Устройство диагностики области новообразования типа "киста молочной железы" на маммограммах, имеющее преимущество перед узи

Авторы патента:

Устройство относится к вычислительной технике и информационным технологиям в медицине. Оно может быть использовано визуального улучшения качества оцифрованных снимков, а также в качестве скринингового метода выявления областей кисты молочной железы на маммографических снимках. Технической задачей настоящего устройства является определение областей кисты молочной железы на маммограмме. Устройство состоит из: блока получения цифрового представления маммограммы (блок оцифровки маммограммы) - блок 1; блока гистограммных преобразований входных данных - блок 2; блока текстурной сегментации снимка - блок 3; блок выделения контура новообразования - блок 4; буфера типа LIFO (принцип технической обработки данных по принципу кто приходит последним, тот обслуживается первым) - блок 5; блок вычисления площади и координат центра новообразования - блок 6; блок вычисления периметра и коэффициента формы новообразования - блок 7; буфер типа FIFO, получающий координаты контура объекта - блок 8; блока формирования области новообразования «Киста молочной железы» - блок 9 и управляющего устройства - блок 10.

В настоящее время во все сферы медицины внедряются автоматизированные технологии получения и обработки данных. Самый эффективный метод обнаружения заболеваний в молочной железе - маммография. Киста молочной железы - доброкачественная опухоль. Несмотря на то, что киста не представляет опасности для женщин, участились случаи развития рака молочной железы в кисте. Благодаря современным информационным технологиям существует возможность обработки и анализа маммограмм с целью выявления областей заболеваний молочной железы.

Известен «Способ получения информационного образа рака молочной железы по маммограммам» (патент Российской Федерации 2235361, кл. G06K 9/50, (G06T 7/60, 2002 г.), используемый в качестве неинвазивной биопсии на уровне маркера на любой стадии развития рака молочной железы в виде выявления по маммограммам очагов злокачественного роста через аномальную асимметрию клеточных масс злокачественной опухоли относительно масс здоровых и нераковых клеток [1].

Однако устройств и способов, связанных с диагностированием области новообразования типа «Киста молочной железы» в соответствие с Международным классификатором болезни, учитывающих средний контраст маммографического снимка, нет. Поэтому наибольший интерес представляет создание таких диагностических устройств - помощников врачу для обнаружения областей кист молочной железы.

Технической задачей настоящего устройства является определение областей кисты молочной железы на маммограмме.

В устройстве реализуются следующие этапы вычислений: 1. Гистограммные преобразования маммографического снимка, учитывающие средний контраст снимка; 2. Фильтрация шума; 3. Текстурная сегментация маммограммы; 4. Выделение контуров найденных объектов; 5. Определение геометрических характеристик области кисты.

f(x,y) - исходная маммограмма, имеющая размер m×n. Градации яркостей точек на снимке распределены в диапазоне [0,255].

Киста молочной железы по плотности схожа с жировой тканью молочной железы, поэтому требуется контрастирование маммограммы, учитывающее средний коэффициент контрастности снимка.

Средний контраст определяется следующим образом:

где k - средний коэффициент контрастности изображения, f_max(x,y), f_ср - максимальное и среднее значения яркости исходного снимка, соответственно.

Гистограммное преобразование, учитывающее средний контраст, имеет следующий вид:

где g(x,y) - выходное изображение, k - средний коэффициент контрастности исходного снимка, f(x,y) - текущее значение яркости исходного снимка,

где i - значение градации яркости точки обработанного снимка (i=0255), j - значение градации яркости точки исходного снимка (/=0255,ji,), v[j] - значение элемента гистограммы исходного снимка при яркости j, T - область изменения элементов гистограммы выходного изображения g(x,y), t[i] - значение элемента гистограммы обработанного изображения при яркости i (t[i]T), t[0]=t[f(x,y)=0] - значение элемента гистограммы обработанного изображения при яркости точки, равной 0, m×n - размер изображения.

Преобразование гистограммы вызывает некоторое дополнительное зашумление изображения, поэтому изображение g(x,y) подвергается медианной фильтрации маской 3×3 [2].

d(x,y)=M[g(x,y)],

где d(x,y) - выходное изображение, M - оператор медианной фильтрации. Текстурная сегментация снимка осуществляется по алгоритму из [3].

е(x,y)=S[d(x,y)],

где e(x,y) - выходное изображение, S - оператор текстурной сегментации. Контурные преобразования осуществляются с помощью алгоритма из [3].

r(x,y)=L[e(x,y)],

где r(x,y) - выходное изображение, L - оператор выделения контуров. После выделения областей вычисляются их геометрических характеристики

- площади области кисты S_k (число точек области);

- периметра области P - приближенно равен количеству точек контура области;

- коэффициента формы: K_Ф=P²/S_к.

На чертеже представлена структурная схема устройствам диагностики областей новообразования типа «Киста молочной железы» на маммограммах. Устройство состоит из: блока получения цифрового представления маммограммы (блок оцифровки маммограммы) - блок 1; блока гистограммных преобразований входных данных - блок 2; блока текстурной сегментации снимка - блок 3; блок выделения контура новообразования - блок 4; буфера типа LIFO (принцип технической обработки данных по принципу кто приходит последним, тот обслуживается первым) - блок 5; блок вычисления площади и координат центра новообразования - блок 6; блок вычисления периметра и коэффициента формы новообразования - блок 7; буфер типа LIFO, получающий координаты контура объекта - блок 8; блока формирования области новообразования «Киста молочной железы» - блок 9 и управляющего устройства - блок 10.

Устройство работает следующим образом: с помощью блока оцифровки получают цифровое представление аналоговой маммограммы (блок 1). Оно передается в блок гистограммных преобразований (блок 2). В нем над полученным изображением выполняется операция контрастирования и шумоподавления. Далее выполняется блок 3 - текстурная сегментация маммографического снимка. После выполняется выделение контуров найденного новообразования - блок 4. Количество точек N. принадлежащих контуру объекта определяет размер буфера LIFO (блок 5), в который записываются их координаты. Из данного буфера они поступают на вход блока вычисления площади и координат центра новообразования (блок 6). Данные параметры передаются на вход блока определения периметра и коэффициента формы новообразования (блок 7). В буфер FIFO (блок 8) записываются значения яркостей точек выделенного новообразования (из исходной маммограммы). После значения яркостей точек найденного новообразования (входящие в замкнутую область контура новообразования) копируются в массив (блок 9). Управляющее устройство (блок 10) определяет операции предварительной обработки, текстурной сегментации, а также значения требуемых характеристик выделенного новообразования.

Источники информации

1. Патент Российской Федерации на изобретение 2235361 Способ получения информационного образа рака молочной железы по маммограммам. 20.11.2002

2. Прэтт У. Цифровая обработка изображений: пер. с англ. - М: Мир, 1982, кн. 1. - 312 с; кн. 2. - 493 с.

3. Nguyen et al. Watersnakes: Energy-Driven Watershed Segmentation, IEEE Transactions on Pattern Analysis And Machine Intelligence, VOL. 25, No. 3, March 2003, pp. 330-342.

Устройство диагностики области новообразования типа "Киста молочной железы" на маммограммах, содержащее: блок оцифровки, получающий цифровое представление аналогового маммографического снимка и передающий его на вход блока предварительной обработки; блок предварительной обработки, выполняющий операции контрастирования и шумоподавления; блок выделения области новообразования, выполняющий операции текстурной сегментации; блок выделения контуров и определения координат его точек; буфер типа LIFO, хранящий координаты точек контура новообразования, полученные из блока выделения контуров, и передающий их на вход блока вычисления площади и координат точек центра найденного новообразования, а затем на вход блока определения периметра и коэффициента формы новообразования; буфер типа FIFO, получающий значения яркостей точек выделенного новообразования; управляющее устройство, определяющее параметры операций предварительной обработки, текстурной сегментации, а также требуемых характеристик выделенного новообразования.

Устройство относится к медицине и может быть использовано для диагностики области новообразования типа «Рак молочной железы» на маммографических снимках.

Устройство для охлаждения и термостатирования полупроводниковых приборов // 53072

Устройство сейсмоакустического обнаружения и классификации движущихся объектов (варианты) // 59842

Пункционная игла // 39479

Изобретение относится к медицине, а именно к инструментальным средствам диагностики к пункционным иглам для взятия биопсии для гистологического исследования с возможностью проведения пневмокистографии при диагностике внутрикистозных новообразований

Устройство для забора крови при декапитации лабораторных животных // 114845

Устройство определения объема и нагрузки специализированного онкологического лечебного учреждения по компонентам лечения онкологических заболеваний // 74556

Электроимпедансный компьютерный маммограф // 66932

Устройство для флуоресцентной диагностики новообразований кожи и слизистых оболочек // 64783

Предлагаемая полезная модель относится к медицинским устройствам и может найти применение в диагностике области новообразований, в частности, при диагностике рака кожи, для последующего лечения рака кожи, лазерного удаления доброкачественных новообразований кожи.

Цифровой рентгеновский сканирующий маммографический аппарат // 135247

Прибор для проведения маммографических исследований с целью диагностики рака молочной железы и последующего его лечения. Устройство отличается от аналогов тем, что в качестве тестового используется более раннее ретроспективное изображение того же пациента.

Столбик для забора (варианты) // 119376

Контейнер для крови и ее компонентов // 112043

Изобретение относится к медицине, в частности к медицинским контейнерам, и может быть использовано для заготовки, обработки, транспортировки, хранения и переливания крови и ее компонентов, заменителей крови, а также других биологических жидкостей

Тест-система для определения скрытой крови в выделениях из молочной железы // 49276

Металлический столб для забора с коваными колпаками и установкой посредством бурения ям // 136841

Устройство выполнено в виде металлической трубы круглого или прямоугольного поперечного сечения, отличается тем, что снабжен забивной бобышкой, располагаемой при забивании столба в заранее пробуренную яму на его верхнем торце.

Система диагностики онкологических поражений головного мозга // 71531

Биочип для мультиплексного анализа // 142470

Полезная модель относится к области медицины, а именно к диагностике и может быть использована для диагностики онкологических заболеваний

Днк-чип для комплексной диагностики инфекций, передаваемых половым путем // 117431

Изобретение относится к медицине, а именно к дерматовенерологии и представляет способ комплексной диагностики инфекций, передаваемых половым путем (ИППП), в формате ДНК-чипа, осуществляемый путем параллельной идентификации 29 микроорганизмов в полученном от пациента биоматериале, в том числе: патогенных (Neisseria gonorrhoeae, Chlamidia trachomatis, Treponema pallidum, Trichomonas vaginalis, вирус герпеса I и II типа); условно патогенных (Ureaplasma urealyticum, Mycoplasma genitalium, Mycoplasma hominis, Gardnerella vaginalis, Bacteroides vulgatus, Bacteroides fragilis, Mobiluncus mulieris, Mobiluncus curtisii, Enterococcus faecalis, Escherichia coli, Prevotella melanogenica, Prevotella oralis, Fusobacterium nucleatum, Staphylococcus epidermidis, Streptococcus sanguinis, Corynebacterium spp., Klebsiella pneumoniae, Klebsiella oxytoca, Proteus mirabilis, Enterococcus faecium, Peptostreptococcus anaerobius, Anaerobius prevotii); непатогенных (Lactobacillus spp.), с помощью олигонуклеотидных зондов, специфичных к каждому из выбранных возбудителей, иммобилизованных на стеклянных слайдах с эпокси-модифицированной поверхностью (формат ДНК-чипа)

Устройство для рентгено-сцинтиграфического маркирования зон анатомического объекта // 99696

Устройство для диагностики рака // 51476

Полезная модель относится к медицине, а именно к медицинской диагностической технике, и может быть использована в онкологии в качестве аппаратуры для радионуклидной диагностики рака молочной железы при профилактических обследованиях для лечения больных с радиационно-чувствительными опухолями. Радионуклидный (радиоизотопный) метод диагностического исследования связан с новым способом радиоизотопной визуализации - сцинтиграфией. Маммосцинтиграфия - это способ дифференциальной диагностики патологии молочной железы по визуальной картине распределения в ткани диагностических радиофармпрепаратов, обладающих повышенной тропностью к опухолевым клеткам с использованием сцинтилляционной гамма-камеры.

Система обслуживания пациентов, проходящих онкологический скрининг и уточняющую диагностику на поиск злокачественных новообразований // 100383

Лечебное средство с жадеитом или нефритом, прикладываемое к телу // 58369

Устройство вычисления диагональных признаков формы плоских фигур // 135165