m en la región S<i>, y R<i>es un valor de envolvente de la señal ultrasónica.
Cuando el valor m está incluido en el intervalo de (0, 1), la señal ultrasónica del tejido hepático sigue la distribución pre-Rayleigh. Cuando el valor m es igual a 1, la señal de eco ultrasónica sigue la distribución de Rayleigh. Cuando el valor m es mayor que 1, la señal de eco ultrasónica sigue la distribución post-Rayleigh.
Etapa 23: calcular un peso W<i>para cada subregión S<i>de detección según la siguiente fórmula, y determinar la subregión de detección correspondiente al valor de peso máximo como una región de contorno del tejido hepático:
donde d<i>es la profundidad de escaneo correspondiente a la subregión S<i>de detección, y también puede ser un valor medio de profundidad o un valor final de profundidad de la subregión S<i>de detección. Los pesos W<i>de las subregiones de detección respectivas se recorren para elegir la subregión de detección correspondiente al valor de peso máximo como una región de contorno del tejido hepático, logrando así el posicionamiento automático del contorno del tejido hepático.
El método de identificación del contorno hepático proporcionado en la segunda realización de la presente invención es capaz de realizar un posicionamiento automático en tiempo real del contorno del tejido hepático mediante señales ultrasónicas de tipo A o de tipo M del tejido hepático. Además, este algoritmo tiene un nivel de complejidad bajo, lo que puede ofrecer una mayor eficiencia en la identificación del contorno del tejido hepático, permitiendo de este modo el posicionamiento automático en tiempo real del contorno del tejido hepático.
Tercera realización:
La Fig.4 ilustra el sistema según la reivindicación 3 o la reivindicación 4. La Fig.4 es una vista estructural esquemática que ilustra un sistema de identificación del contorno hepático proporcionado en una tercera realización de la presente invención. Como se ilustra en la Fig. 4, un sistema de identificación del contorno hepático descrito en esta realización incluye un dispositivo 51 de obtención de información, un dispositivo 52 de identificación del contorno hepático y un dispositivo 53 de visualización del contorno hepático, donde el dispositivo 51 de obtención de información está configurado para obtener información de tejido hepático de un tejido hepático que identificar; el dispositivo 52 de identificación de contorno hepático está configurado para identificar un contorno de tejido hepático en la información del tejido hepático según una característica del tejido hepático correspondiente a la información del tejido hepático y una característica del contorno del tejido hepático correspondiente a la información del tejido hepático y el dispositivo 53 de visualización del contorno hepático está configurado para emitir información de posición del contorno del tejido hepático identificado.
Si la información del tejido hepático es una señal ultrasónica unidimensional del tejido hepático, el dispositivo 52 de identificación del contorno hepático incluye: una unidad de división de regiones, configurada para dividir la información del tejido hepático en una pluralidad de subregiones de detección; y una unidad de determinación del contorno configurada para: calcular el valor de una característica de la información del tejido hepático en cada una de las subregiones de detección y determinar el contorno del tejido hepático según los valores de la característica de la información del tejido hepático en las subregiones de detección.
Si la información del tejido hepático es una señal ultrasónica unidimensional del tejido hepático, la unidad de determinación del contorno incluye: una primera subunidad de cálculo del valor de una característica, configurada para calcular un valor de distribución de Nakagami m<i>para una señal ultrasónica unidimensional R<i>del tejido hepático en cada subregión S<i>de detección; y una primera subunidad de determinación del contorno, configurada para: calcular un peso W<i>de cada subregión S<i>de detección según la siguiente fórmula, y determinar la subregión de detección correspondiente al valor de peso máximo como una región de contorno del tejido hepático:
donde d<i>es la profundidad de escaneo correspondiente a la subregión S<i>de detección.
En otro ejemplo, el dispositivo 53 de visualización del contorno hepático incluye: una unidad de emisión de posición, configurada para emitir una posición de coordenadas del contorno del tejido hepático identificado; y/o una unidad de visualización de imágenes, configurada para mostrar una imagen del contorno del tejido hepático identificado.
Según el sistema de identificación del contorno hepático proporcionado en la tercera realización de la presente invención, el contorno del tejido hepático puede identificarse de forma automática y eficiente según la característica del contorno del tejido hepático correspondiente a la información del tejido hepático, donde la información del tejido hepático puede ser una señal ultrasónica de tipo A que refleja la información estructural unidimensional del tejido hepático o una imagen ultrasónica de tipo M o una señal ultrasónica de tipo M que refleja la información dinámica estructural unidimensional del tejido.
Claims (4)
- REIVINDICACIONES Un método de identificación del contorno hepático implementado por un sistema de identificación del contorno hepático, que comprende: obtener información de tejido hepático de un tejido hepático que identificar; en donde la información de tejido hepático es una señal ultrasónica unidimensional del tejido hepático, dividir la información del tejido hepático en una pluralidad de subregiones de detección; calcular el valor de una característica de la información del tejido hepático en cada una de las subregiones de detección, y determinar el contorno del tejido hepático según el valor de la característica de la información del tejido hepático en las subregiones de detección; y emitir información de posición del contorno del tejido hepático identificado caracterizado por que, el cálculo del valor de una característica de la información del tejido hepático en cada una de las subregiones de detección, y la determinación del contorno del tejido hepático según el valor de la característica de la información del tejido hepático en las subregiones de detección comprende: calcular un valor de distribución de Nakagami m<i>para una señal ultrasónica unidimensional R<i>del tejido hepático en cada subregión S<i>de detección; y calcular un peso W<i>de cada subregión S<i>de detección según la siguiente fórmula, y determinar la subregión de detección correspondiente a un valor de peso máximo como una región de contorno del tejido hepático:
- donde d<i>es la profundidad de escaneo correspondiente a la subregión S<i>de detección e i es un número natural. El método según la reivindicación 1,caracterizado por queen donde la emisión de información de posición del contorno del tejido hepático identificado comprende: emitir una posición de coordenadas del contorno del tejido hepático identificado; y/o mostrar una imagen del contorno del tejido hepático identificado. Un sistema de identificación del contorno hepático que comprende: un dispositivo de obtención de información, un dispositivo de identificación del contorno hepático y un dispositivo de visualización del contorno hepático, en donde, el dispositivo de obtención de información está configurado para obtener información de tejido hepático de un tejido hepático que identificar, en donde la información de tejido hepático es una señal ultrasónica unidimensional del tejido hepático; la identificación del contorno hepático comprende una unidad de partición de región, configurada para dividir la información de tejido hepático en una pluralidad de subregiones de detección; y una unidad de determinación del contorno configurada para: calcular el valor de una característica de la información de tejido hepático en cada una de las subregiones de detección y determinar el contorno del tejido hepático según el valor de una característica de la información del tejido hepático en las subregiones de detección; y el dispositivo de visualización del contorno hepático está configurado para emitir información de posición del contorno del tejido hepático identificado caracterizado por que, la unidad de determinación del contorno comprende además: una primera subunidad de cálculo del valor de una característica, configurada para calcular un valor de distribución de Nakagami m<i>para una señal ultrasónica unidimensional R<i>del tejido hepático en cada subregión S<i>de detección; y una primera subunidad de determinación del contorno configurada para: calcular un peso W<i>de cada subregión S<i>de detección según la siguiente fórmula, y determinar la subregión de detección correspondiente a un valor de peso máximo como una región de contorno del tejido hepático:
- donde d<¡>es la profundidad de escaneo correspondiente a la subregión S<i>de detección e i es un número natural.
- 4. El sistema según la reivindicación 3,caracterizado por que, en donde el dispositivo de visualización del contorno hepático comprende: una unidad de emisión de posición, configurada para emitir una posición de coordenadas del contorno del tejido hepático identificado; y/o una unidad de visualización de imágenes, configurada para mostrar una imagen del contorno del tejido hepático identificado.
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