Распознавание анатомических характеристик и размерный анализ объема груди для обеспечения хирургии груди

Группа изобретений относится к медицинской технике, а именно к средствам диагностики и формирования трехмерного изображения верхней части туловища. Система содержит устройство формирования трехмерного изображения, связанное с ним устройство компьютерного анализа, включающее один или более вычислительных модулей, предназначенных для определения незамкнутой непрерывной кривой, для определения параметров трехмерного изображения грудной стенки по данным трехмерного изображения, для определения части грудной стенки по данным указанной незамкнутой кривой и для определения исходного объема груди, и устройство отображения или формирования отчетов, связанное с устройством компьютерного анализа. Во втором варианте выполнения системы устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или более вычислительных модулей, предназначенных для определения грудной стенки по данным незамкнутых кривых, для определения исходного объема одной груди. Использование изобретений позволяет снизить накопление дозы облучения. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 18 ил.

 

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка является частичным продолжением патентной заявки США №12/319 634, поданной 9 января 2009 г. (на основании которой, 9 августа 2012 г. выдан патент США №7993288), которая полностью включена в данную заявку посредством ссылки. Патентная заявка США №12/319634, поданная 9 января 2009 г., заявляет приоритет предварительной патентной заявки США №61/010591, поданной 9 января 2008 г., которая также полностью включена в данную заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение, в общем, относится к способам и системам медицинской диагностики и формирования изображения. В частности, изобретение относится к способам и системам, предназначенным для обеспечения хирургии груди.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В большинстве медицинских дисциплин для содействия врачам в процессе диагностики, разработки планов операций и послеоперационного мониторинга используются устройства формирования изображения, предназначенные для количественной диагностики, которые предоставляют точные данные, полученные в результате измерений, и обеспечивают выявление возможных осложнений. Основными средствами диагностики, которые применяются при проведении хирургических операций увеличения и реконструкции груди, являются измерительная лента, циркуль и камера в сочетании с «эстетическим талантом» хирурга. Несмотря на успешное проведение значительного числа таких хирургических вмешательств, частота повторных операций после увеличения груди остается высокой.

Поскольку реконструкция груди является одной из наиболее часто выполняемых хирургических операций, а также в связи с использованием для увеличения груди различных типов имплантов, имеющих определенную анатомическую форму, существует высокая вероятность, если не увеличения, то сохранения указанной высокой частоты повторных операций. В связи с этим требуется диагностическая система, обеспечивающая точное измерение основных размерных характеристик с целью определения возможных зон осложнений, идентификации асимметрии частей тела пациентки, надлежащего определения размеров и подбора имплантов, разработки плана операции, а также послеоперационного мониторинга и документирования. Настоящее изобретение обеспечивает выполнение указанного требования и способствует прогрессу в данной области техники посредством создания новых способов автоматического распознавания анатомических особенностей и элементов. Настоящее изобретение предназначено для предоставления согласованных и точных результатов измерения размеров указанных элементов, определения объема груди и идентификации асимметрии элементов с последующим сохранением полученных данных в соответствующем устройстве и использованием данных при проведении хирургических операций реконструкции груди.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением предлагаются новые способы автоматического распознавания анатомических особенностей и элементов по данным трехмерного (3-D) изображения верхней части туловища. Различные системы, способы, методы или модули, реализованные согласно настоящему изобретению, обеспечивают выполнение автоматического анализа трехмерного изображения верхней части туловища с целью: (i) распознавания основных анатомических элементов; (ii) ориентации субъекта с учетом его анатомии или формируемого изображения; (iii) выполнения размерного анализа, охватывающего непосредственно проведенные между требуемыми точками (прямые) линии, линии, проходящие по поверхности трехмерного изображения, и значения объема; (iv) моделирования результатов реконструкции с учетом использования имплантов груди; (v) содействия в процессе выбора имплантов; и (или) (vi) содействия при разработке планов хирургической реконструкции груди. Автоматический анализ осуществляется на основе контроля изменений трехмерного контурного изображения верхней части туловища, анализа ориентации элементов трехмерного изображения и плоскостей, цветового анализа элементов трехмерного изображения и (или) размерного анализа элементов и позиций трехмерного изображения верхней части туловища.

В примере осуществления изобретения предлагается система определения объема груди. Определение объема выполняется в автоматическом режиме на основе данных трехмерного изображения верхней части туловища. Прежде всего, осуществляется распознавание трехмерного изображения субмаммарной складки груди. Субмаммарная складка груди определяется как незамкнутая кривая, проходящая по поверхности трехмерного изображения груди и ограничивающая нижнюю часть груди. Параметры трехмерного изображения грудной стенки определяются по данным трехмерного изображения туловища и используются для отображения части грудной стенки, соответствующей распознанной субмаммарной складке груди, или зоны грудной стенки, охватывающей также боковые участки (которые совместно называются грудной стенкой в целом). Примерами параметров трехмерного изображения грудной стенки являются, по меньшей мере, одна передняя подмышечная линия, соответствующая боковой стороне, на которой размещена распознанная складка груди (для определения объема обеих грудей требуются, по меньшей мере, две линии, соответствующие складкам левой и правой груди), передняя срединная линия грудной клетки или их комбинация.

Данные, касающиеся части грудной стенки или грудной стенки в целом, оптимизируют с учетом характеристик трехмерной модели грудной стенки. Исходный объем груди, представленной на трехмерном изображении, определяется по данным распознанной складки груди, оптимизированным данным части грудной стенки или грудной стенки в целом и интеграла по поверхности трехмерного изображения верхней части туловища. В случае определения объема обеих грудей (например, в процессе выполнения одного этапа способа) можно использовать данные грудной стенки в целом.

Трехмерное изображение верхней части туловища может быть модифицировано посредством добавления трехмерного изображения реконструированной груди к поверхности трехмерного изображения части грудной стенки или грудной стенки в целом. Трехмерное изображение реконструированной груди в данном документе определяется как сумма объема трехмерного изображения импланта груди и исходного объема груди, умноженная на определенный коэффициент (например, в диапазоне от 0,3 до 0,6). Трехмерное изображение реконструированной груди размещается вблизи или на уровне нижней точки соответствующей складки груди.

В другом примере осуществления изобретения предлагается система измерения параметров груди. В данном случае измерение также выполняется в автоматическом режиме на основе данных трехмерного изображения верхней части туловища. В примере осуществления способа автоматического распознавания элементов трехмерного изображения проводится анализ контуров первого набора распознанных элементов и позиций трехмерного изображения верхней части туловища. Далее, указанный первый набор элементов трехмерного изображения дополнительно используется для распознавания второго набора элементов и позиций трехмерного изображения верхней части туловища. В процессе распознавания второго набора элементов может использоваться отдельно или в любой комбинации анализ контуров, реляционный анализ элементов, цветовой или размерный анализ.

Примеры первого набора распознанных элементов и позиций трехмерного изображения охватывают один или оба соска, одну или большее число передних подмышечных линий, пупок, одну или большее число характерных черт лица, шею или любую комбинацию этих элементов. Как указано в данном документе, может также использоваться цветное трехмерное изображение верхней части туловища. Данные цвета изображения могут, например, использоваться для распознавания ареолы. Примеры второго набора распознанных элементов и позиций трехмерного изображения охватывают яремную вырезку грудины, грудину, одну или большее число ключиц, один или большее число параметров грудной стенки, срединную линию верхней части туловища, фронтальную плоскость, одну или большее число ареол, одну или большее число складок груди, одну или большее число передних подмышечных линий или любую комбинацию указанных элементов.

С использованием, по меньшей мере, некоторых из распознанных элементов и позиций трехмерного изображения в автоматическом режиме может быть выполнено множество измерений параметров поверхности трехмерного изображения груди. Например, можно определить множество расстояний между точками трехмерного изображения груди или осуществить измерение параметров поверхности трехмерного изображения груди.

Кроме того, в автоматическом режиме с использованием распознанных элементов трехмерного изображения могут быть определены плоскости и ориентация верхней части туловища. Например, на основе данных, по меньшей мере, одного элемента из числа ключиц, яремной вырезки грудины, одной или большего числа линий складки груди, грудины либо одного или большего числа параметров грудной стенки может быть определена срединная линия верхней части туловища. Фронтальная плоскость туловища может быть определена на основании, по меньшей мере, одного элемента из числа ключиц, яремной вырезки грудины, срединной линии верхней части туловища, одной или большего числа подмышечных линий, одной или большего числа линий складки груди, грудины либо одного или большего числа параметров грудной стенки. Другими словами, срединная линия верхней части туловища или фронтальная плоскость верхней части туловища может быть определена, по меньшей мере, по данным одного элемента второго набора распознанных элементов и позиций трехмерного изображения.

Одним из примеров расстояния между двумя точками, касающегося параметров груди, является первый диаметр ареолы, измеренный в направлении, параллельном поперечной плоскости, которая представляет собой плоскость, перпендикулярную фронтальной плоскости и срединной линии верхней части туловища. Другой пример расстояния между двумя точками, касающегося параметров груди, представляет собой второй диаметр ареолы, измеренный в плоскости, параллельной срединно-сагиттальной плоскости, которая представляет собой плоскость, перпендикулярную фронтальной и поперечной плоскостям.

Еще одним примером расстояния между двумя точками, касающегося параметров груди, является ширина основания груди, которая соответствует уровню складки левой или правой груди, размещенной на верхней части туловища. В процессе определения данного параметра осуществляется автоматическое распознавание складки груди на основе данных трехмерного изображения верхней части туловища. Ширина основания груди соответствует проекции складки груди на фронтальную плоскость верхней части туловища. В одном из вариантов осуществления изобретения ширина основания груди дополнительно определяется на уровне верхней границы ареолы левой или правой груди, размещенной на верхней части туловища. Таким образом, ширина основания груди соответствует проекции складки груди на фронтальную плоскость верхней части туловища.

Другими примерами расстояния между двумя точками, касающегося параметров груди, являются, среди прочего, расстояние между сосками, расстояние между соском и срединной линией грудины, межгрудное расстояние, ширина основания груди, один или большее число диаметров ареолы, расстояние между серединой ключицы и соском, высота груди или расстояние между линией складки груди и проекцией соска на грудную стенку или их комбинация.

Одним из примеров параметров поверхности трехмерного изображения груди являются параметры субмаммарной складки левой или правой груди, размещенной на верхней части туловища. Складка груди (называется также линией складки груди) представляет собой незамкнутую кривую, проходящую по поверхности трехмерного изображения груди и ограничивающую нижнюю часть груди.

Другие примеры измерения параметров поверхности трехмерного изображения груди охватывают, среди прочего, расстояние по поверхности трехмерного изображения между соском и складкой груди, расстояние по поверхности трехмерного изображения между яремной вырезкой грудины и соском, расстояние по поверхности трехмерного изображения между ключицей и соском, расстояние по поверхности трехмерного изображения между серединой ключицы и соском или их комбинацию.

Еще одним параметром, который может быть определен в автоматическом режиме по данным измерений и элементов трехмерного изображения, является размер чашечки бюстгальтера. Прежде всего, осуществляется распознавание линий складки груди и элементов трехмерного изображения сосков, соответствующих левой и правой груди, размещенных на верхнем участке туловища. Затем выполняется определение длины огибающей бюста в плоскости бюста, которая проходит через соски и расположена перпендикулярно фронтальной плоскости. Далее, определяется еще один параметр, который называется длиной кривой, проходящей по нижней поверхности. Кривая, проходящая по нижней поверхности, размещена на поверхности трехмерного изображения в плоскости, расположенной под линиями складки груди, которая является примерно параллельной горизонтальной плоскости. Размер чашечки бюстгальтера определяется по разности длины огибающей бюста и длины кривой, проходящей по нижней поверхности. Значения разности могут быть указаны в таблице, содержащей данные разности и соответствующие размеры чашечек бюстгальтера.

В еще одном примере осуществления изобретения предлагается система ориентации и формирования трехмерного изображения верхней части туловища, обеспечивающая согласованность и повторяемость результатов измерения и распознавания трехмерного изображения (изображений). Аналогичным образом, указанная операция выполняется в автоматическом режиме на основе данных трехмерного изображения верхней части туловища. Прежде всего, по данным трехмерного изображения верхней части туловища определяется множество элементов и позиций трехмерного изображения верхней части туловища. Далее, на основе, по меньшей мере, одного распознанного элемента и положения на трехмерном изображении определяется срединная линия верхней части туловища. После этого, на основе, по меньшей мере, двух распознанных элементов трехмерного изображения и данных положения определяется фронтальная плоскость верхней части туловища. Далее, может быть выполнен поворот и отображение трехмерного изображения на дисплее таким образом, чтобы фронтальная плоскость верхней части туловища совпала с плоскостью отображения на дисплее и срединная линия верхней части туловища проходила параллельно вертикальной оси изображения.

В примере осуществления изобретения, касающемся анализа параметров асимметрии, может быть осуществлено определение и отображение одной или большего числа линий, пересекающих элементы изображения. Каждая из указанных линий пересекает анатомический элемент или два однотипных анатомических элемента (например, сосок левой или правой груди, ареолу левой или правой груди либо одну или большее число линий складки левой или правой груди). По меньшей мере, одна из пересекающих линий может использоваться в качестве меры асимметрии анатомического элемента, связанного с левой или правой грудью. Поперечная плоскость может быть определена, как плоскость, перпендикулярная фронтальной плоскости и срединной линии верхней части туловища и, таким образом, пересекающие линии проходят параллельно поперечной плоскости.

В другом примере осуществления изобретения предлагается автоматическая система, предназначенная для визуального сравнения различных трехмерных изображений верхней части туловища. На основе данных первого трехмерного изображения осуществляется распознавание элементов первого и второго набора (как указано выше) элементов и позиций трехмерного изображения верхней части туловища. Затем на основе данных второго трехмерного изображения выполняется распознавание элементов первого и второго набора (как указано выше) элементов и позиций трехмерного изображения верхней части туловища. С использованием полученных данных выполняется согласование ориентации первого и второго трехмерного изображения посредством минимизации одного или большего числа различий соответствующих позиций и ориентации трехмерного изображения соответствующих элементов первого и второго набора распознанных элементов соответствующих трехмерных изображений.

В еще одном примере осуществления изобретения предлагается система автоматического формирования трехмерного изображения реконструированной груди на основе данных трехмерного изображения верхней части туловища. Определение трехмерного изображения реконструированной груди осуществляется с использованием распознанных складок груди, параметров трехмерного изображения грудной стенки и оптимизированных данных грудной стенки (части грудной стенки или грудной стенки в целом). Сформированное на основе указанных параметров и элементов трехмерное изображение реконструированной груди добавляется к трехмерному изображению поверхности оптимизированной грудной стенки. При осуществлении данного процесса нижняя граница трехмерного изображения реконструированной груди располагается вблизи от соответствующей линии складки груди или на указанной линии. Далее, форма реконструированной груди определяется шириной, высотой и параметрами проекции. Высота груди рассчитывается на основе данных высоты грудной стенки или линии складки груди либо их комбинации. Ширина груди меньше или равна ширине основания груди. Проекция определяется объемом трехмерного изображения реконструированной груди. Объем трехмерного изображения реконструированной груди рассчитывается как сумма объема трехмерного изображения импланта груди и исходного объема груди, определенного по данным трехмерного изображения, умноженная на определенный коэффициент (например, в диапазоне от 0,3 до 0,6).

В соответствии с отличительной особенностью настоящего изобретения складка (складки) груди может перемещаться по поверхности трехмерного изображения реконструированной груди в направлении вниз, вверх, в латеральном, медиальном направлении или в любой комбинации указанных направлений. Далее, трехмерное изображение реконструированной груди добавляется к поверхности трехмерного изображения оптимизированной грудной стенки, причем нижняя граница трехмерного изображения реконструированной груди располагается вблизи от соответствующей линии складки груди или на указанной линии, причем линия складки груди размещается в новом положении, полученном в результате перемещения.

В еще одном примере осуществления изобретения на основе данных трехмерного изображения осуществляется автоматическое определение трехмерного изображения реконструированного соска и его положения на поверхности трехмерного изображения реконструированной груди. В общем, трехмерное изображение реконструированного соска и его положение определяется на основе данных исходного трехмерного изображения и положения соска. Аналогично линии складки груди трехмерное изображение реконструированного соска может перемещаться по поверхности трехмерного изображения реконструированной груди в направлении вниз, вверх, в латеральном, медиальном направлении или в любой комбинации указанных направлений. Кроме того, может быть выполнено автоматическое определение цвета и границы реконструированной ареолы на трехмерном изображении реконструированной груди. В данном случае граница трехмерного изображения ареолы охватывает трехмерное изображение реконструированного соска. Далее, граница характерного цвета трехмерного изображения реконструированной ареолы может быть определена по исходным данным границы и цвета трехмерного изображения ареолы. Аналогично линии складки реконструированной груди и соска трехмерное изображение реконструированной границы характерного цвета ареолы может перемещаться по поверхности трехмерного изображения реконструированной груди в направлении вниз, вверх, в латеральном, медиальном направлении или в любой комбинации указанных направлений.

В другом примере осуществления изобретения предусматривается автоматическое определение смещения от медиальной стороны к латеральной реконструированного соска, размещенного на поверхности реконструированной груди. В этом примере на основе данных трехмерного изображения определяются исходные характеристики и положение трехмерного изображения соска, срединная линия верхней части туловища, фронтальная плоскость и поперечная плоскость. Затем перпендикулярно грудной стенке проводится вектор, проходящий через исходное положение соска, причем указанный вектор находится в поперечной плоскости. Смещение реконструированного соска от медиальной стороны к латеральной определяется точкой пересечения реконструированной груди с вектором, проходящим в поперечной плоскости.

В еще одном примере осуществления изобретения предусматривается автоматическое определение смещения в направлении снизу-вверх реконструированного соска, размещенного на поверхности трехмерного изображения реконструированной груди. В данном примере используются исходные характеристики и положение трехмерного изображения соска и ключицы, размещенной на стороне соответствующего соска, срединная линия верхней части туловища и срединно-сагиттальная плоскость, полученные на основе данных трехмерного изображения. Расстояние между соском и ключицей определяется в плоскости, параллельной срединно-сагиттальной плоскости. Смещение реконструированного соска в направлении снизу-вверх определяется на основе сохранения расстояния между соском и ключицей на поверхности трехмерного изображения реконструированной груди в плоскости, параллельной срединно-сагиттальной плоскости.

Способ определения смещения в направлении вверх реконструированного соска, размещенного на трехмерном изображении реконструированной груди, может изменяться в процессе анализа различных положений трехмерного изображения туловища. Например, второе трехмерное изображение верхней части туловища может содержать верхнюю часть туловища с поднятыми над головой руками в отличие от исходного или первого трехмерного изображения, представляющего верхнюю часть туловища с опущенными вдоль тела руками. В процессе анализа обоих указанных трехмерных изображений туловища осуществляется определение складки (складок) груди, параметров трехмерного изображения грудной стенки и характеристик трехмерного изображения сосков на основе данных соответствующих трехмерных изображений грудной стенки. Смещение реконструированного соска в направлении вверх представляет собой разность между данными положения соска на первом (или исходном) трехмерном изображении и втором трехмерном изображении туловища.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Сущность, а также цели и преимущества настоящего изобретения будут понятными из представленного далее описания, рассмотренного совместно с приложенными чертежами:

НА ФИГ. 1 указано трехмерное изображение 100 верхней части туловища в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения (вид спереди).

На ФИГ. 2 представлено трехмерное изображение 200 верхней части туловища в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения (вид спереди-сбоку).

На ФИГ. 3 указано трехмерное изображение 300 шеи в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения (вид спереди).

На ФИГ. 4 представлено трехмерное изображение 400 лица в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения (вид спереди).

На ФИГ. 5 изображен вид 500 спереди верхней части туловища с указанием срединной линии 510 в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 6 представлен вид 600 сбоку с указанием подмышечной линии 610 в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 7 указаны различные виды (вид 710 спереди, вид 720 сбоку и вид 730 снизу) трехмерного изображения верхней части туловища в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 8 изображены различные виды (вид 810 спереди, вид 820 сбоку и вид 830 снизу) трехмерного изображения виртуальной или сформированной на основе расчетных данных грудной стенки в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 9 представлен вид 900 спереди с указанием линий грудной стенки, используемых в качестве параметров грудной стенки, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 10 изображены виды контура (указан позицией 1010) груди в поперечной плоскости в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения, который используется для расчета длины огибающей (указана позицией 1020) бюста и длины кривой (указана позицией 1030), проходящей по нижней поверхности.

На ФИГ. 11 представлены виды спереди, используемые для определения асимметрии, например, трехмерного изображения сосков (указаны позицией 1110), ареол (указаны позицией 1120) и субмаммарных складок (указаны позицией 1130) в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 12 указаны виды (1210 и 1220) в поперечной плоскости, используемые для определения асимметрии, например, трехмерного изображения сосков в соответствии с альтернативным примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 13 изображены виды (1310 и 1320) в поперечной плоскости, используемые для определения асимметрии, например, трехмерного изображения сосков в соответствии с альтернативным примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 14 представлены различные виды (вид 1410 спереди, вид 1420 сбоку и вид 1430 снизу) трехмерного изображения верхней части туловища с указанием моделированного изображения реконструированной левой и правой груди в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения. Эти изображения можно сравнить с исходным трехмерным изображением, указанным на Фиг. 7, которое получено до выполнения моделирования.

На ФИГ. 15 изображен вид 1500 в поперечной плоскости результирующего положения соска, смещенного от медиальной стороны к латеральной стороне, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 16 указан вид 1600 сбоку наложенных вариантов трехмерного изображения 720 и 1420, используемых для определения результирующего положения соска, смещенного в направлении вверх, в соответствии с примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 17 представлены виды 1710, 1720 спереди, используемые для определения результирующего положения соска, смещенного в направлении вверх, в соответствии с альтернативным примером осуществления настоящего изобретения.

На ФИГ. 18 указан пример системы 1800 в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с настоящим изобретением предлагается система, предназначенная для автоматического анализа трехмерного изображения верхней части туловища. Трехмерное изображение представляет собой трехмерное контурное изображение верхней части туловища или соответствующее четырехмерное цветное контурное изображение, то есть, трехмерное контурное изображение, содержащее цветовые характеристики. В данном документе трехмерное контурное изображение или четырехмерное цветное контурное изображение называется трехмерным изображением.

Формирование трехмерного изображения можно осуществить различными способами, при этом реализация настоящего изобретения не зависит от средств формирования и (или) получения данных изображения. Трехмерное изображение верхней части туловища предпочтительно формируется при размещении пациентки в конкретном (и предпочтительно повторяющемся) положении. В одном примере осуществления изображения пациентка находится в положении с отведенными назад плечами, лопатки насколько возможно сведены вместе и руки вытянуты вдоль тела. Для обеспечения согласованности данных руки пациентки могут располагаться на боковых сторонах бедер или на ручках устройства. Кроме того, основание устройства может использоваться для определения предпочтительного положения ног. Все указанные параметры определения положения способствуют ориентации туловища пациентки относительно устройства и получению согласованных результатов измерений.

Различные устройства, системы, способы, методы или модули в соответствии с настоящим изобретением обеспечивают проведение автоматического анализа трехмерного изображения верхней части туловища с целью: (i) распознавания основных анатомических элементов; (ii) ориентации субъекта с учетом особенностей анатомии; (iii) выполнения размерного анализа, охватывающего непосредственно проведенные между требуемыми точками (прямые) линии, линии, проходящие по поверхности трехмерного изображения, и значения объема; (iv) моделирования результатов реконструкции с учетом использования имплантов груди; (v) содействия в процессе выбора указанных имплантов; и (или) (vi) содействия при разработке планов хирургической реконструкции груди.

РАСПОЗНАВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ ТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Начальный этап распознавания предусматривает проведение анализа контуров трехмерного изображения верхней части туловища. В примере осуществления изобретения выполняется автоматическое распознавание элементов и определение позиций трехмерного изображения, а также анализ контуров и степени изменения контуров трехмерного изображения (например, 100, 200, 300 и 400 на Фиг. 1-4, соответственно). Для целей иллюстрации в настоящей заявке примеры, указанные на Фиг. 1-4 представлены с использованием шкалы серого, при этом зоны белого цвета соответствуют нулевой или минимальной степени изменения контура, в зонах серого цвета степень изменения контура отображается шкалой серого, а черные зоны представляют максимумы или минимумы изображения. Для специалистов в области техники, к которой относится настоящее изобретение, очевидно, что вместо контурных изображений, представленных шкалой серого, могут также использоваться цветные контурные изображения. Примеры анатомических элементов и позиций трехмерного изображения, которые могут быть определены в автоматическом режиме, охватывают один или оба соска (110, 112), пупок (120), подмышечную ямку (130, 132), одну или большее число подмышечных линий (также определяется как латеральный участок линии субмаммарной складки груди; см. поз. 610 на Фиг. 6, на котором также указана поднятая рука 620), линии складки груди (140, 142), яремную вырезку грудины или грудинную часть большой грудной мышцы (150), одну или большее число ключиц (160, 162), один или большее число параметров грудной стенки (рассмотрены далее), срединную линию верхней части туловища (170, то есть, грудину; см. также срединную линию 510 на Фиг. 5), фронтальную плоскость (рассмотрена далее), одну или обе ареолы (180, 182), грудино-ключично-сосцевидные мышцы (190, 192), шею (210), трапециевидные мышцы (220, 310), части лица (например, губы (410), уголки глаз (420, 422), крылья носа (430, 432), подбородок (440) или надподбородочную впадину (442)). Другие элементы, не указанные в настоящем документе, также могут быть распознаны на основе данных трехмерного изображения. Соответственно, настоящее изобретение не ограничивается указанными распознаваемыми элементами.

В другом примере осуществления изобретения выполняется автоматическое распознавание и анализ первого набора элементов и позиций трехмерного изображения на основе данных контуров и степени изменения контуров трехмерного изображения. В частности, по меньшей мере, основными распознаваемыми анатомическими элементами трехмерного изображения являются один или оба соска, пупок, одна или большее число характерных черт лица, шея, одна или большее число линий складки груди, одна или большее число (передних) подмышечных линий или любая их комбинация. После распознавания, по меньшей мере, некоторых элементов первого набора элементов трехмерного изображения может быть осуществлено распознавание других элементов трехмерного изображения (которые называются вторым набором элементов) с использованием в примере осуществления изобретения в качестве основы, по меньшей мере, одного или большего числа элементов первого набора распознанных элементов. Примерами второго набора элементов и позиций трехмерного изображения являются яремная вырезка грудины, одна или большее число ключиц, один или большее число параметров грудной стенки, срединная линия верхней части туловища (то есть, грудина), фронтальная плоскость, сагиттальная плоскость, поперечная плоскость, одна или обе ареолы, одна или большее число линий складки груди либо одна или большее число передних подмышечных линий.

В соответствии с анатомической классификацией осуществляется автоматическое распознавание основных плоскостей (фронтальной, сагиттальной и поперечной), проходящих через верхнюю часть туловища, а также согласно анатомической классификации выполняется автоматическое определение нижнего, верхнего, срединного, латерального, переднего и заднего размещения элементов туловища. Выступающие элементы на трехмерном изображении верхней части туловища могут соответствовать ключицам. Далее, фронтальная плоскость может быть определена двумя следующими линиями: (i) линия, проходящая по левой и правой ключицам; и (ii) срединная линия верхней части туловища (также см. ниже). Поперечная плоскость представляет собой плоскость, перпендикулярную фронтальной плоскости и срединной линии верхней части туловища. Наконец, сагиттальная плоскость проходит параллельно срединной линии верхней части туловища и перпендикулярно фронтальной и поперечной плоскостям.

Параметры ориентации верхней части туловища автоматически определяются в примере осуществления изобретения, например, посредством распознавания анатомических элементов и сравнения их положения с эталоном, таким как изображение, представленное на Фиг. 1-4. Например, если пупок представляет собой элемент, размещенный ниже большинства остальных элементов, то он определяет направление вниз от центра трехмерного изображения. Альтернативный подход заключается в преобразовании системы координат трехмерного изображения, полученного при помощи камеры, в систему координат, сформированную в процессе калибровки устройства или на этапе разработки, который непосредственно не связан с параметрами анатомического изображения. Для целей настоящего изобретения направление снизу-вверх соответствует линии, размещенной во фронтальной плоскости и проходящей параллельно срединной линии верхней части туловища, которая направлена от пупка к соскам, яремной вырезке грудины и шее. Направление от срединной стороны к латеральной соответствует линии, размещенной во фронтальной плоскости и перпендикулярной срединной линии верхней части туловища, которая направлена от срединной линии к соскам и подмышечным ямкам. Направление от задней стороны к передней стороне соответствует линии, размещенной в поперечной плоскости и перпендикулярной срединной линии верхней части туловища, которая направлена от яремной вырезки грудины к соскам.

В общем, для каждой точки трехмерного изображения можно рассчитать степень изменения контура, представленную разностью координат х, у, z близлежащих точек или их эквивалентов. Обычно в результате проведения расчета степени изменения контуров для верхней части туловища получаются два выраженных локальных максимума и четыре выраженных локальных минимума. В данном случае указанные максимумы соответствуют соскам. Пупок, яремная вырезка грудины и подмышечные ямки представляют минимумы. Для распознавания элементов трехмерного изображения можно использовать широкий набор критериев.

Например, в процессе анализа степени изменения контуров трехмерного изображения сосок может быть определен как местный максимум, характеризующийся значительной степенью изменения линий контура во всех радиальных направлениях, начало которых соответствуют максимумам, размещенным в пределах небольшого участка диаметром в диапазоне примерно от 8 до 15 мм. На верхней части туловища соски обычно соответствуют двум участкам с максимальной степенью изменения контуров, представляющим собой максимумы. Таким образом, осуществляется распознавание сосков, которые размещены на расстоянии примерно равном или большем 15 см друг от друга. Для дополнительного подтверждения распознавания сосков могут использоваться другие критерии, такие как нахождение в зоне, имеющей более темный цвет в сравнении с обычным цветом кожи, указанным на трехмерном изображении.

Пупок определяется в процессе проведения анализа степени изменения контуров трехмерного изображения как локальный минимум со значительной степениью изменения линий контура во всех радиальных направлениях, начало которых соответствуют минимумам, размещенным в пределах небольшого участка, имеющего примерно овальную или круговую конфигурацию, большая и малая оси которой изменяются в пределах примерно от 10 мм до 30 мм, соответственно. На верхней части туловища пупок обычно соответствует участку с максимальной степенью изменения контуров, представляющему собой минимум.

На лице располагается значительное число элементов трехмерного изображения, таких как подбородок, губы, нос и глаза, которые при проведении анализа степени изменения контуров могут быть определены как выраженные максимумы (см. Фиг. 3-4). Даже в случае охвата трехмерным изображением только нижней части лица, указанная часть лица содержит характерные особенности, поскольку, в общем, область изображения до подбородка имеет овальную форму, содержащую значительное число выступающих элементов, которые представляют собой максимумы и зоны выпуклой формы, расположенные вблизи друг от друга. На этой части лица явно выделяется линия подбородка, определяющая контур нижней челюсти. В общем, лицо может быть распознано по подбородку и шее, размещенным над верхней частью туловища.

Шея определяется на трехмерном изображении как самая узкая часть туловища, то есть, участок с минимальным расстоянием между двумя границами (см. Фиг. 1-4). Дополнительным критерием, который можно использовать для распознавания шеи в отличие от рук и ног, является то, что шея размещена в непосредственной близости к подбородку. Кроме того, шее соответствуют характерные особенности трехмерного изображения, которые определяются в процессе анализа степени изменения контуров. Подбородок соответствует выступающей полосе (линия максимума). Грудино-ключично-сосцевидная мышца образует две выраженных выступающих полосы на поверхности шеи, которые образуют передний треугольник шеи, окружающий локальный минимум (выемку), соответствующий яремной вырезке грудины. В латеральном направлении от каждой боковой стороны переднего треугольника шеи размещены треугольные вогнутые структуры, которые также выявляются при проведении анализа степени изменения контуров. Эти анатомические элементы представляют трапециевидные мышцы, которые снизу ограничены выпуклыми структурами ключиц. Положение яремной вырезки грудины можно точно определить или уточнить посредством определения точки пересечения указанной срединной линии и кривой, аппроксимирующей выпуклые структуры, представляющие геометрические контуры ключиц, которые расположены латеральнее относительно шеи, как указано на Фиг. 1 и 5. Кроме того, яремная вырезка грудины представляет собой локальный минимум в направлении к задней стороне, расположенный вблизи от точки пересечения срединной линии и кривой, аппроксимирующей ключицы.

Далее, осуществляется распознавание линии складки груди на трехмерном изображении. Линия складки груди представляет собой линию перехода между выпуклой грудью и смежными с грудью вогнутыми участками. Размещение линий складки груди можно дополнительно уточнить с использованием данных положения сосков. Кроме того, область поиска складок груди может быть ограничена радиальным расстоянием от соска в пределах примерно от 3 см до 15 см, чтобы не проводить поиск по всей верхней части туловища. В одном из примеров осуществления изобретения, а также для целей дополнительного анализа в рамках способа в соответствии с настоящим изобретением линия складки груди определяется как незамкнутая кривая, проходящая по поверхности трехмерного изображения и ограничивающая нижнюю часть груди.

Распознавание подмышечных ямок осуществляется на основе данных дополнительных элементов трехмерного изображения, таких как линии складки груди и ориентация верхней части туловища. В примере осуществления изобретения подмышечная ямка определяется как локальный минимум, расположенный выше и латеральнее относительно латеральной границы линии складки груди. Ареола может быть определена с использованием данных границы изменения цвета и положения соска, полученных по данным трехмерного изображения.

В процессе анализа степени изменения контуров также используется срединная линия верхней части туловища, однако следует учитывать, что срединная линия верхней части туловища определяется в результате анализа и, таким образом, рассчитанная срединная линия верхней части туловища и положение пупка могут не совпадать с соответствующей фактической срединной линией. С целью определения срединной линии верхней части туловища проводится анализ, по меньшей мере, двух участков: срединного участка, находящегося между складками груди выше уровня сосков, и срединного участка шеи, в частности, переднего треугольника шеи, как представлено на Фиг. 1-3 и Фиг. 5 (указаны черными точками). На срединном участке между линиями складки груди выше уровня сосков осуществляется анализ данных линий складки и локального контура для определения системной плоскости, расположенной между левой и правой сторонами грудной стенки. Аналогичным образом, выполняется анализ на срединном участке шеи, где расположены левая и правая выступающие структуры, которые представляют собой грудино-ключично-сосцевидные мышцы. Срединная линия верхней части туловища определяется как линия, проведенная на равном расстоянии относительно указанных точек.

ВИРТУАЛЬНАЯ ГРУДНАЯ СТЕНКА

Способ в соответствии с настоящим изобретением предусматривает формирование изображения виртуальной грудной стенки (с включением или исключением покрывающих тканей) и вычитание данных трехмерного контура поверхности тела пациентки. Основное допущение данного способа состоит в том, что ткани груди (включая паренхиму и покрывающие ткани) размещены на передней грудной стенке. В одном из примеров осуществления изобретения часть грудной стенки, расположенная под грудью, может быть примерно определена на основе использования указанных далее анатомических элементов и результатов анализа.

- Линия складки груди, определяющая границу тканей груди, как указано на Фиг. 1-2. Поверхность грудной стенки вблизи от складок груди примерно представлена кривой линией, окружающей грудь и проходящей на расстоянии примерно 1 см в радиальном направлении от линии складки груди;

- Кривизна грудной стенки на срединном участке в сагиттальной плоскости, которая определяется кривизной грудины вдоль срединной линии верхней части туловища;

- Линии складки левой и правой груди определяют соответствующие латеральные линии грудной стенки (также называются подмышечными линиями), имеющие соответствующую кривизну; и

- Для коррекции с учетом наличия грудных мышц проводят горизонтальную линию, расположенную непосредственно под подмышечной ямкой, которая пересекает линию складки груди и проходит к срединной линии верхней части туловища. Указанная линия не обязательно является горизонтальной, если она начинается от передней подмышечной линии и представляет собой кривую, проходящую к срединной линии грудины.

Представленные на фигуре позиции 810, 820 и 830 указывают примеры различных видов виртуальной грудной стенки, сформированной с использованием описанных выше кривых линий, которая может быть получена на основе сплайн-интерполяции или аппроксимирования определенной функции (например, модели грудной стенки, указанной Фиг. 710, 720 и 730) либо комбинации обоих указанных способов. Для повышения точности представления анатомических элементов, а также соответствия виртуальной и реальной грудной стенки можно использовать другой метод сплайн-интерполяции, предусматривающий применение более чем одной кривой (910, 920, 930), ограничивающей ткани груди, как указано на Фиг. 9. Указанные кривые линии, проходящие по грудной стенке, содержат данные формы грудной стенки и называются параметрами грудной стенки.

ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

Распознавание элементов трехмерного изображения дополнительно обеспечивает возможность автоматического расчета расстояния между точками груди, определения параметров поверхности трехмерного изображения (линий на поверхности трехмерного изображения), требуемых для формирования изображения груди, анализа имплантов груди, анализа асимметрии и разработки планов хирургической реконструкции груди. Далее представлено описание процесса проведения таких измерений в автоматическом режиме (рассмотрение указанного процесса измерений осуществляется со ссылками на Фиг. 1-8).

РАССТОЯНИЕ МЕЖДУ ТОЧКАМИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

Ширина основания груди. В примере осуществления изобретения ширина основания груди, соответствующая складке левой или правой груди, находящейся на верхней части туловища, определяется как проекция линии складки груди на фронтальную поверхность верхней части туловища. В другом примере осуществления изобретения ширина основания груди определяется на высоте, соответствующей верхней границе ареолы левой или правой груди, находящейся на верхней части туловища. Ширина основания груди представлена расстоянием между двумя расположенными на соответствующей высоте точками латеральной и срединной сторон проекции складки груди на фронтальную поверхность верхней части туловища.

Расстояние между соском и срединной линией грудины. Расстояние между соском и срединной линией грудины представляет собой кратчайшее расстояние между координатами трехмерного изображения сосков и срединной линии грудины.

Диаметр ареолы. Распознавание ареолы осуществляется с использованием информации относительно границы участка изменения цвета и положения соска, определенного по данным трехмерного изображения. Область, в которой цвет становится более темным в сравнении с окружающими тканями, представляет собой границу участка изменения цвета, соответствующего ареоле. Обычно ареола имеет круговую форму и, соответственно, в процессе измерения параметров трехмерного изображения осуществляется распознавание, в общем, круговой конфигурации. Трехмерное изображение соска находится в пределах границ ареолы, причем обычно сосок размещается в центре ареолы. Для каждой ареолы могут быть выполнены две операции измерения диаметра: одна операция измерения параллельно поперечной плоскости и вторая - параллельно срединно-сагиттальной плоскости, причем измерение диаметра осуществляется от одной границы до второй границы данной ареолы.

Расстояние между сосками. Расстояние между двумя сосками рассчитывается как кратчайшее расстояние между координатами трехмерного изображения левого и правого сосков.

Межгрудное расстояние. Величина межгрудного расстояния рассчитывается как кратчайшее расстояние на трехмерном изображении между координатами срединных концов линий, соответствующих складкам левой и правой груди.

Расстояние от линии складки груди до проекции соска на грудной стенке.

Расстояние между линией складки груди и проекцией соска на грудной стенке определяется как кратчайшее расстояние между нижней точкой линии складки груди и проекцией соска на виртуальную грудную стенку с правой стороны и, соответственно, с левой стороны туловища.

Расстояние между серединой ключицы и соском. Расстояние между серединой ключицы и соском определяется как кратчайшее расстояние между точкой центра левой ключицы и левым соском, а также аналогичным образом выполняется на правой стороне туловища.

Высота груди. Высота груди определяется как кратчайшее расстояние между горизонтальной линией, расположенной непосредственно под подмышечной ямкой, которая пересекает линию складки груди и проходит к срединной линии грудины (указанная линия не обязательно является горизонтальной, если она начинается от передней подмышечной линии и представляет собой кривую, проходящую к срединной линии грудины), и нижней точкой линии складки груди.

ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ

Расстояние между яремной вырезкой грудины и соском по поверхности трехмерного изображения. Расстояние между яремной вырезкой грудины и соском по поверхности трехмерного изображения определяется посредством расчета линейного интеграла вектора, проходящего по контуру поверхности трехмерного изображения туловища пациентки между трехмерными координатами яремной вырезки грудины и соска.

Расстояние между соском и складкой груди по поверхности трехмерного изображения. Расстояние между соском и субмаммарной или грудной складкой по поверхности трехмерного изображения рассчитывается как линейный интеграл вектора, проходящего по контуру поверхности трехмерного изображения туловища пациентки между трехмерными координатами соска и субмаммарной или грудной складки, причем вектор размещен параллельно срединно-сагиттальной плоскости.

Расстояние между ключицей и соском по поверхности трехмерного изображения. Расстояние между ключицей и соском по поверхности трехмерного изображения определяется посредством расчета линейного интеграла вектора, проходящего параллельно срединно-сагиттальной плоскости и пересекающего сосок. Расстояние по поверхности трехмерного изображения определяется как линейный интеграл вектора, проходящего между соском и ключицей.

Расстояние между серединой ключицы и соском по поверхности трехмерного изображения. Расстояние между серединой ключицы и соском по поверхности трехмерного изображения рассчитывается как линейный интеграл вектора, проходящего по контуру поверхности трехмерного изображения туловища пациентки между трехмерными координатами точки центра ключицы и соска.

РАЗМЕР ЧАШЕЧКИ БЮСТГАЛЬТЕРА

По данным трехмерного изображения верхней части туловища может быть автоматически определен размер чашечки бюстгальтера (также называется лифчиком). Прежде всего, осуществляется распознавание линий складки груди и трехмерного изображения сосков, соответствующих левой и правой груди. Затем определяется плоскость, проходящая через соски и перпендикулярная фронтальной плоскости. На Фиг. 10 представлена огибающая бюста, полученная в результате пересечения трехмерного изображения переднего сегмента верхней части туловища плоскостью бюста, которая начинается от латеральной стороны линии складки груди и проходит по линии пересечения трехмерного изображения и указанной плоскости до участка соска, в котором огибающая бюста включает в себя отрезок прямой, проходящий от одного соска к другому соску, а далее продолжается по линии пересечения трехмерного изображения и плоскости до точки, размещенной латеральнее линии складки груди. Затем определяется длина огибающей бюста (толстая линия 1040 на Фиг. 10). Вторая кривая представляет собой кривую, проходящую по нижней поверхности (толстая линия 1050 на Фиг. 10) и размещенную на поверхности трехмерного изображения в плоскости, находящейся под линиями складок груди, которая примерно параллельна поперечной плоскости или плоскости бюста. Далее определяется длина кривой, проходящей по нижней поверхности, от начальной до конечной точек (вдоль плоскости грудной стенки 1060, параллельной фронтальной плоскости), соответствующих точкам пересечения с огибающей бюста. Разность между данными длины огибающей бюста и кривой, проходящей по нижней поверхности, обеспечивает получение значений, которые позволяют определить размер чашечки бюстгальтера по данным, указанным в таблице.

ОРИЕНТАЦИЯ, ОТОБРАЖЕНИЕ И АСИММЕТРИЯ

Следует отметить, что срединные линии верхней и нижней частей туловища, а также других участков тела человека могут отличаться. Срединная линия является основным элементом определения анатомической системы координат и, соответственно, фронтальной, сагиттальной и поперечной плоскостей. Для целей увеличения груди обоснованным подходом является использование срединной линии верхней части туловища и соответствующих плоскостей. Отображение туловища относительно этих плоскостей связано с определенными преимуществами в сравнении с исходной системой координат изображения, полученного с использованием камеры, или другой системой координат.

Информативные виды спереди, под наклоном, в профиль, снизу и сверху трехмерного изображения с совмещением срединной линии туловища с вертикальной или горизонтальной осями могут быть сформированы в автоматическом режиме.

Если трехмерное изображение ориентировано таким образом, что фронтальная плоскость расположена параллельно плоскости изображения и срединная линия проходит параллельно вертикальной оси изображения, то можно определить асимметрию изображения. Предпочтительный пример осуществления анализа асимметрии левых и правых однотипных анатомических элементов на трехмерном изображении предусматривает использование горизонтальных линий, проходящих параллельно поперечной плоскости и пересекающих рассматриваемые анатомические элементы. На Фиг. 11 указан пример таких анатомических элементов, представляющих собой соски левой или правой груди, ареолы левой или правой груди и нижнюю границу линий складки левой или правой груди. Величину асимметрии можно определить как минимальное расстояние между линиями, пересекающими соответствующие элементы в плоскости изображения, которая в данном случае представляет собой фронтальную плоскость. На Фиг. 12 представлена асимметрия проекции сосков на трехмерном изображении, ориентированном таким образом, что поперечная плоскость проходит параллельно плоскости изображения, а срединно-сагиттальная плоскость параллельна вертикальной оси. На указанной фигуре представлены две горизонтальные линии (1230), проходящие во фронтальной плоскости, каждая из которых пересекает соответствующие участки сосков (110, 112). Разность координат проекции горизонтальных линий по вертикали указывает величину асимметрии. В другом примере осуществления изобретения величина асимметрии определяется углом 1240, например, проекцией на фронтальную плоскость угла относительно поперечной плоскости линии, соединяющей оба соска, линии, проведенной между двумя ареолами или линии между двумя складками груди (не показаны).

На Фиг. 13 указан другой способ определения асимметрии относительно грудной стенки 1060 с использованием вида снизу, то есть, в направлении снизу-вверх и плоскости изображения, проходящей параллельно поперечной плоскости. В данном примере осуществления изобретения выполняется отображение линии грудной стенки, размещенной под линией складки груди, и контура 1330 проекции груди. Эти две линии можно отобразить симметрично относительно срединной сагиттальной линии, в результате чего представляется асимметрия проекции груди и расположенной под грудью грудной стенки. Данную операцию можно выполнить посредством зеркального отображения поз. 1330 слева-направо с получением поз. 1330′ и наложения поз. 1330 и 1330′ (следует отметить, что соски 110, 112 зеркально отображаются поз. 1330′ и поз. 1330). Получение в результате зеркального отображения значительных различий контуров грудной стенки означает, что асимметрия обусловлена костными структурами. Если значительная асимметрия проекции груди не обусловлена грудной стенкой, это означает, что асимметрия связана с мягкими тканями.

ОБЪЕМ ГРУДИ

На одном этапе процесса может быть определен объем одной груди или обеих грудей. Определение объема груди требует распознавания на трехмерном изображении складок груди, ограничивающих нижнюю часть груди, определения по данным трехмерного изображения параметров грудной стенки и формирования виртуальной грудной стенки, как указано выше. Объем каждой груди рассчитывается с использованием функции интегрирования по объему, ограниченному двумя поверхностями. Более конкретно, объем груди определяется на основе функции интегрирования по трехмерному изображению груди и виртуальной грудной стенки в области конкретной груди, описанной при помощи параметров грудной стенки.

Для определения объема одной груди требуются только данные соответствующей складки груди, параметры части грудной стенки, размещенной вокруг складки груди и данные виртуальной грудной стенки, которая может представлять собой часть грудной стенки или грудную стенку в целом, содержащую трехмерное изображение второй груди. Другими словами, объем одной груди определяется с использованием функции интегрирования по объему, ограниченному трехмерным изображением груди и частью виртуальной грудной стенки или трехмерным изображением грудной стенки, охватывающим левую и правую стороны грудной клетки.

МОДЕЛИРОВАНИЕ

Автоматическое распознавание элементов трехмерного изображения обеспечивает возможность моделирования полученной в результате реконструкции формы и положения груди относительно виртуальной грудной стенки, а также положения сосков на реконструированной груди. Результаты моделирования могут дополнительно способствовать формированию изображения груди, выполнению анализа и определения размеров имплантов груди, анализа асимметрии и планирования хирургической реконструкции груди.

Моделирование трехмерного изображения результирующей формы груди, полученной с использованием имплантов и соответствующих хирургических процедур на существующем (также называется исходным изображением груди - см., например, Фиг. 7, на которой представлено исходное трехмерное изображение груди) трехмерном изображении груди, обеспечивает представление реконструированной груди (Фиг. 14). Полученное в результате расчетов трехмерное изображение реконструированной груди размещается на трехмерном изображении виртуальной грудной стенки (Фиг. 8, на которой представлено трехмерное изображение грудной стенки, сформированное по данным изображения, указанного на Фиг. 7), так что нижняя задняя граница реконструированной груди располагается на линии складки груди или вблизи от указанной линии (например, 140, 142). Трехмерное изображение реконструированной груди имеет определенную высоту, ширину и проекцию. Объем каждой реконструированной груди равен сумме объема импланта и исходного объема груди с учетом определенной степени атрофии. Атрофия приводит к уменьшению исходного объема груди, которое учитывается введением определенного коэффициента (например, в диапазоне от 0,3 до 0,6).

Линии складки груди могут быть смещены вдоль поверхности результирующего трехмерного изображения виртуальной грудной стенки в направлении вниз, вверх, в латеральном, медиальном направлении или в любой комбинации указанных направлений. Результирующее моделированное трехмерное изображение груди обновляется с учетом смещения линии складки на трехмерном изображении реконструированной груди.

В другом примере осуществления моделирования определяется результирующее положение соска на трехмерном изображении. В этом случае в процессе трехмерного моделирования к трехмерному изображению реконструированной груди, расположенному на виртуальной грудной стенке, добавляется трехмерное изображение соска, размещенное в соответствии с данными положения указанного соска. Результирующее трехмерное изображение соска идентично исходному трехмерному изображению соска, указанному на исходном трехмерном изображении. Кроме того, к моделированному трехмерному изображению реконструированной груди в требуемом положении может быть добавлено исходное трехмерное изображение ареолы и соска. Далее, к моделированному изображению могут быть также добавлены данные цвета ареолы и соска, полученные по данным исходного трехмерного изображения.

Результирующее положение соска зависит от исходного положения соска на трехмерном изображении. Аналогично линии складки груди результирующее положение соска также может быть откорректировано посредством перемещения в направлении вверх, вниз, в латеральном, медиальном направлении или в любой комбинации указанных направлений.

Определение результирующего положения соска на трехмерном изображении может быть выполнено различными способами. Например, смещение полученного в результате реконструкции соска относительно исходного положения может осуществляться по двум направлениям, то есть, от медиальной стороны к латеральной стороне и снизу-вверх.

На Фиг. 15 представлено результирующее смещение соска на реконструированной груди от медиальной стороны к латеральной стороне, определенное посредством проведения перпендикулярно грудной стенке 1060 через исходное положение соска 110, 112 вектора 1510, 1512. Указанный вектор находится в поперечной плоскости. Результирующее положение 1520, 1522 соска соответствует точке пересечения вектора с поверхностью реконструированной груди.

На Фиг. 16 представлено результирующее смещение соска 1610 в направлении снизу-вверх на реконструированной груди (1420), определенное посредством измерения расстояние 1620 между соском 112 и ключицей 162 в плоскости, параллельной срединно-сагиттальной плоскости исходного трехмерного изображения 720, которое сохраняется неизменным в плоскости, параллельной срединно-сагиттальной плоскости трехмерного изображения реконструированной груди (то есть, две линии 1620 имеют одинаковую длину).

На Фиг. 17 представлен альтернативный способ определения результирующего смещения сосков на реконструированной груди в направлении снизу-вверх посредством сравнения положения сосков на двух трехмерных изображениях. На первом трехмерном изображении 1710 руки пациентки вытянуты вдоль тела, трехмерное изображение и положение соска определяется на основе имеющихся параметров грудной клетки (первое трехмерное изображение в данном документе также называется трехмерным изображением). На втором трехмерном изображении 1720 руки пациентки подняты над головой, трехмерное изображение и положение соска определяется на основе соответствующих параметров грудной стенки. Далее, по разности высоты соответствующих сосков определяется смещение сосков в направлении снизу-вверх (то есть, определяется различие высоты линий 1730).

Для специалистов в данной области техники очевидно, что могут быть осуществлены различные изменения, замена и модификация компонентов или изобретение может быть реализовано другими способами без выхода за пределы сущности настоящего изобретения. Описанный способ может быть осуществлен на основе исполняемого программного обеспечения, которое сохраняется в памяти компьютера или на носителе данных. Этапы указанного способа могут быть также представлены в форме кода, записанного в различных (независимых) модулях, предусматривающих выполнение одного или большего числа этапов, таких как, например, измерительный модуль, модуль распознавания элементов, модуль анализа асимметрии, модуль определения объема груди, модуль ориентации, модуль моделирования, причем можно дополнительно выделить модуль моделирования формы груди или модуль моделирования сосков и так далее. Кроме того, этапы данного способа или отдельные операции, представленные в форме модулей, могут быть также выполнены на основе полупроводниковых или компьютерных интегральных схем, обеспечивающих реализацию или исполнение отдельных этапов, причем алгоритмы, записанные в интегральных схемах, могут быть вызваны и исполнены в составе интегрированной системы. Указанные интегральные схемы могут, например, использоваться в устройствах формирования изображения груди, диагностических устройствах или компьютерных системах. Другими словами, этапы способа могут быть реализованы на основе отдельных модулей или устройств исполнения конкретных операций.

На Фиг. 18 представлена система 1800, предназначенная для автоматического определения объема одной груди или обеих грудей на основе данных трехмерного контурного изображения верхней части туловища. Дополнительно указанная система осуществляет формирование модифицированного изображения верхней части туловища посредством добавления трехмерного изображения реконструированной груди к поверхности трехмерного изображения части грудной стенки или, соответственно, двух трехмерных изображений реконструированной груди (соответствующих левой и правой груди) к поверхности трехмерного изображения грудной стенки. Указанная система обеспечивает объединение или совмещение нескольких примеров осуществления или устройств любым способом или в любой форме в зависимости от реализации или области применения.

В примере осуществления системы, указанном на Фиг. 18, предусмотрено устройство формирования трехмерного изображения, предназначенное для получения трехмерного контурного изображения верхней части туловища пациентки. Устройство компьютерного анализа, подключенное к устройству формирования трехмерного изображения, включает в себя один или большее число вычислительных модулей, которые предназначены для определения степени изменения контуров трехмерного изображения верхней части туловища. Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения незамкнутой непрерывной кривой, представляющей складку трехмерного изображения груди, по данным трехмерного изображения посредством анализа степени изменения контуров трехмерного изображения. Указанная незамкнутая кривая складки груди, проходящая по поверхности указанного трехмерного изображения, ограничивает нижнюю часть груди. Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения параметров трехмерного изображения грудной стенки по данным трехмерного изображения посредством анализа контуров и степени изменения контуров трехмерного изображения. Параметры трехмерного изображения грудной стенки представляют собой, по меньшей мере, одну переднюю подмышечную линию, соответствующую распознанной складке груди, и переднюю срединную линию грудной клетки. Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения части грудной стенки по полученным данным незамкнутой кривой складки трехмерного изображения груди и полученным параметрам трехмерного изображения грудной стенки. Устройство компьютерного анализа выполняет оптимизацию полученных данных части грудной стенки с учетом характеристик трехмерной модели грудной стенки (указанная часть грудной стенки соответствует данным складки груди). Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения исходного объема груди по полученным данным незамкнутой кривой складки трехмерного изображения груди, оптимизированной части грудной стенки и интегралу по поверхности трехмерного изображения верхней части туловища. Устройство отображения или формирования отчетов, связанное с устройством компьютерного анализа, осуществляет отображение или предоставление отчетов, содержащих данные, по меньшей мере, исходного объема груди. Отображение или формирование отчетов для пользователя или пациентки может быть реализовано с использованием любого известного типа устройства или средства, в том числе средств, обеспечивающих предоставление оригиналов или копий на бумаге либо в компьютерном или электронном формате данных или изображений.

Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для модификации трехмерного изображения верхней части туловища посредством добавления трехмерного изображения реконструированной груди к поверхности трехмерного изображения части грудной стенки. Трехмерное изображение реконструированной груди определяется как сумма объема трехмерного изображения импланта груди и исходного объема груди, умноженная на определенный коэффициент, причем трехмерное изображение реконструированной груди размещается вблизи или на уровне нижней точки соответствующей складки груди. На основе полученной информации устройство отображения или формирования отчетов дополнительно осуществляет отображение или формирование отчетов, содержащих, по меньшей мере, данные модифицированного трехмерного изображения верхней части туловища.

В другом примере осуществления системы, представленной на FIG. 18, предлагается устройство формирования трехмерного изображения, предназначенное для формирования контурного трехмерного изображения верхней части туловища. Устройство компьютерного анализа, связанное с устройством формирования трехмерного изображения, включает в себя один или большее число вычислительных модулей, обеспечивающих определение степени изменения контуров указанного трехмерного изображения верхней части туловища. Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения незамкнутых непрерывных кривых складки трехмерного изображения груди, соответствующего левой и правой груди, размещенным на верхней части туловища, посредством анализа степени изменения контуров указанного трехмерного изображения. Каждая кривая складки груди проходит по поверхности трехмерного изображения и ограничивает нижнюю часть груди. Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения параметров трехмерного изображения грудной стенки посредством анализа контуров и степени изменения указанных контуров трехмерного изображения. Параметры трехмерного изображения грудной стенки включают в себя, по меньшей мере, одну переднюю подмышечную линию, соответствующую левой стороне верхней части туловища, по меньшей мере, одну переднюю подмышечную линию, соответствующую правой стороне верхней части туловища, и переднюю срединную линию грудной клетки. Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для формирования изображения грудной стенки по полученным данным незамкнутых кривых складки груди и параметров трехмерного изображения грудной стенки. Полученные данные грудной стенки оптимизируют с учетом характеристик трехмерной модели грудной стенки. Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения, по меньшей мере, исходного объема одной груди, соответствующей левой или правой груди, на основе данных соответствующей незамкнутой кривой складки груди, оптимизированной грудной стенки и функции интегрирования по поверхности трехмерного изображения верхней части туловища. Устройство отображения или формирования отчетов, связанное с устройством компьютерного анализа, осуществляет отображение или представление отчетов, содержащих, по меньшей мере, данные исходного объема груди. Аналогичным образом, отображение или формирование отчетов для пользователя или пациентки может быть реализовано с использованием любого известного типа устройства или средства, в том числе средств, обеспечивающих предоставление оригиналов или копий на бумаге либо в компьютерном или электронном формате данных или изображений.

Устройство компьютерного анализа дополнительно включает в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для модификации трехмерного изображения верхней части туловища посредством добавления трехмерного изображения, по меньшей мере, одной реконструированной груди к трехмерному изображению грудной стенки и, соответственно, левой или правой стороне туловища. Каждое трехмерное изображение реконструированной груди определяется как сумма объема трехмерного изображения импланта груди и соответствующего исходного объема груди, умноженная на определенный коэффициент, при этом каждое трехмерное изображение реконструированной груди размещается вблизи или на уровне нижней точки соответствующей складки груди. На основе полученной информации устройство отображения или формирования отчетов дополнительно осуществляет отображение или формирование отчетов, содержащих, по меньшей мере, данные модифицированного трехмерного изображения верхней части туловища.

Соответственно, объем настоящего изобретения определяется приложенной формулой изобретения и правомерными эквивалентами пунктов формулы изобретения.

1. Система автоматического определения объема груди на основе данных трехмерного контурного изображения верхней части туловища, содержащая:
(a) устройство формирования трехмерного изображения, предназначенное для формирования указанного трехмерного контурного изображения указанной поверхности указанной верхней части туловища;
(b) устройство компьютерного анализа, связанное с указанным устройством формирования трехмерного изображения и включающее в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения степени изменения контуров указанного трехмерного изображения указанной верхней части туловища;
(c) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения незамкнутой непрерывной кривой, представляющей субмаммарную складку трехмерного изображения груди, по данным указанного трехмерного изображения посредством анализа указанной степени изменения указанных контуров указанного трехмерного изображения, при этом указанная незамкнутая кривая, представляющая складку груди, проходит по поверхности указанного трехмерного изображения и ограничивает нижнюю часть груди;
(d) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения параметров трехмерного изображения грудной стенки по данным указанного трехмерного изображения посредством анализа указанных контуров и указанной степени изменения указанных контуров указанного трехмерного изображения, при этом указанные параметры трехмерного изображения грудной стенки включают в себя по меньшей мере одну переднюю подмышечную линию, соответствующую указанной складке груди, и переднюю срединную линию грудной клетки;
(e) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения части грудной стенки по данным указанной незамкнутой кривой, представляющей складку трехмерного изображения груди, и указанным параметрам трехмерного изображения грудной стенки, в результате чего осуществляется оптимизация указанной части грудной стенки с учетом элементов трехмерной модели грудной стенки и в соответствии с данными указанной складки груди;
(f) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения исходного объема груди по данным указанной незамкнутой кривой, представляющей складку трехмерного изображения груди, указанной оптимизированной части грудной стенки и интеграла по поверхности трехмерного изображения указанной верхней части туловища; и
(g) устройство отображения или формирования отчетов, связанное с указанным устройством компьютерного анализа и предназначенное для отображения или предоставления отчетов, содержащих данные указанного исходного объема груди.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для модификации указанного трехмерного изображения указанной верхней части туловища посредством добавления трехмерного изображения реконструированной груди к указанной поверхности трехмерного изображения указанной части грудной стенки, при этом указанное трехмерное изображение реконструированной груди определяется как сумма объема трехмерного изображения импланта груди и указанного исходного объема груди, умноженная на коэффициент, находящийся в диапазоне от 0,3 до 0,6, а указанное трехмерное изображение реконструированной груди размещено вблизи или на уровне нижней точки указанной соответствующей складки груди.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что указанное устройство отображения или формирования отчетов дополнительно осуществляет отображение или формирование отчетов, содержащих данные указанного модифицированного трехмерного изображения указанной верхней части туловища.

4. Система автоматического определения объема груди на основе данных трехмерного контурного изображения верхней части туловища, содержащая:
(a) устройство формирования трехмерного изображения, предназначенное для формирования указанного трехмерного контурного изображения указанной поверхности указанной верхней части туловища;
(b) устройство компьютерного анализа, связанное с указанным устройством формирования трехмерного изображения и включающее в себя один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения степени изменения контуров указанного трехмерного изображения указанной верхней части туловища;
(c) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения незамкнутых непрерывных кривых, представляющих субмаммарную складку трехмерного изображения груди и соответствующих левой и правой груди, расположенных на указанной верхней части туловища, по данным указанного трехмерного изображения посредством анализа указанной степени изменения указанных контуров указанного трехмерного изображения, при этом указанные кривые, представляющие складку груди, проходят по поверхности указанного трехмерного изображения и ограничивают нижнюю часть груди;
(d) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения параметров трехмерного изображения грудной стенки по данным указанного трехмерного изображения посредством анализа указанных контуров и указанной степени изменения указанных контуров указанного трехмерного изображения, при этом указанные параметры трехмерного изображения грудной стенки включают в себя по меньшей мере одну переднюю подмышечную линию, соответствующую левой стороне указанной верхней части туловища, по меньшей мере одну переднюю подмышечную линию, соответствующую правой стороне указанной верхней части туловища, и переднюю срединную линию грудной клетки;
(e) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения грудной стенки по данным указанных незамкнутых кривых, представляющих складки груди, и указанным параметрам трехмерного изображения грудной стенки, в результате чего осуществляется оптимизация указанной грудной стенки с учетом элементов трехмерной модели грудной стенки;
(f) причем указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для определения по меньшей мере исходного объема одной груди, представляющей собой левую или правую грудь, по данным указанной соответствующей незамкнутой кривой, представляющей складку груди, указанной оптимизированной грудной стенки и интеграла по поверхности трехмерного изображения указанной верхней части туловища;
(g) устройство отображения или формирования отчетов, связанное с указанным устройством компьютерного анализа и предназначенное для отображения или предоставления отчетов, содержащих данные указанного исходного объема, по меньшей мере, одной груди.

5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что указанное устройство компьютерного анализа дополнительно содержит один или большее число вычислительных модулей, предназначенных для модификации указанного трехмерного изображения указанной верхней части туловища посредством добавления по меньшей мере одного трехмерного изображения реконструированной груди к указанному трехмерному изображению грудной стенки, соответствующему левой или правой стороне туловища, при этом каждое из указанных трехмерных изображений реконструированной груди определяется как сумма объема трехмерного изображения импланта груди и указанного соответствующего исходного объема груди, умноженная на коэффициент, находящийся в диапазоне от 0,3 до 0,6, и каждое из указанных трехмерных изображений реконструированной груди размещается вблизи или на уровне нижней точки указанной соответствующей складки груди.

6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что указанное устройство отображения и формирования отчетов дополнительно осуществляет отображение или формирование отчетов, содержащих данные указанного модифицированного трехмерного изображения указанной верхней части туловища.