-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zur verbesserten medizinischen Bildgebung. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein effizienteres System und Verfahren zur Segmentierung anatomischer Objekte und zur Korrektur der Segmentierung anatomischer Objekte.
-
Medizinische bildgebende Diagnosesysteme nutzen eine Vielzahl von Bildgebungsmodalitäten, wie beispielsweise Röntgensysteme, Computertomographiesysteme (CT), Ultraschallsysteme, Elektronenstrahltomographiesysteme (EBT), Magnetoresonanzsysteme (MR) und ähnliches. Medizinische diagnostische bildgebende Systeme erzeugen Bilder eines Objekts, wie beispielsweise eines Patienten, beispielsweise durch Exposition gegenüber einer Energiequelle, wie beispielsweise Röntgenstrahlen, die durch einen Patienten laufen. Die erzeugten Bilder können für viele Zwecke genutzt werden. Beispielsweise können innere Defekte eines Objekts erfasst werden. Zusätzliche können Änderungen in der inneren Struktur oder Ausrichtung erfasst werden. Außerdem kann der Fluidfluss innerhalb eines Objekts dargestellt werden. Außerdem kann das Bild das Vorhandensein oder das Fehlen eines Objekts in einem Objekt zeigen. Die durch medizinische diagnostische Bildgebung gewonnene Information hat Anwendungen in vielen Gebieten einschließlich der Medizin und der Produktion.
-
Eine Anwendung zur Nutzung der Information, die von medizinischen diagnostischen bildgebenden Systemen auf dem Gebiet der Medizin gewonnen worden ist, ist die Segmentierung anatomischer Objekte. Die Segmentierung anatomischer Objekte und/oder Strukturen aus zwei- oder dreidimensionalen Bildern ist bedeutsam, um die Analyse solcher anatomischer Objekte und/oder Strukturen zu ermöglichen. Beispielsweise geht es um die Trennung von einem speziellen Organ oder Gewebe von umgebenden Organen oder Geweben. Die extrahierten Organe oder Gewebe können dann unabhängig von anderen Objekten angesehen werden, die nicht von Interesse sind. Eine solche Extraktion gestattet es dem Arzt, sich nur auf die interessierenden Objekte oder Strukturen zu konzentrieren und eine genauere Diagnose und Behandlungsstrategie zu entwickeln.
-
Anatomische Segmentierung ist jedoch komplexes Problem. Eine manuelle Segmentierung ist ein mühsamer zeitraubender Prozess, der häufig zu ungenauen Resultaten führt. Die vollautomatische Segmentierung erbringt, obwohl sie an sich ideal wäre, gegenwärtig noch keine akzeptablen Ergebnisse. Eine Kombination der manuellen Segmentierung und der automatischen Segmentierung hat zu einer Anzahl von interaktiven Segmentierungstechniken geführt. Beispiele sind beschrieben in der
US 2004/0249270 A1 , der
US 2002/0118869 A1 , der
US 6421413 B1 und der
WO 2002/041781 A2 . Aus diesem Stand der Technik ist ein Verfahren zur Segmentierung anatomischer Objekte medizinische Bilder bekannt, wobei das Verfahren beinhaltet: Das Berechnen einer Mittellinie eines anatomischen Objekts, das Ableiten eines Satzes reformatierter Bilder auf der Basis der Mittellinie des anatomischen Objekts und das Aufnehmen von Eingaben eines Bedieners. Außerdem beschreiben die
FR 2863085 A1 und die
US 7236618 B1 zusätzliche Teilaspekte zu dem vorliegenden Sachverhalt.
-
Gegenwärtig gestattet es eine „Life Wire”-Technik dem Bediener, einen Anfangspunkt einer Kontur auszuwählen wobei durch Ziehen und Bewegen der Maus die optimale Linie zwischen dem Startpunkt und der aktuellen Position berechnet wird. Der Life-Wire-Algorithmus kann jedoch nur im zweidimensionalen Raum genutzt werden und somit ist diese Technik eine Schnitt-für-Schnitt-Segmentierung, bei der die gezogene Kontur in einem Schnitt bzw. einer Schicht die Anfangskontur für die nächste Schicht ist, wobei diese Anfangskontur deformiert werden kann.
-
Eine andere Strategie modelliert Kanten in einem Oberflächengitter bestehend aus halbelastisch in einer Kette verbundenen Elementen. Die Gipfel bzw. Knoten der Oberflächemaschen verbinden die Kanten, so dass, wenn ein Knoten editiert wird, die Verlagerung die benachbarten Kanten dehnt oder komprimiert. Die Schwierigkeit bei dieser Strategie liegt in der Definition der erforderlichen Größe der Verlagerung. Eine andere nutzbare Strategie ist die Nutzung gewisser medizinischer Information über das zu segmentierende Objekt. Die Information kann ein Modell in Form einer Karte sein, die anhand der tatsächlichen medizinischen Bilder verifiziert und dann durch den Benutzer modifiziert wird. Weil einige medizinische Objekte verschiedene Formen annehmen können, ist es sehr schwierig, das richtige Modell für die tatsächlichen medizinischen Bilder oder das Ausmaß der zulässigen Deformation auszuwählen.
-
Diese und andere gegenwärtigen Techniken sind hinsichtlich der Extraktion wenig kontrastreicher Objekte unzureichend. Entsprechend sind ein System und ein Verfahren zur leichteren Segmentierung anatomischer Objekte erforderlich.
-
Speziell existiert ein Bedarf nach einer Segmentierungstechnik für kontrastarme Objekte. Solche Systeme und Verfahren können es einem Bediener ermöglichen, in Diagnose und medizinischer Behandlung effizienter und wirksamer zu werden.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren zur Segmentierung anatomischer Objekte medizinischer Bilder die Verfahrensmerkmale des Patentanspruchs 1 auf, während ein medizinisches diagnostisches bildgebendes System gemäß der Erfindung und ein erfindungsgemäßes computerlesbares Speichermedium mit einem Satz von Instruktionen für einen Computer durch die Gegenstände des Patentanspruches 9 bzw. 10 gekennzeichnet sind.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können ein Verfahren zur Segmentierung anatomischer Objekte aus medizinischen Bildern umfassen. Das Verfahren kann die Berechnung einer Mittellinie eines anatomischen Objekts beinhalten. Das Verfahren kann außerdem die Ableitung eines Satzes reformatierter Bilder auf Basis der Mittellinie des anatomischen Objekts beinhalten. Es kann die Eingabe eines Nutzers empfangen und verarbeitet werden. Die Eingabe kann eine vom Bediener gezogene oder gezeichnete Kontur sein. Die vom Bediener gezogenen Konturen können in einer Anzahl von reformatierten Bildern gezogen werden. Die reformatierten Bilder können einen Querschnitt, der orthogonal zu der Mittellinie ist, sowie einen Längsschnitt enthalten, der zu der Mittellinie tangential verläuft. Die reformatierten Bilder können außerdem eine Axialansicht, eine Sagittalansicht oder eine Koronalansicht enthalten. Die reformatierten Bilder können außerdem eine reformatierte Längsschnittsansicht, eine gekrümmte reformatierte Ansicht und/oder eine Lumenansicht (Hohlraumansicht) enthalten. Die vom Bediener gezogenen Konturen können den Grenzen der anatomischen Objekte entsprechen, die zu segmentieren sind.
-
Als nächstes kann das Verfahren die Extraktion des anatomischen Objekts auf Basis von nutzergezogenen Konturen enthalten. Die Extraktion des anatomischen Objekts kann außerdem auf Basis der Nutzung vorausgehend berechneter Segmentierungsergebnisse und/oder vorheriger Kenntnis der Anatomie eines Patienten erfolgen. Die Konturen des extrahierten Volumens können dann angezeigt werden. Bei der Ausführungsform bei der das anatomische Objekt ein Thrombus ist, werden die Konturen in reformatierten Querschnittsschnitten angezeigt. Die reformatierten Schnitte sind lokal rechtwinklig zu der Mittellinie des Aortalumens.
-
Die Konturen des extrahierten Volumens können dann editiert werden. In einer Ausführungsform enthält der Schritt der Editierung der Konturen des extrahierten Volumens die manuelle Editierung durch einen Nutzer. Die manuelle Editierung der Konturen des extrahierten Volumens kann das Zeichnen einer neuen Kontur und die Erfassung des Teils der aktuellen Kontur beinhalten, die durch projizierte Endpunkte der neuen Kontur zu der nächstkommenden Stelle auf der aktuellen Kontur zu ersetzen sind. Zusätzlich kann das Editieren der Konturen des extrahierten Volumens die Anwendung einer dreidimensionalen Interpolation und Berechnung eines neuen Volumens zur Wiedergabe beinhalten. Außerdem enthält der Schritt der Editierung der Konturen des extrahierten Volumens das Ziehen der aktuellen Volumenkontur an dem präzisen Ort und die Anwendung einer zweidimensionalen Interpolation auf die Kontur.
-
Gewisse Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen ein medizinisches diagnostisches Bildgebungssystem. Das medizinische diagnostische bildgebende System kann eine Computereinheit zur Manipulation von Daten enthalten. Die Computereinheit führt ein Softwareprogramm zur Segmentierung anatomischer Objekte aus medizinischen Bildern aus. Die Computersoftware berechnet eine Mittellinie eines anatomischen Objekts. Die Computersoftware leitet auf Basis der Mittellinie des anatomischen Objekts einen Satz von reformatierten Bildern ab und extrahiert das anatomische Objekt auf Basis der vom Nutzer gezogenen Konturen. Die Extraktion des anatomischen Objekts kann außerdem auf Basis der Verwendung vorausgehend berechneter Segmentierungsergebnisse und/oder vorheriger Kenntnis der Anatomie eines Patienten erfolgen.
-
Das medizinische diagnostische bildgebende System kann außerdem eine Eingabeeinheit zur Aufnahme einer Eingabe eines Bedieners aufweisen. Die Eingabeeinheit kann Eingaben eines Benutzers entgegennehmen. Die Eingaben können vom Benutzer gezogene Konturen sein. Die Eingabe kann außerdem in der manuellen Editierung der Konturen des extrahierten Volumens bestehen. Die vom Bediener gezogenen Konturen können in verschiedenen reformatierten Bildern gezogen werden. Die reformatierten Bilder können eine Querschnittsansicht rechtwinklig zu der Mittellinie und eine Längsansicht tangential zu der Mittellinie enthalten. Die reformatierten Bilder können außerdem eine Axialansicht, eine Sagittalansicht oder eine Koronalansicht enthalten. Die reformatierten Bilder können außerdem eine reformatierte Längsansicht, eine gekrümmte reformatierte Ansicht und/oder eine Lumenansicht enthalten. Die vom Nutzer gezogenen Konturen können den Grenzen des zu segmentierenden anatomischen Objekts entsprechen.
-
Das medizinische diagnostische bildgebende System kann außerdem eine Anzeigeeinheit zur Wiedergabe von Konturen des extrahierten Volumens enthalten. Bei der Ausführungsform, bei der das anatomische Objekt ein Thrombus ist, werden die Konturen in reformatierten Querschnittsansichten wiedergegeben. Die reformatierten Schnitte sind lokal rechtwinklig zu der Mittellinie des Aortalumens orientiert.
-
Das oben beschriebene System und Verfahren kann als Teil eines computerlesbaren Speichermediums ausgeführt werden, das einen Befehlssatz für einen Computer enthält. Durch den Satz von Befehlen kann eine Berechnungsroutine zur Berechnung einer Mittellinie eines anatomischen Objekts gebildet sein. Der Satz von Befehlen kann außerdem eine Ableitungsroutine zur Bestimmung eines Satzes von auf Basis der Mittellinie des Objektes reformatierten Bildern enthalten. Der Satz von Befehlen kann außerdem eine Eingabe- oder Empfangsroutine beinhalten, um Nutzereingaben entgegen zu nehmen. Die Eingaben können in nutzergezogenen Konturen bestehen. Die nutzergezogenen Konturen können auf mehreren reformatierten Bildern gezogen werden. Die nutzergezogenen Konturen können den Grenzen des anatomischen, zu segmentierenden Objekts entsprechen. Der Satz von Instruktionen kann außerdem eine Extraktionsroutine zur Extraktion des anatomischen Objekts auf Basis der nutzergezogenen Konturen und zur Wiedergabe von Konturen des extrahierten Volumens enthalten. Der Satz von Instruktionen kann außerdem eine Editierungsroutine zur Editierung der Konturen des extrahierten Volumens enthalten.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 veranschaulicht ein Beispiel eines Systems, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
-
2 veranschaulicht ein Verfahren 200 zur Segmentierung anatomischer Objekte aus medizinischen Bildern, das gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
-
3 veranschaulicht einen Bildschirm (Screen Shot), der ein Bedienereingabeschirmbild zeigt, in das der Bediener Konturen eintragen kann, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt werden.
-
4 veranschaulicht einen Screen Shot, der ein Screen Shot einer Wiedergabe nach einer Thrombus-Segmentierung zeigt, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
1 veranschaulicht ein System 100 zur Steuerung der Anzeige und Segmentierung medizinischer Bilder. Das System 100 enthält eine Computereinheit 110. Die Computereinheit 110 kann jede Einheit oder Software sein, die es gestattet, elektronische medizinische Bilder, wie beispielsweise Röntgenbilder, Ultraschallbilder, CT-Bilder, MRI-Bilder, EBT-Bilder, MR-Bilder oder nuklearmedizinische Bilder, elektronisch zu akquirieren, zu speichern oder zur Ansicht und Bearbeitung zu übertragen. Die Computereinheit 110 kann mit anderen Einrichtungen als Teil eines elektronischen Netzwerks verbunden sein.
-
Das System 100 enthält außerdem eine Eingabeeinheit 120. Die Eingabeeinheit 120 kann eine Konsole mit einem Track Ball 122 und einer Tastatur 124 sein. Die Eingabeeinheit 120 kann außerdem einen Eingabestift 126 enthalten. Es können andere Eingabeeinrichtungen als Teil der Eingabeeinheit 120 verwendet werden, um Nutzereingaben entgegen zu nehmen. Beispielsweise kann ein Mikrofon dazu verwendet werden, verbale Information eines Nutzers aufzunehmen. Der Eingabestift 126 kann mit der Eingabeeinheit 120 über ein Kabel verbunden sein. Der Eingabestift 126 kann außerdem mit der Eingabeeinheit 120 in drahtloser Weise kommunizieren.
-
Das System 100 enthält außerdem wenigstens eine Wiedergabeeinheit 130. Die Wiedergabeeinheit 130 kann ein typischer Computerbildschirm sein. Die Wiedergabeeinheit 130 kann mit dem Computer 110 und einer Eingabeeinheit 120 in elektrischer Kommunikation stehen. Die Wiedergabeeinheit 130 kann die Fähigkeit haben, Touch-Screen-Eingaben von dem Eingabestift 126 entweder auf die Eingabeeinheit 120 oder die Computereinheit 110 zu übertragen. Beispielsweise kann ein Bediener den Eingabestift 126 dazu verwenden, eine Kurve auf einem Bild zu ziehen, das auf der Wiedergabeeinheit 130 dargestellt wird. Die Stelle der Kurve kann dann zur Weiterverarbeitung an die Computereinheit 110 übertragen werden.
-
Bei einer Ausführungsform kann die Wiedergabeeinheit 130 durch viele Displayeinheiten oder Displaybereiche auf einem Schirm repräsentiert werden. Entsprechend kann gemäß der vorliegenden Erfindung jede Anzahl von Displayeinheiten Anwendung finden. Außerdem können die Computereinheit 110, die Eingabeeinheit 120 und die Wiedergabeeinheit 130 gesonderte Einheiten oder Teil einer einzigen Einheit sein. Entsprechend können die Komponenten des Systems 100 einzelne Einheiten, gesonderte Einheiten oder in verschiedenen Formen integriert sein, und in Hardware und/oder in Software implementiert werden.
-
Im Betrieb kann das System 100 ein medizinisches diagnostisches bildgebendes System sein. Das medizinische diagnostische bildgebende System kann eine Computereinheit 110 enthalten. Die Computereinheit 110 kann zur Manipulation von Daten verwendet werden. Die Computereinheit 110 kann zur Ausführung von Computersoftware zur Segmentierung anatomischer Objekte aus medizinischen Bildern benutzt werden. Die Computersoftware kann die Eingaben eines Bedieners oder von anderer Quelle her empfangen, wie beispielsweise einer Computerdatenbank, sie kann eine Mittellinie eines anatomischen Objekts berechnen, einen Satz reformatierter Bilder auf Basis der Mittellinie des anatomischen Objekts ableiten und das anatomische Objekt auf Basis nutzergezogener Konturen extrahieren.
-
Die Eingabeeinheit 120 kann Eingaben von einem Bediener empfangen. Die Eingabe eines Bedieners kann in vom Bediener gezogenen Konturen bestehen. Die bedienergezogenen Konturen können in einer Vielzahl der reformatierten Bilder eingetragen werden. Die reformatierten Bilder können eine Querschnittsansicht enthalten, die orthogonal zu der Mittellinie ist, sowie eine Längsansicht, die tangential zu der Mittellinie ist. Die reformatierten Bilder können außerdem eine gekrümmte reformatierte Ansicht, eine reformatierte Längsansicht und/oder eine Lumenansicht enthalten. Die vom Bediener gezogenen Konturen können den Grenzen des zu segmentierenden anatomischen Objekts entsprechen. Die Anzeigeeinheit 130 kann die Konturen des extrahierten Volumens wiedergeben.
-
2 veranschaulicht ein Verfahren 200 zur Segmentierung anatomischer Objekte aus medizinischen Bildern. In Schritt 210 kann die Berechnung der Mittellinie eines Objekts durchgeführt werden. Die Berechnung der Mittellinie kann auf Basis einer oder mehreren Punkte erfolgen, die von einem Bediener spezifiziert werden. Beispielsweise kann die Berechnung der Mittellinie auf Basis der Berechnung des dreidimensionalen Weges erfolgen, der eine Kostenfunktion minimiert. Die Kostenfunktion kann so konstruiert sein, dass ein Pfad entlang dessen die Variation der Dichte klein ist, niedrige Kosten aufweist. Ein zusätzlicher Faktor kann die Rezentrierung des dreidimensionalen Wegs auf Basis einer Grobsegmentierung des Gefäßes sein.
-
In Schritt 220 wird auf Basis der Mittellinie des Objekts ein Satz reformatierter Bilder abgeleitet. Die reformatierten Bilder können Querschnittsansichten, die orthogonal zu der Mittellinie sind, sowie Längsansichten, die tangential zu der Mittellinie gewählt sind. Es sind mehrere komplexe Längsansichten durch „Abwickeln” des Gefäßes in eine Ebene erzeugbar. Beispielsweise wickeln gekrümmte reformatierte Ansichten das Gefäß ab, während seine Krümmung in zwei Dimensionen erhalten bleibt. Lumenansichten können das Gefäß als eine gerade Linie abwickeln.
-
In Schritt 230 empfängt die Computereinheit 110 Eingaben von einem Bediener. Die Eingabe von einem Bediener kann in Form von Konturen einer Struktur in den Längsansichten vorliegen. Ein Bediener kann die Grenzen eines anatomischen Bereichs aufzeigen, um durch Zeichnen gekrümmter Linien unter Verwendung beispielsweise des Eingabestifts 126 in einer zweidimensionalen Ansicht einen anatomischen Bereich zu segmentieren. Die zweidimensionalen Ansichten können aus einer Axialansicht, einer Sagittalansicht und/oder einer Koronalansicht bestehen. Die zweidimensionalen Ansichten können ebenso gut reformatierte longitudinale Schrägansichten oder Lumenansichten sein. Die zweidimensionalen Ansichten können gekrümmte Ansichten, beispielsweise zweidimensionale Ansichten sein, die entlang einer dreidimensionalen Linie reformatiert sind. Solch eine dreidimensionale Linie kann beispielsweise die Mittellinie eines Gefäßes sein.
-
Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat der Bediener die Möglichkeit, verschiedene Grenzen zu ziehen. Der Bediener kann außerdem die Grenzen individuell editieren oder unterdrücken. Die Grenzen können auf einen einzigen Schirm gezogen werden, indem gleichzeitig verschiedene Orientierungen wiedergegeben werden. Bei einer solchen Ausführungsform können die Orientierungen miteinander verlinkt, d. h. verbunden sein. Der Zweck der Grenzen liegt in der Vorgabe von Kontrollpunkten für den Extraktionsalgorithmus zur Extraktion des anatomischen Bereichs. Die Kontrollpunkte identifizieren die Grenzen, die den zu extrahierenden Bereich umgeben und sind ein Sub-Set der akkuraten Grenzen des zu extrahierenden Bereichs. Ein optimales Displaylayout umfasst verschiedene Ansichten bzw. Views, die um die Struktur herum aus verschiedenen Orientierungsrichtungen aufgenommen sind. Die Computereinheit 110 kann außerdem als Eingabe auf Basis von Untersuchungsdaten vorberechnete Information, wie beispielsweise vorberechnete Segmentierungsergebnisse oder beispielsweise vorherige Kenntnis über die Anatomie empfangen.
-
Als ein Beispiel veranschaulicht 3 einen Screen Shot 300 eines Bildschirms, der auf der Wiedergabeeinheit 130 zur Durchführung einer Thrombus-Extraktion angezeigt werden kann. Der Screen Shot 300 veranschaulicht die verschiedenen zweidimensionalen Ansichten, auf denen der Nutzer zeichnen kann, um eine Benutzereingabe für den Extraktionsalgorithmus 330 bis 367 zu geben, sowie eine dreidimensionale Ansicht 320, auf der ein Nutzer als Eingabe für den Extraktionsalgorithmus zeichnen kann, sowie ein Steuerfenster 310 zur Steuerung der Nutzereingaben und der Computersoftware.
-
Beispielsweise repräsentieren die Sektionen 330 und 340 zwei longitudinale gekrümmte reformatierte Ansichten, die bei 90° gegenseitigem Abstand berechnet worden sind. Die nutzergezeichneten Konturen 331 und 343 sind in den Sektionen 330 bzw. 340 veranschaulicht. Die Sektionen 333, 337, 343, 347, 353, 357, 363 und 367 repräsentieren orthogonale Querschnittsansichten. Die vom Bediener gezeichneten Konturen sind in den orthogonalen Querschnittsansichten als geschlossene Schleifen auf den anatomischen Strukturen der Bilder dargestellt. Der Schnitt 350 veranschaulicht eine koronale Ansicht, bei der die Konturen als geschlossene Schleifen auf den anatomischen Strukturen des Bilds veranschaulicht sind. Die Sektion 360 veranschaulicht eine Schrägansicht der koronalen Ansicht 350. Die Konturen sind als geschlossene Schleifen veranschaulicht, die auf den anatomischen Strukturen des Bilds liegen. Durch Veranschaulichung vieler Blickwinkel kann der Bediener visuell das Ergebnis der Segmentierung prüfen, indem er auf die Konturen sieht.
-
In Schritt 240 führt die Computereinheit Computersoftware aus und nutzt die Nutzereingaben und jede andere verfügbare Eingabe zur Extrahierung des grundlegenden anatomischen Objekts. In einer Ausführungsform kann der Extraktionsalgorithmus ein Volumen herausschälen, das von den Grenzen umgeben ist, die ein Nutzer vorgegeben oder bezeichnet hat. Zusätzlich können die Volumengrenze, die Grenzen beinhalten, die von dem Nutzer bezeichnet sind. Die Extraktion des anatomischen Objekts kann außerdem darauf basieren, dass vorausgehend berechnete Segmentierungsergebnisse und/oder eine vorherige Kenntnis über die Anatomie des Patienten genutzt wird.
-
Der Extraktionsalgorithmus kann als Eingabe sowohl auf Basis von Hounsfield-Einheiten vorberechnete Daten als auch vorherige Kenntnis der Anatomie nutzen. Bei einer Ausführungsform berechnet die Computersoftware den Stapel orthogonaler Querschnitte und wendet einen zweidimensionalen Segmentierungsalgorithmus an. Die Nutzerkonturen können sich mit der Ebene schneiden. Die Schnitte liefern einen Satz von Punkten. Der Algorithmus kann die beste Kontur finden, die durch diese Punktesatz hindurchführt. Der Algorithmus kann die beste Kontur finden, indem er die Kosten des Pfads minimiert. Im Beispielsfalle des Thrombus wird die Kostenfunktion optimiert, um den besten Pfad zu finden, der zu der Intensität eines Aneurysma-Thrombus passt.
-
In Schritt 250 kann ein Bediener die Grenzen des extrahierten anatomischen Objekts editieren. Der Bediener kann die Grenzen manuell editieren, indem er beispielsweise unter Nutzung des Eingabestifts 126 direkt auf den Ansichten zeichnet. Es kann auch ein automatisches Editierprogramm genutzt werden. Der Bediener kann die aktuelle Volumenkontur zeichnen und an den richtigen Platz ziehen. Es kann lokal eine zweidimensionale Interpolation angewendet werden, so dass die Glätte der Kontur bewahrt wird. Außerdem kann ein Bediener die Grenzen manuell editieren, indem er direkt die richtige Kontur zeichnet. Es kann dann eine Computersoftware eingesetzt werden, um den Teil der aktuellen Kontur zu erfassen, der durch die Projektion von Endpunkten der neuen Kontur an der zu der aktuellen Kontur nächsten Stelle ersetzt wird. Wenn der Bediener eine Kontur auf einer zweidimensionalen Ansicht editiert hat, kann eine dreidimensionale Interpolation angewendet werden, so dass die Änderungen sich auf benachbarte zweidimensionale Schnitte fortpflanzen. Ein Bediener kann den Interpolationsbereich beeinflussen, beispielsweise die Anzahl von Schichten, die durch eine Editionsmaßnahme beeinflusst werden, indem ein Schieber benutzt wird. Nach Ausführung der dreidimensionalen Interpolation kann ein neues Volumen berechnet und angezeigt und es können die zugeordneten Charakteristika aktualisiert werden.
-
Als ein Beispiel veranschaulicht 4 einen Screen Shot 400 eines Bildschirms nach halbautomatischer Thrombus-Segmentierung. Solche eine Wiedergabe kann auf der Wiedergabeeinheit 130 angezeigt werden. In Betrieb startet ein Bediener zur Extraktion des Thrombus unter Nutzung des Systems 100 und des Verfahrens 200 mit der Berechnung der Mittellinie der Aorta. In einer Ausführungsform sind die vorberechneten Daten die Mittellinie der Aorta, was bei der Identifizierung eines Markers für den inneren Teil des Thrombus hilft. Nach Berechnung der Mittellinie können auf Basis der Mittellinie des Objekts reformatierte Bilder berechnet werden.
-
Der Bediener kann dann Konturen zeichnen, um die Grenzen des Thrombus zu markieren. Die Nutzerkonturen und die vorberechneten Daten können dann als Eingabe für einen Extraktionsalgorithmus genutzt werden. Der Extraktionsalgorithmus kann die Konturen des extrahierten Volumens liefern. Die Konturen des extrahierten Volumens können als zweidimensionale Ansichten in reformatierten Querschnittsansichten lokal rechtwinklig zu der Mittellinie des Aortalumens wie auch in allen anderen reformatierten Grundlinien- oder Schrägansichten wiedergegeben werden. Ebenso gut kann eine dreidimensionale Volumenrenderingansicht als segmentiertes Lumen der Aorta wiedergegeben werden, wobei der Thrombus transparent extrahiert sein und die Knochen zu Lokalisierungszwecken transparent sein können. Ein ähnliches Rendering kann für einen Softplaque erzielt. Charakteristika des extrahierten Volumens können berechnet und angezeigt werden. Beispielsweise können zu den Charakteristika Statistiken oder Kriterien der Form und Dichte gehören. Wenn der Bediener mit der Extraktion zufrieden ist, kann er die Extraktion editieren. In einer Ausführungsform kann der Bediener die Extraktion manuell editieren. Ein Bediener kann die Konturen des extrahierten Volumens manuell editieren, indem er die neue Kontur zeichnet. Die Computersoftware kann den Teil der aktuellen Kontur erfassen, die zu ersetzen ist, indem sie die Endpunkte der neuen Kontur auf die der aktuellen Kontur nächste Stelle projiziert. Wenn der Bediener nicht zufrieden ist, kann er neue Grenzen zeichnen oder vorhandene Grenzen modifizieren und den Extraktionsalgorithmus neu ausführen.
-
Das oben beschriebene System und Verfahren kann als Teil eines computerlesbaren Speichermediums ausgeführt werden, das einen Satz von Instruktionen für einen Computer beinhaltet. Der Satz von Instruktionen beinhaltet eine Berechnungsroutine zur Berechnung einer Mittellinie eines Objekts. Der Satz von Instruktionen umfasst außerdem eine Ableitungsroutine zur Ableitung eines Satzes von reformatierten Bildern auf Basis der Mittellinie des Objekts. Der Satz von Instruktionen kann außerdem eine Aufnahmeroutine zum Empfang von Eingaben eines Bedieners und optional zum Empfang von Eingaben von einer vorberechneten Information her umfassen. Der Satz von Instruktionen kann außerdem eine Extraktionsroutine zur Extraktion eines anatomischen Objekts auf Basis von nutzergezeichneten Konturen und zur Wiedergabe der Konturen des extrahierten Volumens haben. Der Satz von Instruktionen kann außerdem eine Editierungsroutine zum Empfang von Informationen von einem Nutzer zur manuellen Editierung der Konturen des extrahierten Volumens haben.
-
Es sind ein System 100 und ein Verfahren 200 zur Segmentierung und Editierung anatomischer Objekte aus medizinischen Bildern geoffenbart. Das System 100 kann ein medizinisches diagnostisches Bildgebungssystem sein. Eine Computereinheit 110 kann Computersoftware zur Segmentierung anatomischer Objekte aus medizinischen Bildern ausführen. Die Computersoftware kann ein anatomisches Objekt aus planaren Kurven extrahieren. Die Computersoftware kann ein anatomisches Objekt durch Berechnung der Mittellinie des anatomischen Objekts extrahieren. Ein Satz reformatierter Bilder kann dann auf Basis der Mittellinie des Objekts abgeleitet werden. Es kann dann ein Bediener eine Eingabe in Form vom Bediener gezeichneter Konturen auf einer Vielzahl von reformatierten Bildern liefern. Bei einer Ausführungsform können die reformatierten Bilder eine reformatierte longitudinale Ansicht eine gekrümmte reformatierte Ansicht oder eine Lumenansicht enthalten. Die vom Bediener gezeichneten Konturen können den Grenzen des anatomischen Objekts entsprechen, das zu segmentieren ist. Das anatomische Objekt kann dann auf Basis der vom Nutzer gezeichneter Konturen segmentiert werden.
-
Bezugszeichenliste
-
Figur 1
- 100
- System
- 110
- Computereinheit
- 120
- Eingabeeinheit
- 122
- Track Ball
- 124
- Tastatur
- 126
- Zeichenstift
- 130
- Wiedergabeeinheit
Figur 2 - 200
- Verfahren
- 210
- Berechnung einer Mittellinie eines Objekts
- 220
- Ableiten eines Satzes reformatierter Bilder auf Basis der Mittellinie des Objekts
- 230
- Empfang einer Eingabe von einem Bediener und optionaler Empfang einer Eingabe von vorausberechneter Information
- 240
- Extrahierung des anatomischen Objekts auf Basis von Konturen, die von einem Nutzer gezeichnet sind und Wiedergabe der Konturen des extrahierten Volumens
- 250
- Empfang einer Eingabe eines Bedieners zur Editierung der Konturen des extrahierten Volumens
Figur 3 - 310
- Steuerfenster
- 320
- Dreidimensionale Ansicht
- 330
- Longitudinale gekrümmte reformatierte Ansichten, berechnet bei 90 Grad gegen 340
- 331
- Nutzergezeichnete Konturen
- 333
- Orthogonalquerschnittsansichten
- 337
- Orthogonalquerschnittsansichten
- 340
- Longitudinale gekrümmte reformatierte Ansichten, berechnet bei 90 Grad gegen 330
- 341
- Nutzergezeichnete Konturen
- 343
- Orthogonale Querschnittsansichten
- 347
- Orthogonale Querschnittsansichten
- 350
- Koronale Ansicht
- 353
- Orthogonale Querschnittsansichten
- 357
- Orthogonale Querschnittsansichten
- 360
- Schrägansicht
- 363
- Orthogonale Querschnittsansichten
- 367
- Orthogonale Querschnittsansichten
- 400
- Screen Shot einer Wiedergabe nach halbautomatischer Thrombus-Segmentierung
