Claims (51)
1. Способ автокалибровки для цифровой томографической реконструкции груди (DBT), включающий:1. An auto-calibration method for digital tomographic breast reconstruction (DBT), comprising:
получение множества двумерных проекционных рентгеновских изображений в угле томографии с использованием средств рентгенографии, включающих рентгеновский источник и рентгеновский детектор;obtaining a plurality of two-dimensional projection x-ray images in the angle of tomography using radiography tools, including an x-ray source and an x-ray detector;
определение начальной оценки проекционной геометрии, описывающей пространственные позиции и ориентацию рентгеновского источника и рентгеновского детектора во время получения упомянутых проекционных рентгеновских изображений;determining an initial estimate of the projection geometry describing the spatial positions and orientation of the x-ray source and the x-ray detector during acquisition of said projection x-ray images;
вычисление промежуточной DBT-реконструкции с использованием проекционных рентгеновских изображений и начальной оценки проекционной геометрии;calculating an intermediate DBT reconstruction using the projection x-ray images and an initial assessment of the projection geometry;
определение, для каждой проекции, корректирующих геометрических преобразований для коррекции начальной оценки проекционной геометрии на основе проекционных рентгеновских изображений, начальной оценки проекционной геометрии и промежуточной DBT-реконструкции; иdetermining, for each projection, corrective geometric transformations to correct the initial projection geometry estimate based on the projection x-ray images, the initial projection geometry estimate, and the intermediate DBT reconstruction; and
вычисление финальной DBT-реконструкции с использованием проекционных рентгеновских изображений и скорректированной оценки проекционной геометрии, соответствующей найденным корректирующим геометрическим преобразованиям.calculation of the final DBT-reconstruction using the projection x-ray images and the corrected estimate of the projection geometry corresponding to the found corrective geometric transformations.
при этом упомянутые проекционные рентгеновские изображения содержат ограниченное количество двумерных изображений, полученных в ограниченном угле томографии, а корректирующие геометрические преобразования для коррекции начальной оценки проекционной геометрии определяют в заданной для каждого проекционного изображения вращающейся системе координат, соответствующей пространственным позициям и ориентациям рентгеновского источника и рентгеновского детектора во время получения проекционных рентгеновских изображений.at the same time, the mentioned projection x-ray images contain a limited number of two-dimensional images obtained in a limited tomography angle, and corrective geometric transformations for correcting the initial estimate of the projection geometry are determined in the rotating coordinate system specified for each projection image, corresponding to the spatial positions and orientations of the x-ray source and x-ray detector in time of acquisition of projection x-ray images.
2. Способ по п. 1, в котором упомянутую заданную для каждого проекционного изображения вращающуюся систему координат задают путем выбора одной оси так, что она совпадает с центральным лучом, соединяющим рентгеновский источник с центром пиксельной матрицы рентгеновского детектора, и выбора двух других перпендикулярных осей так, что они совпадают с ортогональной проекцией пиксельной матрицы рентгеновского источника на плоскость, перпендикулярную упомянутому центральному лучу.2. The method according to claim 1, in which the said rotating coordinate system specified for each projection image is set by selecting one axis so that it coincides with the central beam connecting the x-ray source to the center of the pixel array of the x-ray detector, and selecting two other perpendicular axes so that they coincide with the orthogonal projection of the pixel matrix of the x-ray source onto a plane perpendicular to the said central beam.
3. Способ по п. 1, в котором упомянутую вращающуюся систему координат для каждого проекционного изображения задают путем выбора двух перпендикулярных осей так, что они совпадают с пиксельной матрицей рентгеновского детектора, и выбора третьей перпендикулярной оси так, что она совпадает с нормалью к пиксельной матрице рентгеновского детектора.3. The method according to claim 1, in which said rotating coordinate system for each projection image is set by selecting two perpendicular axes so that they coincide with the pixel matrix of the x-ray detector, and selecting a third perpendicular axis so that it coincides with the normal to the pixel matrix x-ray detector.
4. Способ по п. 1 или 2, в котором проекционную геометрию для реконструированной цифровым путем репроецированной рентгенограммы получают путем применения геометрического преобразования во вращающейся системе координат к начальной оценке проекционной геометрии.4. The method of claim 1 or 2, wherein the projection geometry for the digitally reconstructed reprojected radiograph is obtained by applying a geometric transformation in a rotating coordinate system to the initial projection geometry estimate.
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором корректирующие геометрические преобразования определяют путем нахождения максимума сходства между проекционными рентгеновскими изображениями и соответствующими реконструированными цифровым путем репроецированными рентгенограммами промежуточной DBT-реконструкции.5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, in which corrective geometric transformations are determined by finding the maximum similarity between the projection x-ray images and the corresponding digitally reconstructed reprojected radiographs of the intermediate DBT reconstruction.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором вычисляют результирующее преобразование в неподвижной системе координат и вычитают его из корректирующих геометрических преобразований, найденных во вращающейся системе координат.6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, in which the resulting transformation in the fixed coordinate system is calculated and subtracted from the corrective geometric transformations found in the rotating coordinate system.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором вычисляют результирующее преобразование в неподвижной системе координат путем отображения геометрических преобразований для каждого проекционного изображения из вращающейся системы координат в неподвижную систему координат и их усреднения, и затем полученное среднее значение вычитают из геометрических преобразований после отображения из неподвижной во вращающуюся систему координат.7. The method according to any one of paragraphs. 1-6, in which the resulting transformation in the fixed coordinate system is calculated by displaying the geometric transformations for each projection image from the rotating coordinate system to the fixed coordinate system and averaging them, and then subtracting the resulting average value from the geometric transformations after mapping from the fixed to the rotating coordinate system .
8. Способ по любому из пп. 1-7, в котором вычисление промежуточной DBT-реконструкции и определение корректирующих геометрических преобразований выполняют итеративно множество раз, при этом скорректированная оценка проекционной геометрии после каждой итерации служит новой начальной оценкой проекционной геометрии для последующей итерации, а финальная скорректированная оценка проекционной геометрии соответствует скорректированной оценке проекционной геометрии последней выполненной итерации.8. The method according to any one of paragraphs. 1-7, in which the calculation of the intermediate DBT reconstruction and the determination of corrective geometric transformations are iteratively performed a plurality of times, with the adjusted projection geometry estimate after each iteration serving as a new initial projection geometry estimate for the subsequent iteration, and the final adjusted projection geometry estimate corresponding to the adjusted projection geometry estimate. geometry of the last completed iteration.
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором упомянутое ограниченное количество проекционных изображений составляет порядка десяти изображений.9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, in which said limited number of projection images is in the order of ten images.
10. Способ по любому из пп. 1-8, в котором упомянутое ограниченное количество проекционных изображений является меньшим 20 изображений.10. The method according to any one of paragraphs. 1-8, in which said limited number of projection images is less than 20 images.
11. Способ по любому из пп. 1-8, в котором упомянутое ограниченное количество проекционных изображений является меньшим 10 изображений.11. The method according to any one of paragraphs. 1-8, in which said limited number of projection images is less than 10 images.
12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором упомянутый ограниченный угол томографии составляет менее приблизительно 60 градусов.12. The method according to any one of paragraphs. 1-11 wherein said limited tomography angle is less than about 60 degrees.
13. Способ по любому из пп. 1-11, в котором упомянутый ограниченный угол томографии составляет менее приблизительно 40 градусов, например, 15-30 градусов.13. The method according to any one of paragraphs. 1-11 wherein said limited tomography angle is less than about 40 degrees, such as 15-30 degrees.
14. Компьютерная программа, включающая компьютерный программный код, который сконфигурирован для выполнения способа по любому из пп. 1-13 при его выполнении в вычислительном устройстве.14. A computer program, including a computer program code that is configured to perform the method according to any one of paragraphs. 1-13 when it is executed in a computing device.
15. Устройство, включающее:15. Device, including:
по меньший мере один процессор для выполнения компьютерных программ; иat least one processor for executing computer programs; and
по меньшей мере одну память, сконфигурированную для хранения компьютерных программ и связанных с ними данных;at least one memory configured to store computer programs and associated data;
отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью соединения с медицинским устройством формирования изображений и сконфигурировано для выполнения способа по любому из пп. 1-13.characterized in that the device is configured to connect to a medical imaging device and is configured to perform the method according to any one of paragraphs. 1-13.
16. Система для формирования изображений медицинской цифровой томографической реконструкции груди, включающая:16. A system for imaging medical digital tomographic breast reconstruction, including:
медицинское устройство формирования изображений; иmedical imaging device; and
устройство по п. 15, соединенное с медицинским устройством формирования изображений.a device according to claim 15 connected to a medical imaging device.
17. Способ авто калибровки для цифровой томографической реконструкции груди (DBT), включающий:17. Auto calibration method for digital tomographic breast reconstruction (DBT), including:
получение набора экспонированных проекционных рентгеновских изображений; иobtaining a set of exposed projection x-ray images; and
формирование начальной оценки проекционной геометрии, соответствующей каждому из экспонированных проекционных рентгеновских изображений;generating an initial projection geometry estimate corresponding to each of the exposed projection x-ray images;
отличающийся тем, что способ также включает:characterized in that the method also includes:
вычисление промежуточной DBT-реконструкции;calculating an intermediate DBT reconstruction;
установление набора параметров жесткого преобразования, применяемых к начальной оценке проекционной геометрии для каждого экспонированного проекционного рентгеновского изображения, которые соответствуют результату калибровки; иestablishing a set of hard transform parameters applied to the initial projection geometry estimate for each exposed projection x-ray image that correspond to the calibration result; and
вычисление финальной DBT-реконструкции с использованием набора экспонированных проекционных рентгеновских изображений и финальной калиброванной оценки проекционной геометрии.calculation of the final DBT reconstruction using the set of exposed X-ray projection images and the final calibrated estimate of the projection geometry.
18. Способ по п. 17, в котором финальное реконструированное DBT-изображение вычисляют с использованием исходных рентгеновских изображений и уточненной проекционной геометрии на основе установленного набора параметров жесткого преобразования.18. The method of claim 17, wherein the final reconstructed DBT image is computed using the original x-ray images and the refined projection geometry based on a set set of hard transformation parameters.
19. Способ по п. 17 или 18, также включающий выполнение, для каждого проекционного изображения, жесткого преобразования начальной оценки проекционной геометрии путем применения установленного набора параметров жесткого преобразования.19. The method of claim 17 or 18, further comprising performing, for each projection image, a hard transform of the initial projection geometry estimate by applying a predetermined set of hard transform parameters.
20. Способ по любому из пп. 17-19, в котором преобразование включает параллельный перенос и поворот.20. The method according to any one of paragraphs. 17-19 in which the transformation includes translation and rotation.
21. Способ по любому из пп. 17-20, в котором применение набора параметров жесткого преобразования к текущей оценке проекционной геометрии для заданного проекционного изображения дает результатом изменение или уточнение формы проекционной геометрии, соответствующей виртуальному перемещению рентгеновского источника и рентгеновского детектора.21. The method according to any one of paragraphs. 17-20, wherein applying a hard transform parameter set to a current estimate of the projection geometry for a given projection image results in a change or refinement of the shape of the projection geometry corresponding to the virtual movement of the x-ray source and x-ray detector.
22. Способ по п. 21, в котором жесткое преобразование соответствующей начальной оценки проекционной геометрии предшествует вычислению DRR-изображения промежуточной DBT-реконструкции.22. The method of claim 21, wherein a hard transformation of the corresponding initial projection geometry estimate precedes the calculation of the DRR image of the intermediate DBT reconstruction.
23. Способ по п. 21 или 22, также включающий выполнение жесткого преобразования во вращающейся системе координат, заданной для каждого проекционного изображения.23. The method of claim 21 or 22, further comprising performing a hard transformation in a rotating coordinate system specified for each projection image.
24. Способ по любому из пп. 21-23, также включающий измерение сходства вычисленного DRR-изображения и соответствующего измеренного проекционного рентгеновского изображения.24. The method according to any one of paragraphs. 21-23, also including measuring the similarity of the computed DRR image and the corresponding measured X-ray projection image.
25. Способ по любому из пп. 21-24, также включающий оптимизацию параметров жесткого преобразования для каждой проекции путем нахождения экстремума меры сходства между измеренным проекционным рентгеновским изображением и вычисленным проекционным DRR-изображением, как функции параметров жесткого преобразования.25. The method according to any one of paragraphs. 21-24, also including optimizing the hard transform parameters for each projection by finding the extremum of the measure of similarity between the measured X-ray projection image and the computed DRR projection image as a function of the hard transform parameters.
26. Способ по любому из пп. 17-25, который выполняют итеративно множество раз, при этом полученные параметры преобразования используют в следующей итерации в качестве начальной оценки для дальнейшей оптимизации параметров.26. The method according to any one of paragraphs. 17-25, which is iteratively performed a plurality of times, with the resulting transformation parameters being used in the next iteration as an initial estimate for further parameter optimization.
27. Компьютерная программа, включающая компьютерный программный код, который сконфигурирован для осуществления способа по любому из пп. 17-26 при его выполнении в вычислительном устройстве.27. A computer program, including a computer program code that is configured to implement the method according to any one of paragraphs. 17-26 when it is executed in a computing device.
28. Устройство, включающее:28. Device, including:
по меньший мере один процессор для выполнения компьютерных программ; иat least one processor for executing computer programs; and
по меньшей мере одну память, сконфигурированную для хранения компьютерных программ и связанных с ними данных;at least one memory configured to store computer programs and associated data;
отличающееся тем, что устройство выполнено с возможностью соединения с медицинской системой формирования изображений и сконфигурировано для выполнения способа по любому из пп. 17-26.characterized in that the device is configured to be connected to a medical imaging system and configured to perform the method according to any one of paragraphs. 17-26.
29. Система для формирования изображений медицинской цифровой томографической реконструкции груди, включающая:29. An imaging system for medical digital tomographic breast reconstruction, comprising:
медицинское устройство формирования изображений иmedical imaging device and
устройство по п. 28, соединенное с медицинским устройством формирования изображений.a device according to claim 28 connected to a medical imaging device.