Спосіб виявлення меж на ехограмах медичної ультразвукової діагностики

Изобретение относится к медицинской технике и способам ультразвуковой диагностики внутренних органов и может быть использовано для визуализации и анализа состояния внутренних органов. Эхограмма ультразвуковой медицинской диагностики как результат визуализации рассеянной энергии соответствующи х сигналов на неоднородностях внутренних органов человека, представляет собой яркостное преобразование последовательного набора разверток зондирования, другим словами, реализаций отраженных сигналов в пределах рекурентной глубины. Неоднородности внутренних органов человека в силу нерегулярной зависимости их характеристик от направлений облучения и приема при случайной ориентации каждого элементарного образования обуславливают случайный характер отраженных сигналов от измерения к измерению, отличающихся угловыми положениями датчика. Кроме того, отличие характеристик неоднородностей внутренних органов различных пациентов, а также случайный выбор точки размещения датчика являются причиной дополнительных случайностей. Поскольку границы внутренних органов, их функциональных элементов и патологических образований представляют совокупность таких неоднородностей, соответствующим отраженным сигналам также свойственна стохатичность. При этом большинство неоднородностей границ обладают повышенной эхогенностью, чем порождают случайные, но, к сожалению, доминирующие на общем фоне отраженные сигналы. Из уровня техники способы обнаружения границ внутренних органов на эхограммах медицинской ультразвуковой диагностики известны. Самый простой из них - выделение областей, яркость которых превышает фиксированный порог (см., например, Павлидис Т. Алгоритмы машинной графики и обработки изображений. Пер. с англ. - М., Радио и связь, 1986). Наиболее близким к изобретению по совокупности признаков является метод обнаружения контуров изображения, предложенный Дж.Ф.Кенни (см. J.F.Canny. A Computational Approach to Edge Detection. IEEE transaction on pattern analysis and machine Intelligence, 1986, т.8, №6, c.679-698). Указанный метод заключается в последовательном применении к изображению операций сглаживания вычисления градиента, бинаризации. Причем бинаризация осуществляется по фиксированному порогу. Решение задачи обнаружения границ на эхограммах ультразвуковой диагностики осложняется помехами каналов формирования, преобразований и передачи изображения: спекл-структуры, порождаемой интерференцией когерентного ультразвукового излучения в среде обследуемого органа, плавного изменения мощности отраженного сигнала при прохождении через обследуемый орган. Метод Кенни путем введения операции сглаживания частично устраняет помехи каналов формирования, преобразований и передачи изображения. Однако полностью решить задачу получения качественной эхограммы метод Кенни не позволяет. Использование в методе Кенни операции сглаживания помимо положительного эффекта привносит и дополнительные искажения в эхограмму, сглаживая и импульсный шум. Бинаризация по фиксированному порогу, используемая в методе, в условиях плавного. изменения мощности отраженного сигнала приводит к разрывам линий границ, что в методе Кенни никак не корректируется. В результате использования метода Кенни получается изображение, на котором отображены фрагменты границ, а не их координаты. В основу изобретения поставлена задача повышения качества исследования состояния отдельных эхогенных зон обследуемого органа при проведении ультразвуковой медицинской диагностики. Поставленная задача решается путем дополнительного введения в известный метод операции медианной фильтрации и последовательного применения после операции бинаризации к изображению операций утоньшения линий, первичного прослеживания границ, разрыва ложных участков границ и соединения разорванных фрагментов границ. Кроме того, операция бинаризации осуществляется адаптивно, а операцию медианной фильтрации осуществляют перед операцией сглаживания изображения. Использование в известном методе предлагаемых операций позволит: - устранить импульсный шум за счет использования перед операцией сглаживания операции медианной фильтрации. Устранение импульсного шума позволит избежать дополнительных искажений эхограммы при сглаживании изображения; - представить участки пологих границ в виде тонких линий; - за счет операции первичного прослеживания границ представить границы в виде набора их координат, что удобно для дальнейшей работы с изображением; - разделить границы близко расположенных органов с помощью операции разрыва ложных участков границ с учетом яркости участков изображения по обе стороны от границы; - восстановить с помощью операции соединения разорванных фрагментов границ участки границ, которые по каким-либо причинам отсутствуют на полученном изображении органа. Операция соединения разорванных фрагментов границ производится с учетом яркости участков изображений органа по обе стороны от соединяемых фрагментов; - отслеживать "гребни" градиента и избежать разрывов линий границ, происходящих вследствие плавного изменения мощности отраженного сигнала, а также автоматически подстраиваться для обнаружения как границ с малым изменением яркости на однородных участках, так и границ с большим перепадом яркости на неоднородных участках исследуемого органа. Это становится возможным в результате использования адаптивной бинаризации, а не пороговой, как в известном методе. Предлагаемый способ обнаружения границ на эхограммах медицинской ультразвуковой диагностики осуществляется следующим образом. Полученное с помощью датчиков УЗИ-прибора изображение внутреннего органа в виде эхограммы подвергают медианной фильтрации, устраняют импульсный шум, с тем чтобы исключить при дальнейшей работе с изображением порождаемые сглаживанием дополнительные искажения. После этого осуществляют операцию сглаживания, устраняя помехи каналов формирования, преобразования и передачи изображения, а также зернистость паренхимы, которая хотя реально и существуе т, но вносит дополнительные помехи при обнаружении границ изображения исследуемого органа. Затем по участкам перепадов мощности отраженного сигнала вычисляют градиент границ изображения. "Гребни" градиента отслеживаются с помощью адаптивной бинаризации, за счет чего не происходит разрыва линий границ изображения на участках плавного изменения мощности отраженного сигнала. После отслеживания "гребней" градиента границ изображения осуществляют утоньшение полученных линий границы изображения для представления в виде тонких линий участков пологих границ. В результате получается изображение, на котором представлены фрагменты границ изображения исследуемого органа. После этого проводят первичное прослеживание границ изображения и представляют границы в виде наборов их координати осуществляют по яркости участков изображения по обе стороны от границы разрывы ложных участков границ. Это позволяет разделить границы близко расположенных друг к другу органов. После этого разорванные фрагменты границ соединяют по яркости участков изображения по обе стороны от соединяемых фрагментов и получают изображение исследуемого органа с четко обозначенными его границами. Способ осуществляют с помощью алгоритмов и функций разработанной заявителем компьютерной системы распознавания ультразвуковых изолированных зон (КРУИЗ). Система работает на ПК типа IBM PC AT 386 или выше, имеющих не менее 4 Мбайт оперативной памяти и видеоадаптер SVGA (не менее 512 Кбайт) с аппаратной и программной поддержкой VESA-стандарта под управлением операционной системы MS-DOS версии 5,0 или выше.