DE102017200489A1

DE102017200489A1 - Verfahren zur Reduzierung von aufgrund von Gefäßüberlagerungen auftretenden Artefakten in einem vierdimensionalen Angiographiedatensatz, Bildverarbeitungseinrichtung, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger

Info

Publication number: DE102017200489A1
Application number: DE102017200489.4A
Authority: DE
Inventors: Sonja Gehrisch; Markus Kowarschik; Christopher Rohkohl
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2018-07-19
Also published as: US10524755B2; CN108294775B; CN108294775A; US20180199905A1

Abstract

Verfahren zur Reduzierung von aufgrund von Gefäßüberlagerungen auftretenden Artefakten in einem vierdimensionalen, unter Kontrastmittelgabe aufgenommenen Angiographiedatensatz (4, 8, 25) eines interessierenden Aufnahmebereichs (15) eines Blutgefäßsystems eines Patienten, wobei aus zweidimensionalen, das Blutgefäßsystem zeigenden Projektionsbildern (1) der digitalen Subtraktionsangiographie ein dreidimensionaler Gefäßdatensatz (3) des Blutgefäßsystems rekonstruiert wird und durch multiplikative Rückprojektion der Projektionsbilder (1) in den Gefäßdatensatz (3) oder einen daraus abgeleiteten Basisdatensatz der vierdimensionale Angiographiedatensatz (4, 8) ermittelt wird, wobei in einem Plausibilisierungsschritt (9) in allen einzelnen, verschiedenen Zeitpunkten des abgedeckten Zeitraums zugeordneten Teilbilddatensätzen des Angiographiedatensatzes (4, 8) kontrastmittelgefüllt dargestellte Gefäßabschnitte (20, 21) gegen ein auf das Vorliegen einer kontrastmittelgefüllten Verbindung (19) mit einem zulässigen Quellpunkt prüfendes Plausibilisierungskriterium geprüft werden, wonach ein nur noch die das Plausibilisierungskriterium erfüllenden Gefäßabschnitte (21) enthaltender korrigierter Teilbilddatensatz ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von aufgrund von Gefäßüberlagerungen auftretenden Artefakten in einem vierdimensionalen, unter Kontrastmittelgabe aufgenommenen Angiographiedatensatz eines interessierenden Aufnahmebereichs eines Blutgefäßsystems eines Patienten, wobei aus zweidimensionalen, das Blutgefäßsystem zeigenden Projektionsbildern der digitalen Subtraktionsangiographie ein dreidimensionaler Gefäßdatensatz des Blutgefäßsystems rekonstruiert wird und durch multiplikative Rückprojektion der Projektionsbilder in den Gefäßdatensatz oder einen daraus abgeleiteten Basisdatensatz der vierdimensionale Angiographiedatensatz ermittelt wird. Daneben betrifft die Erfindung eine Bildverarbeitungseinrichtung, ein Computerprogramm und einen elektronisch lesbaren Datenträger.
Überlappende Gefäße sind ein grundsätzlich bekanntes Problem in der digitalen Subtraktionsangiographie (DSA). Ein großer Schritt in Richtung verlässlicher und gut interpretierbarer Bilder war die Entwicklung der vierdimensionalen digitalen Subtraktionsangiographie. Hierbei werden mit einer Röntgeneinrichtung, beispielsweise einer Röntgeneinrichtung mit einem C-Bogen, bei einer oder mehreren Rotationen unter unterschiedlichen Projektionswinkeln zweidimensionale Projektionsbilder des interessierenden Aufnahmebereichs des Blutgefäßsystems des Patienten aufgenommen, während das Kontrastmittel durch das Blutgefäßsystem im Aufnahmebereich wandert. Durch Subtraktion eines ohne Kontrastmittel aufgenommenen Maskenbildes entstehen Projektionsbilder der digitalen Subtraktionsangiographie, wobei eine Subtraktion auch für jeweilige rekonstruierte dreidimensionale Bilddatensätze erfolgen kann. Während es in den Anfängen der digitalen Subtraktionsangiographie bekannt war, mehrere zeitlich aufeinander folgende dreidimensionale Bilddatensätze dadurch zu erzeugen, dass in einem bestimmten Zeitintervall aufgenommene Projektionsbilder der digitalen Subtraktionsangiographie genutzt wurden, um hieraus einen dreidimensionalen Teilbilddatensatz zu rekonstruieren, existieren inzwischen neuere Ansätze, die eine bessere Bildqualität und auch eine bessere zeitliche Auflösung liefern können.
Einer dieser Ansätze ist in einem Artikel von B. Davis et al, „4D Digital Subtraction Angiography: Implementation and Demonstration of Feasibility", DOI: 10.3174/ajnr.A3529, beschrieben worden. Dort wird vorgeschlagen, zunächst unter Verwendung eines insbesondere großen Anteils der Projektionsbilder der digitalen Subtraktionsangiographie, die zumindest weitgehend gefüllte Gefäße zeigen, einen nicht zeitaufgelösten, das gesamte Blutgefäßsystem im Aufnahmebereich zeigenden dreidimensionalen Gefäßdatensatz zu rekonstruieren, der die Grundlage für eine kontinuierliche Aktualisierung der Voxelwerte durch multiplikative Einbettung der Zeitinformation der insbesondere normierten Projektionsbilder der digitalen Subtraktionsangiographie bildet, so dass eine Serie zeitaufgelöster 3D-Bilder, also von Teilbilddatensätzen des vierdimensionalen Angiographiedatensatzes, entsteht. Mit anderen Worten wird der Gefäßdatensatz letztlich zur Beschränkung der Rekonstruktion der individuellen dreidimensionalen Teilbilddatensätze genutzt, die die zeitliche Information von den Projektionsbildern der digitalen Subtraktionsangiographie integrieren. Es wird mithin eine multiplikative Rückprojektion durchgeführt. Dies kann so verstanden werden, dass auf dem Strahl eines Pixels eines Projektionsbildes, das eine Kontrastmittelfüllung zeigt, liegende Gefäße (als Gefäße markierte Voxel) als zu dem Zeitpunkt der Aufnahme des Projektionsbildes kontrastmittelgefüllt hervorgehoben werden.
Diese Verwendung von Aufnahmen in einer einzigen Ebene und der multiplikativen Rückprojektion in der vierdimensionalen Bildrekonstruktion kann jedoch immer dann zu Problemen führen, wenn entlang der Strahlen des aktuellen Projektionsbildes ein Gefäßüberlapp vorliegt. Genauer gesagt führt die multiplikative Rückprojektion eines zweidimensionalen Projektionsbildes in ein statisches dreidimensionales Beschränkungsbild, also den Gefäßdatensatz, (ohne zusätzliche Regularisierung) zu nicht plausibler Gefäßhervorhebung, da die Kontrastinformation des zweidimensionalen Projektionsbildes nicht eindeutig einem der überlappenden Gefäße zugeordnet werden kann. Das bedeutet also, ein derartiger Algorithmus kann Artefakte aufgrund von Gefäßüberlagerung hervorbringen, indem bestimmte Gefäßsegmente zu früh oder zu spät als kontrastmittelgefüllt angezeigt werden. Für den Benutzer, beispielsweise einen diagnostizierenden Arzt, bedeutet das, dass die Bildqualität und die klinische Signifikanz dieser vierdimensionalen Bildgebung darunter leidet.
Um die Anzahl der Überlagerungsartefakte zu reduzieren, wurde bereits vorgeschlagen, bei der multiplikativen Rückprojektion zur Ermittlung der dreidimensionalen Teilbilddatensätze, die verschiedenen Zeitpunkten zugeordnet sind, gleichzeitig eine ebenso vierdimensionale Konfidenzkarte als Konfidenzdatensatz zu ermitteln, die den Gefäßüberlapp entlang relevanter, verwendeter Strahlen beschreibt. Dabei wird einem starken Gefäßüberlapp üblicherweise der Konfidenzwert 0, einem nicht vorhandenen Gefäßüberlapp üblicherweise der Konfidenzwert 1 zugeordnet. Konfidenzwerte des Konfidenzdatensatzes können durch „Zählen“ der Gefäße, insbesondere durch Integration entlang des Strahls und Vergleich mit wenigstens einem Schwellwert, bestimmt werden. Auf der Grundlage des vierdimensionalen Konfidenzdatensatzes, der den Gefäßüberlapp beschreibt, ist es möglich, nicht zuverlässige Intensitätswerte des vorläufigen vierdimensionalen Angiographiebilddatensatzes zwischen hinreichend verlässlichen Nachbarwerten in der Zeit zu interpolieren und somit die weniger verlässlichen, beispielsweise einen Schwellwert für den Konfidenzwert unterschreitenden, Werte zu ersetzen.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass bezüglich dieses Zugangs noch Verbesserungspotential bei der Eliminierung des Bildqualitätsproblems durch Gefäßüberlagerungsartefakte vorhanden ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur Reduzierung von durch Überlagerung von Gefäßen auftretenden Gefäßüberlagerungsartefakten anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einem Plausibilisierungsschritt in allen einzelnen, verschiedenen Zeitpunkten des abgedeckten Zeitraums zugeordneten Teilbilddatensätzen des Angiographiedatensatzes kontrastmittelgefüllt dargestellte Gefäßabschnitte gegen ein auf das Vorliegen einer kontrastmittelgefüllten Verbindung mit einem zulässigen Quellpunkt prüfendes Plausibilisierungskriterium geprüft werden, wobei ein nur noch die das Plausibilisierungskriterium erfüllenden Gefäßabschnitte enthaltender korrigierter Teilbilddatensatz ermittelt wird.
Der vierdimensionale Angiographiedatensatz deckt einen bestimmten Zeitraum des Verlaufs der Kontrastmittelkonzentration in dem Aufnahmebereich durch eine Zeitserie von dreidimensionalen Teilbilddatensätzen ab. Das bedeutet, jedem Bildelement des vierdimensionalen Angiographiedatensatzes entspricht nicht nur eine dreidimensionale Position (Voxel), sondern jedes der Bildelemente enthält letztlich über den Zeitraum eine Kontrastmittelverlaufskurve, so dass sich aus dem vierdimensionalen Angiographiedatensatz verschiedenen Zeitpunkten innerhalb des Zeitraums entsprechende Kontrastmittelzustände beschreibende Teilbilddatensätze ergeben. Dabei ist ein Zeitpunkt als ein Teilbereich des Zeitraums zu verstehen; insbesondere deckt ein Zeitpunkt, je nach zeitlicher Auflösung des vierdimensionalen Angiographiedatensatzes, üblicherweise ein gewisses Zeitintervall ab, das beispielsweise der kleinsten auflösbaren Zeiteinheit oder einem Vielfachen davon entsprechen kann.
Die vorliegende Erfindung geht nun zur Plausibilisierung kontrastmittelgefüllt angezeigter Gefäßabschnitte nicht von komplexen Annahmen über die Hämodynamik und/oder sonstige Fluss- und Anotomieeigenschaften des Blutgefäßsystems und/oder des Blutes aus, sondern betrachtet die einzelnen Zeitpunkte im Wesentlichen für sich und plausibilisiert über die Verbindung zu zulässigen Quellpunkten, mithin Voxeln und/oder Gefäßsegmenten, die mit hoher Plausibilität oder Sicherheit als tatsächlich kontrastmittelgefüllt angenommen werden können. In einem Plausibilitätskriterium wird für jeden kontrastmittelgefüllt angezeigten Gefäßabschnitt eines Zeitpunkts überprüft, ob eine als kontrastmittelgefüllt angezeigte Verbindung zu einem zulässigen Quellpunkt besteht. In einem einfach zu realisierenden Beispiel kann dann, wenn zusammenhängende Komponenten in einem Teilbilddatensatz eines Zeitpunkts aufgefunden werden, überprüft werden, welche dieser zusammenhängenden Komponenten als Gefäßabschnitte einen zulässigen Quellpunkt enthalten, so dass jedes ihrer Voxel mit dem zulässigen Quellpunkt auch kontrastmittelgefüllt verbunden ist. Durch die Verbindung mit einem zulässigen Quellpunkt kann, abhängig von der Zuverlässigkeit desselben, zugesichert werden, dass das Kontrastmittel auf einem physikalisch möglichen Weg an neu hervorgehobene, mithin als kontrastmittelgefüllt angezeigte Voxel bzw. Gefäßsegmente, gelangt ist. Die vorliegende Erfindung nutzt also physikalisch motivierte Plausibilitätsbeschränkungen, beschrieben durch das Plausibilitätskriterium, um Überlapp-Artefakte in der erzeugten zeitaufgelösten Serie von volumetrischen Teilbilddatensätzen zu reduzieren. Auf diese Weise wird die Wahrnehmung des physiologischen Blutflusses durch einen Betrachter vereinfacht, auch wenn Gefäßüberlapp vorliegt. Kontrastmittelgefüllt angezeigte Gefäßabschnitte, für die keine Verbindung zu einem zulässigen Quellpunkt vorliegt, werden aus den Teilbilddatensätzen entfernt bzw. dort nicht mehr kontrastmittelgefüllt angezeigt, da es physikalisch unplausibel ist, dass sie kontrastmittelgefüllt sind.
Zusammenfassend verwendet die vorliegende Erfindung also eine plausibilitätsbasierte Flussbeschränkung im vierdimensionalen Rekonstruktionsprozess unter Verwendung einfacher physikalischer Prinzipien bezüglich des Flusses, konkret dem Vorhandensein einer Flussverbindung zu einem zulässigen Quellpunkt, mithin einem zuverlässig gefüllt angezeigten Voxel bzw. Gefäßsegment, um das Auftreten von inkorrekten, nicht physiologischen Gefäßfüllungen aufgrund von Gefäßüberlapp zu reduzieren. Konkreter gesagt wird eine Plausibilitätsüberprüfung in den vierdimensionalen Rekonstruktionsprozess eingefügt, welche sicherstellt, dass ein bestimmtes Gefäßsegment nur dann kontrasthervorgehoben wird, wenn es mit einem einem zuverlässig kontrastmittelgefüllten Volumenelement zugeordneten Voxel bzw. Gefäßsegment, beschrieben durch den Quellpunkt, verbunden ist.
Auf diese Weise können Artefakte nicht-physiologischer Gefäßabschnittshervorhebung aufgrund von Gefäßüberlapp reduziert werden und Benutzer können akkurater den Blutfluss im Gefäßbaum beurteilen, nachdem die Bildqualität des vierdimensionalen Angiographiebilddatensatzes signifikant erhöht wird.
Dabei sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer so beschriebenen allgemeinen Form keine weiteren hämodynamischen Eigenschaften und/oder physikalischen Modelle bezüglich verlässlicher Flussrichtungen, Blutflussgeschwindigkeiten, Bluteigenschaften und dergleichen nutzt. Der hier beschriebene Zugang verwendet diesbezüglich ausschließlich eine Plausibilitätsbeschränkung bezüglich der Gefäßfüllung auf die Art, dass insbesondere pathologische Flussrichtungen, beispielsweise das rückläufige Auffüllen von Gefäßen, zugelassen werden, die in Patienten mit Gefäßstörungen, beispielsweise einer Stenose, auftreten können.
Vorzugsweise können zulässige Quellpunkte als am Rand des Aufnahmebereichs gelegene Voxel und/oder in einem unmittelbar vorangehenden, bereits korrigierten Teilbilddatensatz und im aktuellen Teilbilddatensatz kontrastmittelgefüllt dargestellte Voxel verwendet werden. Am Rand des Aufnahmebereichs gelegene Voxel bieten sich insbesondere immer dann an, wenn die das Kontrastmittel gebende Kontrastmittelgabeeinrichtung sich außerhalb des Aufnahmebereichs befindet und mithin Kontrastmittel vom Rand her in den Aufnahmebereich hineinströmt. Mit anderen Worten wird plausibilisierend davon ausgegangen, dass sich der Aufnahmebereich vom Rand her füllt, so dass derartige Randpunkte bzw. Randgefäßsegmente gerade zur Initialisierung äußerst zweckmäßig sind. Am Rand des Aufnahmebereichs gelegene Voxel können in einem Fall, in dem nur das Auffüllen von Gefäßen dargestellt wird, mithin einmal als kontrastmittelgefüllt markierte Voxel bis zum Ende des Zeitraums kontrastmittelgefüllt bleiben, durchgängig als zulässige Quellpunkte behandelt werden. In Fällen jedoch, in denen dargestellt werden soll und kann, dass sich der Kontrastmittelbolus vom Rand des Aufnahmebereichs entfernt und weiter in den Aufnahmebereich eindringt, ist es zweckmäßig, als zulässige Quellpunkte in einem unmittelbar vorangehenden, bereits korrigierten Teilbilddatensatz und im aktuellen Teilbilddatensatz kontrastmittelgefüllt dargestellte Voxel zu verwenden. Mit anderen Worten kann ein neues Voxel zu einem Zeitpunkt nur dann kontrastmittelgefüllt sein, wenn ein weiteres Voxel im unmittelbar vorangehenden Zeitpunkt, also dem entsprechenden Teilbilddatensatz, existierte, das kontrastmittelgefüllt angezeigt wurde und mit dem neuen Voxel auch verbunden ist. Diese physikalisch motivierte Plausibilitätsüberlegung wird durch die Wahl eines zulässigen Quellpunkts als im aktuell betrachteten und im unmittelbar vorangehenden Teilbilddatensatz kontrastmittelgefüllt angezeigte Voxel abgebildet. Gerade in diesem Kontext ist es also zweckmäßig, die Teilbilddatensätze und die darin auffindbaren zusammenhängenden Gefäßabschnitte zeitlich aufeinander folgend zu analysieren.
Es sei darauf hingewiesen, dass es grundsätzlich auch denkbar ist, vierdimensinale Angiographiedatensätze aufzunehmen, wenn sich die Kontrastmittelgabeeinrichtung, beispielsweise ein entsprechender Katheter, innerhalb des interessierenden Aufnahmebereichs befindet. Dann ist es zweckmäßig, wenn zumindest zur Initialisierung zulässige Quellpunkte als eine Position einer Kontrastmittelgabeeinrichtung innerhalb des Aufnahmebereichs ermittelt werden. Mit anderen Worten wird Wissen darüber, wo sich die Kontrastmittelgabeeinrichtung befindet, genutzt, um Quellpunkte zu bestimmen, von denen die Kontrastmittelfüllung zwangsläufig ausgeht. Je nach Dauer der Bolusgabe und/oder Art der gewählten Darstellung, beispielsweise als nur auffüllend, können diese als zulässige Quellpunkte fortgelten und/oder durch entsprechende im aktuellen und im unmittelbar vorangehenden Teilbilddatensatz als kontrastmittelgefüllt angezeigte Voxel ergänzt bzw. ersetzt werden.
Dabei sei darauf hingewiesen, dass es das vorliegende Verfahren selbstverständlich erlaubt, auch Abflussvorgänge artefaktreduziert darzustellen. Denn durch die multiplikative Rückprojektion kann es nicht zu einer fehlerhaften „Leeranzeige“ eines Gefäßes kommen, sondern nur zur Anzeige fehlerhafter Kontrastmittelfüllung in Gefäßabschnitten. Durch die Plausibilisierung können jedoch auch beim Abfließen des Kontrastmittels „losgelöste“ Gefäßabschnitte ohne zulässigen Quellpunkt verlässlich aufgefunden werden, insbesondere dann, wenn, was eine entsprechende bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorsieht, die Teilbilddatensätze, insbesondere zusätzlich, auch rückwärtig, also in der Zeit vom Ende des Zeitraums aus zurücklaufend, bearbeitet werden, wobei wiederum, nachdem das Kontrastmittel ja aus dem Aufnahmebereich abfließt, zumindest zur Initialisierung, am Rand gelegene zulässige Quellpunkte und in diesem Fall zulässige Quellpunkte, die im zeitlich nachfolgenden Teilbilddatensatz und im aktuell betrachteten Teilbilddatensatz kontrastmittelgefüllt dargestellt werden, genutzt werden. Mit anderen Worten kann also dann, wenn sowohl ein Zufluss als auch ein Abfluss von Kontrastmittel aus dem interessierenden Aufnahmebereich dargestellt werden soll, wenigstens ein Teil der Teilbilddatensätze, beginnend mit dem Startzeitpunkt des Zeitraums, in Zeitablaufsrichtung aufeinander folgend plausibilisiert werden und ein weiterer Teil der Teilbilddatensätze ausgehend vom Endzeitpunkt des Zeitraums entgegen der Zeitrichtung plausibilisiert werden, beispielsweise jeweils bis zum Zeitpunkt maximaler Kontrastmittelfüllung. Auf diese Weise werden sowohl im Zuflussverhalten wie auch im Abflussverhalten physikalisch unplausible Füllungsphänomene gemindert bzw. reduziert.
Zusammengefasst lässt sich also sagen, dass eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vorsieht, dass bei einem den Zufluss von Kontrastmittel in und den Abfluss von Kontrastmittel aus dem interessierenden Aufnahmebereich zeigenden Angiographiedatensatz und Verwendung von zulässigen Quellpunkten als in zeitlich aufeinander folgenden Teilbilddatensätzen kontrastmittelgefüllt angezeigte Voxel in dem Zeitraum ein mit dem Beginn des Zeitraums beginnendes Zuflussintervall und ein mit dem Ende des Zeitraums endendes Abflussintervall definiert werden, wobei im Zuflussintervall die Teilbilddatensätze in zeitlich aufeinander folgender Reihenfolge überprüft werden, wobei zulässige Quellpunkte wenigstens teilweise als in einem zeitlich unmittelbar vorangehenden, bereits korrigierten Teilbilddatensatz und im aktuellen Teilbilddatensatz kontrastmittelgefüllt dargestellte Voxel bestimmt werden, und im Abflussintervall die Teilbilddatensätze in umgekehrter zeitlicher Reihenfolge überprüft werden, wobei zulässige Quellpunkte wenigstens teilweise als in einem zeitlich unmittelbar folgenden, bereits korrigierten Teilbilddatensatz und im aktuellen Teilbilddatensatz kontrastmittelgefüllt dargestellte Voxel bestimmt werden. Dabei kann als Ende des Zuflussintervalls bevorzugt ein Zeitpunkt gewählt werden, zu dem davon ausgegangen werden kann, dass keine zusätzliche Füllung mehr erfolgt, und als Beginn des Abflussintervalls ein Zeitpunkt gewählt werden, zu dem davon ausgegangen werden kann, dass die Leerung ab diesem oder danach beginnt. Es ist im Übrigen auch denkbar, zwei vierdimensionale Angiographiedatensätze zu erzeugen, von denen einer den Zufluss und einer den Abfluss darstellt, wobei für den einen zeitlich voranschreitend durch die Teilbilddatensätze fortgeschritten wird, für den anderen rückwärtig schreitend.
Bei einer derartigen Betrachtung von Abflussintervallen ist bei der Initialisierung zu beachten, also bei Betrachtung des ersten und somit zeitlich letzten Teilbilddatensatzes, dass zurückgebliebenes Kontrastmittel in Gefäßen durchaus pathologisch denkbar ist, mithin auch vom Rand entfernte, bereits im letzten Teilbilddatensatz des Angiographiedatensatzes schon vorhandene Kontrastmittelansammlungen ohne Randbezug als zulässige Quellpunkte angesehen werden sollten. Mithin kann hier wenigstens ein zulässiger Quellpunkt definiert werden, was vergleichbar ist zu einem innerhalb des Aufnahmebereichs angeordneten Kontrastmittelgabeinstrument beim Einströmen.
Allgemein gesagt sind Artefakte, die bereits bei der normalen 3D-Rekonstruktion eines Gefäßbaums auftreten können, teilweise auch als Unterbrechungsartefakte gegeben, das bedeutet, kurze Stücke von einzelnen Blutgefäßen können in dem rekonstruierten dreidimensionalen Gefäßdatensatz (und somit im Allgemeinen auch im vierdimensionalen Angiographiedatensatz) fehlen. Ist es möglich, diese Unterbrechungen als zumindest höchstwahrscheinlich gegebene Unterbrechungsartefakte zu klassifizieren, was bevorzugt rechnerisch einfach zu lösen ist, kann durch eine Zusatzdefinition als Ergänzung einer kontrastmittelgefüllten Verbindung und/oder von zulässigen Quellpunkten auch der Kontrastmittelfluss hinter einer derartigen Unterbrechung fortgesetzt werden. Mithin kann beispielsweise eine Klassifizierung von Unterbrechungsregionen, in denen ein Unterbrechungsartefakt vorliegt, stattfinden, und es können Unterbrechungsregionen benachbarte Voxel, insbesondere nur in Flussrichtung des Kontrastmittels, als zusätzliche zulässige Quellpunkte bestimmt werden, gegebenenfalls auch bedingt durch eine Kontrastmittelfüllung auf der anderen Seite der durch das mögliche Unterbrechungsartefakt gegebenen Unterbrechung. Da zu einer derartigen Klassifizierung von Unterbrechungsartefakten jedoch eine genauere Auswertung des Gefäßdatensatzes erfolgen müsste und Unterbrechungsartefakte ohnehin schwer detektierbar sind, sieht eine bevorzugte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vor, dass als eine kontrastmittelgefüllte Verbindung auch eine ein Artefaktkriterium erfüllende Unterbrechung des Verbindungsweges angesehen wird. Dabei kann konkret vorgesehen sein, dass das Artefaktkriterium einen zeitlichen Zusammenhang zwischen dem Auffüllen auf beiden Seiten der Unterbrechung und/oder ein auf einen aufgrund eines Unterbrechungsartefakt fehlenden Gefäßanteil hindeutendes Auswertungsergebnis des Gefäßdatensatzes und/oder einen Schwellwert für eine maximale Länge der Unterbrechung verwendet. Auf vergleichbare Weise kann es auch zur Definition von weiteren zulässigen Quellpunkten kommen. Es sind also verschiedene Arten und Weisen denkbar, derartige Unterbrechungsartefakte zu behandeln, wobei es am ehesten bevorzugt ist, die Annahme zu riskieren, dass bei einer Kontrastmittelfüllung auf einer Seite der Unterbrechung eine zeitlich darauffolgende Kontrastmittelfüllung, die durch die Unterbrechung von der anderen Kontrastmittelfüllung getrennt ist, als Hinweis darauf zu sehen ist, dass ein Unterbrechungsartefakt gegeben sein könnte und mithin den durch die Unterbrechung getrennten Gefäßabschnitt weiterhin als kontrastmittelgefüllt in dem Teilbilddatensatz zu belassen.
Dabei wird darauf hingewiesen, dass das Unterbrechungsartefakt selbst zweckmäßig nicht bildverarbeitungstechnisch entfernt wird, um dem Arzt die Entscheidung zu überlassen, ob hier tatsächlich ein Unterbrechungsartefakt vorliegt oder gar eine Pathologie vorliegen könnte.
Eine zweckmäßige Weiterbildung der vorliegenden Erfindung sieht vor, dass zur Bestimmung der Gefäßabschnitte ein Zusammenhangskomponenten auffindender Algorithmus der Graphentheorie verwendet wird. Wie bereits dargelegt wurde, basiert die Plausibilitätsüberprüfung des erfindungsgemäßen Verfahrens letztlich auf zusammenhängenden Komponenten, die insbesondere unabhängig voneinander bewertet werden dahingehend, ob sie einen zulässigen Quellpunkt enthalten, mithin jedes kontrastmittelgefüllte Voxel einer Zusammenhangskomponente eine Verbindung zu einem zulässigen Quellpunkt besitzt. Algorithmen zum Auffinden zusammenhängender Komponenten können rechnerisch aufwandsarm realisiert werden und sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt.
In einer bevorzugten konkreten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass ein die Lage der das Plausibilisierungskriterium erfüllenden Gefäßabschnitte anzeigender Binärdatensatz, insbesondere durch Entfernung von das Plausibilisierungskriterium nicht erfüllenden Gefäßabschnitten in einem binären Arbeitsdatensatz, ermittelt wird, wobei der Binärdatensatz als Maske auf den zeitlich zugeordneten Teilbilddatensatz oder den Gefäßdatensatz oder den Basisdatensatz angewendet wird. Dabei ist es zweckmäßig, wenn bereits in dem Plausibilisierungsschritt auf einem binären Arbeitsdatensatz gearbeitet wird, in dem mithin als kontrastmittelgefüllt angezeigte Voxel von als nicht kontrastmittelgefüllt angezeigten Voxeln unterschieden werden. Auf binäre Datensätze lassen sich beispielsweise Zusammenhangskomponenten auffindende Algorithmen der Graphentheorie besonders einfach anwenden, so dass sich eine besonders einfach zu realisierende Lösung ergibt. Ergebnis ist dann, wenn nicht das Plausibilisierungskriterium erfüllende Gefäßabschnitte und somit Voxel in dem Arbeitsdatensatz entfernt werden, mithin als nicht kontrastmittelgefüllt markiert werden, eine Maske, die es erlaubt, einen neuen, korrigierten Teilbilddatensatz für den Zeitpunkt, auf den sich der Binärdatensatz bezieht, aus einem entsprechenden Quelldatensatz auszuschneiden. Der Quelldatensatz kann dabei der originale (oder ggf. vorkorrigierte) zeitlich zugeordnete Teilbilddatensatz sein. Es ist jedoch bevorzugt, die Maske auf den Gefäßdatensatz oder den daraus abgeleiteten Basisdatensatz, der beispielsweise nur noch Bildwerte oberhalb eines bestimmten Schwellwerts enthalten kann, anzuwenden, da es sich gezeigt hat, dass sich hierdurch eine insgesamt verbesserte und angenehmere Darstellung für einen Betrachter ergibt. Die Ermittlung eines Binärdatensatzes erfolgt dabei für jeden Zeitpunkt bzw. unkorrigierten Teilbilddatensatz.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass vor dem Plausibilisierungsschritt ein Interpolationsschritt erfolgt, in dem auf Grundlage eines vierdimensionalen Konfidenzdatensatzes, der als Konfidenzwerte aus dem Gefäßdatensatz ermittelte Maße für entlang eines Strahls der Rückprojektion bei der Ermittlung des Wertes eines Voxels eines Teilbilddatensatzes liegende Blutgefäße enthält, wenig verlässliche Werte in den Teilbilddatensätzen durch zeitlich insbesondere linear aus verlässlicheren Werten interpolierte Korrekturwerte ersetzt werden. Zusätzlich zu der hier beschriebenen Plausibilisierung kann bereits vorab zur weiteren Reduzierung von Artefakten die eingangs bereits beschriebene Konfidenzmethode eingesetzt werden, bei der letztlich gezählt wird, wie viele Gefäße entlang eines in der multiplikativen Rückprojektion betrachteten Strahls liegen, um bei größerer angenommener Gefäßanzahl einen geringeren Konfidenzwert zuzuordnen und eine zeitliche Interpolation in Bereichen zu niedriger Konfidenzwerte zu ermöglichen. Auf diese Weise werden letztlich zwei einfach zu realisierende Korrekturmechanismen zur Reduzierung von Überlappungsartefakten kombiniert, die insbesondere beide Pathologien respektieren und weiterhin erkennbar halten.
Dabei sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass es grundsätzlich auch denkbar ist, eine Korrektur bzw. Identifizierung von Überlappartefakten unter Berücksichtigung weiterer hämodynamischer Eigenschaften und/oder physikalischer Modelle bezüglich üblicher Flussrichtungen, Blutflussgeschwindigkeiten, Bluteigenschaften und dergleichen vorzunehmen, was jedoch aus mehreren Gründen weniger bevorzugt ist. Zum einen setzt dies eine deutlich genauere Auswertung des Gefäßdatensatzes voraus, nachdem die genaue Struktur der Blutgefäße im interessierten Aufnahmebereich bekannt sein muss, um diese Modelle und Eigenschaften anzuwenden. Zum anderen aber zeichnen sich Pathologien, die in dem vierdimensionalen Angiographiedatensatz aufgefunden werden sollen, gerade dadurch aus, dass derartige Annahmen über die Hämodynamik und sonstige Flusseigenschaften nicht mehr zutreffen, so dass das Risiko besteht, Pathologien fälschlich als Artefakte zu entfernen und der Darstellbarkeit zu entziehen. Das hier beschriebene Verfahren, welches auf einer einfachen physikalischen Annahme beruht, nämlich das Kontrastmittel nur da sein kann, wo eine sinnvolle Quelle anschließt, nutzt keine derartigen weiteren Annahmen und respektiert und erhält dadurch die Darstellung von Pathologien.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Bildverarbeitungseinrichtung, aufweisend

- eine Ermittlungseinheit zur Ermittlung eines vierdimensionalen, unter Kontrastmittelgabe aufgenommenen Angiographiedatensatzes eines interessierenden Aufnahmebereichs eines Blutgefäßsystems eines Patienten, aufweisend eine Rekonstruktionssubeinheit zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Gefäßdatensatzes des Blutgefäßsystems aus zweidimensionalen, das Blutgefäßsystem zeigenden Projektionsbildern der digitalen Subtraktionsangiographie und eine Rückprojektionssubeinheit zur Ermittlung des Angiographiedatensatzes durch multiplikative Rückprojektion der Projektionsbilder in den Gefäßdatensatz oder einen daraus abgeleiteten Basisdatensatz,
- eine Plausibilisierungseinheit zur Prüfung von kontrastmittelgefüllt dargestellten Gefäßabschnitten durch ein auf das Vorliegen einer kontrastmittelgefüllten Verbindung mit einem zulässigen Quellpunkt prüfendes Plausibilisierungskriterium in allen einzelnen, verschiedenen Zeitpunkten des abgedeckten Zeitraums zugeordneten Teilbilddatensätzen des Angiographiedatensatzes und
- eine Korrektureinheit zur Ermittlung von nur noch die das Plausibilisierungskriterium erfüllenden Gefäßabschnitte enthaltenden korrigierten Teilbilddatensätzen.

Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Bildverarbeitungseinrichtung übertragen, so dass auch mit dieser die bereits bekannten Vorteile erhalten werden können. Die Bildverarbeitungseinrichtung kann als Teil einer Angiographieeinrichtung, beispielsweise einer Angiographieeinrichtung mit einem C-Bogen, realisiert sein. Die verschiedenen Einheiten und Subeinheiten können durch entsprechende Software- und/oder Hardwarekomponenten realisiert werden.
Ein erfindungsgemäßes Computerprogramm ist beispielsweise direkt in einem Speicher einer Bildverarbeitungseinrichtung ladbar und weist Programmmittel auf, um die Schritte eines hierin beschriebenen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm in der Bildverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann auf einem erfindungsgemäßen elektronisch lesbaren Datenträger gespeichert sein, welcher mithin darauf gespeicherte elektronisch lesbare Steuerinformationen umfasst, welche zumindest ein genanntes Computerprogramm umfassen und derart ausgestaltet sind, dass sie bei Verwendung des Datenträgers in einer Bildverarbeitungseinrichtung ein hierin beschriebenes Verfahren durchführen. Bei dem elektronisch lesbaren Datenträger handelt es sich bevorzugt um einen nichttransienten Datenträger, beispielsweise eine CD-ROM.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

1 einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 eine Darstellung zur Erläuterung der Plausibilitätsüberprüfung,
3 eine erste Darstellung zur Wahl zulässiger Quellpunkte,
4 eine zweite Darstellung zur Wahl zulässiger Quellpunkte,
5 eine dritte Darstellung zur Wahl zulässiger Quellpunkte, und
6 eine Angiographieeinrichtung.

1 zeigt einen Ablaufplan eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird ausgegangen von zweidimensionalen Projektionsbildern 1 der digitalen Subtraktionsangiographie, die vorliegend beispielhaft mit einer Angiographieeinrichtung mit einem C-Bogen während mehrerer Umläufe aus verschiedenen Projektionsrichtungen aufgenommen wurden, wobei zum Erhalt der Projektionsbilder 1 der digitalen Subtraktionsangiographie ein ohne Kontrastmittel aus der jeweiligen Richtung aufgenommenes Maskenbild subtrahiert wird. In anderen Ausführungsbeispielen kann auch nach einer Rekonstruktion eine Subtraktion eines dreidimensionalen, rekonstruierten Maskenbilddatensatzes erfolgen.
Die Projektionsbilder 1 zeigen ein interessierendes Aufnahmegebiet eines Blutgefäßbaums eines Patienten und in ihrer zeitlichen Abfolge die Ausbreitung eines Kontrastmittelbolus in diesem interessierenden Aufnahmebereich, der entsprechend verabreicht wurde. Dabei ist es bekannt, eine eher lange Kontrastmittelgabe, beispielsweise von 7 Sekunden, einzusetzen, um eine größere Zahl zweidimensionaler Projektionsbilder 1 bei fast vollständig gefülltem Blutgefäßsystem des Patienten im interessierenden Aufnahmebereich zu erhalten. Der entsprechende Anteil der Projektionsbilder 1 wird in einem Schritt 2 genutzt, um hieraus einen möglichst hochqualitativen dreidimensionalen Gefäßdatensatz 3, der das Blutgefäßsystem im Aufnahmebereich vollständig zeigt, auf übliche Art und Weise zu rekonstruieren.
Um nun einen vorläufigen vierdimensionalen Angiographiedatensatz 4, der noch zu korrigieren ist, zu erhalten, werden in einem Schritt 5 die Projektionsbilder zu den jeweiligen Zeitpunkten des Zeitraums, der durch die Serie von Projektionsbildern 1 abgedeckt ist, multiplikativ in den Gefäßdatensatz 3 oder einen hieraus, beispielsweise durch Verwendung eines Schwellwerts, wobei alle Gefäßdaten (Bildwerte) unterhalb dieses Schwellwerts abgeschnitten werden, abgeleiteten Basisdatensatz rückprojiziert. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass überprüft wird, welche Blutgefäße entlang eines zu einem Pixel des Projektionsbilds 1, das gerade betrachtet wird, führenden Strahl liegen. Die Kontrastmittelfüllung des Pixels wird dann letztlich auf die Gefäßvoxel des Gefäßdatensatzes 3, die auf dem Strahl liegen, aufgeteilt, wobei die Multiplikation dazu führt, dass Gefäßvoxel bei Kontrastmittelfüllung anzeigendem Pixel des Projektionsbilds 1 hervorgehoben werden, Gefäßvoxel bei einem Pixel ohne Kontrastmittelfüllung jedoch unterdrückt werden.
Hierbei kann es dazu kommen, dass auch Gefäßabschnitte eines Blutgefäßes, das mit einem kontrastmittelgefüllten Blutgefäß überlappt, selbst aber noch nicht kontrastmittelgefüllt ist, hervorgehoben werden. Das bedeutet, in dem vorläufigen vierdimensionalen Angiographiedatensatz 4 können Überlappungsartefakte enthalten sein.
Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun zunächst, was allgemein im Rahmen der Erfindung jedoch optional ist, eine erste Korrektur solcher Überlappungen in einem Interpolationsschritt 6 vorgenommen, wobei vorbereitend hierzu im Schritt 5 bereits ein vierdimensionaler Konfidenzdatensatz 7 ermittelt wurde. Der Konfidenzdatensatz 7 enthält für jedes Voxel und jeden Zeitpunkt einen Konfidenzwert als Maß für die Zuverlässigkeit des entsprechenden Angiographiedatenwertes des vorläufigen Angiographiedatensatzes 4. Zur Bestimmung des Konfidenzwertes wird letztlich überprüft, wieviele Gefäßvoxel und/oder Gefäße entlang eines Strahls bei der multiplikativen Rückprojektion liegen, so dass der Konfidenzwert letztlich angibt, mit welcher Wahrscheinlichkeit entlang dieses Strahls 2 unterschiedliche Blutgefäße liegen. Der Konfidenzwert ist dabei normiert auf ein Intervall zwischen 0 und 1. Ein Konfidenzwert von 1 bedeutet, dass mit großer Sicherheit ausgeschlossen werden kann, dass mehrere Blutgefäße entlang des Strahls liegen; ein Konfidenzwert von 0 bedeutet, dass mit großer Sicherheit gesagt werden kann, dass mehrere Gefäße entlang des Strahls liegen.
Dabei sei an dieser Stelle angemerkt, dass der Angiographiedatensatz 4 letztlich als eine Serie von dreidimensionalen, verschiedenen Zeitpunkten innerhalb des abgedeckten Zeitraums zugeordneten Teilbilddatensätzen ermittelt wird. Betrachtet man nun einzelne dreidimensionale Voxel über die verschiedenen Teilbilddatensätze hinweg, entsteht für diese Voxel eine zeitliche Kontrastmittelverlaufskurve. Die Idee der Korrektur im Interpolationsschritt 6 ist es nun, dass aufgrund der zeitlich wechselnden Projektionsrichtungen bei der Aufnahme der Projektionsbilder 1 ein Überlapp und somit eine geringe Verlässlichkeit, abgebildet durch einen niedrigen Konfidenzwert, nur über bestimmte Zeiträume besteht. Werden wenig zuverlässige Werte in zeitlich aufeinander folgenden Teilbilddatensätzen des Angiographiedatensatzes 4 nun durch interpolierte Werte ersetzt, die durch Interpolation zwischen zuverlässigen, zeitlich benachbarten Werten im Angiographiedatensatz ermittelt wurden, entsteht bei einer konsistenten zeitlichen Kontrastmittelkurve weiterhin eine entsprechende Kontrastmittelfüllung, während bei zuverlässigen Werten von Null als Nachbarwerte fälschliche Kontrastmittelfüllungen durch die zeitliche Interpolation entfernt werden.
Der so vorkorrigierte vierdimensionale Angiographiedatensatz 8 wird dann in einem insgesamt bei 9 angedeuteten Plausibilisierungsschritt weiter verarbeitet, um physikalisch unplausible Füllungsereignisse in einzelnen, bestimmten Zeitpunkten zugeordneten Teilbilddatensätzen des vorkorrigierten Angiographiedatensatzes 8 aufzufinden. Hierbei sei zunächst ein Beispiel beschrieben, in dem nur die Füllung, mithin das Einströmen des Kontrastmittels, nachverfolgt werden soll und einmal im Angiographiedatensatz 4, 8 hervorgehobene Voxel zeitlich danach weiterhin als kontrastmittelgefüllt angezeigt werden; Fälle, in denen auch das Ausströmen, mithin der Abfluss, des Kontrastmittels betrachtet werden soll, werden im Folgenden noch näher diskutiert. Im hier betrachteten Fall einer Füllungsserie von Teilbilddatensätzen werden die Teilbilddatensätze nacheinander verarbeitet, das bedeutet, es wird mit dem Beginnzeitpunkt des Zeitraums begonnen und bis zum Endzeitpunkt des Zeitraums zeitlich fortlaufend jeder Teilbilddatensatz nacheinander auf unplausible kontrastmittelgefüllte Gefäßabschnitte untersucht. Dabei werden im Plausibilisierungsschritt 9 zum einen in den Teilbilddatensätzen vorliegende, zusammenhängende, kontrastmittelgefüllte Komponenten mittels eines entsprechenden Algorithmus der Graphentheorie aufgefunden, Unterschritt 10. Zudem werden in einem Unterschritt 11 zulässige Quellpunkte für den aktuell betrachteten Zeitpunkt definiert. Das in einem Unterschritt 12 überprüfte Plausibilisierungskriterium überprüft dann letztlich, ob kontrastmittelgefüllt angezeigte Voxel des aktuell betrachteten Teilbilddatensatzes mit einem einem zulässigen Quellpunkt entsprechenden Voxel auf einem kontrastmittelgefüllten Verbindungsweg verbunden sind. Dies kann vorliegend aufgrund der Vorbereitung im Schritt 10 einfach dadurch erfolgen, dass überprüft wird, ob zu einer einzelnen, unabhängig betrachteten zusammenhängenden Komponente diese einen zulässigen Quellpunkt umfasst. Das Plausibilisierungskriterium erfüllende kontrastmittelgefüllte Gefäßabschnitte (abgebildet durch zusammenhängende Komponenten) werden in einem Unterschritt 13 beibehalten, kontrastmittelgefüllt angezeigte Gefäßabschnitte, die das Plausibilisierungskriterium nicht erfüllen, werden im Unterschritt 13 entfernt. Dabei wird zweckmäßigerweise innerhalb des Plausibilisierungsschrittes 9 mit einem binären Arbeitsdatensatz gearbeitet, was das Auffinden zusammenhängender Komponenten deutlich vereinfacht. Die Binärisierung erfolgt zweckmäßig schwellwertbasiert. Entsprechend ist das Ergebnis des Unterschritts 13 dann ein Satz von Binärdatensätzen 14 für jeden Teilbilddatensatz, die als Maske aufgefasst werden können und anzeigen, wo plausible kontrastmittelgefüllte Gefäßabschnitte liegen.
Mit Hilfe der 2 - 4 sei die im Unterschritt 12 vorgenommene Plausibilisierung und die im Unterschritt 11 vorgenommene Wahl der zulässigen Quellpunkte näher erläutert. 2 zeigt das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip anhand zweiter schematisch angedeuteter Voxel v₁ und v₂ im angedeuteten interessierenden Aufnahmebereich 15 zum Zeitpunkt t_i-1 (links) sowie zum Zeitpunkt t_i (rechts). Die Zeitpunkte t_i-1 und t_i folgen im Zeitraum aufeinander. Zu erkennen sind neben Gefäßen 16 Bildinformationen 17 des Teilbilddatensatzes zum Zeitpunkt t_i-1 und Bildinformationen 18 des Teilbilddatensatzes zum Zeitpunkt t_i, die mithin angeben, wo Kontrastmittel vorliegt. Das Voxel v₁ ist dabei beispielhaft als ein Randvoxel des Aufnahmebereichs 15 zu verstehen. Ersichtlich ist in der Bildinformation 17 über kontrastmittelgefüllt darzustellende Voxel des Teilbilddatensatzes zum Zeitpunkt t_i-1 das Voxel v₂ noch nicht kontrastmittelgefüllt darzustellen, zum Zeitpunkt t_i, Bildinformation 18, schon. Betrachtet man die Voxel v₁ und v₂ sowie die Bildinformation 18 zum Zeitpunkt t_i, so erkennt man, dass eine kontrastmittelgefüllte Verbindung 19 zwischen den Voxeln v₁ und v₂ existiert. Denn es ist physikalisch plausibel, dass das zum Zeitpunkt t_i-1 beim Voxel v₁ dargestellte Kontrastmittel sich zum Voxel v₂ ausgebreitet hat, so dass das Voxel v₁ als zulässiger Quellpunkt für das zum Zeitpunkt t_i in der Bildinformation 18 neu hinzugekommene kontrastmittelgefüllt dargestellte Voxel v₂ verstanden werden kann. Das Plausibilisierungskriterium im Teilschritt 12 stellt mithin fest, dass das Voxel v₂ im Teilbilddatensatz zum Zeitpunkt t_i nur dann kontrastverstärkt dargestellt wird, wenn das als zulässiger Quellpunkt identifizierte Voxel v₁ zum Zeitpunkt t_i-1 existiert, das kontrastmittelverstärkt und verbunden ist.
Tauchte nun aufgrund eines Gefäßüberlapps ein Gefäßabschnitt 20 in der Bildinformation 18 zum Zeitpunkt t_i auf, ließe sich hieraus keine Verbindung zum zulässigen Quellpunkt, Voxel v₁, herstellen, so dass die Füllung im Gefäßabschnitt 20 und somit die kontrastmittelverstärkte Darstellung entsprechender Voxel unplausibel wäre. Das Plausibilisierungskriterium wäre dort nicht erfüllt.
Nachdem insbesondere im ersten Teilbilddatensatz bzw. im ersten Teilbilddatensatz, in dem Kontrastmittel im Aufnahmebereich 15 erkennbar ist, noch keine vorangehende Bildinformation existiert, die auf diese Weise zulässige Quellpunkte definieren könnte, wird davon ausgegangen, dass, nachdem der Zeitraum üblicherweise auch die Anflutung im Aufnahmebereich 15 abdeckt, das Kontrastmittel immer von außen in den (dreidimensionalen) Aufnahmebereich 15 eindringt, mithin am Rand des Aufnahmebereichs 15 gelegene Voxel immer als zulässiger Quellpunkt zu verstehen sind. Dies stellen die 3 und 4 beispielhaft dar, die solche Randvoxel v₁, v₃, v₄ und v₅ zeigen. Wird an diesen Randvoxeln Kontrastmittel durch die Bildinformationen des jeweiligen Teilbilddatensatzes vorgegeben, wird grundsätzlich von der Plausibilität ausgegangen.
Randvoxel am Rand des Aufnahmebereichs 15 können dabei grundsätzlich durchgängig als zulässige Quellpunkte aufgefasst werden, um auch ein späteres Zuströmen erfassen zu können.
Gemäß 2 ergeben sich weitere zulässige Quellpunkte dadurch, dass sie sowohl im (korrigierten) Teilbilddatensatz des unmittelbar vorangehenden Zeitpunkts t_i-1 als auch zum aktuell betrachteten Zeitpunkt t_i als kontrastmittelgefüllt dargestellt werden sollen. Mithin wäre das Voxel v₁ auch dann ein zulässiger Quellpunkt für den Zeitpunkt t_i, wenn es kein Randvoxel wäre und zum Zeitpunkt t_i-1 als plausibel gefüllt festgestellt wurde.
Wie aus 2 auch ersichtlich ist, würden im rechten Teilbild zwei zusammenhängende Komponenten festgestellt werden, nämlich der Gefäßabschnitt 20 und der Gefäßabschnitt 21. Dabei kann festgestellt werden, dass die Verbindung 19 zu einem zulässigen Quellpunkt für alle Voxel eines Gefäßabschnitts 20, 21 dann besteht, wenn die entsprechende zusammenhängende Komponente einen zulässigen Quellpunkt enthält.
Es sei noch angemerkt, dass ein initialer zulässiger Quellpunkt auch anhand einer Position einer Kontrastmittelgabeeinrichtung bestimmt werden kann, wenn sich diese innerhalb des Aufnahmebereichs 15 befindet.
5 erläutert eine optionale Erweiterung des Plausibilisierungskriteriums bzw. der zulässigen Quellpunkte. Dort ist gezeigt, dass in einem Blutgefäß 22 eine Unterbrechung 23 zu existieren scheint, die ein Bildartefakt zu sein scheint. Bei solchen, mittels eines Artefaktkriteriums als Unterbrechungsartefakt annehmbaren Unterbrechungen 23 kann nun entweder, insbesondere abhängig von einer vorhandenen Füllung auf einer Seite der Unterbrechung 23, eine zeitlich folgend auftretende Füllung auf der anderen Seite als zulässig angesehen werden, indem auf der in Flussrichtung gelegenen Seite der Unterbrechung 23 benachbarte, im Gefäß 22 liegende Voxel als zulässige Quellpunkte angesehen werden, vergleiche das hier beispielhaft gezeigte Voxel v₆. Denkbar ist es auch, aufgrund des Artefaktkriteriums zu entscheiden, dass trotz der Unterbrechung 23 eine kontrastmittelgefüllte, geschlossene Verbindung zu einem zulässigen Quellpunkt existiert. Die Unterbrechung 23 wird dabei gezielt nicht aufgefüllt, so dass ein Arzt entscheiden kann, ob tatsächlich ein Unterbrechungsartefakt vorliegt oder eine anatomische Gegebenheit verantwortlich ist.
Zurückkehrend zu 1 werden die resultierenden Binärdatensätze 14 in einem Schritt 24 als Maske auf den Gefäßdatensatz 3 bzw. den hieraus abgeleiteten Basisdatensatz angewandt, da es sich gezeigt hat, dass so eine höhere Qualität der Darstellung erreicht werden kann. Selbstverständlich ist es in anderen Ausführungsbeispielen auch denkbar, die entsprechende Maske auf die entsprechenden Teilbilddatensätze des unkorrigierten oder vorkorrigierten Angiographiedatensatzes 4, 8 anzuwenden. Ergebnis ist in jedem Fall ein korrigierter, weniger Überlagerungsartefakte aufweisender vierdimensionaler Angiographiedatensatz 25.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass, wenn der Angiographiedatensatz 25 auch den Abfluss des Kontrastmittels aus dem Aufnahmebereich 15 zeigen soll, es zweckmäßig sein kann, für zumindest einen Teil der Teilbilddatensätze das Plausibilisierungskriterium zeitlich auch rückwärts heranzuziehen, ausgehend von dem Endzeitpunkt des Zeitraums, wobei dann zulässige Quellpunkte auch als nicht am Rand befindliche oder mit diesem verbundene, kontrastmittelgefüllt gezeigte Voxel ermittelt werden, um tatsächlich vorhandene Pathologien, in denen Kontrastmittel sozusagen „festhängt“, nicht versehentlich aufgrund des Plausibilisierungskriteriums zu entfernen. Selbstverständlich sind grundsätzlich auch reine Abflussdatensätze und dergleichen denkbar, die dann zweckmäßigerweise zeitlich rückwärtig vom Ende des Zeitraums aus im Plausibilisierungsschritt 9 zu behandeln sind.
6 zeigt schematisch eine Angiographieeinrichtung 26, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden kann. Neben einem C-Bogen 27, an dem sich gegenüberliegend ein Röntgenstrahler 28 und ein Röntgendetektor 29 angeordnet sind und mit dem die Projektionsbilder 1 aufgenommen werden können, sowie einer zugehörigen Steuereinheit 30 zur Steuerung des Aufnahmebetriebs umfasst die Angiographieeinrichtung 26 vorliegend eine auch getrennt realisierbare erfindungsgemäße Bildverarbeitungseinrichtung 31, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist.
Hierzu weist die Bildverarbeitungseinrichtung 31 eine Ermittlungseinheit 32 zur Ermittlung des vorläufigen Angiographiedatensatzes 4 auf, die entsprechend eine Rekonstruktionssubeinheit 33 und eine Rückprojektionssubeinheit 34 aufweist. Ferner ist vorliegend eine optionale Interpolationseinheit 35 zur Durchführung des Schrittes 6 vorgesehen. Zur Durchführung des Schrittes 9 ist eine Plausibilisierungseinheit 36 vorgesehen, zur Durchführung des Schrittes 24 eine Korrektureinheit 37. Es ist ferner auch eine nicht näher Darstellungseinheit denkbar, um Ansichten des resultierenden vierdimensionalen, korrigierten Angiographiedatensatzes 25 auf einer Anzeigeeinrichtung 38 wiederzugeben.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

B. Davis et al, „4D Digital Subtraction Angiography: Implementation and Demonstration of Feasibility“, DOI: 10.3174/ajnr.A3529 [0003]

Claims

Verfahren zur Reduzierung von aufgrund von Gefäßüberlagerungen auftretenden Artefakten in einem vierdimensionalen, unter Kontrastmittelgabe aufgenommenen Angiographiedatensatz (4, 8, 25) eines interessierenden Aufnahmebereichs (15) eines Blutgefäßsystems eines Patienten, wobei aus zweidimensionalen, das Blutgefäßsystem zeigenden Projektionsbildern (1) der digitalen Subtraktionsangiographie ein dreidimensionaler Gefäßdatensatz (3) des Blutgefäßsystems rekonstruiert wird und durch multiplikative Rückprojektion von Projektionsbildern (1) in den Gefäßdatensatz (3) oder einen daraus abgeleiteten Basisdatensatz der vierdimensionale Angiographiedatensatz (4, 8) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Plausibilisierungsschritt (9) in einzelnen, verschiedenen Zeitpunkten des abgedeckten Zeitraums zugeordneten Teilbilddatensätzen des Angiographiedatensatzes (4, 8) kontrastmittelgefüllt dargestellte Gefäßabschnitte (20, 21) gegen ein auf das Vorliegen einer kontrastmittelgefüllten Verbindung (19) mit einem zulässigen Quellpunkt prüfendes Plausibilisierungskriterium geprüft werden, wonach ein nur noch das Plausibilisierungskriterium erfüllende Gefäßabschnitte (21) enthaltender korrigierter Teilbilddatensatz ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zulässige Quellpunkte als am Rand des Aufnahmebereichs (15) gelegene Voxel und/oder in einem unmittelbar vorangehenden, bereits korrigierten Teilbilddatensatz und im aktuellen Teilbilddatensatz kontrastmittelgefüllt dargestellte Voxel und/oder eine Position einer Kontrastmittelgabeeinrichtung innerhalb des Aufnahmebereichs (15) ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als eine kontrastmittelgefüllte Verbindung (9) auch eine ein Artefaktkriterium erfüllende Unterbrechung (23) des Verbindungsweges angesehen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Artefaktkriterium einen zeitlichen Zusammenhang zwischen dem Auffüllen auf beiden Seiten der Unterbrechung (23) und/oder ein auf einen aufgrund eines Unterbrechungsartefakts fehlenden Gefäßanteil hindeutendes Auswertungsergebnis des Gefäßdatensatzes (3) und/oder einen Schwellwert für eine maximale Länge der Unterbrechung (23) verwendet.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Gefäßabschnitte (20, 21) ein Zusammenhangskomponenten auffindender Algorithmus der Graphentheorie verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Lage der das Plausibilisierungskriterium erfüllenden Gefäßabschnitte (21) anzeigender Binärdatensatz (14), insbesondere durch Entfernung von das Plausibilisierungskriterium nicht erfüllenden Gefäßabschnitten (20) in einem binären Arbeitsdatensatz, ermittelt wird, der als Maske auf den zeitlich zugeordneten Teilbilddatensatz oder den Gefäßdatensatz (3) oder den Basisdatensatz angewandt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Plausibilisierungsschritt ein Interpolationsschritt (6) erfolgt, in dem auf Grundlage eines insbesondere normierten, vierdimensionalen Konfidenzdatensatzes (7), der aus dem Gefäßdatensatz (3) ermittelte Maße für entlang eines Strahls der Rückprojektion bei der Ermittlung des Wertes eines Voxels eines Teilbilddatensatzes liegende Blutgefäße (16, 22) ist, wenig verlässliche Werte in den Teilbilddatensätzen durch zeitlich insbesondere linear aus verlässlicheren Werten interpolierte Korrekturwerte ersetzt werden.
Bildverarbeitungseinrichtung (31), aufweisend - eine Ermittlungseinheit (32) zur Ermittlung eines vierdimensionalen, unter Kontrastmittelgabe aufgenommenen Angiographiedatensatzes (4) eines interessierenden Aufnahmebereichs (15) eines Blutgefäßsystems eines Patienten, aufweisend eine Rekonstruktionssubeinheit (33) zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Gefäßdatensatzes (3) des Blutgefäßsystems aus zweidimensionalen, das Blutgefäßsystem zeigenden Projektionsbildern (1) der digitalen Subtraktionsangiographie und eine Rückprojektionssubeinheit (3$) zur Ermittlung des Angiographiedatensatzes (4) durch multiplikative Rückprojektion von Projektionsbildern (1) in den Gefäßdatensatz (3) oder einen daraus abgeleiteten Basisdatensatz, - eine Plausibilisierungseinheit (35) zur Prüfung von kontrastmittelgefüllt dargestellten Gefäßabschnitten (20, 21) durch ein auf das Vorliegen einer kontrastmittelgefüllten Verbindung (19) mit einem zulässigen Quellpunkt prüfendes Plausibilisierungskriterium in einzelnen, verschiedenen Zeitpunkten des abgedeckten Zeitraums zugeordneten Teilbilddatensätzen des Angiographiedatensatzes (4, 8), und - eine Korrektureinheit (36) zur Ermittlung von nur noch das Plausibilisierungskriterium erfüllende Gefäßabschnitte (21) enthaltenden korrigierten Teilbilddatensätzen als korrigierter Angiographiedatensatz (25).
Computerprogramm, welches die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 durchführt, wenn es auf einer Bildverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird.
Elektronisch lesbarer Datenträger, auf dem ein Computerprogramm nach Anspruch 9 gespeichert ist.