DE10254908B4 - Verfahren zum Herstellen eines Bildes - Google Patents

Verfahren zum Herstellen eines Bildes Download PDF

Info

Publication number
DE10254908B4
DE10254908B4 DE10254908A DE10254908A DE10254908B4 DE 10254908 B4 DE10254908 B4 DE 10254908B4 DE 10254908 A DE10254908 A DE 10254908A DE 10254908 A DE10254908 A DE 10254908A DE 10254908 B4 DE10254908 B4 DE 10254908B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
image
dimensional image
data set
volume data
transformed
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE10254908A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10254908A1 (de
Inventor
Karl Dr. Barth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthcare GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Priority to DE10254908A priority Critical patent/DE10254908B4/de
Priority to JP2003391171A priority patent/JP2004174241A/ja
Priority to US10/721,936 priority patent/US20040161144A1/en
Publication of DE10254908A1 publication Critical patent/DE10254908A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10254908B4 publication Critical patent/DE10254908B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/003D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/08Volume rendering
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/10Segmentation; Edge detection
    • G06T7/12Edge-based segmentation
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10Image acquisition modality
    • G06T2207/10072Tomographic images
    • G06T2207/10081Computed x-ray tomography [CT]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004Biomedical image processing
    • G06T2207/30008Bone
    • G06T2207/30012Spine; Backbone

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)
  • Image Generation (AREA)

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Bildes, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
– Ausgehend von einem dreidimensionalen Abbild eines Objektes, wobei das dreidimensionale Abbild als Volumendatensatz gespeichert ist, der als Schichtstapel aus Schnittbildern betrachtet wird, deren Bilddaten jeweils mit kartesischen Koordinaten beschrieben sind,
– Durchführen einer Koordinatentransformation für jedes Schnittbild (21–27) nach Polarkoordinaten (r, ϕ) bezüglich einer Geraden (G), die durch das dreidimensionale Abbild verläuft und wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu den einzelnen Schnittbildern (21–27) ausgerichtet ist,
– Ermitteln der Konturen (41), die in jedem transformierten Schnittbild abgebildet und der Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes zugeordnet sind,
– Segmentieren der Oberfläche durch Rücktransformieren der Bildpunkte der ermittelten Konturen (41) in das dem Volumendatensatz zugeordnete Koordinatensystem (x, y, z),
– Transformieren des Volumendatensatzes derart, dass im transformierten Volumendatensatz die ursprünglich gekrümmte segmentierte Oberfläche in einer Ebene zu liegen kommt, durch Re-Extrahieren von Bildpunkten entlang der Konturen (41), und
– Darstellen...

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bildes aus einem dreidimensionalen Abbild eines Objekts.
  • Insbesondere mit modernen bildgebenden medizintechnischen Geräten aufgenommene Bilder weisen eine relativ hohe Auflösung in allen Richtungen auf, so dass mit ihnen verstärkt 3D-Aufnahmen (Volumendatensätze) erstellt werden. Bildgebende medizintechnische Geräte sind z.B. Ultraschall-, Computertomographie-, Magnetresonanz- oder Röntgengeräte oder PET-Scanner. Ferner können öfter Computertomographie- (CT) oder Röntgengeräte eingesetzt werden, da sich eine Strahlenbelastung, die ein Lebewesen während einer Untersuchung mit einem dieser Geräte ausgesetzt ist, verringert hat. Volumendatensätze weisen jedoch eine größere Datenmenge auf als Bilddatensätze von herkömmlichen zweidimensionalen Bildern, weshalb eine Auswertung von Volumendatensätzen relativ zeitaufwändig ist. Die eigentliche Aufnahme der Volumendatensätze dauert zur Zeit in etwa eine halbe Minute, wobei man für das Durchforsten und Aufbereiten des Volumendatensatzes oft eine halbe Stunde oder mehr benötigt. Daher sind automatische Erkennungs- und Aufbereitungsverfahren notwendig und willkommen.
  • Des Weiteren kann es sein, dass feine Strukturen in der Darstellung insbesondere großer Volumendatensätze untergehen, bzw. dass Kontrastmittel benötigt werden, um feine Strukturen sichtbar zu machen. Dies gilt z.B. zur Darstellung kleiner Gefäße.
  • Bis etwa zum Jahr 2000 war es in der Computertomographie (CT) fast nur üblich, eine Diagnose anhand axialer Schichtstapel (Schnittbilder) zu treffen oder sich zumindest für einen Befund vorwiegend an den Schnittbildern zu orientieren. Seit etwa 1995 sind dank der Rechenleistung von Computern 3D- Darstellungen auf Befundungskonsolen verbreitet; sie hatten aber zuerst eher wissenschaftliche oder ergänzende Bedeutung. Um dem Arzt eine Diagnose zu erleichtern, sind ferner im Wesentlichen vier Grundverfahren der 3D-Visualisierung entwickelt worden:
    • 1. Multiplanare Reformatierung (MPR): Dies ist nichts anderes als eine Neuzusammenstellung des Volumendatensatzes in anderer Orientierung als z.B. den ursprünglichen horizontalen Schichten. Es wird insbesondere zwischen der orthogonalen MPR (3 MPRs, jeweils senkrecht zu einer Koordinatenachse), der freien MPR (schräge Schichten; abgeleitet = interpoliert) und der Curved MPR (Schichterstellung parallel zu einem beliebigen Pfad durch das Abbild des Körpers des Lebewesens und z.B. senkrecht zu der MPR, in welcher der Pfad gezeichnet wurde) unterschieden.
    • 2. Shaded Surface Display (SSD): Segmentierung des Volumendatensatzes und Darstellung der Oberfläche der herausgeschnittenen Objekte, meist stark geprägt durch Orientierung an den CT-Werten und manuelles Hilfs-Editing.
    • 3. Maximal Intensity Projection (MIP): Darstellung der höchsten Intensität entlang jedes Sehstrahls. Bei der so genannten Thin MIP wird nur ein Teilvolumen dargestellt.
    • 4. Volume Rendering(VR): Darunter wird eine Modellierung der Abschwächung des Sehstrahls, der vergleichbar einem Röntgenstrahl in das Objekt eindringt, verstanden. Dadurch wird die gesamte Tiefe des abgebildeten Körpers (teilweise durchscheinend) erfasst; es gehen jedoch Einzelheiten von kleinen und vor Allem dünnschichtig dargestellten Objekten verloren. Die Darstellung wird manuell durch Einstellung so genannter Transferfunktionen (Farb-Lookup-Tabellen) geprägt.
  • Eine andere wichtige Art der schnellen Visualisierung, jedoch kein eigentliches 3D-Verfahren, ist das filmartige Eintauchen in einen Schichtstapel, bei dem eine Schicht nach der anderen dargestellt wird.
  • Aus der US 4,879,652 ist ein Verfahren für eine spezielle schattierte Darstellung eines in einem Volumendatensatz abgebildeten Objekts beschrieben. Der Volumendatensatz wird dabei mit einem nuklear-medizintechnischen Gerät hergestellt. In der US 2002/0164061 A1 und der US 5,425,407 sind Verfahren zum Erkennen von in einem medizinischen Bild abgebildeten Umrissen offenbart.
  • Aus der US 5,891,030 A ist ein Verfahren zur Darstellung tubulärer Strukturen eines menschlichen Körpers, insbesondere des Kolons, mittels medizinischer Bildgebungsverfahren wie die Computertomographie bekannt. Nach einer Aufnahme axialer Schichten des Kolons erfolgt die Verarbeitung der Bilder. Die Mittellinie des Kolons wird dabei manuell und/oder semi-automatisch mit Hilfe von volumengerenderten Scout-Bildern, reformatierte Querschnittsbilder und intraluminalen Ansichten bestimmt. Nach Bestimmung der Mittellinie werden zur Erleichterung der Diagnose mehrere Bilder dargestellt. Diese Bilder umfassen Axialschnitte, transluminale Querschnitte und intraluminale, volumengerenderte Ansichten.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit dessen Hilfe ein Bild hergestellt wird, mit dem ein im Volumendatensatz gespeichertes Abbild, insbesondere feine Strukturen entlang einer Oberfläche, verbessert dargestellt werden können.
  • Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bildes, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
    • – Ausgehend von einem dreidimensionalen Abbild eines Objektes, wobei das dreidimensionale Abbild als Volumendatensatz ge speichert ist, der als Schichtstapel aus Schnittbildern betrachtet wird, deren Bilddaten jeweils mit kartesischen Koordinaten beschrieben sind,
    • – Durchführen einer Koordinatentransformation für jedes Schnittbild nach Polarkoordinaten bezüglich einer Geraden, die durch das dreidimensionale Abbild verläuft und wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu den einzelnen Schnittbildern ausgerichtet ist,
    • – Ermitteln der Konturen, die in jedem transformierten Schnittbild abgebildet und der Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes zugeordnet sind,
    • – Segmentieren der Oberfläche durch Rücktransformieren der Bildpunkte der ermittelten Konturen in das dem Volumendatensatz zugeordnete Koordinatensystem,
    • – Transformieren des Volumendatensatzes derart, dass im transformierten Volumendatensatz die ursprünglich gekrümmte segmentierte Oberfläche in einer Ebene zu liegen kommt, durch Re-Extrahieren von Bildpunkten entlang der Konturen, und
    • – Darstellen der in die Ebene transformierten gekrümmten Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes mit einer Schicht vorgegebener Dicke innerhalb und/oder außerhalb des dreidimensionalen Abbildes.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine aufwändige Durchforstung des kompletten Volumendatensatzes für spezielle Fragestellungen automatisiert und damit für den Arzt vereinfacht und beschleunigt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Art "Curved MIP" erzeugt, d.h. eine komplexe Reformatierung der Bildinhalte des Volumendatensatzes durchgeführt. Diese erfolgt nicht senkrecht zu einer Ebene und parallel zu einer Linie wie bei der CurvedMPR, sondern parallel zur segmentierten Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes.
  • Zunächst wird automatisch die Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes bestimmt (heraussegmentiert). Daraufhin findet eine Transformation des Volumendatensatzes statt, wobei dieser derart transformiert wird, dass im transformierten Volumendatensatz die in der Regel gekrümmte segmentierte Oberflache in einer Ebene zu liegen kommt. Die Transformation des Volumendatensatzes geschieht dadurch, dass zuerst die in der Regel gekrümmte segmentierte Oberfläche in die Ebene transformiert wird, als ob man die gekrümmte Ebene im dreidimensionalen Abbild abrollen würde. Man denke hier zum Vergleich an die Projektion der Erdoberfläche auf Landkarten. Insbesondere wenn es sich bei dem Objekt um den Torso eines Lebewesens handelt, der quasi Säulenform, mit näherungsweise elliptischer Grundfläche aufweist, lässt sich die Oberfläche in eine ebene Fläche abrollen. Darauf wird die in die Ebene transformierte Oberfläche mit einer Schicht vorgegebener Dicke dargestellt, wobei die Schicht der Schicht im dreidimensionalen Abbild entspricht, die sich innerhalb und/oder außerhalb der gekrümmten Oberfläche befindet.
  • Wenn das dreidimensionale Abbild in Form mehrerer aufeinanderfolgender Schnittbilder vorliegt und die Bilddaten jedes Schnittbildes mit kartesischen Koordinaten beschrieben sind, (z.B. dargestelltes hautnahes Gewebe oder Strukturen entlang eines Röhrenknochens), so wird die Segmentierung der Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes nach folgenden Verfahrensschritten ausgeführt:
    • – Durchführen einer Koordinatentransformation für jedes Schnittbild nach Polarkoordinaten bezüglich einer Geraden, die durch das dreidimensionale Abbild verläuft und wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu den einzelnen Schnittbildern ausgerichtet ist,
    • – Ermitteln der Konturen, die in jedem transformierten Schnittbild abgebildet und der Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes zugeordnet sind,
    • – Rücktransformieren der Bildpunkte der ermittelten Konturen in das dem Volumendatensatz zugeordnete Koordinatensystem und
    • – Re-Extrahieren von Bildpunkten entlang der Konturen für die Darstellung der in die Ebene transformierten Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes mit der Schicht vorgegebener Dicke innerhalb und/oder außerhalb des dreidimensionalen Abbildes.
  • Die aufgerollte ebene Darstellung der Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes umfasst eine Schicht vorbestimmter Dicke unter und/oder oberhalb der Oberfläche. Die Dicke beträgt z.B. einige Millimeter, wenn beispielsweise Blutgefäße untersucht werden sollen. Bei einer Untersuchung der Struktur von Röhrenknochen mag die Dicke fast einen Zentimeter betragen und bei einer Untersuchung der Hirnhaut ist die Schicht wiederum relativ dünn. In dieser eher halbkugelähnlichen Anordnung ist man näher bei der Landkartenprojektion oder es ist eine streifenförmige Reorganisation im Sinne des von R. Drebin in "Volume Rendering", Computer Graphics 22 (4), Seiten 65–74, August 1988 beschriebenen Verfahrens möglich.
  • Für die Schicht vorgegebener Dicke der erzeugten Bildebene wendet man je nach Fragestellung eine angemessene Verrechnungsart der hintereinanderliegenden Bildpunkte an, je nach den Anforderungen der Darstellung. Randbedingungen sind hier z.B. ein variabler oder konstanter Abstand der gesuchten Struktur von der Oberfläche, die Konstanz des Signalwerts der gesuchten Struktur, Rauschen, das ggf. zu unterdrücken ist, die Eigenschaft, dass eine Struktur höhere Dichte als die Umgebung hat ( (kontrastmittelgefüllte) Gefäße, Kalzifizierungen) oder ein anderes Merkmal (Statistik höherer Ordnung). Da nur das Abbild der Oberfläche und die abgebildete Schicht vorgegebener Dicke dargestellt werden, ergibt sich ein Gewinn an Kontrast.
  • Nach einer bevorzugten Variante der Erfindung ist das dreidimensionale Abbild ein Abbild zumindest eines Teils eines Lebewesens und die segmentierte Oberfläche ist das Abbild der Körperoberfläche des abgebildeten Lebewesens.
  • Damit können z.B. automatisch das Abbild der Körperoberfläche des Lebewesens bzw. Abbilder hautnaher Schichten bis zu einer definierbaren Tiefe dargestellt werden. Denkbar sind hier Anwendungen zur Vorbereitung plastischer Operationen, Vorbereitung der Gefäßchirurgie, Hautkrebsscreening u.v.m. Es ist beispielsweise möglich, fein auflösende Darstellungen des subkutanen Gefäßbaumes wiederzugeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch nicht auf die Körperoberfläche (Haut) beschränkt; insbesondere ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Objekt ein Knochen oder ein Organ eines Lebewesens ist. So kann insbesondere die Oberfläche eines tieferliegenden Organs oder eine Grenzfläche innerhalb eines Organs untersucht werden. Knochenuntersuchungen (Trabekelzustand) zur Bewertung des Wachstums oder des Abbaus (bei Osteoporose) sind weitere mögliche Anwendungen.
  • Um verschiedenen Ansichten der transformierten Oberfläche zu erhalten, ist es gemäß Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen, dass die transformierte Ebene in Blickrichtung in das dreidimensionale Abbild und/oder in Blickrichtung aus dem dreidimensionalen Abbild ausgerichtet ist. Somit kann die zu untersuchende Oberfläche bzw. deren Abbild von verschiedenen Blickrichtungen untersucht werden.
  • Für verschiedene Darstellungen der Schicht vorgegebener Dicke ist es außerdem vorgesehen, die der Schicht vorgegebener Dicke zugeordneten Bilddaten mittels MPR (multiplanare Reformation), MIP (maximal oder minimal intensity projection), Volume Rendering (VR) und/oder gefiltert (geglättet kantenbetont oder sonst strukturbetont) darzustellen.
  • Ein Ausführungsbeispiel ist exemplarisch in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
  • 1 einen Computertomographen,
  • 2 ein dreidimensionales Abbild des Bauchraumes eines Patienten in Form eines aus mehreren Schnittbildern bestehenden Volumendatensatzes,
  • 3 ein Schnittbild des in der 2 gezeigten Volumendatensatzes,
  • 4 nach Polarkoordinaten transformierte Bildinformationen des in der 3 dargestellten Schnittbildes,
  • 5 einen Bilddatensatz, der das in eine Ebene transformierte Abbild der Körperoberfläche und ein Abbild einer der Körperoberfläche anschließenden Schicht umfasst, und
  • 6 das dem in der 5 gezeigten Bilddatensatz zugeordnete Bild.
  • Die 1 zeigt schematisch einen Computertomographen mit einer Röntgenstrahlenquelle 1, von dem ein pyramidenförmiges Röntgenstrahlenbündel 2, dessen Randstrahlen in der 1 strichpunktiert dargestellt sind, ausgeht, das ein Untersuchungsobjekt, beispielsweise einen Patienten 3, durchsetzt und auf einen Strahlungsdetektor 4 trifft. Die Röntgenstrahlenquelle 1 und der Strahlungsdetektor 4 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispieles an einer ringförmigen Gantry 5 einander gegenüberliegend angeordnet. Die Gantry 5 ist bezüglich einer Systemachse 6, welche durch den Mittelpunkt der ringförmigen Gantry 5 verläuft, an einer in der 1 nicht dargestellten Halterungsvorrichtung drehbar gelagert (vgl. Pfeil a).
  • Der Patient 3 liegt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispieles auf einem für Röntgenstrahlung transparenten Tisch 7, welcher mittels einer in der 1 ebenfalls nicht dargestellten Tragevorrichtung längs der Systemachse 6 verschiebbar gelagert ist (vgl. Pfeil b).
  • Die Röntgenstrahlenquelle 1 und der Strahlungsdetektor 4 bilden somit ein Messsystem, das bezüglich der Systemachse 6 drehbar und entlang der Systemachse 6 relativ zum Patienten 3 verschiebbar ist, so dass der Patient 3 unter verschiedenen Projektionswinkeln und verschiedenen Positionen bezüglich der Systemachse 6 durchstrahlt werden kann. Aus den dabei auftretenden Ausgangssignalen des Strahlungsdetektors 4 bildet ein Datenerfassungssystem 9 Messwerte, die einem Rechner 11 zugeführt werden, der mittels dem Fachmann bekannten Verfahren ein Bild des Patienten 3 berechnet, das wiederum auf einem mit dem Rechner 11 verbundenen Monitor 12 wiedergegeben werden kann. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Datenerfassungssystem 9 mit einer elektrischen Leitung 8, die in nicht dargestellter Weise beispielsweise ein Schleifringsystem oder eine drahtlose Übertragungsstrecke enthält, mit dem Strahlungsdetektor 4 und mit einer elektrischen Leitung 10 mit dem Rechner 11 verbunden.
  • Der in der 1 gezeigte Computertomograph kann sowohl zur Sequenzabtastung als auch zur Spiralabtastung eingesetzt werden.
  • Bei der Sequenzabtastung erfolgt eine schichtweise Abtastung des Patienten 3. Dabei wird die Röntgenstrahlenquelle 1 und der Strahlungsdetektor 4 bezüglich der Systemachse 6 um den Patienten 3 gedreht und das die Röntgenstrahlenquelle 1 und den Strahlungsdetektor 4 umfassende Messsystem nimmt eine Vielzahl von Projektionen auf, um eine zweidimensionale Schicht des Patienten 3 abzutasten. Aus den dabei gewonnen Messwerten wird ein die abgetastete Schicht darstellendes Schnittbild rekonstruiert. Zwischen der Abtastung aufeinanderfolgender Schichten wird der Patient 3 jeweils entlang der Systemachse 6 bewegt. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange, bis alle interessierenden Schichten erfasst sind.
  • Während der Spiralabtastung dreht sich das die Röntgenstrahlenquelle 1 und den Strahlungsdetektor 4 umfassende Messsystem bezüglich der Systemachse 6 und der Tisch 7 bewegt sich kontinuierlich in Richtung des Pfeils b, d.h. das die Röntgenstrahlenquelle 1 und den Strahlungsdetektor 4 umfassende Messsystem bewegt sich relativ zum Patienten 3 kontinuierlich auf einer Spiralbahn c, so lange, bis der interessierende Bereich des Patienten 3 vollständig erfasst ist. Dabei wird ein Volumendatensatz generiert, der im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels nach dem in der Medizintechnik üblichen DICOM-Standard kodiert ist.
  • Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wird mit dem in der 1 dargestellten Computertomographen ein aus mehreren aufeinanderfolgenden Schnittbildern bestehender volumendatensatz des Bauchraums des Patienten 3 angefertigt. Der Volumendatensatz, der in der 2 schematisch dargestellt ist, umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ca. 250 CT-Schichten (Schnittbilder) der Matrix 512 × 512. In der 2 sind exemplarisch sieben Schnittbilder, die mit den Bezugszeichen 21 bis 27 versehen sind, angedeutet.
  • Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels soll die mit dem Volumendatensatz abgebildete Körperoberfläche und direkt darunter liegendes abgebildetes Gewebe und abgebildete Gefäße dargestellt werden. Dazu läuft im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf dem Rechner 11 ein geeignetes Rechnerprogramm, das die nun beschriebene Schritte ausführt.
  • Zunächst wird in einem ersten Durchgang zur Ermittlung der abgebildeten Körperoberfläche jedes Schnittbild 21 bis 27 des Volumendatensatzes nach Polarkoordinaten bezüglich einer Geraden G, die durch das dreidimensionale Abbild des Bauchraums des Patienten 3 verläuft, transformiert. Die Gerade G ist wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu den einzelnen Schnittbildern 21 bis 27 ausgerichtet. Die Gerade G verläuft im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels im Wesentlichen durch das Zentrum des Volumendatensatzes und entspricht der Z-Achse des den Volumendatensatz definierenden Koordinatensystems.
  • Jedes Schnittbild 21 bis 27, von denen das Schnittbild 21 in der 3 exemplarisch dargestellt ist, ist im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit kartesischen Koordinaten (x, y) beschrieben. Anschließend werden die Bildinformationen jedes Schnittbildes 21 bis 27 radial neu angeordnet, indem sie bezüglich der Gerade G bzw. bezüglich der jeweiligen Schnittpunkte zwischen der Geraden G und dem entsprechenden Schnittbild nach Polarkoordinaten (r, ϕ) transformiert werden. Als Beispiel ist der Schnittpunkt S zwischen der Geraden G und dem Schnittbild 21 in der 3 dargestellt. Mit der Transformation nach Polarkoordinaten (r, ϕ) wird auch das Abbild der Körperoberfläche des Patienten 3 transformiert und als geschlossene Kontur in jeder transformierten axialen Schicht (Schnittbild) dargestellt. Eine dem Abbild der Körperoberfläche des Patienten 3 zugeordnete Kontur 41 ist exemplarisch in der 4 für das nach Polarkoordinaten (r, ϕ) transformierte Schnittbild 21 dargestellt.
  • Das Ergebnis der Transformation nach Polarkoordinaten (r, ϕ) ist ein linear aufgetragenes radiales Helligkeitsprofil. In dieser Rechteckmatrix (abgeleitete Bildmatrix) wird nun eine Filterung durchgeführt, welche die der Körperoberfläche zugeordnete Konturen, wie der in der 4 gezeigten 41, betont. Die Filterantworten ersetzen die Helligkeitswerte in der abgeleiteten Bildmatrix. Nun erfolgt die Suche des optimalen Pfades in dieser Bildmatrix von oben nach unten zum identischen Start/Zielpunkt. Das geschieht im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mittels dynamischer Optimierung, wie z.B. in R. Bellman, "Dynamic programming and stochastic control processes", Information and Control, 1(3), Seiten 228–239, September 1958 beschrieben. Der optimierte Pfad stellt die radialen Vektoren zu den Körperoberflächenbildpunkten dar. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Rücktransformation der nach Polarkoordinaten transformierten Konturen 41 in die ursprünglichen Koordinaten des Volumendatensatzes, so dass das gesamte, durch die einzelnen Konturen der Schnittbilder bestimmte Konturensemble und die entsprechenden Bildpunkte des ursprünglichen Volumendatensatzes im Zusammenhang der Einzelkonturen über alle Schnittbilder 21 bis 27 überprüft werden. Dies trägt insbesondere zur Unterdrückung von Fehlern (Ausreißern) und zur Zuverlässigkeit bei. An vermutlichen Fehlerstellen wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Re-Segmentierung in den einzelnen Schnittbildern 21 bis 27 mit anschließender erneuter Überprüfung des 3D-Kontexts durchgeführt. Somit ist das Abbild der Körperoberfläche des Patienten 3 im Volumendatensatz segmentiert.
  • Danach erfolgt eine Re-Extraktion rechtwinklig zum Abbild der segmentierten Körperoberfläche im Volumendatensatz. Während bei der Transformation nach Polarkoordinaten (r, ϕ) Helligkeitsprofile rechtwinklig zu allen Punkten eines Kreises (idealisierte Oberflächenkontur) aus den Originaldaten ermittelt und als Rechteckmatrix aufgetragen wurden, gewinnt man bei der Re-Extraktion Profile rechtwinklig zum Oberflächenverlauf in jedem Bildpunkt des Abbildes der segmentierten Körperoberoberfläche (Körperoberflächenkontur). Diese Re-Extraktion wird erneut als Rechteckmatrix aufgetragen. Eine rechtwinklige Linie darin, z.B. die Mittellinie, entspricht den Bildpunkten des Abbildes der Körperoberfläche. Links davon z.B. befinden sich die CT-Messwerte in der Nähe der Körperoberfläche nach innen. Dadurch wird der Volumendatensatz derart transformiert, dass das segmentierte Abbild der Körperoberfläche des Patienten 3 in eine Ebene transformiert wird. Damit wird für die Gewinnung der Messwerte (Re-Extraktion) je nach Fragestellung eine Schicht unterhalb und/oder oberhalb der segmentierten und in die Ebene transformierten Oberfläche, im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels also des segmentierten und in die Ebene transformierten Abbildes der Körperoberfläche des Patienten 3, ermittelt. Die Dicke dieser Schicht wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels vor dem Segmentieren in den Rechner 11 eingegeben. Folglich entsteht ein in der 5 dargestell ter Bilddatensatz 51, der die Struktur eines dünnen Voxelquaders hat.
  • Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels entspricht die Dicke der Schicht, die an die Körperoberfläche anschließt, in etwa 5 mm. Somit ist es möglich, dass im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ohne Kontrastmittel Gefäße darstellbar sind, die im Leistenbereich nahe unter der Haut des Patienten 3 liegen. Über diese Dicke von 5 mm wird rechtwinklig zur Körperoberfläche im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels jeweils die höchste Dichte ermittelt und damit eine so genannte "Thin MIP" erstellt, jedoch, zurückbezogen auf die ursprünglichen Volumendaten, entlang des gekrümmten Abbildes der Körperoberfläche. Für eine Beurteilung kann der in der 5 dargestellte Bilddatensatz 51, dessen entsprechendes Bild 61 in der 6 gezeigt und auf dem Monitor 12 wiedergegeben ist, verwendet werden.
  • Statt des maximalen Signalwerts kann für andere Fragestellungen genauso das Minimum verwendet oder eine andere Verrechnung durchgeführt werden. Für relativ dicke Strukturen kann beispielsweise mit einer Mittelwertbildung oder einem sonstigen Glättungsoperator eine Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses erreicht werden. Durch Auswahl eines schmalen Bandes von Signalwerten (z.B. Hounsfield-Units) ist es möglich, Strukturen mit bestimmten Eigenschaften zu selektieren (z.B. Blutgefäße, Verkalkungen ...) oder komplementär auszublenden.
  • Durch Analyse in der Ebene parallel zur Orientierungsfläche (vgl. 5) lassen sich die Messwerte in ihrem flächenhaften Zusammenhang, z.B. nach Textureigenschaften, analysieren und bildlich darstellen.
  • Der Volumendatensatz wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mit einem Computertomographen hergestellt und liegt in Form mehrerer aufeinanderfolgender computerto mographischer Schnittbilder vor. Der Volumendatensatz kann aber auch mit anderen bildgebenden Geräten, wie insbesondere mit einem Magnetresonanzgerät, einem Röntgengerät, einem Ultraschallgerät oder einem PET-Scanner hergestellt werden. Der Volumendatensatz muss auch nicht in Form mehrerer aufeinanderfolgender computertomographischer Schnittbilder vorliegen.
  • Das zu segmentierende Abbild muss auch nicht notwendigerweise die Körperoberfläche eines Lebewesens sein. Insbesondere sind Abbilder von Oberflächen von Organen oder Knochen zu nennen.
  • Das Ausführungsbeispiel hat ebenfalls nur exemplarischen Charakter.

Claims (7)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Bildes, aufweisend folgende Verfahrensschritte: – Ausgehend von einem dreidimensionalen Abbild eines Objektes, wobei das dreidimensionale Abbild als Volumendatensatz gespeichert ist, der als Schichtstapel aus Schnittbildern betrachtet wird, deren Bilddaten jeweils mit kartesischen Koordinaten beschrieben sind, – Durchführen einer Koordinatentransformation für jedes Schnittbild (2127) nach Polarkoordinaten (r, ϕ) bezüglich einer Geraden (G), die durch das dreidimensionale Abbild verläuft und wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu den einzelnen Schnittbildern (2127) ausgerichtet ist, – Ermitteln der Konturen (41), die in jedem transformierten Schnittbild abgebildet und der Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes zugeordnet sind, – Segmentieren der Oberfläche durch Rücktransformieren der Bildpunkte der ermittelten Konturen (41) in das dem Volumendatensatz zugeordnete Koordinatensystem (x, y, z), – Transformieren des Volumendatensatzes derart, dass im transformierten Volumendatensatz die ursprünglich gekrümmte segmentierte Oberfläche in einer Ebene zu liegen kommt, durch Re-Extrahieren von Bildpunkten entlang der Konturen (41), und – Darstellen der in die Ebene transformierten Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes mit der Schicht vorgegebener Dicke innerhalb und/oder außerhalb des dreidimensionalen Abbildes.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das dreidimensionale Abbild in Form mehrerer aufeinanderfolgender computertomographischer Schnittbilder (2127) vorliegt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das dreidimensionale Abbild ein Abbild zumindest eines Teils eines Lebewesens (3) ist und die segmentierte Oberfläche das Abbild der Körperoberfläche des abgebildeten Lebewesens (3) ist.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Objekt ein Knochen oder ein Organ eines Lebewesens ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die transformierte Ebene in Blickrichtung in das dreidimensionale Abbild ausgerichtet ist.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die transformierte Ebene in Blickrichtung aus dem dreidimensionalen Abbild ausgerichtet ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die der Schicht vorgegebener Dicke zugeordneten Bilddaten mittels MPR (multiplanare Reformation), MIP (maximal oder minimal intensity projection), Volume Rendering (VR) und/oder mittels Filterung geglättet, kantenbetont oder sonst strukturbetont dargestellt werden.
DE10254908A 2002-11-25 2002-11-25 Verfahren zum Herstellen eines Bildes Expired - Fee Related DE10254908B4 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10254908A DE10254908B4 (de) 2002-11-25 2002-11-25 Verfahren zum Herstellen eines Bildes
JP2003391171A JP2004174241A (ja) 2002-11-25 2003-11-20 画像形成方法
US10/721,936 US20040161144A1 (en) 2002-11-25 2003-11-25 Method for producing an image

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10254908A DE10254908B4 (de) 2002-11-25 2002-11-25 Verfahren zum Herstellen eines Bildes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10254908A1 DE10254908A1 (de) 2004-06-17
DE10254908B4 true DE10254908B4 (de) 2006-11-30

Family

ID=32318664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10254908A Expired - Fee Related DE10254908B4 (de) 2002-11-25 2002-11-25 Verfahren zum Herstellen eines Bildes

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20040161144A1 (de)
JP (1) JP2004174241A (de)
DE (1) DE10254908B4 (de)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10245669B4 (de) * 2002-09-30 2006-08-17 Siemens Ag Verfahren zur intraoperativen Erzeugung eines aktualisierten Volumendatensatzes
JP4625281B2 (ja) * 2004-07-14 2011-02-02 アロカ株式会社 医療診断システム
JP4896470B2 (ja) * 2004-09-30 2012-03-14 株式会社東芝 画像処理装置、医用画像診断装置及び画像処理方法
JP4205683B2 (ja) * 2005-03-23 2009-01-07 ザイオソフト株式会社 画像処理方法および画像処理プログラム
DE102005045602B4 (de) * 2005-09-23 2017-07-13 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zum Unterstützen eines interventionellen medizinischen Eingriffs
US20080031506A1 (en) * 2006-08-07 2008-02-07 Anuradha Agatheeswaran Texture analysis for mammography computer aided diagnosis
US8223143B2 (en) 2006-10-27 2012-07-17 Carl Zeiss Meditec, Inc. User interface for efficiently displaying relevant OCT imaging data
AT509040B1 (de) 2009-08-11 2012-09-15 Univ Wien Med Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung von 3d-bilddaten eines schädels
CN102081697B (zh) * 2009-11-27 2013-12-11 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 一种在超声成像空间中定义感兴趣容积的方法及其装置
US9424680B2 (en) * 2010-04-16 2016-08-23 Koninklijke Philips N.V. Image data reformatting
US8977020B2 (en) * 2010-05-10 2015-03-10 Hitachi Medical Corporation Image processing device and image processing method
US9196091B2 (en) * 2012-01-24 2015-11-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Image processing method and system
BE1019941A3 (nl) * 2012-06-05 2013-02-05 Tait Technologies Bvba Inrichting voor de weergave van driedimensionale beelden, systeem voor de creatie van driedimensionale beelden, en werkwijze voor de creatie van driedimensionale beelden.
US9420945B2 (en) 2013-03-14 2016-08-23 Carl Zeiss Meditec, Inc. User interface for acquisition, display and analysis of ophthalmic diagnostic data
AU2014306499B2 (en) * 2013-08-16 2016-11-17 Landmark Graphics Corporation Converting reserve estimates in a reservoir model to a standard format for dynamic comparison
WO2015059827A1 (ja) * 2013-10-25 2015-04-30 株式会社島津製作所 輪郭画像生成装置および核医学診断装置
CN107016228B (zh) * 2016-11-25 2023-08-18 斯图尔特平李 一种基于hmds的医学成像***
CN107436133A (zh) * 2017-07-24 2017-12-05 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 在力学加载过程中利用ct扫描技术定量测量冻土试样体积变形的方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879652A (en) * 1987-09-04 1989-11-07 General Electric Company Method for producing three-dimensional images from nuclear data
US5452407A (en) * 1992-06-10 1995-09-19 Amei Technologies Inc. Method for representing a patient's treatment site as data for use with a CAD or CAM device
US5891030A (en) * 1997-01-24 1999-04-06 Mayo Foundation For Medical Education And Research System for two dimensional and three dimensional imaging of tubular structures in the human body
US20020164061A1 (en) * 2001-05-04 2002-11-07 Paik David S. Method for detecting shapes in medical images

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4939646A (en) * 1988-05-09 1990-07-03 Mpdi, Inc. Method for representing digitized image data
US5283837A (en) * 1991-08-27 1994-02-01 Picker International, Inc. Accurate estimation of surface normals in 3-D data sets
DE10140152A1 (de) * 2001-08-16 2003-03-06 Kurt Staehle Verfahren zur Erstellung und Auswertung einer medizinischen Datenbank

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4879652A (en) * 1987-09-04 1989-11-07 General Electric Company Method for producing three-dimensional images from nuclear data
US5452407A (en) * 1992-06-10 1995-09-19 Amei Technologies Inc. Method for representing a patient's treatment site as data for use with a CAD or CAM device
US5891030A (en) * 1997-01-24 1999-04-06 Mayo Foundation For Medical Education And Research System for two dimensional and three dimensional imaging of tubular structures in the human body
US20020164061A1 (en) * 2001-05-04 2002-11-07 Paik David S. Method for detecting shapes in medical images

Also Published As

Publication number Publication date
DE10254908A1 (de) 2004-06-17
US20040161144A1 (en) 2004-08-19
JP2004174241A (ja) 2004-06-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10254908B4 (de) Verfahren zum Herstellen eines Bildes
DE10254942B3 (de) Verfahren zur automatischen Ermittlung der Koordinaten von Abbildern von Marken in einem Volumendatensatz und medizinische Vorrichtung
EP2041719B1 (de) Verfahren zum bestimmen einer eigenschaftskarte für einen gegenstand, insbesondere für ein lebewesen, basierend auf zumindest einem ersten bild, insbesondere einem kernspinresonanzbild
DE102009035441B4 (de) Verfahren und Bildverarbeitungssystem zur Erzeugung eines Volumenansichtsbilds vom Inneren eines Körpers
DE102017214447B4 (de) Planare Visualisierung von anatomischen Strukturen
DE102015226400A1 (de) Automatisierte Ermittlung von Konturen auf Basis einer iterativen Rekonstruktion
DE102004056783A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Segmentieren von Strukturen in einer CT-Angiographie
DE102007038058A1 (de) Verfahren zur Verarbeitung radiologischer Bilder zur Detektion von Opazitäten
DE102006012015A1 (de) Verfahren und Systeme zur Überwachung einer Tumorbelastung
DE10355382A1 (de) Verfahren und System zur Vermessung von Luftwegen
DE102009022834A1 (de) Verfahren zur automatischen Analyse von Bilddaten einer Struktur
DE10130851A1 (de) Computergestütztes Diagnoseverfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten
DE102011076930A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Anpassung der Darstellung von Volumendaten eines Objektes
DE10254907B4 (de) Verfahren zur Oberflächenkonturierung eines dreidimensionalen Abbildes
DE102011076929A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Darstellung von Volumendaten für eine Untersuchung von Dichteeigenschaften
DE10253617B4 (de) Verfahren zur Darstellung eines ineinem Volumendatensatz abgebildeten Objektes
DE102008025535B4 (de) Verfahren zur Sichtung tubulärer anatomischer Strukturen, insbesondere Gefäßstrukturen, in medizinischen 3D-Bildaufnahmen
DE102004027708B4 (de) Verfahren zur medizinischen 3D-Bilddarstellung und -verarbeitung, Computertomografiegerät, Arbeitsstation und Computerprogrammprodukt
DE102006058906A1 (de) Verfahren zur Darstellung von tomographischen Aufnahmen und Tomographiesystem oder Tomographiesystemverbund zur Duchführung dieses Verfahrens
DE102007027738B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Visualisierung eines tomographischen Volumendatensatzes unter Nutzung der Gradientenmagnitude
DE10254943A1 (de) Verfahren zum Herstellen eines Volumendatensatzes
DE10210644B4 (de) Verfahren zum Erstellen einer Sequenz
DE102012217089A1 (de) Schichtdarstellung von Volumendaten
DE102010034918A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen von Güteeinformation für eine Röntgenbildgebung
DE102007028906B4 (de) Verwendung eines Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems und Verfahren zur Unterstützung eines unter nuklearmedizinischer oder radiologischer Bildgebung durchgeführten Stagings oder Restagings zur Registrierung und Beurteilung der Entwicklung räumlich und/oder strukturell veränderlicher pathologischer Strukturen

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8120 Willingness to grant licences paragraph 23
8364 No opposition during term of opposition
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee