References

zhps

Журнал прикладной спектроскопии

Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii

0514-7506

B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences

zhps-75

Research Article

Статьи

МЕТОД ВЫДЕЛЕНИЯ КРОВЕНОСНЫХ СОСУДОВ НА ТРЕХЦВЕТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЯХ БИОТКАНЕЙ

METHOD FOR SEPARATION OF BLOOD VESSELS ON THE THREE-COLOR IMAGES OF BIOLOGICAL TISSUES

Лысенко

С. А.

Lisenko

S. A.

lisenko@bsu.by

Белорусский государственный университетBelarusian State University

2017

10032020

843419427

2020

Лысенко С.А.

Lisenko S.A.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/75

Разработана новая технология улучшения видимости кровеносных сосудов на изображениях тканей полых органов человека (пищеварительного тракта и дыхательной системы), использующая связь цветовых компонент изображения с рассеивающими свойствами ткани и содержанием в ней гемоглобина. Предложен статистический оператор преобразования трехцветного изображения ткани в параметрическую карту, объективно характеризующую концентрацию гемоглобина в ткани независимо от условий освещения и съемки. Приведен алгоритм получения параметров преобразования для съемочных систем с известными спектральными характеристиками. Синтезировано изображение многослойной многократно рассеивающей среды, моделирующей бронхиальную ткань, и на его основе оценена эффективность предложенного преобразования. Показано, что оно позволяет почти на два порядка повысить контраст сосудов и существенно улучшить четкость отображения их границ, практически полностью устранить влияние фона и неравномерной освещенности среды по сравнению с исходным изображением.

A new technology has been developed to improve the visibility of blood vessels on the images of biological tissues based on the relation between image color components, scattering properties of the tissue and hemoglobin content in it. A statistical operator was presented to convert a three-color image of tissue into the parametric map objectively characterizing the concentration of hemoglobin in the tissue regardless of the illumination and shooting conditions. An algorithm for obtaining the conversion parameters for imaging systems with known spectral characteristics was presented. An image of a multilayer multiple-scattering medium modeling bronchial tissue was synthesized, and the efficiency of the proposed conversion was evaluated on its basis. It was shown that the conversion makes it possible to increase the contrast of blood vessels by almost two orders and significantly improve the clarity of the display of their borders, to almost completely eliminate the influence of background and non-uniform illumination of the medium in comparison with the original image.

биологическая тканькровеносные сосудытрехцветные изображениямногократное рассеяниегемоглобиновый индекслокальный диаметр сосудапараметрические картыbiological tissueblood vesselsthree-colored imagesmultiple scatteringhemoglobin indexlocal vessel diameterparametric maps

References1

K. Yao, T. Oishi, T. Matsui, T. Yao, A. Iwashita. Gastrointest. Endоsc., 56, N 2 (2002) 279-284

Y. Ezoe, M. Muto, N. Uedo, H. Doyama, K. Yao, I. Oda, K. Kaneko, Y. Kawahara, C. Yokoi, Y. Sugiura, H. Ishikawa, Y. Takeuchi, Y. Kaneko, Y. Saito. Gastroenterology, 141, N 6 (2011) 2017-2025

О. А. Бунцева, З. В. Галкова, Р. В. Плахов, К. Ю. Эрендженова, Е. Д. Федоров, В. В. Мизгулин, Р. М. Кадушников. ЭиКГ, 110, № 10 (2014) 88-96

K. Kuznetsov, R. Lambert, J. F. Rey. Endoscopy, 38, N 1 (2006) 76-81

S. Tanaka, Y. Sano. Dig. Endosc., 23, Suppl. 1 (2011) 131-139

H. Osawa, H. Yamamoto. Dig. Endosc., 26, Suppl. 1 (2014) 105-115

S. V.Patwardhan. Reflectance Imaging and Analysis for Evaluating Tissue Pigmentation, patent US 2011/0206254 A1

I. Nishidate, T. Maeda, K. Niizeki, Y. Aizu. Sensors, 13, N 6 (2013) 7902-7915

R. Jolivot, Y. Benezeth, F. Marzani. Int. J. Biomed. Imag., 2013 (2013) ID 978289 (15 p.)

С. А. Лысенко, М. М. Кугейко. Измерит. техн., № 6 (2013) 67-72 [S. A. Lisenko, M. M. Kugeiko. Measur. Tech., 56, N 6 (2013) 721-729]

A. N. Bashkatov, E. A. Genina, V. V. Tuchin. J. Innovative Opt. Health Sci., 4, N 1 (2011) 9-38

J. Qu, C. MacAulay, S. Lam, B. Palcic. Appl. Opt., 33, N 31 (1994) 7397-7405

G. Zonios, L. T. Perelman, V. Backman, R. Manoharan, M. Fitzmaurice, J. Van Dam, M. S. Feld. Appl. Opt., 38, N 31 (1999) 6628-6637

P. R. Bargo, S. A. Prahl, T. T. Goodell, R. A. Sleven, G. Koval, G. Blair, S. L. Jacques. J. Biomed. Opt., 10, N 3 (2005) 034018-1-034018-15

H. J. Wei, D. Xing, J. J. Lu, H. M. Gu, G. Y. Wu, Y. Jin. World J. Gastroenterol., 11, N 16 (2005) 2413-2419

J. W. Spliethoff, D. J. Evers, H. M. Klomp, J. W. van Sandick, M. W. Wouters, R. Nachabe, G. W. Lucassen, B. H. W. Hendriks, J. Wesseling, T. J. M. Ruers. Lung Cancer, 80, N 2 (2013) 165-171

S. L. Jacques. Phys. Med. Biol., 58, N 11 (2013) R37-R61

С. А. Лысенко, М. М. Кугейко. Измерит. техн., N 11 (2013) 68-73

С. А. Лысенко. Квант. электрон., 43, N 8 (2013) 777-784

Y. Fawzy, S. Lam, H. Zeng. Biomed. Opt. Express, 6, N 8 (2015) 2980-2990

Principles and Practice of Interventional Pulmonology, Eds. A. Ernst, F. J. F. Herth, New York, Springer Science+Business Media (2013) 15-25

W. Y. Cho, J. Y. Jang, D. H. Lee. Clin. Endosc., 44, N 2 (2011) 65-75

Э. П. Зеге, А. П. Иванов, И. Л. Кацев. Перенос изображения в рассеивающей среде, Минск, Наука и техника (1985)

I. V. Meglinski, S. J. Matcher. Physiol. Measur., 23, N 4 (2002) 741-53

Y. Wang, Y. Gu, Z. Zuo, N. Huang. J. Biomed. Opt., 16, N 9 (2011) 098001-1-098001-8

M. Milanic, B. Majaron. J. Biomed. Opt., 16, N 12 (2011) 128002-1-128002-12

T. J. Pfefer, J. K. Barton, E. K. Chan, M. G. Ducros, B. S. Sorg, T. E. Milner, J. S. Nelson, A. J. Welch. EEE J. Selected Topics in Quantum Electron., 2, N 4 (1996) 934-942

http://www.gmp.ch/htmlarea/pdf/asahi_pdf/max302.pdf

http://www.unibrain.com/wp-content/uploads/2013/04/ICX285AQ.pdf

http://www.medical-enc.ru/m/2/bronhi-anatomiya-gistologiya.shtml

J. Qu, C. E. MacAulay, S. Lam, B. Palcic. Opt. Eng., 34, N 11 (1995) 3334-3343

M. Friebel, A. Roggan, G. Müller, M. Meinke. J. Biomed. Opt., 11, N 3 (2006) 34021-1-34021-10

М. Friebel, М. Meinke. Appl. Opt., 45, N 12 (2006) 2838-2848

А. Н. Башкатов, Д. М. Жестков, Э. А. Генина, В. В. Тучин. Опт. и спектр., 98, N 4 (2005) 695-703

The authors declare that there are no conflicts of interest present.