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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von medizinischen Bilddaten, ein medizinisches Bildgebungsgerät und ein Computerprogrammprodukt.
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Üblicherweise werden medizinische Bilddaten mittels eines medizinischen Bildgebungsgeräts aufgenommen und können anatomische Strukturen und/oder funktionelle Vorgänge eines Körpers eines Untersuchungsobjekts darstellen. Das Untersuchungsobjekt kann ein Patient, ein gesunder Proband, ein Tier oder ein Phantom sein.
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Während des Erfassens der medizinischen Bilddaten erfolgt üblicherweise eine Atembewegung des Untersuchungsobjekts. Diese Atmung des Untersuchungsobjekts führt zu einer Bewegung des Untersuchungsobjekts und kann daher zu einer unerwünschten Veränderung der erfassten medizinischen Bilddaten führen. So ist beispielsweise ein Auftreten von Bewegungsartefakten in den erfassten medizinischen Bilddaten denkbar. Auch kann durch die Bewegung eine Qualität der erfassten medizinischen Bilddaten reduziert sein. Bekannte Bildartefakte für das Beispiel der Computertomographie-Bildgebung sind hierbei ein Verwackeln bzw. Verschwimmen (Blurring) der akquirierten Bilddaten aufgrund der Bewegung der Anatomie des Untersuchungsobjekts. Auch kann eine Unregelmäßigkeit in der Atmung des Untersuchungsobjekts zu Artefakten in den medizinischen Bilddaten führen.
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Gerade bei einer Akquisition einer Zeitserie aus medizinischen Bilddaten, beispielsweise von vierdimensionalen (4D) Computertomographie-Bilddaten oder Magnetresonanz-Bilddaten, ist eine Berücksichtigung der Atmung des Untersuchungsobjekts von großer Bedeutung. Die Bedeutung wird weiter gesteigert, wenn die Computertomographie-Bilddaten oder die Magnetresonanz-Bilddaten für die Planung einer Bestrahlung des Untersuchungsobjekts mittels eines Strahlentherapiegeräts eingesetzt werden sollen.
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Es ist hierbei bekannt, die Akquisition der Zeitserie der medizinischen Bilddaten mit einer Atmung des Untersuchungsobjekts zu korrelieren. So können zu bestimmten Zeitpunkten während eines mittleren Atemzyklus des Untersuchungsobjekts unterschiedliche Bilddatensätze der Zeitserie der medizinischen Bilddaten akquiriert werden. Die bestimmten Zeitpunkte können dabei anhand einer Amplitude und/oder einer verstrichenen Zeit und/oder einer Phase des Atemzyklus des Untersuchungsobjekts gewählt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine aussagekräftige Darstellung von medizinischen Bilddaten zu ermöglichen. Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Darstellung von medizinischen Bilddaten eines Untersuchungsobjekts umfasst folgende Verfahrensschritte:
- – Erfassen von medizinischen Bilddaten des Untersuchungsobjekts über einen Zeitraum,
- – Ermitteln eines Artefaktparameters, welcher Artefakte, welche aufgrund einer Atmung des Untersuchungsobjekts während des Zeitraums auftreten, charakterisiert, und
- – Anzeigen der medizinischen Bilddaten auf einer Anzeigeeinheit zusammen mit einer Darstellung des Artefaktparameters.
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Die medizinischen Bilddaten können einen einzelnen dreidimensionalen Bilddatensatz oder eine Zeitserie aus mehreren dreidimensionalen Bilddatensätzen darstellen. Die Zeitserie der medizinischen Bilddaten kann dabei auch als vierdimensionaler Bilddatensatz angesehen werden, wobei sich die vier Dimensionen aus drei Raumdimensionen und einer Zeitdimension zusammensetzen. Das Erfassen der medizinischen Bilddaten kann über mehrere Atemzyklen des Untersuchungsobjekts hinweg erfolgen.
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Der Artefaktparameter kann aus den medizinischen Bilddaten abgeleitet werden. Dann kann der Artefaktparameter insbesondere mittels eines Rechenalgorithmus, welcher die medizinischen Bilddaten als Eingangsparameter aufweist, gewonnen werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Artefaktparameter auch zusätzlich zu medizinischen Bilddaten während des Erfassens der medizinischen Bilddaten, beispielsweise mittels eines externen Geräts bzw. Zubehörgeräts des medizinischen Bildgebungsgeräts, aufgenommen werden. Insbesondere kann der Artefaktparameter abhängig von einem zeitlichen Verlauf einer Atembewegung des Untersuchungsobjekts während des Erfassens der medizinischen Bilddaten sein. So kann der Artefaktparameter abhängig von einer Atemphase und/oder einer Atemamplitude bzw. eines zeitlichen Verlaufs der Atemphase und/oder der Atemamplitude des Untersuchungsobjekts während des Erfassens der medizinischen Bilddaten sein.
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Der Artefaktparameter kann eine Quantifizierung der in den medizinischen Bilddaten auftretenden Bildartefakte umfassen. In diesem Sinne kann der Artefaktparameter eine Artefaktmetrik darstellen. Der Artefaktparameter kann zeitaufgelöst und/oder ortsaufgelöst ausgebildet sein. So kann der Artefaktparameter eine zeitliche und/oder räumliche Verteilung der Stärke der Bildartefakte in den medizinischen Bilddaten beschreiben.
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Die Anzeige der medizinischen Bilddaten und der Darstellung des Artefaktparameters erfolgt insbesondere auf der gleichen Anzeigeeinheit, beispielsweise auf dem gleichen Monitor. Die medizinischen Bilddaten und die Darstellung des Artefaktparameters können dabei in verschiedenen Fenstern oder im gleichen Fenster, besonders vorteilhaft überlagert, angezeigt werden. Der Artefaktparameter kann dabei farbkodiert und/oder intensitätskodiert angezeigt werden. Der Artefaktparameter kann auch als Kurve angezeigt werden, welche die Abhängigkeit der Stärke der Bildartefakte von einer Raumkoordinate und/oder einer Zeitkoordinate angibt. Selbstverständlich sind auch weitere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Möglichkeiten zur Anzeige des Artefaktparameters denkbar. Insbesondere wird die Darstellung des Artefaktparameters mit einem unmittelbaren Bezug zu denjenigen medizinischen Bilddaten angezeigt, für welche der Artefaktparameter ermittelt worden ist.
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Mittels des beschriebenen Vorgehens kann besonders vorteilhaft eine Qualitätskontrolle der akquirierten medizinischen Bilddaten durchgeführt werden. Die Qualitätskontrolle kann hierbei in einer Beurteilung eines Vorhandenseins bzw. einer Stärke von Bildartefakten in den medizinischen Bilddaten bestehen. Anhand der Qualitätskontrolle kann beispielsweise eine Entscheidung getroffen werden, ob die akquirierten medizinischen Bilddaten geeignet für eine weitere Bildverarbeitung bzw. für eine Diagnosestellung geeignet sind. Die durch das beschriebene Vorgehen ermöglichte Qualitätskontrolle kann nämlich sowohl eine quantitative als auch eine qualitative Auswertung der Bildartefakte in den medizinischen Bilddaten ermöglichen. Die Anzeige der Darstellung des Artefaktparameters kann in bestimmten Anwendungsfällen auch eine Überlagerung einer Artefaktmetrik über die angezeigten medizinischen Bilddaten umfassen, welche besonders vorteilhaft eine quantitative Beurteilung des Vorhandenseins bzw. der Stärke der Bildartefakte ermöglicht.
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Hierdurch ermöglicht die Anzeige der Darstellung des Artefaktparameters eine gegenüber einer reinen visuellen Inspizierung der medizinischen Bilddaten verbesserte Qualitätskontrolle. Beispielsweise kann einem Betrachter der medizinischen Bilddaten auf Grundlage der Darstellung des Artefaktparameters unmittelbar ein Überblick über möglicherweise problematische Atemzyklen des Untersuchungsobjekts gegeben werden. Auch ist es denkbar, dass dem Benutzer direkt in der Anzeige der medizinischen Bilddaten der Hinweis gegeben wird, welcher Bildbereich der medizinischen Bilddaten möglicherweise kritisch bezüglich einer Atmung des Untersuchungsobjekts, welche während des Erfassens des Bildbereichs stattgefunden hat, ist.
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In bestimmten Anwendungsfällen kann zusätzlich zu der Anzeige der Darstellung des Artefaktparameters auch eine visuelle Inspektion der medizinischen Bilddaten erfolgen. Zur visuellen Inspektion kann hierbei beispielsweise eine sogenannte Cine-Loop eingesetzt werden. Wenn die medizinischen Bilddaten für die Planung einer Bestrahlung eingesetzt werden sollen, so können beispielsweise mögliche Veränderungen in einer Form und/oder einer Größe des Zieltumors und/von Risikoorganen in verschiedenen Atemphasen des Untersuchungsobjekts inspiziert werden. Für die visuelle Inspektion können hierbei verschiedene Konturen um den Zieltumor und/oder die Risikoorgane gezeichnet werden, so dass eine Zeitveränderung der Konturen untersucht werden kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Atemkurve des Untersuchungsobjekts während des Zeitraums aufgezeichnet wird, wobei das Ermitteln des Artefaktparameters auf Grundlage der aufgezeichneten Atemkurve erfolgt.
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Das Erfassen der Atemkurve kann mittels eines Einsatzes eines Zubehörgeräts des medizinischen Bildgebungsgeräts erfolgen. Ein solches Zubehörgerät kann beispielsweise ein dem Untersuchungsobjekts angelegter Atemgurt, ein optischer Sensor, ein Spirometer, ein Markierungselement oder ein Hooke-Sensor sein. Selbstverständlich kann auch eine für den Fachmann sinnvoll erscheinende Kombination von Elementen bzw. Techniken für das Erfassen der Atemkurve eingesetzt werden. Die Atemkurve kann alternativ oder zusätzlich auch unter Verwendung der medizinischen Bilddaten und/oder unter Verwendung von zusätzlich zu den medizinischen Bilddaten akquirierten Messdaten, beispielsweise Magnetresonanz-Navigatormessdaten, bestimmt werden. Es ist auch denkbar, dass die Atemkurve aus den medizinischen Bilddaten abgeleitet wird.
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Die Atemkurve gibt insbesondere einen zeitlichen Verlauf der Atmung des Untersuchungsobjekts, insbesondere einer Atemamplitude, über den Zeitraum an. Die Atemkurve kann auch nur über einen Teil des Zeitraums oder über einen größeren Zeitbereich als den Zeitraum aufgezeichnet werden. Die Atemkurve kann eine besonders vorteilhafte Grundlage zum Ermitteln des Artefaktparameters darstellen, da die in den medizinischen Bilddaten auftretenden Bildartefakte häufig mit einer Frequenz und/oder einer Stärke und/oder einem Atemmuster des Untersuchungsobjekts zusammenhängen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln des Artefaktparameters ein Identifizieren einer Unregelmäßigkeit in der während des Zeitraums vorliegenden Atmung des Untersuchungsobjekts anhand der Atemkurve umfasst.
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Derart kann ein Bereich in der Atemkurve identifiziert werden, in welchem die Atmung des Untersuchungsobjekts zu Unsicherheiten in den gleichzeitig akquirierten medizinischen Bilddaten führen können. Die Unregelmäßigkeit in der Atmung des Untersuchungsobjekts kann beispielsweise eines der folgenden Merkmale aufweisen: eine ausgeprägt starke oder flache Atmung, ein Aussetzen der Atmung für ein Zeitfenster während des Zeitraums, eine Erhöhung oder Erniedrigung der Atemfrequenz, eine Veränderung eines Atemmusters.
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Die Unregelmäßigkeit bzw. Auffälligkeit in der Atmung des Untersuchungsobjekts kann unter Verwendung der Atemkurve mittels verschiedener Methoden ermittelt werden. Die Unregelmäßigkeit kann beispielsweise manuell identifiziert werden. Auch ist eine automatische oder semiautomatische Identifizierung denkbar, beispielsweise mittels eines Peakdetektionsalgorithmus, eines Mustererkennungsalgorithmus oder einer Analyse eines Zeitverlaufs der Atemfrequenz. Beispielsweise kann eine Untersuchung eines Zeitverlaufs einer Amplitude und/oder Phase der Atemkurve zum Identifizieren der Unregelmäßigkeit eingesetzt werden. Auch können Teile der Atemkurve mit anderen Teilen hinsichtlich bestimmter Merkmale, wie beispielsweise der Amplitude und/oder Phase, verglichen werden, um die Unregelmäßigkeit zu identifizieren.
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Das Identifizieren der Unregelmäßigkeit kann besonders vorteilhaft dazu führen, dass dasjenige Zeitfenster im Zeitraum erkannt werden kann, in welchem die akquirierten Bilddaten aufgrund der auftretenden Unregelmäßigkeit in der Atmung mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit Artefakte enthalten können. Eine in einem der folgenden Abschnitte noch genauer beschriebene Anzeige der Atemkurve, in welcher die identifizierte Unregelmäßigkeit eingezeichnet ist, kann vorteilhaft sein.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die identifizierte Unregelmäßigkeit in der Atmung des Untersuchungsobjekts während eines ersten Zeitfensters in dem Zeitraum erfolgt, wobei während des ersten Zeitfensters ein erster räumlicher Teilbereich der medizinischen Bilddaten erfasst wird, wobei die Darstellung des Artefaktparameters in räumlichem Bezug zu dem ersten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten angezeigt wird.
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Das erste Zeitfenster ist insbesondere kürzer als der Zeitraum und kann in bestimmten Fällen auch einen einzelnen Zeitpunkt darstellen. Bei einer sukzessiven Aufnahme der medizinischen Bilddaten kann der erste räumliche Teilbereich beispielsweise mehrere benachbarte Schichten umfassen. Dies ist insbesondere bei der Computertomographie-Bildgebung der Fall, bei welcher die medizinischen Bilddaten aus axial angeordneten Schichten zeitlich aufeinanderfolgend akquiriert werden. Jeder Schicht kann hierbei ein Zeitstempel zugewiesen werden, so dass besonders einfach von dem ersten Zeitfenster auf den ersten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten, welcher während des ersten Zeitfensters erfasst wird, geschlossen werden kann. Selbstverständlich ist auch eine andere Art der zeitlichen und räumlichen Korrelation als die Zuweisung von akquirierten Schichten zu einzelnen Zeitpunkten denkbar.
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Dass die Darstellung des Artefaktparameters in räumlichem Bezug zu dem ersten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten angezeigt wird, kann bedeuten, dass der erste räumliche Teilbereich der medizinischen Bilddaten hervorgehoben dargestellt wird. Wenn der Artefaktparameter in Form einer Kurve dargestellt wird, so können ausgeprägte Maxima der Kurve in räumlichem Bezug zu dem ersten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten, beispielsweise überlagert oder direkt neben dem ersten räumlichen Teilbereich, angezeigt werden.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Artefaktparameter auf Grundlage der erfassten medizinischen Bilddaten ermittelt wird.
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Derart stellt der Artefaktparameter insbesondere eine bildbasierte Artefaktmetrik dar. Der Artefaktparameter kann so mittels einer Erkennung von Bildartefakten in den medizinischen Bilddaten ermittelt werden. Wie im folgenden Abschnitt noch genauer beschrieben, kann der Artefaktparameter beispielsweise anhand eines Bildvergleichs zwischen räumlich zusammenhängenden Teilbereichen der medizinischen Bilddaten ermittelt werden. Mittels dieser Vorgehensweise kann vorteilhafterweise eine separate Messung zum Bestimmen des Artefaktparameters entfallen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln des Artefaktparameters auf Grundlage eines Bildvergleichs zwischen einem zweiten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten und einem dritten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten erfolgt, wobei der dritte räumliche Teilbereich zeitlich folgend auf den zweiten räumlichen Teilbereich während des Zeitraums erfasst wird.
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Insbesondere wird der dritte räumliche Teilbereich zeitlich unmittelbar folgend auf den zweiten räumlichen Teilbereich erfasst. Der zweite und dritte räumliche Teilbereich können dabei auch räumlich benachbart ausgebildet sein bzw. räumlich direkt aneinander angrenzen. So ist es denkbar, dass der zweite und dritte räumliche Teilbereich benachbarte Schichten oder Schichtgruppen der medizinischen Bilddaten darstellen.
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Die Bestimmung des Artefaktparameters kann in diesem Fall mittels eines Algorithmus erfolgen, welcher als Eingangsparameter den zweiten räumlichen Teilbereich und den dritten räumlichen Teilbereich aufweist. Ein in dem Bildvergleich ermitteltes Maß einer Ähnlichkeit zwischen dem zweiten und dritten räumlichen Teilbereich kann anschließend als Artefaktparameter gesetzt werden. Je nach Fall kann eine geringe oder eine hohe Ähnlichkeit zwischen dem zweiten und dritten räumlichen Teilbereich auf eine hohe Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Bildartefakten aufweisen. Der Artefaktparameter kann derart besonders vorteilhaft auch ortsaufgelöst bestimmt werden, indem mehrere Bildvergleiche durchgeführt werden. Insgesamt bietet der Bildvergleich eine besonders einfache Möglichkeit zum Bestimmen des Artefaktparameters.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass eine Atemkurve des Untersuchungsobjekts während des Zeitraums aufgezeichnet wird, wobei das Anzeigen der Darstellung des Artefaktparameters ein Anzeigen einer Darstellung der aufgezeichneten Atemkurve umfasst.
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Die Atemkurve kann in einem räumlichen Bezug zu den medizinischen Bilddaten angezeigt werden. So kann die Atemkurve geeignet überlagert zu den medizinischen Bilddaten und/oder direkt neben den medizinischen Bilddaten angezeigt werden. Es ist auch denkbar, dass die Atemkurve alternierend zu den medizinischen Bilddaten angezeigt wird. Vorteilhafterweise erfolgt die Darstellung der aufgezeichneten Atemkurve derart in einem räumlichen Bezug zu den medizinischen Bilddaten, dass ein Zeitbereich der Atemkurve direkt übereinander oder nebeneinander zu den während des Zeitbereichs akquirierten medizinischen Bilddaten angezeigt wird.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass anhand einer Auswahl eines zweiten Zeitfensters in der Darstellung der Atemkurve durch einen Benutzer ein vierter räumlicher Teilbereich der medizinischen Bilddaten, welcher während des zweiten Zeitfensters erfasst wurde, auf der Anzeigeeinheit hervorgehoben wird.
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Derart können besonders vorteilhaft zu einem Zeitfenster der Atemkurve korrespondierende medizinische Bilddaten hervorgehoben werden. Das Zeitfenster kann dabei auch lediglich einen sehr kurzen Zeitraum oder einen Zeitpunkt umfassen. Diese Funktionalität ermöglicht dem Betrachter besonders einfach denjenigen Teilbereich der medizinischen Bilddaten zu identifizieren, welcher während eines bestimmten Zeitfensters in der Atemkurve akquiriert worden ist. Derart kann der Benutzer besonders einfach eine mögliche Auswirkung eines bestimmten Vorkommnisses in der Atmung des Patienten, beispielsweise eine Änderung eines Atemmusters, in den medizinischen Bilddaten visuell beurteilen.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass anhand einer Auswahl eines fünften räumlichen Teilbereichs der medizinischen Bilddaten durch einen Benutzer ein drittes Zeitfenster, während welchem der fünfte räumliche Teilbereich der medizinischen Bilddaten erfasst wurde, in der Darstellung der Atemkurve hervorgehoben wird.
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Diese Ausführungsform stellt das umgekehrte Vorgehen zur vorhergehenden Ausführungsform dar. Der Benutzer kann derart vorteilhafterweise besonders schnell das zu einem bestimmten Teilbereich in den medizinischen Bilddaten korrespondierende Zeitfenster in der Atemkurve auffinden. So kann der Benutzer beispielsweise besonders schnell feststellen, ob eine Unregelmäßigkeit in der Atmung des Untersuchungsobjekts für eine bestimmte Veränderung in den medizinischen Bilddaten verantwortlich sein kann.
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Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Darstellung des Artefaktparameters auf der Anzeigeeinheit in Form einer den medizinischen Bilddaten überlagerten Kurve, welche eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Artefakten an der jeweiligen Stelle in den medizinischen Bilddaten repräsentiert, erfolgt. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass die Darstellung des Artefaktparameters auf der Anzeigeeinheit in Form einer den medizinischen Bilddaten überlagerten Farbkodierung und/oder Intensitätskodierung erfolgt, wobei die Farbkodierung und/oder die Intensitätskodierung eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Artefakten an der jeweiligen Stelle in den medizinischen Bilddaten repräsentiert.
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Diese Arten der Darstellung des Artefaktparameters können eine direkte Beurteilung ermöglichen, ob ein bestimmter Bildbereich in den medizinischen Bilddaten zu einer hohen Wahrscheinlichkeit von Bildartefakten betroffen ist. Die beschriebenen Möglichkeiten der Darstellung des Artefaktparameters können dabei beliebig mit den verschiedenen beschriebenen Möglichkeiten zur Bestimmung des Artefaktparameters kombiniert werden.
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Die bisher beschriebenen einzelnen Möglichkeiten zum Ermitteln und/oder Anzeigen des Artefaktparameters können vorteilhafterweise auch in einer beliebigen Kombination eingesetzt werden, um eine noch robustere Beurteilung der Bildartefakte zu ermöglichen.
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Das erfindungsgemäße medizinische Bildgebungsgerät umfasst eine Steuerungsvorrichtung, wobei das medizinische Bildgebungsgerät zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
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Derart ist das medizinische Bildgebungsgerät zum Ausführen eines Verfahrens zur Darstellung von medizinischen Bilddaten eines Untersuchungsobjekts ausgebildet. Eine Erfassungseinheit des medizinischen Bildgebungsgeräts ist zum Erfassen von medizinischen Bilddaten des Untersuchungsobjekts über einen Zeitraum ausgebildet. Eine Ermittlungseinheit des medizinischen Bildgebungsgeräts ist zum Ermitteln eines Artefaktparameters, welcher Artefakte, welche aufgrund einer Atmung des Untersuchungsobjekts während des Zeitraums auftreten, charakterisiert, ausgebildet. Eine Anzeigeeinheit des medizinischen Bildgebungsgeräts ist zum Anzeigen der medizinischen Bilddaten auf einer Anzeigeeinheit zusammen mit einer Darstellung des Artefaktparameters ausgebildet.
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Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt ist direkt in einen Speicher einer programmierbaren Recheneinheit eines medizinischen Bildgebungsgeräts ladbar und weist Programmcode-Mittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit des medizinischen Bildgebungsgeräts ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann ein Computerprogramm sein oder ein Computerprogramm umfassen. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist so konfiguriert, dass es mittels der Recheneinheit die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Recheneinheit muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem computerlesbaren Medium gespeichert oder auf einem Netzwerk oder Server hinterlegt, von wo es in den Prozessor einer lokalen Recheneinheit geladen werden kann, der mit dem medizinischen Bildgebungsgerät direkt verbunden oder als Teil des medizinischen Bildgebungsgeräts ausgebildet sein kann. Weiterhin können Steuerinformationen des Computerprogrammprodukts auf einem elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein. Die Steuerinformationen des elektronisch lesbaren Datenträgers können derart ausgestaltet sein, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Recheneinheit des medizinischen Bildgebungsgeräts ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen. Beispiele für elektronische lesbare Datenträger sind eine DVD, ein Magnetband, eine Festplatte oder ein USB-Stick, auf welchem elektronisch lesbare Steuerinformationen, insbesondere Software (vgl. oben), gespeichert ist. Wenn diese Steuerinformationen (Software) von dem Datenträger gelesen und in eine Steuerung und/oder Recheneinheit des medizinischen Bildgebungsgeräts gespeichert werden, können alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen der vorab beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. So kann die Erfindung auch von dem besagten computerlesbaren Medium und/oder dem besagten elektronisch lesbaren Datenträger ausgehen.
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Die Vorteile der erfindungsgemäßen medizinischen Bildgebungsgeräts und des erfindungsgemäßen Computerprogrammprodukts entsprechen im Wesentlichen den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche vorab im Detail ausgeführt sind. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module, insbesondere durch Hardware-Module, ausgebildet.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungsgerät,
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2 ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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3 ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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4 ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
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5 ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens und
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6 eine exemplarische Anzeige der medizinischen Bilddaten zusammen mit einer Darstellung des Artefaktparameters.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes medizinisches Bildgebungsgerät 1. Das medizinische Bildgebungsgerät 1 kann beispielsweise ein Magnetresonanzgerät, ein Einzelphotonenemissionstomographie-Gerät (SPECT-Gerät), ein Positronen-Emissions-Tomographie-Gerät (PET-Gerät), ein Computertomographiegerät, ein Ultraschall-Gerät, ein Röntgengerät oder ein C-Bogen-Gerät sein. Es sind dabei auch kombinierte medizinische Bildgebungsgeräte 1 möglich, welche eine beliebige Kombination aus mehreren der genannten Bildgebungsmodalitäten umfassen. Ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist das medizinische Bildgebungsgerät 1 beispielhaft als ein Computertomographiegerät 1 gezeigt.
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Das Computertomographiegerät 1 weist eine Gantry 20, eine tunnelförmige Öffnung 9, eine Patientenlagerungsvorrichtung 10 und eine Steuerungsvorrichtung 30 auf.
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Die Gantry 20 weist einen stationären Tragrahmen 21 und einen Rotor 24 auf. Der Rotor 24 ist mittels einer Drehlagerungsvorrichtung um eine Rotationsachse relativ zu dem stationären Tragrahmen 21 drehbar an dem stationären Tragrahmen 21 angeordnet. In die tunnelförmige Öffnung 9 ist ein Untersuchungsobjekt 13 einführbar. In der tunnelförmigen Öffnung 9 befindet sich ein Akquisitionsbereich 4. In dem Akquisitionsbereich 4 ist ein abzubildender Bereich des Untersuchungsobjekts 13 derart positionierbar, dass eine elektromagnetische Strahlung 27 von einer Strahlungsquelle 26 zu dem abzubildenden Bereich und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich zu einem Strahlungsdetektor 28 gelangen kann. Die Patientenlagerungsvorrichtung 10 weist einen Lagerungstisch 11 und eine Transferplatte 12 zur Lagerung des Untersuchungsobjekts 13 auf. Die Transferplatte 12 ist derart relativ zu dem Lagerungstisch 11 bewegbar an dem Lagerungstisch 11 angeordnet, dass die Transferplatte 12 in einer Längsrichtung der Transferplatte 12 in den Akquisitionsbereich 4 einführbar ist.
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Das Computertomographiegerät 1 ist zur Akquisition von Projektionsdaten basierend auf der elektromagnetischen Strahlung 27 ausgebildet. Das Computertomographiegerät 1 umfasst eine Projektionsdaten-Akquisitionseinheit mit der Strahlungsquelle 26, insbesondere einer Röntgenquelle, und dem Detektor 28, beispielsweise einem Röntgendetektor, insbesondere einem energieauflösenden Röntgendetektor. Die Strahlungsquelle 26 ist an dem Rotor 24 angeordnet und zur Emission einer Strahlung 27, insbesondere einer Röntgenstrahlung, mit Strahlungsquanten 27 ausgebildet. Der Detektor 28 ist an dem Rotor 24 angeordnet und zur Detektion der Strahlungsquanten 27 ausgebildet. Die Strahlungsquanten 27 können von der Strahlungsquelle 26 zu dem abzubildenden Bereich des Untersuchungsobjekts 13 gelangen und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich auf den Detektor 28 auftreffen. Auf diese Weise können mittels der Erfassungseinheit Projektionsdaten des abzubildenden Bereichs erfasst werden.
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Eine Steuerungsvorrichtung 30 ist zum Empfangen der von der Erfassungseinheit erfassten Projektionsdaten ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist zum Steuern des Computertomographiegeräts 1 ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung 30 weist eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34 auf. Mittels der Bildrekonstruktionseinrichtung 34 können basierend auf den Projektionsdaten medizinische Bilddaten rekonstruiert werden.
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Der Computer 30 weist eine Speichereinrichtung 31 und ein Prozessorsystem auf. In die Speichereinrichtung 31 des Computers 30 ist ein Computerprogramm ladbar, welches auf einem computerlesbaren Medium 32 gespeichert ist. Der Computer 30 ist zum Ausführen des Computerprogramms ausgebildet.
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Das Computertomographiegerät 1 weist eine Eingabeeinheit 38 und eine Anzeigeeinheit 39 auf, welche jeweils mit der Steuerungsvorrichtung 30 verbunden sind. Die Eingabeeinheit 38 ist zum Eingeben von Steuerungs-Informationen, z. B. Bildrekonstruktionsparametern und/oder Untersuchungsparametern, ausgebildet. Die Anzeigeeinheit 39 ist insbesondere zum Anzeigen der medizinischen Bilddaten ausgebildet.
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Weiterhin umfasst die Steuerungsvorrichtung 30 eine Artefaktparameter-Ermittlungseinheit 35. Die Anzeigeeinheit 39 ist dann insbesondere zum Anzeigen der medizinischen zusammen mit einer Darstellung von einem Artefaktparameter, welcher mittels der Artefaktparameter-Ermittlungseinheit 35 ermittelt wird, ausgebildet.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Darstellung von medizinischen Bilddaten eines Untersuchungsobjekts 13.
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In einem ersten Verfahrensschritt 40 erfolgt ein Erfassen von medizinischen Bilddaten des Untersuchungsobjekts über einen Zeitraum mittels der Projektionsdaten-Akquisitionseinheit des Computertomographiegeräts 1 und der Bildrekonstruktionseinrichtung 34.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 41 erfolgt ein Ermitteln eines Artefaktparameters, welcher Artefakte, welche aufgrund einer Atmung des Untersuchungsobjekts während des Zeitraums auftreten, charakterisiert, mittels der Artefaktparameter-Ermittlungseinheit 35.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 42 erfolgt ein Anzeigen der medizinischen Bilddaten auf der Anzeigeeinheit 39 zusammen mit einer Darstellung des Artefaktparameters.
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Die in 3–5 folgende Beschreibung beschränkt sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel in 2, wobei bezüglich gleich bleibender Verfahrensschritte auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in 2 verwiesen wird. Im Wesentlichen gleich bleibende Verfahrensschritte sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert.
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Die in 3–5 gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassen im Wesentlichen die Verfahrensschritte 40, 41, 42 der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß 2. Zusätzlich umfassen die in 3–5 gezeigten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Unterschritte. Denkbar ist auch ein zu 3–5 alternativer Verfahrensablauf, welcher nur einen Teil der in 3–5 dargestellten zusätzlichen Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweist. Selbstverständlich kann auch ein zu 3–5 alternativer Verfahrensablauf zusätzliche Verfahrensschritte und/oder Unterschritte aufweisen.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Darstellung von medizinischen Bilddaten eines Untersuchungsobjekts 13.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 43 wird eine Atemkurve des Untersuchungsobjekts 15 während des Zeitraums aufgezeichnet. In einem Teilschritt 41-1 des weiteren Verfahrensschritts 41 erfolgt dann das Ermitteln des Artefaktparameters auf Grundlage der aufgezeichneten Atemkurve. Hierbei kann das Ermitteln des Artefaktparameters ein Identifizieren einer Unregelmäßigkeit in der während des Zeitraums vorliegenden Atmung des Untersuchungsobjekts 15 anhand der Atemkurve umfassen.
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Die identifizierte Unregelmäßigkeit in der Atmung des Untersuchungsobjekts 15 erfolgt insbesondere während eines ersten Zeitfensters in dem Zeitraum, wobei während des ersten Zeitfensters ein erster räumlicher Teilbereich der medizinischen Bilddaten erfasst wird. In einem Teilschritt 42-1 des weiteren Verfahrensschritts 42 kann dann die Darstellung des Artefaktparameters in räumlichem Bezug zu dem ersten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten angezeigt werden.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Darstellung von medizinischen Bilddaten eines Untersuchungsobjekts 13.
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Diese Ausführungsform sieht vor, dass der Artefaktparameter auf Grundlage der erfassten medizinischen Bilddaten ermittelt wird. Hierfür umfasst der erste Verfahrensschritt 40 einen ersten Teilschritt 40-1, in welchem ein zweiter räumlicher Teilbereich der medizinischen Bilddaten erfasst wird, und einen zweiten Teilschritt 40-2, in welchem ein dritter räumlicher Teilbereich der medizinischen Bilddaten erfasst wird. Hierbei wird der dritte räumliche Teilbereich zeitlich folgend auf den zweiten räumlichen Teilbereich während des Zeitraums erfasst.
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In einem Teilschritt 41-2 des weiteren Verfahrensschritts 41 erfolgt dann das Ermitteln des Artefaktparameters auf Grundlage eines Bildvergleichs zwischen dem zweiten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten und dem dritten räumlichen Teilbereich der medizinischen Bilddaten.
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5 zeigt ein Ablaufdiagramm einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Darstellung von medizinischen Bilddaten eines Untersuchungsobjekts 13.
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In einem Teilschritt 41-3 des weiteren Verfahrensschritts 41 wird eine Atemkurve des Untersuchungsobjekts während des Zeitraums aufgezeichnet. Das Anzeigen der Darstellung des Artefaktparameters im weiteren Verfahrensschritt 42 umfasst dann in einem Teilschritt 42-2 des weiteren Verfahrensschritts 42 eine Anzeige einer Darstellung der aufgezeichneten Atemkurve.
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In einem weiteren Verfahrensschritt 44 kann dann anhand einer Auswahl eines zweiten Zeitfensters in der Darstellung der Atemkurve durch einen Benutzer ein vierter räumlicher Teilbereich der medizinischen Bilddaten, welcher während des zweiten Zeitfensters erfasst wurde, auf der Anzeigeeinheit hervorgehoben werden. Ebenfalls kann in einem weiteren Verfahrensschritt 45 anhand einer Auswahl eines fünften räumlichen Teilbereichs der medizinischen Bilddaten durch einen Benutzer ein drittes Zeitfenster, während welchem der fünfte räumliche Teilbereich der medizinischen Bilddaten erfasst wurde, in der Darstellung der Atemkurve hervorgehoben werden.
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6 zeigt eine exemplarische Anzeige der medizinischen Bilddaten 68 zusammen mit einer Darstellung des Artefaktparameters.
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Im in 6 gezeigten Fall erfolgt die Darstellung des Artefaktparameters auf der Anzeigeeinheit in Form einer den medizinischen Bilddaten 68 überlagerten Kurve 69, welche eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Artefakten an der jeweiligen Stelle in den medizinischen Bilddaten 68 repräsentiert. Alternativ ist es auch denkbar, dass die Kurve 69 direkt neben den medizinischen Bilddaten 68 angezeigt wird.
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Auf der in 6 dargestellten Kurve 69 ist in willkürlichen Einheiten eine Stärke der Artefakte bzw. eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens der Artefakte auf der vertikalen Achse aufgetragen. An hervorgehobenen Stellen 70 ist hierbei eine besonders hohe Wahrscheinlichkeit für Artefakte gegeben. Sichtbar ist an den rechten hervorgehobenen Stellen 70 auch eine Verdoppelung und z-Verschiebung eines Zwerchfells des Untersuchungsobjekts 15, welche ein Artefakt darstellt. Auf der horizontalen Achse der Kurve 69 ist der räumliche Verlauf über die mehreren Schichten mit Angabe der Schichtnummer eingezeichnet.
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Die dargestellte Kurve 69 kann beispielsweise direkt aus einer akquirierten Atemkurve des Untersuchungsobjekts 15 abgeleitet werden. Die Atemkurve kann dabei in räumliche Koordinaten umgerechnet werden, indem einem Zeitpunkt in der Atemkurve diejenige räumliche Koordinate zugeordnet wird, für welche während des Zeitpunkts in der Atemkurve medizinische Bilddaten erfasst werden. Die Kurve 69 kann selbstverständlich auch auf andere Weise gewonnen werden, beispielsweise direkt aus den medizinischen Bilddaten.
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Die in 6 gezeigte Darstellung des Artefaktparameters ist selbstverständlich nur als exemplarisch zu sehen und der Fachmann kann andere, ihm sinnvoll erscheinende Möglichkeiten einsetzten. Beispielsweise ist die Möglichkeit denkbar, dass die Darstellung des Artefaktparameters auf der Anzeigeeinheit in Form einer den medizinischen Bilddaten überlagerten Farbkodierung und/oder Intensitätskodierung erfolgt, wobei die Farbkodierung und/oder die Intensitätskodierung eine Wahrscheinlichkeit eines Auftretens von Artefakten an der jeweiligen Stelle in den medizinischen Bilddaten repräsentiert.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
