鈣化顯示設備與成像設備、以及程序的製作方法

2023-06-13 10:47:46

本發明涉及識別圖像中表示可能鈣化的（calcified）組織的像素區域以及顯示其結果的技術。

背景技術：

常規地，已經提出了用於識別診斷數字圖像中表示微鈣化（微觀鈣化）的像素區域，以及圍繞表示微鈣化的團簇（cluster）的區域來顯示框（矩形邊界）的系統（見專利文件1中的摘要等）。依據該系統，操作員能夠有目標地且直觀地辨別在診斷圖像中表示微鈣化的團簇的區域。

現有技術引用

日本專利申請KOKAI No. 2003-310587。

技術實現要素：

本發明要解決的問題

然而，以上所描述的系統不允許操作員直觀地辨別各個微鈣化的分布，特別是其的緊密度，該分布在微鈣化的圖像診斷中是一種有用的信息，因而仍然引起操作員在診斷中顯著的困難。

鑑於此類情境，存在對於一種技術的需要，採用該技術能夠直觀地辨別在圖像中表示可能鈣化的組織的像素區域的緊密度。

用於解決該問題的部件

本發明在其第一方面中提供一種鈣化顯示設備，所述鈣化顯示設備包括：

識別部件，用於識別圖像中表示可能鈣化的組織的像素區域；

擴大部件，用於對於每個所述識別的像素區域來擴大包括所述像素區域的對應區域；

分組（grouping）部件，用於將關於連續鄰接彼此的所述擴大的對應區域的所述像素區域組合成一個組；以及

顯示部件，用於對於每個所述組依據屬於所述組的所述像素區域的數量，採用顏色或亮度來顯示以下中的至少一個：屬於所述組的所述像素區域、對於所述像素區域的擴大的對應區域，以及包圍所述像素區域的邊界。

本發明在其第二方面中提供在該第一方面中的所述鈣化顯示設備，其中所述擴大部件按照一直到預定義的擴大比例（rate），圍繞對於所述對應區域的所述像素區域來擴大所述對應區域。

本發明在其第三方面中提供在該第二方面中的所述鈣化顯示設備，其中所述預定義的擴大比例是範圍從兩倍到十倍（或按照面積從四倍到一百倍）的任何值。

本發明在其第四方面中提供在該第一到第三方面的任何一個中所述的鈣化顯示設備，其中所述對應區域具有圓形的或橢圓形的形狀。

本發明在其第五方面中提供在該第一到第四方面的任何一個中所述的鈣化顯示設備，其中：

所述圖像是三維圖像，

所述對應區域是三維區域，以及

所述顯示部件對於每個所述組依據在投影圖像（其中所述三維圖像被投影到一個平面上）中屬於所述組的所述像素區域的數量，採用顏色或亮度來顯示以下中的至少一個：屬於所述組的所述像素區域，對於所述像素區域的所述擴大的對應區域，以及包圍所述像素區域的邊界。

本發明在其第六方面中提供在該第一到第五方面的任何一個中所述的鈣化顯示設備，其中所述顯示部件對應所述組顯示屬於所述組的所述像素區域的數量。

本發明在其第七方面中提供在該第一到第六方面的任何一個中所述的鈣化顯示設備，其中所述圖像是超聲圖像。

本發明在其第八方面中提供在該第一到第六方面的任何一個中所述的鈣化顯示設備，其中所述圖像是射線照相圖像、放射斷層照相圖像、或磁共振圖像。

本發明在其第九方面中提供一種成像設備，其包括用於通過成像採集所述圖像的成像部件，以及在該第一到第八方面的任何一個中所述的鈣化顯示設備。

本發明在其第十方面中提供一種程序，所述程序用於引起計算機作為該第一到第八方面的任何一個中所述的鈣化顯示設備來操作。

本發明的效果

依據以上所描述的方面中的本發明，以下是可能的：識別圖像中表示可能鈣化的組織的像素區域、將相互鄰近的像素區域進行分組、以及依據屬於一組的像素區域的數量採用顏色或亮度來突出屬於該組的像素區域；因而，像素區域的分布（其在微鈣化的圖像診斷中是一種有用信息）能夠直觀地被辨別。

附圖說明

圖1是依照本發明的一實施例的、示出超聲圖像顯示設備的配置的圖解。

圖2是示出超聲圖像處理段（section）的功能配置的功能塊圖解。

圖3是示出微鈣化的候選區域的設想檢測的示例的圖解。

圖4是示出對微鈣化的候選區域進行分組的示例的圖解。

圖5是示出在第一實施例中分組結果圖像的示例的圖解。

圖6是依照第一實施例的在超聲圖像顯示設備中進行微鈣化候選顯示處理的流程圖。

圖7是示出在第二實施例中分組結果圖像的示例的圖解。

圖8是示出依照第二實施例的在超聲圖像顯示設備中進行微鈣化候選顯示處理的流程圖。

具體實施方式

本發明的實施例將在下文中被描述。

首先，將描述依照當前實施例的超聲圖像顯示設備的配置。

圖1是示出依照當前實施例的超聲圖像顯示設備1的配置的圖解。如圖1中所示，超聲圖像顯示設備1具有超聲探測器2、傳送/接收（T/R）段3、功率源電路4、超聲圖像處理段5、顯示控制段6、顯示段7、操作段8、以及主控制段9。

超聲探測器2被提供有多個超聲振動器2a，以用於執行超聲的傳送/接收。當驅動脈衝（其為電壓脈衝波）被應用到超聲振動器2a時，生成超聲並將之傳送到主體。

傳送/接收段3將驅動脈衝傳送到超聲振動器2a。傳送/接收段3還對超聲的回聲信號應用定相添加（phased addition）來形成對於每個聲線路（line）的回聲信號。

功率源電路4將超聲的傳送/接收中所要求的電功率供應給傳送/接收段3。

超聲圖像處理段5執行處理以用於在來自傳送/ 接收段3的回聲信號上產生超聲圖像。例如，超聲圖像處理段5應用B模式處理（其包括對數壓縮處理、包絡檢波處理等）、顏色都卜勒處理（其包括正交檢波處理、濾波處理等），以及諸如此類。此外，超聲圖像處理段5通過掃描轉換器對所處理的信號進行掃描轉換，以生成表示超聲圖像的圖像數據。進一步地，超聲圖像處理段5在由所生成的超聲圖像數據所表示的超聲圖像中，基於超聲圖像數據來檢測微鈣化的候選區域，並生成表示檢測的結果的圖像數據。

顯示控制段6在顯示段7中顯示基於所生成的圖像數據的圖像。

顯示段7由LCD（液晶顯示器）、CRT（陰極射線管）或諸如此類來組成。

操作段8配置成包括鍵盤（以用於允許操作員輸入命令和/或信息）、定點裝置（未示出）、以及諸如此類。

主控制段9控制超聲圖像顯示設備1中的若干段，使得超聲圖像被顯示。主控制段9響應由操作員進行的操作來設置對於超聲的傳送條件。所述傳送條件包括例如對要被傳送到超聲振動器2a的驅動脈衝進行定義的參數，即對所述驅動脈衝的振幅、脈衝寬度、脈衝重複循環等進行確定的要素。

應當注意，超聲圖像處理段5、顯示控制段6、以及主控制段9可例如由從存儲段（未示出）讀取預先規定的程序並執行該程序的CPU（中央處理單元）來實現。

緊接著，將描述超聲圖像處理段5的功能配置。

圖2是示出超聲圖像處理段5的功能配置的功能塊圖解。

超聲圖像處理段5具有超聲圖像採集段51、微鈣化候選檢測段52、候選的對應區域擴大段53、鄰近候選分組段54、以及分組結果圖像產生段55。

超聲圖像採集段51採集超聲圖像。具體地，超聲圖像採集段51基於收集的回聲信號來生成超聲圖像數據，所生成的超聲圖像數據表示在主體中要被成像的區域中的任意截面平面中的超聲圖像。例如，主體的胸部（breast）被定義為要被成像的區域，且B模式處理被應用到來自該區域的回聲信號，以重複生成在任意截面平面中的超聲圖像數據。超聲圖像採集段51響應由操作員進行的指定操作來指定被生成的超聲圖像數據的集合作為要通過微鈣化候選檢測處理來進行處理的對象。

微鈣化候選檢測段52檢測由待被處理的超聲圖像數據所表示的超聲圖像中的微鈣化的候選區域。在本文中使用時，候選區域指代表示可能鈣化的組織的像素區域。儘管候選區域通常是粒狀的，但其可以採用若干形狀中的任何一個。檢測的方法可以是任何已知的方法，諸如一種使用像素值閾值處理（thresholding）的方法。例如，在其中具有等於或大於預定義閾值的像素值（亮度）的像素在空間上連續地出現以具有在某一範圍內的面積的區域被識別為微鈣化的候選區域。

圖3示出微鈣化的候選區域的設想檢測的示例。該示例示出其中大量的候選區域一起在胸部的超聲圖像U中的局部區域R中被檢測的過程。

候選的對應區域擴大段53定義了對於微鈣化的每個被檢測到的候選區域的用於計算的對應區域，使得該對應區域包括該候選區域的至少部分。用於計算的對應區域本質上定義為具有與所檢測到的候選區域大體相同的尺寸和形狀的區域。然而，用於計算的對應區域可被定義具有另一形狀，諸如圓形或近似它的橢圓形。一旦已定義了用於計算的對應區域，則候選的對應區域擴大段53逐漸地擴大用於計算的對應區域。重複執行用於計算的對應區域的擴大，直到擴大的比例達到預定義的上限比例。該上限比例可由操作員設置成任意比例。該上限比例可例如具有從兩倍到十倍的數量級。

鄰近候選分組段54對相互鄰近的候選區域進行分組，並對每個組的候選區域的數量進行計數。這裡，其用於計算的對應區域在被擴大後連續鄰接彼此的一組候選區域被組合成一個組。也就是，關於從一個到另一個沒有間隙地被連接的多個用於計算的對應區域的一組候選區域，換言之，其用於計算的對應區域與彼此直接或間接地接觸的候選區域被組合成一個組。特定地，例如，每個候選區域初始被定義為一個組，且在每個組中候選區域的數量設置為一。緊接著，在用於計算的對應區域的擴大期間，當某一用於計算的對應區域與另一用於計算的對應區域發生接觸時，那些鄰接的用於計算的對應區域的相應候選區域所屬於的組被組合成一個新的組。然後，在被組合前在相應組中的候選區域的數量被求和，且得到的數量被設置成該新的組的候選區域的數量。該過程在每次用於計算的對應區域與另一用於計算的對應區域發生接觸時重複被執行。

圖4示出對微鈣化的候選區域進行分組的示例。圖4（a）示出檢測到的候選區域C。圖4（b）示出在其中在每個候選區域C的用於計算的對應區域D的擴大期間，用於計算的對應區域D與另一用於計算的對應區域D發生接觸形成組的過程。在當前示例中，圓形的或橢圓形的區域被定義為用於計算的對應區域D，其被其的周線（外部周邊）所表示。對於具有兩個或更多候選區域C的組，該組中的候選區域的數量對應地被顯示。圖4（c）示出在按照一直到上限比例來擴大用於計算的對應區域D時,組的狀況。在當前示例中，具有七個候選區域的一個組、具有四個候選區域的一個組、具有兩個候選區域的一個組、以及具有一個候選區域的三個組最終被生成。

分組結果圖像產生段55生成分組結果圖像數據，其對於候選區域的每個組依據該組中候選區域的數量，採用顏色或亮度（明度）來表達以下中的至少一個：屬於該組的候選區域，對於所述候選區域的用於計算的擴大的對應區域，以及包圍所述候選區域的邊界。

圖5示出在第一實施例中分組結果圖像的示例。例如，如圖5（a）中所示，對於每個組，屬於該組的候選區域C本身通過較冷的顏色或較低的亮度來表達，以用於在該組中有較小數量的候選區域的情況，或通過較溫暖的顏色或較高的亮度來表達，以用於較大數量的候選區域的情況。特定地，例如，候選區域的數量被歸類成七個級別：1、2、3、4、5、6和7，或者更多，且所述級別被指派以它們對應的顏色，相應是：藍、淺藍、綠、黃綠、黃、橙、以及紅。

備選的是，如在圖5（b）中示範地示出的，對於每個組，屬於該組的候選區域C的用於計算的擴大的對應區域D通過較冷的顏色或較低的亮度來表達，以用於在該組中有較小數量的候選區域的情況，或通過較溫暖的顏色或較高的亮度來表達，以用於較大數量的候選區域的情況。

仍然備選的是，如在圖5（c）中示範地示出的，對於每個組，包圍屬於該組的候選區域C的圓形的或多邊形的邊界E通過較冷的顏色或較低的亮度來表達，以用於在該組中有較小數量的候選區域的情況，或通過較溫暖的顏色或較高的亮度來表達，以用於較大數量的候選區域的情況。

應當注意，在超聲圖像U中，除了以上所描述的表達之外或代替它們的是，對於微鈣化的候選區域的每個組，在該組中候選區域的數量可例如在該組的附近被疊加，使得該數量對應地被增加。

現在，將描述依照第一實施例的在超聲診斷設備中微鈣化候選顯示處理的流程。

圖6是依照第一實施例的在超聲圖像顯示設備中微鈣化候選顯示處理的流程圖。

在步驟S1，超聲圖像採集段51採集一個超聲圖像作為要通過微鈣化候選檢測處理來進行處理的對象。

在步驟S2，微鈣化候選檢測段52對所採集的超聲圖像中微鈣化的候選區域進行檢測。

在步驟S3，候選的對應區域擴大段53定義對於微鈣化的每個候選區域的用於計算的對應區域，且還定義包括該候選區域的一個組。

在步驟S4，候選的對應區域擴大段53將每個用於計算的對應區域圍繞其候選區域進行稍微擴大。

在步驟S5，對於每個候選區域，一旦其用於計算的對應區域已與另一用於計算的對應區域發生接觸，則鄰近候選分組段54將對於鄰接的用於計算的對應區域的候選區域所屬於的組組合成一個新的組。在該新的組中候選區域的數量被確定為在被組合前在所述組中的候選區域的數量的合計值。

在步驟S6，候選的對應區域擴大段53判定預定義的上限比例是否被用於計算的對應區域的擴大的比例所達到。在沒有被達到時，該過程回到步驟S4。在被達到時，該過程轉到步驟S7。

在步驟S7，分組結果圖像產生段55生成分組結果圖像數據，其對於每個組依據該組中候選區域的數量，採用顏色或亮度來表達以下中的至少一個：屬於該組的候選區域本身，對於所述候選區域的用於計算的擴大的對應區域、以及包圍所述候選區域的邊界。

在步驟S8，顯示控制段6顯示由分組結果圖像數據所表示的分組結果圖像。

第二實施例

第二實施例將要通過微鈣化候選檢測處理來進行處理的對象擴展到三維（3D）圖像。在第二實施例中，構成超聲圖像處理段5的若干段按照以下來操作：

超聲圖像採集段51產生3D超聲圖像。具體地，它基於收集的回聲信號生成對象中要被成像的區域中對於多個接連的截面平面的超聲圖像數據。它然後從所述多個超聲圖像數據的集合來生成表示3D超聲圖像的體積數據，3D超聲圖像是由一個堆疊在另一個上面的多個二維（2D）超聲圖像來組成的。例如，收集用於主體的胸部（作為要被成像的區域）的回聲信號，同時改變超聲探測器2的角度被進行以生成在所述多個接連的截面平面中的超聲圖像數據。超聲圖像採集段51基於該超聲圖像數據來生成表示3D超聲圖像的體積數據，3D超聲圖像是由一個堆疊在另一個上面的多個超聲圖像來組成的。該數據然後被指定作為要通過微鈣化候選檢測處理來進行處理的對象。

微鈣化候選檢測段52檢測由待被處理的體積數據所表示的3D超聲圖像中微鈣化的候選區域。例如，它將在其中具有等於或大於預定義閾值的像素值（亮度）的像素（體素）連續地出現以具有在某一範圍內的體積的區域檢測為微鈣化的候選區域。

對於微鈣化的每個候選區域，候選的對應區域擴大段53定義了包括該候選區域的至少部分的用於計算的3D對應區域。用於計算的對應區域本質上定義為具有與所檢測到的候選區域大體相同的尺寸和形狀的區域。然而，用於計算的對應區域可被定義為球體或近似它的橢球體。一旦已定義了用於計算的對應區域，則候選的對應區域擴大段53逐漸地擴大用於計算的對應區域。重複執行用於計算的對應區域的擴大，直到擴大的比例達到預定義的上限比例。該上限比例可由操作員設置成任意比例。該上限比例可例如具有從兩倍到十倍的數量級。

如同在第一實施例中一樣，在用於計算的對應區域的擴大期間，當某一用於計算的對應區域與另一用於計算的對應區域發生接觸時，鄰近候選分組段54將鄰接的用於計算的對應區域的相應候選區域所屬於的組組合成一個新的組。通過這種方式，相互鄰近的候選區域被分組，且對於每個組來對候選區域的數量進行計數。

分組結果圖像產生段55將3D超聲圖像以及微鈣化的候選區域的用於計算的擴大的對應區域投影到一個任意的平面上，以產生它們的投影圖像。此外，分組結果圖像產生段55生成分組結果圖像數據，其對於每個組依據在投影圖像中該組中的候選區域的數量，採用顏色或亮度來表達以下中的至少一個：屬於該組的候選區域本身，對於所述候選區域的用於計算的擴大的對應區域，以及包圍所述候選區域的邊界。

圖7示出第二實施例中分組結果圖像的示例。例如，如圖7中所示，3D超聲圖像V連同用於計算的對應區域D被投影到一個任意平面上，以產生投影圖像P。在投影圖像P中，對於候選區域的每個組，屬於該組的候選區域C的用於計算的擴大的對應區域D通過較冷的顏色或較低的亮度來表達，以用於在該組中有較小數量的候選區域的情況，或通過較溫暖的顏色或較高的亮度來表達，以用於較大數量的候選區域的情況。

現在，將描述依照第二實施例的在超聲診斷設備中微鈣化候選顯示處理的流程。

圖8是依照第二實施例的在超聲圖像顯示設備中微鈣化候選顯示處理的流程圖。

在步驟T1，超聲圖像採集段51採集3D超聲圖像作為要通過微鈣化候選檢測處理來進行處理的對象。

在步驟T2，微鈣化候選檢測段52檢測被採集的3D超聲圖像中微鈣化的候選區域。

在步驟T3，候選的對應區域擴大段53定義了對於微鈣化的每個候選區域的用於計算的3D對應區域，且還定義包括該候選區域的一個組。

在步驟T4，候選的對應區域擴大段53將每個用於計算的對應區域圍繞其候選區域進行稍微擴大。

在步驟T5，對於每個候選區域，一旦其用於計算的對應區域已與另一用於計算的對應區域發生接觸，則鄰近候選分組段54將對於鄰接的用於計算的對應區域的候選區域所屬於的組組合成一個新的組。該新的組中候選區域的數量被確定為在被組合前在所述組中的候選區域的數量的合計值。

在步驟T6，候選的對應區域擴大段53判定預定義的上限比例是否被用於計算的對應區域的擴大的比例所達到。在沒有被達到時，該過程回到步驟T4。在被達到時，該過程轉到步驟T7。

在步驟T7，分組結果圖像產生段55將3D超聲圖像和所述候選區域的用於計算的擴大的對應區域投影到一個任意平面上，以產生它們的投影圖像。

在步驟T8，分組結果圖像產生段55生成分組結果圖像數據，其對於每個組依據在投影圖像中該組中的候選區域的數量，採用顏色或亮度來表達以下中的至少一個：屬於該組的候選區域本身，對於所述候選區域的用於計算的擴大的對應區域，以及包圍所述候選區域的邊界。

在步驟T9，顯示控制段6顯示由分組結果圖像數據所表示的分組結果圖像。

依據以上所描述的實施例，對於微鈣化的每個被檢測到的候選區域，其用於計算的對應區域被擴大，其對應區域與彼此發生接觸的候選區域被分組，且圖像數據被生成，其對於每個組依據在該組中候選區域的數量，採用顏色或亮度來表達以下中的至少一個：屬於該組的候選區域，對於所述候選區域的用於計算的擴大的對應區域，以及包圍所述候選區域的邊界。因而，在微鈣化的圖像診斷中是一種有用信息的微鈣化的各個被檢測到的候選區域的分布，特別是其緊密度，能夠直觀地被辨別。因此，能夠減輕由操作員在診斷中所經歷的困難。

此外，依據以上所描述的實施例，即使在超聲圖像中分立的位置處出現了在其中多個微鈣化的候選區域被密堆積的區的情況中，所述區能夠被表達和突出為分立的團簇，而不被強制地組合和突出在一個檢測邊界內。

進一步地，依據以上所描述的第二實施例，產生了投影圖像，在該投影圖像中，在3D超聲圖像中被檢測到的微鈣化的候選區域以及指示它們的分布的信息被投影到一任意的平面上；因此，可觀察到在具體的2D截面平面中難以檢測到的有關微鈣化的固體團簇的信息。

應當注意，本發明不被限制於以上所描述的實施例，且在不偏離本發明的精神和範疇的情況下，可做出若干修改。

例如，在以上所描述的實施例中，要被處理的圖像是超聲圖像；然而，它可以是以另一模態（modality）出現的圖像，諸如一般的X射線射線照相圖像、X射線CT（計算斷層照相）圖像、乳房X線照片、或MRI（磁共振成像）圖像。

此外，例如，以上所描述的實施例指代包括成像部件的圖像顯示設備；然而，不帶有成像部件的設備，其用於依據候選區域的數量採用顏色或亮度來顯示以下中的至少一個：在輸入圖像中的微鈣化的候選區域，對於所述候選區域的用於計算的擴大的對應區域，以及包圍所述候選區域的邊界，也可構成本發明的一個實施例。

進一步地，例如，用於引起計算機作為前面所提及的設備來操作的程序以及為此的存儲媒體也可各自構成本發明的一個實施例。

引用符號的描述

超聲圖像顯示設備（鈣化顯示設備和成像設備）

2 超聲探測器

2a 超聲振動器

3 傳送/接收（T/R）段

4 功率源電路

5 超聲圖像處理段

6 顯示控制段（顯示部件）

7 顯示段（顯示部件）

8 操作段

9 主控制段

51 超聲圖像採集段

52 微鈣化候選檢測段（識別部件）

53 候選的對應區域擴大段（擴大部件）

54 鄰近候選分組段（分組部件）

55 分組結果圖像產生段（顯示部件）