乳房造影图像的图像处理方法技术

乳房造影图像的图像处理方法。一种用于渲染乳房造影术图像的方法。获得乳房造影术图像数据并将其存储在计算机可读的电子存储器中。通过从所述图像数据估算致密组织的相对数量；至少从非组织图像内容识别描绘组织的第一控制点以及从致密组织区域识别描绘脂肪的第二控制点；根据所估算的致密组织相对数量为已识别的脂肪及致密组织内容在所述输出数据空间中分配输出图像数据值；以及根据所述第一及第二控制点，将图像数据值映射到所分配的输出图像数据值来映射将所述数据转换到输出数据空间。根据所述映射在显示器上渲染所述乳房造影术图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及对用于乳房造影术(mammography)的放射造影(radiographic) 图像的处理，并且更具体地涉及用于乳房造影术的一致性渲染(consistent rendering)的方法。
技术介绍
在使用X-射线及相关类型的诊断图像时，图像渲染的一致性有助于给予更精确的临床评估。取自相同解剖部位的、具有相同的总体动态范围和对比度设置的多幅图像可以彼此更加容易地进行比较，以用于诊断及跟踪各种疾病，特别是对于同一个病人在不同时间及不同成像仪器上所得到的图像。然而，由于变量的差异，诸如所使用的设备、所采用的技术以及图像的预处理，放射造影图像的一致性渲染难以实现。因此，即使对于在较短的治疗间隔里取自同一个病人的图像来说，在两幅或多幅图像之间也会存在差异，这些差异阻碍了在这些图像之间进行有效的对比，并限制了临床医生检测到可能非常重要的细微变化的能力。这个问题与图像是从胶片上原始得到的并扫描，还是例如使用计算机照射术(CR)或数字射线照相术(DR) 系统以数字方式得到的有关。在不同类型的χ-射线，特别是胸部χ-射线摄影及相关成像方面已经取得了一定的进展。但是，事实上，已经证明一致性图像渲染通常是很难实现的。由于众多原因，为乳房造影术图像提供一致性渲染被认为是特别有挑战性。乳房造影术的特征在于，相对于其它放射造影术方法来说，其功率水平较低，以及需要对从低水平曝光获得的图像数据进行适当的预处理，以便能够更加清晰地辨别软组织中的细微变化。乳房是非刚性的3D结构并且需要压迫乳房来获得更好的图像质量。乳房的放置以及所使用的压缩水平都可能从一次捕获(acquisition)到下一次捕获有相当大的变化。成像技术、压缩、放置以及图像处理技术的变化易于导致图像外观和质量的明显差异。部分地由于这些因素和该问题的总体复杂性，对于乳房造影术成像处理，一致性渲染并未受到相当的关注。正因为这样，放射科医生通常需要适应与系统相关的渲染差异，即使对于同一个病人、但在不同时间拍摄的图像。一般地，乳房平均具有大约50%的纤维腺(fibroglandular)组织，即纤维结缔 (connective)组织和衬在乳房管(软组织)的腺上皮细胞的混合，以及50 %的脂肪组织 (fat tissue)。然而，放射的乳房外观在个体之间不同，这种不同部分地由于脂肪(fatty) 与致密(dense)纤维腺(fibroglandular)组织的相对数量的变化。作为分类指引，美国放射学院(ACR)的乳房成像报告与数据系统(BIRADS)将乳房组织密度确定为四个主要分组。 第I类对应于具有高脂肪组织浓度的乳房。第II类分组表示分散的纤维腺密度。第III 类表示异质致密组织。第IV类对应于极高的乳房密度。对于乳房造影术评估的具体问题涉及不同组织类型之间的相似密度，以及通常被称为致密组织的纤维腺组织和癌病灶(cancer lesions)之间的相似密度。乳房造影软组织密度增大的女性得癌症的风险是具有原始脂肪(fatty)乳房的女性的四到六倍。由于大部分乳癌发自于衬在乳房管的上皮细胞，因此，具有更多这种组织(如通过增大的乳房造影的密度所反映)，可表明患上乳癌的可能性更高。研究已经发现，密度更高的区域中的病灶本身比脂肪区域中的病造更加不易从乳房造影片中检测到，这有些加剧了该问题。对乳房造影图像的渲染的挑战在于，为观察器(viewer)恰当地增加对比度，以便更好地在乳房组织之间以及癌和正常乳房组织之间在密度上进行区别或放大细微差异。当前乳房造影片与先前检查的对比已经是被用来检测随时间的变化的常用方法之一，这个随时间的变化为早期癌变的征兆。由于这种惯例，图像一致性在使用乳房造影术的乳癌诊断中具有一定作用。然而，由于这些因素，乳房造影术的图像一致性渲染仍然具有挑战。正如先前所讨论的，从一个个体到另一个个体，致密组织数量可能会明显地变化。 虽然增大的乳房密度与增加的乳癌风险相关联，但随着年纪的增大，致密组织的数量也会减少。根据支配乳房造影的图像的一致性渲染的因素，恰当地响应于对从一个个体到另一个个体的致密组织数量的变化，并响应于对于同一个个体从一次检查到另一次检查的这种变化，意味着乳房造影术中的一致性渲染的重要挑战。可以计算乳房密度(有时表示为乳房造影的百分密度或MPD)以帮助临床医生将乳房组织归类为前面所描述的类I-IV。在共同受让的、由Huo等人在2009年5月沈日提交的名称为Assessment of Breast Density and Related Cancer Risk(乳房密度及相关癌症风险的评估)”的美国专利序列号12/471，675的专利中，提出了一种估算MPD的方法。 由于脂肪的有效原子序数(atomic number)比纤维腺组织的低，因此从脂肪组织的X-射线衰减相比从更致密的纤维腺组织要少。脂肪在乳房造影片上表现为暗(即，具有较高的光密度)，而纤维腺组织表现为亮(即，呈现出较低的光密度)。诊断医生通常将与纤维腺组织相关的亮区域认定为具有增加的“乳房造影的密度”。乳房密度或MPD信息可帮助临床医生更好地控制病人的治疗及癌症风险。在图像处理中使用这种信息能够潜在地有助于一致地渲染图像。基于图像中的致密组织的数量的色阶(Tone-scale)调整作为参照，将允许在病人之间以及横跨不同的成像形式及成像处理而对乳房造影图像进行一致性渲染。此外， 可以控制致密组织部分的渲染，从而能够更好地增强致密组织中的癌。使用存储荧光体(storagephosphor)的计算机照射术(computed radiography) 系统和数字射线照相术(digital radiography)系统与从常规屏幕/胶卷系统(通常为 40 1)能够获得的曝光宽容度相比，可以提供更宽的曝光宽容度(高达10，000 1)。这意味着对于计算机照射术系统来说，在图像感测及记录时，曝光错误的严重性要小得多。 然而，图像显示装置的动态范围更加有限。可以特定地制作计算机照射术中的色阶映射 (mapping)来提供每一个体图像的最佳再现。然而，大多数输出介质，例如照相胶片以及诸如平板或阴极射线管(CRT)显示器的显示器并不具有足够宽的动态范围来以合适的视觉对比度以大约10，000 1的宽容度(latitude)显示这种信息。因此，需要仔细分配可用的输出动态范围，从而显示输入代码值的与临床相关的部分。调整放射造影术图像值的强度范围和斜率的常规方法通常并不满足乳房造影术的要求。对于通常的放射造影术，例如，提供改进对比度的方法，这些方法不能解决乳房造影术引起的特定问题，但是能更好地适用于更常规的X-射线图像，诸如在Lee等人的名禾尔为 “Automatic Tone Scale Adjustment Using Image Activity Measures (使用图像活跃性测量的自动色阶调整)，，的美国专利No. 5，633，511中描述的构造色阶转换曲线的那些方法，或者诸如在共同受让的、Barski等人的、名称为“Method of Automatically Dtermining Tone-Scale Parameters for a Digital Image (自本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于渲染乳房造影术图像的方法，包括：获得病人的乳房造影术图像数据并将所述图像数据存储在计算机可读的电子存储器中；生成将所述图像数据转换到预定的输出数据空间的映射，其中，每个输入数据码值对应于输出图像数据值，通过下述步骤来生成映射：（ａ）从所述乳房造影术图像数据估算致密组织的相对数量；（ｂ）至少从非组织图像内容识别描绘乳房组织的第一控制点，以及从致密组织区域识别描绘脂肪组织区域的第二控制点；（ｃ）根据所估算的致密组织相对数量为已识别的脂肪及致密组织内容在所述输出数据空间中分配输出图像数据值；以及（ｄ）根据所述第一及第二控制点，将图像数据值映射到所分配的输出图像数据值；以及根据所生成的映射在显示器上渲染所述乳房造影术图像。

【技术特征摘要】
2010.02.25 US 12/7122261.一种用于渲染乳房造影术图像的方法，包括获得病人的乳房造影术图像数据并将所述图像数据存储在计算机可读的电子存储器中；生成将所述图像数据转换到预定的输出数据空间的映射，其中，每个输入数据码值对应于输出图像数据值，通过下述步骤来生成映射(a)从所述乳房造影术图像数据估算致密组织的相对数量；(b)至少从非组织图像内容识别描绘乳房组织的第一控制点，以及从致密组织区域识别描绘脂肪组织区域的第二控制点；(c)根据所估算的致密组织相对数量为已识别的脂肪及致密组织内容在所述输出数据空间中分配输出图像数据值；以及(d)根据所述第一及第二控制点，将图像数据值映射到所分配的输出图像数据值；以及根据所生成的映射在显示器上渲染所述乳房造影术图像。2.如权利要求1所述的方法，其中，估算致密组织的相对数量包括获得表达百分比密度的比率。3.如权利要求1所述的方法，其中，生成映射形成查找表。4.如权利要求1所述的方法，其中，分配输出图像数据值进一步包括识别限制所述致密组织区域或位于所述致密组织区域中的第三控制点。5.如权利要求1所述的方法，其中，估算致密组织的相对数量包括使用直方图分析。6.如权利要求1所述的方法，其中，映射图像数据值进...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·霍，K·聂，J·张，F·徐，
申请(专利权)人：卡尔斯特里姆保健公司，
类型：发明
国别省市：US