184975. lajstromszámú szabadalom • Orvosdiagnosztikai képmegjelenítő és képkiértékelő eljárás és rendszer, főként CT képek, scintillációs kamara felvételek és hagyományos RTG-képek feldolgozására
3 184975 4 A találmány tárgya orvosdiagnosztikai képmegjelenítő és képkiértékelő eljárás és rendszer, főként CT képek, szcintillációs kamera felvételek és hagyományos röntgen-képek feldolgozására. A számítástechnika egyre nagyobb mérvű elterjedése következtében ma már mind több olyan orvosi műszer kerül az általános orvosi gyakorlatba, mely a vizsgálati eredményt digitális úton szolgáltatja. E készülékek között egyre több az olyan, mely a test egy részéről készített felvételt számjegyes formában állítja elő. Ilyen területek ma pl. a computeres tomográfia (továbbiakban CT) és a szcintillációs kamera (Gamma kamera). Várhatóan a mind olcsóbb és mind nagyobb kapacitású háttértárak elterjedése lehetőséget teremt pl. a hagyományos röntgen felvételek, ill. tetszőleges eredetű képi leletek digitális elvű archiválására. A fentiek alapján érthető, hogy ma már kezd megteremtődni az egységes, digitális elvű orvosi képfeldolgozás lehetősége. Egy ilyen rendszer előnyeit nem kell különösképpen elemezni, elég, ha arra gondolunk, hogy mit jelenthet a műtét előtt álló orvosnak, ha egy készüléken párhuzamosan értékelheti a különböző eredetű felvételeket (pl. hagyományos Röntgen-felvétel, CT kép, Gamma-kép, labor lelet stb.). A digitális elvű képmegjelenítés feladata — általában különböző terjedelmű — képmátrixok vizuális formában történő megjelenítése. A mátrix elemek által tartalmazott információ a legtöbb esetben sűrűség jellegű, a felbontás természetesen itt is különböző lehet. Pl. CT esetében: 160x160/11 bit vagy 256x256/12 bit, Gammakamera esetében : 64 x 64/8 bit. A megjelenítési problémát az jelenti, hogy az emberi szem felbontóképessége a fényintenzitás tekintetében kisebb, mint a képmátrix elemeinek a felbontása. Ha ez nem így lenne, akkor a megjelenítő rendszerekben a képmátrix szimpla D/A konverterrel megjeleníthető lenne a képernyőn, ahol a D/A konverter bitszáma és a mátrixelemek bitszáma azonos. A valóság azonban az, hogy a monokromatikus esetben az emberi szem maximálisan 1—2% intenzitás eltérést képes megkülönböztetni a ma elérhető legnagyobb fényerejű katódsugár csövek alkalmazása esetén. Szemléletesen, konstruálva a skálát, ahol az intenzitások a minimum és a maximum között egyenletesen vannak felosztva, akkor kb. 50 szint esetén még megkülönböztethető két szomszédos intenzitás érték, de a szintek számát növelve — részben az egyéntől is függően — a szinten összemosódnak. Ez összhangban van azzal, hogy 64 szintű felbontásnál (6 bit) nagyobbat a gyakorlatban nemigen használnak. A digitális képmátrixok ennél általában lényegesen nagyobb felbontásúak. A megjelenítés feladata az, hogy a fenti ellentmondást feloldja, azaz alkalmas eljárással tegye lehetővé a lényeges információ megjelenítését. Elvileg a teljes információ megjeleníthető több fázisban, a fázisok számát az határozza meg, hogy a mátrixelemek értéktartománya hányszor osztható 64-gyel. A gyakorlatban szinte majdnem kizárólagosan az ablaktechnikának nevezett módszer terjedt el. Méréstechnikai fogalmakat használva, ez az eljárás egy koordináta független szürkeségi skála transzformáció [Gray scale transformation, y'=f(y)]. Maga az ablak kifejezés onnan ered, hogy a teljes információ tartomány egy részét jelenítjük meg, mintegy ablakot nyitva azon. A kivágott intervallum kiterjedését az ablak paraméter (W) jellemzi, az intervallum elhelyezkedésére pedig a közép vagy szint paraméter (M) szolgál. A képmegjelenítési transzformáció a következő összefüggéssel írható le : y'=f(M ; W ; y) (1) ahol y az eredeti képmátrix tetszőleges pontjának az értéke, y' a megjelenített pont fényintenzitása, f pedig az M és W aktuális értékétől függő leképező függvény, y' értékkészlete a rendszer által alkalmazott gradáció skálától függ. Korábban ez 16 fényintenzitást jelentett, s manapság — mintmár ezt az előzőekben említettük — 64 lépcsős skálát használnak. A gyakorlatban igen elterjedt módszer a kis intenzitás különbségek elkülönítésére a mesterséges színek használata. Ez azt jelenti, hogy a gradációs skála minden egyes lépcsőjéhez tetszőlegesen választható színt rendelünk. Ilyen módon erősen eltérő dinamikájú színeket alkalmazva a kis denzitás eltérések jól elkülöníthetők. A digitális úton szerzett felvételek orvosi kiértékelése főként azt jelenti, hogy az M és W értékeket olymódon kell állítani, hogy a megjelenített kép a legtöbb diagnosztikai információt mutassa. Nyilvánvaló, hogy nincs általánosan jó M és W érték minden esetre. Pl. a csontok és a lágy szövetek erősen eltérő sűrűséggel rendelkeznek, így megjelenítésük is különböző M középértékkel lehetséges, mivel azonos jellegű (csont, izom stb.) egészséges és kóros elváltozású szövetek között is kicsi a különbség. A nagyobb ablak értékkel behatárolható az elváltozás, míg a kisebb értékűvel a kisebb részletek figyelhetők meg, A találmány tárgyának területén számos hardware és a kapcsolódó eljárások által megvalósított és a korábbiakban részletesen ismertetett megjelenítési és képmanipulációs eljárás ismert, főképp a CT területéről. A fenti készülékek általában két funkciót látnak el. Egyrészt gondoskodnak az éppen befejezett vizsgálat eredményének az előzetesen beállított M és W paraméterekkel történő közvetlen megjelenítéséről, valamint felvétel indítását kezdeményezhetik, másrészt a vizsgálatok közti időintervallumban archivált felvételek megjelenítését és utólagos kiértékelését hajtják végre. Tek intettel arra, hogy a vizsgálatok alatt a számítógép az új kép kiszámításával foglalkozik, így ez idő alatt nincs mód képkiértékelésre. A hatékonyság növelése érdekében fejlesztették ki az úgynevezett önálló vagy második iértékelő megjelenítő rendszereket, lehetőséget adva a párhuzamos felvételkészítés és képkiértékelés megvalósítására. Az általában több központi egységet tartalmazó számítógép a CT kép előállításához szükséges vezérlési feladatok, mérési adatgyűjtés, szűrés és visszavetítés ségrehajtása mellett az összes képmegjelenítési feladatot is elvégzi. A nagy számítási kapacitás eredményeképpen nemcsak az általunk megfogalmazott képmegjelenítési feladatok megvalósításáról lehet szó, hanem általános célú geometriai transzformációk, jelfeldolgozás realizálása is lehetséges. Ez utóbbiakat általában be is építik a rendszerbe. A különböző készülékekhez opcionálisan forgalmazott másodkiértékelők, azaz önálló megjelenítő rendszerek felépítése egymással nagyfokú azonosságot mutat. Lényegében az önálló megjelenítő nem más, mint a komplett CT berendezés képmegjelenítéshez kapcsolódó egységeinek másodpéldánya. Ez a megoldás igen gazdaságtalan, hiszen a rendszer egy olyan számítógépet tartalmaz, amelynek kihasználtsága elég alacsony. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
