Método de radiografía de doble energía que no necesita calibración.

Método para generar una imagen de hueso y una de tejido blando de un objeto por medio de una técnica de radiografía de doble energía, en el que dichas imágenes de hueso y de tejido blando se calculan con restas de logaritmos ponderadas de imágenes de baja energía y de alta energía

- generando una imagen de radiación de alta energía PH de dicho objeto con un primer nivel de energía de una fuente de radiación,

- generando una imagen de radiación de baja energía PL de dicho objeto con un segundo nivel de energía de una fuente de radiación más bajo que dicho primer nivel de energía,

- calcular una imagen de relación Log

(PH)/ Log(PL),

- calcular al menos un valor de un parámetro peso wS por medio de valores de píxel de dicha imagen de relación, - generar una imagen de hueso como Phueso ≥ Exp(Log(PH)-wSLog(PL)),

caracterizado por los pasos de

- localizar bordes de hueso en dicha imagen de hueso,

- calcular al menos un valor de un parámetro peso wB a partir de valores de píxel de pares de píxeles de píxeles adyacentes a un borde de hueso y situados en lados opuestos de dicho borde,

- reconstruir una imagen de tejido blando como Pblando ≥ Exp(Log(PH)-wBLog(PL)).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11180932.

Solicitante: Agfa HealthCare.

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: SEPTESTRAAT 27 2640 MORTSEL BELGICA.

Inventor/es: BERTENS,TOM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO O GENERACION DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL... > Perfeccionamiento o restauración de imagen, p. ej.... > G06T5/50 (utilizando varias imágenes, p. ej. promedio, resta)
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > A61B6/00 (Aparatos de diagnóstico por radiación, p. ej. combinados con el equipo de radioterapia (instrumentos para la medida de la intensidad de la radiación de aplicación en el campo de la medicina nuclear, p. ej. en vivo cómputo, G01T 1/161; aparatos para la toma de fotografías de rayos X G03B 42/02))
  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO O GENERACION DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL... > G06T7/00 (Análisis de imagen, p. ej. desde un mapeado binario para obtener un mapeado no binario)
  • SECCION G — FISICA > COMPUTO; CALCULO; CONTEO > TRATAMIENTO O GENERACION DE DATOS DE IMAGEN, EN GENERAL... > G06T11/00 (Generación de imagen 2D (Bidimiensional))
  • SECCION A — NECESIDADES CORRIENTES DE LA VIDA > CIENCIAS MEDICAS O VETERINARIAS; HIGIENE > DIAGNOSTICO; CIRUGIA; IDENTIFICACION (análisis de... > Aparatos de diagnóstico por radiación, p. ej. combinados... > A61B6/03 (Tomografía computerizada (ecotomografía A61B 8/14))

PDF original: ES-2472454_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Método de radiografía de doble energía que no necesita calibración.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención hace referencia a la radiografía de doble energía y, más particularmente, a un método automático que no necesita calibración para una descomposición de material por doble energía en radiografía digital.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La radiografía de doble energía es una técnica que consiste en tomar dos imágenes radiográficas de un objeto a distinta energía de radiación. Se combinan una imagen de alta energía y una imagen de baja energía para formar imágenes que realzan diferentes composiciones de material en el objeto. En aplicaciones de grabación de imágenes médica se reconstruyen, por regla general, imágenes de huesos o tejidos blandos.

Existen distintos tipos de algoritmos para obtener imágenes de descomposición de material en radiografía de doble energía.

Una primera categoría de algoritmos descompone las imágenes de alta y de baja energía en espesores equivalentes de materiales de base. Estos métodos representan el coeficiente de atenuación como una suma ponderada de funciones base no lineales en la que los pesos representan los espesores de material de base. Esta técnica requiere un exhaustivo proceso de calibración, según el cual se miden los valores de píxel de alta y de baja energía para distintos pares de kVp empleando un fantoma de calibración que contiene una gama de espesores para ambos materiales de base, normalmente aluminio y Lucite.

Una segunda categoría de algoritmos calcula las imágenes de descomposición como una resta de logaritmos ponderada lineal de las imágenes de baja y de alta energía.

En este sencillo enfoque, se supone que se generan imágenes empleando espectros monoenergéticos y que el objeto representado se compone de 2 materiales: hueso y tejido blando.

La señal en el píxel (x, y) en las imágenes de baja y de alta energía se obtiene de la siguiente manera:

PL ~ Exp ( -!S, LzS -!B, LzB) PH ~ Exp ( -!S, HzS -!B, HzB)

Donde !S, L y !B, L son los coeficientes de atenuación de los tejidos blandos y de los huesos para el espectro de baja energía, !S, H y !B, H son los coeficientes de atenuación de los tejidos blandos y de los huesos para el espectro de alta energía y zS y zB son los espesores de los tejidos blandos y de los huesos en el paciente para la posición de píxel (x, y) .

Calculando la resta de las imágenes convertidas a escala logarítmica con un parámetro peso w, se pueden generar imágenes específicas para cada material.

Log ( POUT ) = Log (PH) – w Log (PL)

= -!S, HzS -!B, HzB – w (-!S, LzS -!B, LzB)

= - (!S, H - w !S, L) zS - (!B, H - w !B, L) zB

Si el parámetro peso se define como wS = !S, H / !S, L, se genera una imagen de hueso. Del mismo modo, si el parámetro peso se define como wB = !B, H / !B, L, se genera una imagen de tejido blando.

En la técnica anterior, los parámetros peso son seleccionados y ajustados manualmente por el observador durante el estudio de las imágenes.

En la patente de la técnica anterior WO 02/19909 A1, los parámetros peso se calculan automáticamente de manera iterativa utilizando métricas de cancelación.

En Shkumat N et al., “Optimization of image acquisition techniques for dual-energy imaging of the chest”, Medical Physics, AIP, Melville, NY, EE.UU., Vol. 34, Nº 10, 20 septiembre 2007, págs. 3904-3915, se da a conocer un método que utiliza una imagen de radiografía de alta energía y una de baja energía para calcular mediante una resta una imagen de hueso, así como una imagen de tejido blando. La imagen de baja energía se pondera con un factor wS en una primera resta para generar una imagen de hueso y con un factor wB en una segunda resta que se emplea para generar una imagen de tejido blando. El factor wS se calcula automáticamente utilizando la relación entre las imágenes de alta y de baja energía. Sin embargo, no se dice cómo se obtiene ws.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para calcular las imágenes de descomposición (imágenes de hueso y de tejido blando) por medio de una técnica de radiografía de doble energía basada en una resta de logaritmos ponderada de imágenes de baja y de alta energía, en la que los parámetros peso adecuados se calculan automáticamente de una manera no iterativa que no necesita calibración y sin saber nada sobre los ajustes de exposición aplicados.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

Los aspectos anteriormente mencionados se logran mediante un método tal y como se define en la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se establecen características específicas para realizaciones preferidas de la invención.

La descomposición en una imagen de tejido blando y una imagen de hueso se calcula según una técnica de resta de logaritmos ponderada, según la cual los pesos se calculan utilizando un análisis del contenido de imagen sin saber nada sobre los ajustes de exposición (kVp, material filtrante) , el tamaño del paciente y los coeficientes de atenuación del material.

La descomposición es un método no iterativo en dos pasos. En un primer paso se reconstruye la imagen de hueso, según el cual el parámetro peso se obtiene a partir del histograma de las relaciones entre los valores de píxel de las imágenes de alta y de baja energía convertidos a escala logarítmica. En un segundo paso, la imagen de hueso se analiza para localizar las estructuras óseas en la imagen. Esta información se usa para calcular el parámetro peso indicado para obtener la imagen de tejido blando a partir de las imágenes de baja y de alta energía.

En general, el método de la presente invención se pone en práctica en forma de producto de programa informático adaptado para llevar a cabo los pasos del método de la presente invención cuando se ejecuta en un medio de procesamiento de señales tal como un ordenador. Habitualmente, el producto de programa informático se encuentra almacenado en un soporte legible por ordenador tal como un DVD. Alternativamente, el producto de programa informático adopta la forma de señal eléctrica y puede transmitirse a un usuario por comunicación electrónica.

Otras ventajas y realizaciones de la presente invención se harán evidentes en la descripción y los dibujos siguientes.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1 muestra una imagen de relación de una imagen de baja energía convertida a escala logarítmica y una imagen de alta energía convertida a escala logarítmica.

La figura 2 muestra el histograma de los valores de píxel de la imagen de relación de la figura 1.

La figura 3 muestra una imagen de hueso reconstruida.

La figura 4 muestra los bordes identificados en la imagen de hueso reconstruida.

La figura 5 muestra la imagen de tejido blando reconstruida.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En la radiografía de doble energía, 2 imágenes son generadas por un sistema de grabación de imagen de rayos x: una imagen de baja energía y una imagen de alta energía.

Un sistema de rayos x de este tipo comprende generalmente una fuente de rayos x y un colimador para generar un haz de rayos x que se dirige hacia el objeto que está siendo examinado (un paciente, un animal, un maniquí de ensayo, etc.) .

A menudo, el sistema de grabación de imagen además comprende un detector de radiación para captar la imagen de radiación del objeto irradiado. Ejemplos de detectores de radiación adecuados son un detector de radiación de estado sólido de panel plano, una pantalla luminiscente fotoestimulable, una película de rayos x convencional,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para generar una imagen de hueso y una de tejido blando de un objeto por medio de una técnica de radiografía de doble energía, en el que dichas imágenes de hueso y de tejido blando se calculan con restas de logaritmos ponderadas de imágenes de baja energía y de alta energía

- generando una imagen de radiación de alta energía PH de dicho objeto con un primer nivel de energía de una fuente de radiación,

- generando una imagen de radiación de baja energía PL de dicho objeto con un segundo nivel de energía de una fuente de radiación más bajo que dicho primer nivel de energía,

- calcular una imagen de relación Log (PH) / Log (PL) ,

- calcular al menos un valor de un parámetro peso wS por medio de valores de píxel de dicha imagen de relación,

- generar una imagen de hueso como Phueso = Exp (Log (PH) -wSLog (PL) ) , caracterizado por los pasos de

- localizar bordes de hueso en dicha imagen de hueso,

- calcular al menos un valor de un parámetro peso wB a partir de valores de píxel de pares de píxeles de píxeles adyacentes a un borde de hueso y situados en lados opuestos de dicho borde,

- reconstruir una imagen de tejido blando como Pblando = Exp (Log (PH) -wBLog (PL) ) .

2. Método según la reivindicación 1, en el que dicho parámetro peso wS se determina

- calculando el histograma de valores de píxel de dicha imagen de relación,

- calculando wS como el centro del intervalo de clase con la frecuencia máxima de dicho histograma.

3. Método según la reivindicación 1, en el que dichos bordes de hueso se localizan sometiendo dicha imagen de hueso a una operación de filtrado de bordes.

4. Método según la reivindicación 1, en el que dicho parámetro peso wB se calcula como un valor promedio, un valor de mediana o un percentil predeterminado de las relaciones de diferencias de valores de píxel de dichos pares de píxeles en la imagen de alta energía convertida a escala logarítmica Log (PH) y en la imagen de baja energía convertida a escala logarítmica Log (PL) .

5. Método según la reivindicación 1, en el que dichas imágenes de baja y de alta energía se ponen en registro espacialmente antes del paso de calcular una imagen de relación.

6. Método según la reivindicación 1, en el que dichas imágenes de baja y de alta energía se preprocesan antes del paso de calcular una imagen de relación.

7. Método según la reivindicación 2, en el que se calcula una máscara de píxeles de interés, comprendiendo dicha máscara píxeles de dicha imagen de relación con excepción de píxeles de regiones de fondo y estructuras luminosas y en el que para el cálculo de dicho histograma sólo se tienen en cuenta píxeles de máscara.

8. Método según la reivindicación 1, en el que dicha imagen de relación se divide en azulejos y en el que se calcula un parámetro peso wS y/o un parámetro peso wB para cada uno de dichos azulejos y en el que para cada píxel se calcula un parámetro peso óptimo por interpolación entre los valores calculados de dichos parámetros peso.

9. Producto de programa informático adaptado para llevar a cabo los siguientes pasos cuando se ejecute en un ordenador sobre una imagen de radiación de alta energía PH de un objeto obtenida irradiando dicho objeto con un primer nivel de energía de una fuente de radiación y sobre una imagen de radiación de baja energía PL de dicho objeto obtenida irradiando dicho objeto con un segundo nivel de radiación de una fuente de radiación más bajo que dicho primer nivel de radiación,

- calcular una imagen de relación Log (PH) /Log (PL) ,

- calcular al menos un valor de un parámetro peso ws por medio de valores de píxel de dicha imagen de relación,

- generar una imagen de hueso como Phueso = Exp (Log (PH) -wsLog (PL) ) ,

- localizar bordes de hueso en dicha imagen de hueso,

- calcular al menos un valor de un parámetro peso wB a partir de valores de píxel de pares de píxeles de píxeles adyacentes a un borde de hueso y situados en lados opuestos de dicho borde,

- reconstruir una imagen de tejido blando como Pblando = Exp (Log (PH) -wBLog (PL) ) .

10. Soporte legible por ordenador que comprende código de programa ejecutable por ordenador adaptado para llevar a cabo los pasos de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.