КТ

    ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТОБРАБОТКИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ КТ- И МРТ-ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ПЕРСОНАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ.



    2 3 


     

    ВОЗМОЖНОСТИ ПОСТОБРАБОТКИ ДИАГНОСТИЧЕСКИХ КТ- И МРТ-ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ПЕРСОНАЛЬНОМ КОМПЬЮТЕРЕ.

    Резюме. Рассмотрены возможности и перспективы постобра­ботки рентгеновских компьютерных, магнитно-резонансных томографических изображений для повышения качества и ин­формативности томограмм.

    Ключевые слова: постобработка, пространственное и контрастное разрешение, компьютерная томография,КТ,МРТ, магнитно-резонансная томография.

    ВВЕДЕНИЕ

    Рентгеновские компьютерные томографические (КТ), магнитно-резонансные томографические (МРТ) изображения - числовые матрицы данных, воспроизводящие форму, физико-химические и биологические свойства биообъекта и содержащие их деформации (естественные при отображении ряда свойств через одну характеристику - рентге­новскую плотность при КТ, времена релаксации при МРТ), обусловленные процессом получения изображения пиксельной структуры (Романчик Д.В., 2001).

    Постобработка - выполнение после КТ- или МРТ-обследования пациента манипуляций с полу­ченными изображениями на персональном ком­пьютере (ПК) для повышения их информативнос­ти (выделение наиболее информативных фрагмен­тов, их увеличение, получение 3-мерных изоб­ражений, цветокартирование, реализация высо­кого пространственного разрешения, повышение контрастного разрешения, улучшение качества изображений) и показателей эффективности диа­гностики (Абламейко С.В., Лагуновский Д.М., 1999; Zonneveld F.W., Prokop M., 2005).

    Проблемы постобработки КТ- и МРТ -изображений на ПК неоднократно рассматриваются в медицинских изданиях Западной Европы (Bank-man N., 2000; Jakovlev Y., 2000; Konig A., Groller E., 2001), России (Мошнегуц С.В., Барабаш Л.С., 2004; Дьяконов В.П., 2005). В Украине можно отметить работы Т.М. Бабкиной и соавторов (2002), В.Н. Со­колова (2004).

    Цель статьи - описать способы постобработки КТ-, МРТ -изображений на ПК и показать возмож­ности повышения их информативности.

    УЛУЧШЕНИЕ КОНТРАСТНОГО РАЗРЕШЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ

    Слабый контраст - распространенный дефект КТ-изображений, обусловленный широким диа­пазоном воспроизводимых яркостей, нередко со­четающийся с нелинейностью характеристики передачи уровней. Характер зависимости измене­ния яркости палитры пикселей в интервале от минимального значения интенсивности пикселей до максимального также влияет на качество изоб­ражения. Оптимальной является линейная функ­ция изменения интенсивности пикселей в диапа­зоне от минимума до максимума. При вогнутой характеристике изображение будет более темным, чем оригинал, при выпуклой - более светлым. И в том, и в другом случае диагностические признаки могут быть искажены и недостаточно хорошо иден­тифицируемы. Коррекция яркости палитры сущес­твенно улучшает качество изображения.

    Другой способ коррекции яркости палитры связан с инверсией входного изображения. По­скольку на темных участках детали часто оказыва­ются неразличимыми, а различать слабые сигналы на темном фоне достаточно сложно, то инверсная форма представления таких изображений имеет другую гистограмму яркостей, более приемлемую для наблюдения и визуальной диагностики.МРТ,КТ.

    Диапазон яркости обработанного в компьюте­ре изображения может иметь отличия от диапазо­на яркостей исходного. Существует два возможных способа приведения диапазона яркостей выходно­го изображения в соответствие с диапазоном ис­ходного. Согласно первому способу обработанное изображение линейно отображается в диапазоне яркостей исходного. Второй способ предусмат­ривает ограничение яркости пикселей в обрабо­танном изображении максимальным и минималь­ным пороговыми уровнями. Этот способ часто обеспечивает более высокое субъективное воспри­ятие, особенно если обработанное изображение содержит относительно мало элементов с превы­шением заданных уровней ограничений.

    Известен метод улучшения изображений, осно­ванный на вычислении логарифма спектральных коэффициентов Фурье-преобразования исходного изображения (то есть на вычислении кепстра). Да­лее осуществляется обратное преобразование кепс-тра в обработанное изображение. При этом проис­ходит выравнивание гистограммы изображения за счет нелинейного (логарифмического) преобразо­вания спектра исходного изображения.

    Один из способов улучшения качества изобра­жения, например путем повышения контраста мел­ких и средних деталей, - выравнивание его гисто­граммы, представляющей характеристику распре­деления яркости пикселей.

    Практически все КТ-изображения характеризу­ются гистограммами с высокой концентрацией линий в определенных зонах распределения интен­сивности.

    Гистограмма распределения яркостей типично­го КТ-изображения обычно с ярко выраженным перекосом в сторону малых уровней (яркость боль­шинства элементов изображения ниже средней): на темных участках детали часто оказываются не­различимы. Одним из методов улучшения качества таких изображений является видоизменение их гистограммы. Этот метод предусматривает преоб­разование яркостей исходного изображения с тем, чтобы гистограмма распределения яркостей обра­ботанного изображения приняла желаемую фор­му.

    Выравнивание гистограммы может быть осу­ществлено на основе возведения в степень модуля спектральных коэффициентов преобразования Фурье-изображения, при этом знак и фаза коэффи­циентов сохраняется. Если обозначить показатель степени а, то в случае когда а<1, операция имеет вид извлечения корня степени а, при этом большие спектральные коэффициенты уменьшаются, а ма­лые увеличиваются. Такое перераспределение энергии в частотной плоскости изображения при­водит к более эффективному использованию дина мического диапазона интенсивностей пикселей КТ -, МРТ -изображения в пространственной облас­ти.

    Выбор хорошей маски регулирования гисто­граммы интенсивности пикселей повышает конт­раст, а значит, и различимость мелких деталей изображения, тем самым улучшая контрастную разрешающую способность деталей.КТ,МРТ. В программах обработки есть команды, позволяющие устанавли­вать цвета при цветном картировании изображений, имеющие плавные или, наоборот, резкие переходы отображаемых деталей в зоне интереса

    2 3