DE102008045278A1

DE102008045278A1 - Verfahren zum Kombinieren von Bildern und Magnetresonanzgerät

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Publication number: DE102008045278A1
Application number: DE102008045278A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Glocker; Nassir Prof. Navab; Christian Wachinger; Jochen Zeltner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2008-09-01
Filing date: 2008-09-01
Publication date: 2010-03-25
Also published as: US20100067762A1; US8712186B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kombinieren eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes eines Untersuchungsobjekts, die einen Überlappungsbereich aufweisen, und ein entsprechendes Magnetresonanzgerät. Ein überlagertes Bild wird in dem Überlappungsbereich als gewichtete Überlagerung des ersten Bildes und des zweiten Bildes mit einer räumlich veränderlichen Gewichtungsfunktion bestimmt. Das erste Bild und das zweite Bild wird, basierend auf einem Vergleich des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes, mit dem überlagerten Bild transformiert.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kombinieren von Bildern, insbesondere von Magnetresonanzaufnahmen, und ein Magnetresonanzgerät. Die Erfindung kann insbesondere zur Erzeugung von Ganzkörperbildern unter Verwendung von Magnetresonanztomographie eingesetzt werden.
Die Bildgebung mittels Magnetresonanz(MR)-tomographie hat sich in den vergangenen Jahren als wesentliches Hilfsmittel zur Untersuchung von Objekten, insbesondere in der medizinischen Diagnostik etabliert. Auch die Erzeugung von Ganzkörperbildern mit hoher Auflösung zum Einsatz in der medizinischen Diagnostik erscheint mittlerweile möglich. Dazu können beispielsweise MR-Aufnahmen von verschiedenen Bereichen eines Untersuchungsobjekts erzeugt und zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden. Inhomogenitäten des B0-Feldes oder räumliche Variationen von Magnetfeldgradienten, beispielsweise in Auslese- und/oder Schichtrichtung, können zu Verzerrungen der MR-Aufnahmen, insbesondere in deren Randbereichen führen, die das Zusammenfügen der MR-Aufnahmen erschweren.
Sowohl der Einsatz von MR-Geräten mit einem größeren Gesichts- oder Messfeld („field of view”, FOV), die im Hinblick auf die zur Erzeugung einer MR-Aufnahme erforderliche Zeit vorteilhaft sind, als auch der Einsatz von MR-Geräten mit kürzeren Magnetbauformen, die zur Vermeidung eines Engegefühls für den Patienten vorteilhaft sind, können Inhomogenitäten des B0-Feldes und Variationen von Magnetfeldgradienten begünstigen und das Zusammenfügen verschiedener MR-Aufnahmen weiter erschweren.
In dem Artikel Stefan A. Reinsberg et al., „A complete distortion correction for MR images: II. Rectification of static-field imhomgeneities by similarity-based Profile mapping", Phys. Med. Biol. 50 (2005) 2651–2661 sowie in der EP 1 942 350 A1 wird vorgeschlagen, Verzerrungen in MR-Aufnahmen dadurch zu verringern, dass zwei MR-Aufnahmen ein- und desselben Bereichs eines Untersuchungsobjekts aufgenommen werden, wobei die Polarität des Auslesegradienten bei den beiden MR-Aufnahmen entgegengesetzt ist, und eine elastische Registrierung der einen MR-Aufnahme gegen die andere MR-Aufnahme vorgenommen wird. Dieses Verfahren führt jedoch zu einem vergrößerten Zeitaufwand, da zwei MR-Aufnahmen ein- und desselben Bereichs eines Untersuchungsobjekts mit unterschiedlicher Polarität des Auslesegradienten erzeugt werden müssen. Darüber hinaus erfolgt die Registrierung gegen eine MR-Aufnahme als Referenzbild, die selbst wiederum verzerrt sein kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Kombinieren von Bildern eines Untersuchungsobjekts und ein verbessertes Magnetresonanzgerät anzugeben. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren und ein Magnetresonanzgerät anzugeben, bei dem es nicht erforderlich ist, mehrere MR-Aufnahmen jedes zu einem Gesamtbild zusammenzusetzenden Bereichs des Untersuchungsobjekts zu erzeugen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und ein Magnetresonanzgerät mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung an.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Kombinieren eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes eines Untersuchungsobjekts angegeben, wobei das erste und zweite Bild einen Überlappungsbereich aufweisen. Ein überlagertes Bild wird als in dem Überlappungsbereich gemäß einer Gewichtungsfunktion gedichtete Überlagerung des ersten Bildes und des zweiten Bildes bestimmt, wobei die Gewichtungsfunktion ein Gewicht des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes an Positionen des überlagerten Bildes repräsentiert und in dem Überlappungsbereich räumlich variiert. Das erste und das zweite Bild werden dann basierend auf einem Vergleich des ersten Bildes und/oder des zweiten Bildes mit dem überlagerten Bild transformiert.
Da bei dem Verfahren das aus dem ersten und zweiten Bild gewonnene überlagerte Bild als Referenzbild für das Transformieren des ersten und zweiten Bildes dient, ist es nicht erforderlich, eine Referenz für das Transformieren der Bilder durch einen weitere Aufnahme, beispielsweise eine MR-Aufnahme mit entgegengesetzter Polarität von Magnetfeldgradienten, zu erzeugen. Durch Verwendung der räumlich veränderlichen Gewichtungsfunktion können Informationen über die Bildgüte, insbesondere über die räumliche Variation und das Auftreten von Verzerrungen in bestimmten Bildbereichen bei der Bestimmung des überlagerten Bildes berücksichtigt werden.
Das erste Bild und das zweite Bild können Bereiche des Untersuchungsobjekts darstellen, die entlang einer Achse benachbart sind, wobei die Gewichtungsfunktion in dem Überlappungsbereich entlang der Achse veränderlich ist, beispielsweise eine im Wesentlichen lineare Funktion einer Koordinate entlang der Achse sein kann. Dadurch kann berücksichtigt werden, dass bei einer MR-Aufnahme die Bereiche in einer Umgebung der axialen Ränder der MR-Aufnahme typischerweise eine stärkere Verzerrung aufweisen als Bereich in einer Umgebung des magnetischen Isozentrums und deswegen in dem als Referenzbild dienenden überlagerten Bild weniger stark gewichtet werden sollten. Die Gewichtungsfunktion kann allgemein derart gewählt werden, dass eine Gewichtung von Bildpunkten des ersten Bildes in dem Überlappungsbereich in Richtung eines Randes des ersten Bildes abnimmt, und dass eine Gewichtung von Bildpunkten des zweiten Bildes in dem Überlappungsbereich in Richtung eines Randes des zweiten Bildes abnimmt. Vorteilhaft ist die Gewichtungsfunktion eine monotone Funktion einer Koordinate entlang der Achse, entlang der die durch das erste und zweite Bild abgebildeten Bereiche des Untersuchungsobjekts benachbart sind.
Das erste Bild und das zweite Bild können dadurch transformiert werden, dass jeweils eine elastische Registrierung gegen das überlagerte Bild vorgenommen wird. Unter einer elastischen Registrierung eines Bildes gegen ein anderes Bild wird hier eine Transformation des Bildes verstanden, die eine Ähnlichkeit in dem Bereich, der dem Bild und dem anderen Bild gemeinsam ist, vergrößert und zu einer Änderung von Abständen zwischen Bildmerkmalen innerhalb des transformierten Bildes führen kann.
Die Schritte des Bestimmens und des Transformierens können iterativ wiederholt werden. Dabei wird bei einer Iteration ein weiteres überlagertes Bild als mit der Gewichtungsfunktion gewichtete Überlagerung des in der vorhergehenden Iteration ermittelten transformierten ersten und zweiten Bildes bestimmt. Indem immer wieder neue überlagerte Bilder bestimmt werden, kann die Güte des überlagerten Bildes als Referenzbild iterativ verbessert werden.
Das erste Bild bzw. das zweite Bild kann derart transformiert werden, dass ein Gitter von Stützpunkten definiert und für jeden der Stützpunkte ein zugeordneter Deformationsvektor bestimmt wird. Die Bestimmung der Deformationsvektoren kann durch Maximierung eines Ähnlichkeitsmaßes zwischen dem überlagerten Bild und dem ersten Bild bzw. dem zweiten Bild vorgenommen werden. Dabei können Zwangsbedingungen auferlegt werden, um starke Variationen des Deformationsvektorfeldes auf kleinen räumlichen Skalen zu unterdrücken. Auf diese Weise können das erste Bild und das zweite Bild unter Verwendung eines Frei-Form-Deformationsverfahrens („free form deformation”, FFD) transformiert werden.
Das Gesamtbild, das die gewünschte Kombination des ersten Bildes und des zweiten Bildes darstellt, kann als gewichtete Überlagerung des in der letzten Iteration bestimmten transformierten ersten Bildes und zweiten Bildes erzeugt werden. Das Gesamtbild wird vorteilhaft unter Verwendung derselben Gewichtungsfunktion aus dem transformierten ersten und zwei ten Bild erzeugt, die in den vorhergehenden Iterationen zur Bestimmung des überlagerten Bildes verwendet wurde.
Das Verfahren kann zum Kombinieren von MR-Aufnahmen oder von basierend auf MR-Aufnahmen erzeugten Bildern verwendet werden. Das Verfahren ist nicht auf das Kombinieren zweier MR-Aufnahmen beschränkt, sondern kann entsprechend eingesetzt werden, um eine größere Anzahl von MR-Aufnahmen zusammenzufügen. Auf diese Weise kann beispielsweise ein MR-Ganzkörperbild erzeugt werden, dessen Auflösung im Wesentlichen der Auflösung der einzelnen MR-Aufnahmen entspricht.
Auch wenn bei dem Verfahren ein anfängliches Referenzbild für die Transformation des ersten und zweiten Bildes auf der Basis des ersten und zweiten Bildes ermittelt wird, können bei dem Verfahren weitere Informationen verwendet werden, um Verzerrungen in den ersten und zweiten Bildern weiter zu kompensieren.
So kann beispielsweise mit einem „Move-During-Scan”-Verfahren ein Kontrollbild aufgenommen werden, gegen das das überlagerte Bild registriert wird, bevor das erste Bild und das zweite Bild einer elastischen Registrierung gegen das überlagerte Bild unterzogen werden. Bei dem „Move-During-Scan”-Verfahren erfolgt die MR-Bildgebung bei im Wesentlichen kontinuierlicher Bewegung des Objekttisches. Da die Bildgebung in der Nähe des magnetischen Isozentrums erfolgt, weist das Kontrollbild typischerweise eine schwächere Verzerrung, insbesondere im Vergleich zu MR-Aufnahmen mit einem großen FOV, auf. Wenn das überlagerte Bild zunächst gegen das nur schwach verzerrte Kontrollbild registriert wird, werden Verzerrungen in dem so erzeugten Referenzbild verringert.
Alternativ oder zusätzlich können auch Informationen über systembedingte, d. h. insbesondere durch die Spulengeometrie bedingte, Inhomogenitäten des B0-Feldes oder räumliche Variationen von Magnetfeldgradienten, berücksichtigt werden. Sofern die durch systembedingte Inhomogenitäten des B0-Feldes oder räumliche Variationen von Magnetfeldgradienten hervorgerufenen Verzerrungen bekannt sind, können MR-Aufnahmen zunächst einer vorherbestimmten Transformation unterzogen werden, die die systembedingten Verzerrungen verringert oder beseitigt. Unter Anwendung der vorherbestimmten Transformation auf MR-Aufnahmen können so das erste und zweite Bild erzeugt werden, auf die anschließend das Verfahren zum Kombinieren von Bildern angewandt wird. Die vorherbestimmte Transformation kann dadurch bestimmt werden, dass durch eine Messung an wenigstens einem Probekörper Positionen von bekannten Objektpunkten des Probekörpers ermittelt und mit Positionen von entsprechenden Bildmerkmalen verglichen werden, um ein Feld von Verzerrungsvektoren zu ermitteln. Die vorherbestimmte Transformation kann dann als inverse Funktion zur am Probekörper ermittelten Verzerrung definiert werden.
Ein erfindungsgemäßes Magnetresonanzgerät umfasst eine Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen einer ersten MR-Aufnahme und einer zweiten MR-Aufnahme eines Untersuchungsobjekts, wobei die erste MR-Aufnahme und die zweite MR-Aufnahme einen Überlappungsbereich aufweisen, und einen Prozessor, der eingerichtet ist, um unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die erste MR-Aufnahme und die zweite MR-Aufnahme zu kombinieren.
Erfindungsgemäß wird auch ein Computerprogrammprodukt angegeben, auf dem eine Befehlsfolge gespeichert ist, die bei Ausführung durch einen Prozessor einer elektronischen Recheneinrichtung die elektronische Recheneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem Ausführungsbeispiel veranlasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft zum Kombinieren von MR-Aufnahmen eingesetzt werden. Beispielsweise können unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mehrere MR-Aufnahmen zu einem MR-Ganzkörperbild zusammengesetzt werden. Jedoch ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert.
1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetresonanzgeräts.
2 zeigt beispielhafte erste und zweite Bilder zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
4 zeigt eine bei dem Verfahren von 3 verwendbare Gewichtungsfunktion.
5 zeigt ein aus den in 2 dargestellten Bildern erzeugtes überlagertes Bild.
6 zeigt das ursprüngliche erste Bild von 2 (linke Figurenhälfte) im Vergleich mit einem transformierten ersten Bild (rechte Figurenhälfte), das bei dem Verfahren von 3 erzeugt wird.
7 zeigt ein weiteres überlagertes Bild, das bei dem Verfahren von 3 erzeugt wird.
8 ist eine Flussdiagrammdarstellung von Verfahrensschritten zum Transformieren von Bildern.
9 und 10 sind schematische Darstellungen, die die Verwendung unterschiedlicher Stützpunktgitter zeigen.
11 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel.
12 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens nach noch einem weiteren Ausführungsbeispiel.
13 zeigt eine anfängliche Überlagerung von MR-Aufnahmen,
und 14 zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzeugtes Gesamtbild.
In 1 ist ein MR-Gerät 1 gezeigt, mit dem MR-Aufnahmen erzeugt und zu einer Gesamtaufnahme kombiniert werden können. Das MR-Gerät weist einen Magneten 2 zur Erzeugung eines Polarisationsfeldes B₀ auf, das beispielsweise in z-Richtung verlaufen kann. Zur Erzeugung von MR-Aufnahmen sind weiterhin ein Gradientensystem zur Erzeugung von Magnetfeldgradienten, ein Hochfrequenz(HF)-System zur Einstrahlung von HF-Pulsen und Spulen zur Detektion der durch die HF-Einstrahlung induzierten Signale vorgesehen, die in 1 nicht dargestellt sind. Eine Steuereinheit 3 des MR-Geräts 1, welche zur Steuerung des Ablaufs der MR-Bildgebung verwendet wird, umfasst eine Pulssequenzsteuereinheit 4, einen Bildrechner 5, der basierend auf detektierten Signalen eine MR-Aufnahme erzeugt, und einen Speicher 6 zum Ablegen der MR-Aufnahmen. Die allgemeine Funktionsweise eines MR-Geräts 1, das durch Einstrahlen von HF-Pulsen und Schalten von Gradienten zur Lokalisierung der detektierten Signale MR-Aufnahmen erzeugt, ist dem Fachmann bekannt und wird nicht näher erläutert. Aus Übersichtlichkeitsgründen werden nachfolgend nur die Elemente näher erläutert, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung von Bedeutung sind.
Die Steuereinheit 3 weist weiterhin eine Recheneinheit 7, beispielsweise einen programmtechnisch geeignet eingerichteten Prozessor, auf, die mehrere MR-Aufnahmen zu einem Gesamtbild kombiniert. Zum Erzeugen der mehreren MR-Aufnahmen wird ein auf einem Untersuchungstisch 8 liegender Patient 10 relativ zu dem Magneten 2 verfahren und eine MR-Aufnahme eines in dem Magneten 2 angeordneten Bereichs des Patienten 10 erzeugt. Ein mit dem Untersuchungstisch 8 gekoppelter Sensor 9, der beispielsweise in den Motorantrieb des Untersuchungstisches 8 integriert sein kann, registriert eine Position des Untersuchungstisches 8 in z-Richtung und gibt diese an die Recheneinheit 7 aus.
Durch das Verschieben des Untersuchungstisches 8 können sequentiell MR-Aufnahmen von mehreren Bereichen 11, 12 des Patienten erzeugt werden, deren Grenzflächen schematisch mit Paaren durchbrochener Linien dargestellt sind. Die Bereiche 11, 12 und die entsprechenden MR-Aufnahmen weisen einen Überlappungsbereich 13 auf. Inhomogenitäten des B0-Feldes und Nichtlinearitäten von Gradientenfeldern führen dazu, dass die MR-Aufnahmen der Bereiche 11, 12 in dem Überlappungsbereich 13 verzerrt sind. Dies führt typischerweise dazu, dass die MR-Aufnahmen der Bereiche 11, 12 in dem Überlappungsbereich 13 nicht übereinstimmen.
2 zeigt ein beispielhaftes erstes Bild 21 und ein beispielhaftes zweites Bild 22, die einen Überlappungsbereich 23 aufweisen. Diese Bilder, die entlang der z-Achse benachbarte Bereiche eines Objekts darstellen, veranschaulichen beispielsweise MR-Aufnahmen von den mit 11 und 12 bezeichneten Bereichen des Patienten 10 von 1. Das beispielhafte erste Bild 21 weist einen Bildbereich 24, der nicht mit dem zweiten Bild 22 überlappt, und einen Bildbereich 25, der mit dem zweiten Bild 22 überlappt, auf. Das erste Bild 21 zeigt eine Struktur 27 eines abgebildeten Objekts. Das zweite Bild 22 weist einen Bildbereich 34, der nicht mit dem ersten Bild 21 überlappt, und einen Bildbereich 35, der mit dem ersten Bild 21 überlappt, auf. Das beispielhafte zweite Bild 22 zeigt eine Struktur 37 des abgebildeten Objekts.
Die Grenzen des Überlappungsbereichs 23, in dem sowohl Bilddaten des ersten Bildes 21 als auch Bilddaten des zweiten Bildes 22 vorliegen, sind durch einen Bildrand 26 des ersten Bildes 21 mit der z-Koordinate z1 und durch einen Bildrand 36 des zweiten Bildes 22 mit einer z-Koordinate z2 definiert. Aufgrund von Abbildungsfehlern sind ein in dem Überlappungsbereich 23 gelegener Abschnitt 28 der Struktur 27 in dem ersten Bild 21 und ein in dem Überlappungsbereich gelegener Abschnitt 38 der Struktur 37 in dem zweiten Bild 22 nicht deckungsgleich.
Eine Möglichkeit, MR-Aufnahmen trotz der Abweichungen in dem Überlappungsbereich zu einem Gesamtbild mit verringerten Diskontinuitäten zusammenzufügen, besteht darin, die MR-Aufnahmen unter Verwendung von Koordinatentransformationen T₁(·) und T₂(·) so zu transformieren, dass E = ∫V0ρ(I1(T1(x →)), I2(T2(x →)))dDx → (1)minimiert wird. Dabei bezeichnet ρ(·) ein lokales Abstands- oder Unterschiedsmaß, I₁(·) die Intensität oder Helligkeit des ersten Bildes, I₂(·) die Intensität oder Helligkeit des zweiten Bildes und D = 2 oder 3 die Dimension der Bilder. Der Vektor x → = (x, z) oder x → = (x, y, z) bezeichnet die Koordinaten von Bildpunkten in D = 2 bzw. D = 3. T₁(·) und T₂(·) sind Funktionen, die so zu bestimmen sind, dass das Funktional E von Gleichung (1) minimiert wird.
Bei herkömmlichen Methoden zum Zusammenfügen von Bildern wird der in Gleichung (1) angegebene Wert E beispielsweise dadurch minimiert, dass T₂(·) als Identitätsabbildung definiert und die Transformation T₁(·) ermittelt wird. In diesem Fall dient das zweite Bild I₂(·) als Referenzbild, gegen das das erste Bild I₁(·) registriert wird.
Die Recheneinheit 7 des erfindungsgemäßen MR-Geräts 1 ist so eingerichtet, dass sie ein nachfolgend unter Bezugnahme auf 3–14 näher beschriebenes Verfahren durchführt. Bei diesem Verfahren wird zunächst aus den beiden zu kombinierenden Bildern ein Referenzbild erzeugt, gegen das sowohl das erste Bild als auch das zweite Bild registriert werden.
3 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines erfindungsgemäßen Verfahrens 40, mit dem mehrere Bilder zu einem Gesamtbild zusammengefügt werden können.
Bei Schritt 41 wird zunächst ein überlagertes Bild auf der Basis des ersten Bildes und des zweiten Bildes bestimmt. Wie unten näher erläutert wird, ist das überlagerte Bild in dem Überlappungsbereich als gewichtete Überlagerung des ersten Bildes und des zweiten Bildes definiert, wobei die Gewichtungsfunktion in dem Überlappungsbereich räumlich veränderlich ist. Bei Schritt 42 wird das erste Bild auf der Basis eines Vergleichs des ersten Bildes mit dem bei Schritt 41 bestimmten überlagerten Bild transformiert, und das zweite Bild wird auf der Basis eines Vergleichs des zweiten Bildes mit dem bei Schritt 41 bestimmten überlagerten Bild transformiert. Das Transformieren des ersten Bildes und des zweiten Bildes erfolgt durch eine elastische Registrierung des entsprechenden Bildes gegen das überlagerte Bild, bei der ein Unterschiedsmaß zwischen dem jeweiligen Bild und dem als Referenzbild dienenden überlagerten Bild verringert wird. Bei Schritt 43 wird ein weiteres überlagertes Bild als mit der Gewichtungsfunktion gewichtete Überlagerung des transformierten ersten Bildes und des transformierten zweiten Bildes bestimmt. Die Schritte 42 und 43 können anschließend iterativ wiederholt werden. Bei Schritt 44 wird ein Konvergenzkriterium geprüft. Sobald eine ausreichende Konvergenz des überlagerten Bildes vorliegt, wird bei Schritt 45 das zuletzt ermittelte überlagerte Bild als Gesamtbild, das aus dem ersten Bild und dem zweiten Bild kombiniert wurde, festgelegt.
Bei dem Verfahren 40 wird aus den zu kombinierenden Bildern ein überlagertes Bild bestimmt, das als Referenzbild für die nachfolgende Transformation des ersten und zweiten Bildes dient. Wie nachfolgende näher erläutert wird, kann durch eine geeignete Definition der in den Schritten 41 und 43 verwendeten Gewichtungsfunktion berücksichtigt werden, dass die Stärke von Verzerrungen innerhalb von Bildern häufig räumlich variiert. Die Gewichtungsfunktion kann insbesondere so gewählt werden, dass Abschnitte des ersten und zweiten Bildes, in denen starke Verzerrungen erwartet werden, nur einen verhältnismäßig geringen Beitrag zu den in den Schritten 41 und 43 bestimmten überlagerten Bildern liefern.
Das in Schritt 41 bestimmte überlagerte Bild S(·) kann für den Überlappungsbereich V0 des ersten und zweiten Bildes, den nicht in dem Überlappungsbereich V0 gelegenen Bereich V1\V0 des ersten Bildes und den nicht in dem Überlappungsbereich V0 gelegenen Bereich V2\V0 des zweiten Bildes bereichsweise wie folgt definiert werden: S(x →) = f(x →) falls x → ∊ V0, (2a) S(x →)= I1(x →) falls x → ∊ V1\V0 und (2b) S(x →) = I2(x →) falls x → ∊ V2\V0. (2c)
Dabei ist in dem Überlappungsbereich V0 die Funktion f(·) als gewichtete lineare Überlagerung des ersten Bildes I₁(·) und des zweiten Bildes I₂(·) definiert: f(x →) = (1 – h(x →))·I1(x →) + h(x →)·I2(x →). (3)
Bei der erstmaligen Bestimmung des überlagerten Bildes in Schritt 41 wird das überlagerte Bild somit als gewichtete Überlagerung der noch nicht transformierten ersten und zweiten Bilder erzeugt.
Die Gewichtungsfunktion h(·) mit einem Wertebereich von 0 bis 1 bestimmt die Gewichtung des ersten und zweiten Bildes in dem Überlappungsbereich des überlagerten Bildes S(·) als Funktion des Ortes.
Die Gewichtungsfunktion h(·) ist in dem Überlappungsbereich V0 räumlich veränderlich. Bevorzugt wird die Gewichtungsfunktion h(·) so gewählt, dass sie in Bereichen, in denen signifikante Verzerrungen des zweiten Bildes I₂(·) erwartet werden, einen kleinen Wert annimmt, und in Bereichen, in denen signifikante Verzerrungen des ersten Bildes I₁(·) erwartet werden, einen Wert nahe bei 1 annimmt.
Die Gewichtungsfunktion h(·) muss nicht in Abhängigkeit jeder der D Raumkoordinaten variieren. Bevorzugt ist h(·) eine monotone Funktion. Beispielsweise kann die Gewichtungsfunktion h(·) als lineare Funktion einer Koordinate z entlang der Achse definiert werden, entlang der das erste und zweite Bild benachbart sind:
Diese Wahl der Gewichtungsfunktion h(·) berücksichtigt die typischerweise größeren Verzerrungen in der Nähe von Rändern in der Ausleserichtung von MR-Aufnahmen.
Das bei nachfolgenden Iterationen in Schritt 43 bestimmte überlagerte Bild S(·) kann wiederum bereichsweise wie folgt definiert werden: S(x →) = f(x →) falls (x →) ∊ V0, (5a) S(x →) = I1(T1(x →)) falls x → ∊ V1\V0 und (5b) S(x →) = I2(T2(x →)) falls x → ∊ V2\V0. (5c)
Dabei ist in dem Überlappungsbereich V0 die Funktion f(·) als gewichtete lineare Überlagerung des transformierten ersten Bildes I₁(T₁(·)) und des transformierten zweiten Bildes I₂(T₂(·)) definiert: f(x →) = (1 – h(x →))·I1(T1(x →)) + h(x →)·I2(T2(x →)) (6)
Dabei bezeichnen T₁(·) und T₂(·) die bei Schritt 42 zuletzt ermittelten Transformationen des ersten und zweiten Bildes. Die Gewichtungsfunktion h(·) ist wie in Schritt 41 definiert, kann also wie in Gleichung (4) angegeben als Funktion von z variieren.
Unter Bezugnahme auf 4 bis 7 wird das Verfahren 40 noch weiter beispielhaft erläutert.
4 ist eine graphische Darstellung 49 der in Gleichung (4) definierten Gewichtungsfunktion h(z). In dem durch die z-Koordinaten der Bildränder des ersten Bildes und zweiten Bildes begrenzten Überlappungsbereich ist die beispielhafte Gewichtungsfunktion h(·) eine lineare Funktion der z-Koordinate.
5 ist eine schematische Darstellung eines überlagerten Bildes 50, das aus den in 2 gezeigten ersten und zweiten Bildern 21, 22 bestimmt wird. Das überlagerte Bild 50 wird bei dem Verfahren 40 von 3 bei Schritt 41 bestimmt.
Das überlagerte Bild 50 weist drei Bildbereiche 51, 52 und 53 auf. Der Bildbereich 51 entspricht dem Bereich des ersten Bildes, der nicht mit dem zweiten Bild überlappt. In dem Bildbereich 51 ist das überlagerte Bild durch die Gleichung (2b) definiert. Der Bildbereich 53 entspricht dem Bereich des zweiten Bildes, der nicht mit dem ersten Bild überlappt. In dem Bildbereich 53 ist das überlagerte Bild durch die Gleichung (2c) definiert. Die Bildbereiche 51 und 53 des überlagerten Bildes 50 sind somit identisch zu den entsprechenden Bereichen des ersten bzw. zweiten Bildes. Der Bildbereich 52 entspricht dem Überlappungsbereich des ersten Bildes und des zweiten Bildes, in dem das überlagerte Bild durch die Gleichung (2a) definiert ist. Aufgrund der räumlich veränderlichen Gewichtungsfunktion nimmt die Gewichtung von Bildpunkten des ersten Bildes in dem Bildbereich 52 in Richtung des Randes des Überlappungsbereichs 52, der dem Rand 26 des ersten Bildes entspricht, kontinuierlich ab. Ähnlich nimmt die Gewichtung von Bildpunkten des zweiten Bildes in dem Überlappungsbereich 52 in Richtung des Randes 36, der dem Rand 36 des zweiten Bildes entspricht, kontinuierlich ab, wie beispielsweise anhand der Intensitätsveränderungen der Strukturen 54 und 55 ersichtlich ist, die von dem ersten Bild bzw. dem zweiten Bild herrühren. Das überlagerte Bild 50 weist noch Diskontinuitäten auf, beispielsweise in dem Schnittbereich 56, die durch die Verzerrungen des ersten Bildes und des zweiten Bildes verursacht werden.
Die Transformation des ersten und zweiten Bildes in Schritt 42 des Verfahrens 40 von 3 erfolgt durch eine elastische Registrierung des ersten Bildes und des zweiten Bildes gegen das überlagerte Bild. Beispielsweise können dazu die Koordinatentransformationen T₁(·) für das erste Bild I₁(·) und T₂(·) für das zweite Bild I₂(·) so bestimmt werden, dass
minimiert wird. Dabei bezeichnet ρ(·) wiederum ein lokales Abstands- oder Unterschiedsmaß. Verschiedene geeignete Abstandsmaße sind aus der Bildverarbeitung bekannt. Beispielsweise kann der quadrierte Unterschied von Pixelwerten, ρ(S(x →), Ij(Tj(x →))) ∝ (S(x →) – Ij(Tj(x →)))2, (8)als Abstandsmaß verwendet werden. Alternative Abstandsmaße beinhalten beispielsweise die so genannte wechselseitige Information oder Shannon-Wiener-Entropie.
Da die Größe E von Gleichung (7) durch voneinander unabhängige Transformationen T₁(·) für das erste Bild und T₂(·) für das zweite Bild minimiert werden kann, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 6–10 nur die Transformation T₁(·) näher beschrieben. Die Erläuterungen gelten ebenso für die Transformation T₂(·).
6 zeigt ein transformiertes erstes Bild 61 im Vergleich mit dem ursprünglichen ersten Bild 21. Das transformierte erste Bild 61 wird durch eine elastische Registrierung des ersten Bildes 21 gegen das überlagerte Bild 50 erzeugt. Eine durchbrochene Linie zeigt schematisch eine Grenze 62 des Überlappungsbereichs an, die dem Rand des zweiten Bildes ent spricht. Außerhalb des Überlappungsbereichs wird die Struktur 63 nur schwach verändert. Innerhalb des Überlappungsbereichs ist das transformierte erste Bild 61 gegenüber dem ursprünglichen ersten Bild 21 stärker deformiert. Die Größe der Deformation nimmt dabei von der Grenze 62 des Überlappungsbereichs, beispielsweise bei einem Abschnitt 64, zu dem Rand des transformierten ersten Bildes 61 zu. Eine Position eines Abschnitts 65 der Struktur 63, der nahe an dem Rand des transformierten ersten Bildes 61 angeordnet ist, verschiebt sich stärker in Richtung der Position der entsprechenden Struktur in dem zweiten Bild. Es wird erwartet, dass in diesem räumlichen Gebiet, d. h. nahe am Rand des ersten Bildes, das zweite Bild eine kleinere Verzerrung aufweist als das erste Bild. Durch die in 6 skizzierte elastische Registrierung des ersten Bildes gegen das überlagerte Bild erfolgt somit eine Annäherung an Bilddaten, von denen erwartet wird, dass sie typischerweise eine kleinere Verzerrung aufweisen.
Auch wenn dies in 6 nicht dargestellt ist, wird auch das zweite Bild durch die elastische Registrierung gegen das überlagerte Bild entsprechen transformiert.
7 zeigt ein beispielhaftes weiteres überlagertes Bild 66. Das weitere überlagerte Bild 66 wird durch die gewichtete Überlagerung des transformierten ersten Bildes 61 und des entsprechend transformierten zweiten Bildes erzeugt. Bei dem Verfahren 40 von 3 wird das weitere überlagerte Bild bei Schritt 43 erzeugt.
Das weitere überlagerte Bild 66 zeigt eine Struktur 67, die im Vergleich zu der entsprechenden Struktur in dem ursprünglich erzeugten überlagerten Bild 50 geglättet ist. Beispielsweise ist ein Knick einer Randlinie der Struktur 67 an dem Schnittpunkt 68 weniger stark ausgeprägt als der entsprechende Knick an dem Schnittpunkt 56 des überlagerten Bildes 50 von 5. Diese Glättung wird mit zunehmender Anzahl von Iterationen weiter verbessert.
Um die in 6 skizzierte elastische Registrierung zu implementieren, können verschiedene Methoden verwendet werden, die das in Gleichung (5) angegebene Funktional minimieren. Beispielhaft wird nachfolgend die Registrierung unter Verwendung des so genannten Frei-Form-Deformationsverfahrens beschrieben, bei dem dem zu transformierenden ersten oder zweiten Bild jeweils ein Gitter G₁ bzw. G₂ von Stützpunkten p überlagert wird. Punkte in einer vorgegebenen Umgebung eines Stützpunktes p werden gemäß der Gleichung Tj(x →) = x → + d →(p →) (9)um einen Verschiebungsvektor d verschoben, der in Abhängigkeit von dem jeweiligen Stützpunkt p so bestimmt wird, dass der Beitrag der Umgebung des Stützpunktes p zu dem Funktional E in Gleichung (5) verringert wird. Das heißt, der Verschiebungsvektor, der dem Stützpunkt p zugeordnet ist, wird so gewählt, dass die Umgebung des Stützpunktes p in möglichst gute Übereinstimmung mit einem Bereich des Referenzbildes, d. h. des überlagerten Bildes S(·), gebracht wird.
Zur weiteren Erläuterung dieser Verfahrensschritte wird auf 9 Bezug genommen. 9 zeigt das erste Bild 21 von 2, wobei die Struktur 27 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur umrisshaft dargestellt ist. Dem ersten Bild 21 ist ein Gitter 80 von Stützpunkten überlagert. Schematisch dargestellt ist eine Mehrzahl von Stützpunkten in einer regulären Anordnung mit einem vorgegebenen Abstand 81 zwischen benachbarten Stützpunkten. Für die Stützpunke, beispielsweise jeden der Stützpunkte 82 bis 85, wird ein Deformationsvektor 86 bis 88 ermittelt. Der Deformationsvektor kann beispielsweise aus einer endlichen Anzahl möglicher Deformationsvektoren ausgewählt werden. Für jeden der Stützpunkte wird der entsprechende Deformationsvektor so ausgewählt, dass eine Übereinstimmung des transformierten ersten Bildes mit dem Referenzbild, d. h. mit dem überlagerten Bild, vergrößert wird. Ebenfalls in 9 skizziert ist eine Umgebung 89 eines Stützpunkts. Nachdem die Deformationsvektoren für jeden der Stützpunkte bestimmt wurden, wird die Umgebung jedes Stützpunkts gemäß dem dem Stützpunkt zugeordneten Deformationsvektor wie in Gleichung (9) angegeben verschoben.
Die Registrierung des ersten und zweiten Bildes gegen das überlagerte Bild S(·) kann nicht nur unter Verwendung eines einzigen Gitters, sondern iterativ unter Verwendung mehrerer Gitter von Stützpunkten mit kleiner werdendem Stützpunktabstand a ermittelt werden. Bezeichnet t den aktuellen Iterationsschritt, wird in diesem Iterationsschritt für jeden Stützpunkt p wiederum ein Deformationsvektor bestimmt. Punkte in einer Umgebung des Stützpunkts p werden gemäß der Gleichung T(t)j (x →) = T(t-1)j (x →) + d →(t)(p →), (10)verschoben, wobei der erste Term auf der rechten Seite von Gleichung (8) die in den vorangegangenen Iterationen bestimmte Verschiebung, der zweite Term den in Iteration t neu ermittelten Deformationsvektor für die Umgebung des Stützpunkts p beschreibt.
8 ist eine Flussdiagrammdarstellung einer Folge von Verfahrensschritten, die zum Transformieren des ersten und zweiten Bildes bei Schritt 42 in dem Verfahren 40 von 3 verwendet werden kann. Die Verfahrensschritte 70 verwenden eine Hierarchie von immer feiner werdenden Gittern von Stützpunkten.
Bei Schritt 71 wird ein Gitter von Stützpunkten mit einem vorgegebenen Abstand a definiert. Bei Schritt 72 wird für jeden Stützpunkt der dem Stützpunkt zugeordnete Deformationsvektor bestimmt. Falls anschließend bei Schritt 73 ermittelt wird, dass eine weitere Verfeinerung des Stützpunktgitters wünschenswert ist, wird bei Schritten 74 und 71 ein neues Gitter von Stützpunkten mit einem kleineren Gitterabstand definiert. Mit jeder Verfeinerung des Stützpunktgitters können beispielsweise auch andere, nämlich kürzere erlaubte Deformationsvektoren definiert werden. Die Schritte 74 und 71 werden iteriert, bis bei dem Entscheidungsschritt 73 bestimmt wird, dass keine Verfeinerung des Gitters mehr möglich oder erforderlich ist. Die beim Abbruch der Iteration ermittelte Transformation des ersten bzw. zweiten Bildes entspricht der Transformation in Schritt 42 des Verfahrens 40 von 2. Das entsprechend transformierte erste Bild und transformierte zweite Bild wird verwendet, um bei Schritt 43 das weitere überlagerte Bild zu bestimmen.
Eine Mehrzahl von verschiedenen Stützpunktgittern mit unterschiedlichen Stützpunktabständen ist in 9 und 10 skizziert. 9 zeigt ein erstes Gitter 80 mit einem ersten Stützpunktabstand 81, während 10 ein zweites Gitter 90 von Stützpunkten mit einem zweiten Stützpunktabstand 91 zeigt.
Während es möglich ist, das bzw. die Stützpunktgitter bei dem Frei-Form-Deformationsverfahren jeweils nur für den Überlappungsbereich des ersten und zweiten Bildes zu definieren, überdeckt das Stützpunktgitter vorteilhaft jeweils auch Bereiche des ersten bzw. zweiten Bildes, die nicht in dem Überlappungsbereich liegen. Indem auch solche Bereiche, die dem Überlappungsbereich benachbart sind, deformiert werden, kann ein stetiges Deformationsvektorfeld gewährleistet werden. Bei dem Frei-Form-Deformationsverfahren kann dazu zusätzlich ein Term in dem Funktional E von Gleichung (7) berücksichtigt werden, der den Wert des Funktionals E bei starken räumlichen Fluktuationen des Deformationsvektorfelds erhöht und so eine Zwangsbedingung auferlegt, um starke räumliche Fluktuationen des Deformationsvektorfeldes zu unterdrücken.
Während bei dem oben unter Bezugnahme auf 2 bis 10 beschriebenen Verfahren ein Gesamtbild ausschließlich auf Basis des ersten Bildes und des zweiten Bildes erzeugt wird, können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch weitere Informationen zur Erzeugung des Gesamtbilds verwendet werden.
11 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens 100 zum Kombinieren mehrerer Bilder nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren 100 wird zusätzlich mit Hilfe eines so genannten „Move-During-Scan”-Verahrens ein Kontrollbild erzeugt, das beim Zusammenfügen der Bilder verwendet wird.
Bei Schritt 101 wird das Kontrollbild mit Hilfe des Move-During-Scan-Verfahrens erzeugt. Bei diesem Verfahren erfolgt die MR-Bildgebung bei im Wesentlichen kontinuierlicher Bewegung des Objekttisches. Bei Schritt 102 wird ein überlagertes Bild als gewichtete Überlagerung eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes bestimmt. Der Schritt 102 wird wie unter Bezugnahme auf Schritt 41 in 3 erläutert durchgeführt. Bei Schritt 103 wird das überlagerte Bild gegen das Kontrollbild registriert. Da das mit dem Move-During-Scan-Verfahren erzeugte Kontrollbild typischerweise zwar eine geringere Auflösung, aber auch eine geringere Verzerrung aufweist und im Idealfall im Wesentlichen verzerrungsfrei ist, kann durch die Registrierung des überlagerten Bildes gegen das Kontrollbild bei Schritt 103 ein besseres Referenzbild für die anschließende elastische Registrierung des ersten und zweiten Bildes erzeugt werden.
Die Schritte 104 bis 107 des Verfahrens 100, bei denen das erste Bild und das zweite Bild transformiert werden, ein weiteres überlagertes Bild erzeugt wird, die Erfüllung von Konvergenzkriterien überprüft wird und abhängig davon eine neue Iteration durchgeführt oder das aktuelle überlagerte Bild als erzeugtes Gesamtbild bestimmt wird, entsprechen den Schritten 42 bis 45 des Verfahrens 40 von 3, so dass auf eine nähere Erläuterung verzichtet werden kann.
Bei einer Abwandlung des Verfahrens 100 nach einem weiteren Ausführungsbeispiel wird nicht nur das in Schritt 102 bestimmte überlagerte Bild, sondern auch in jeder Iteration das jeweils erzeugte überlagerte Bild gegen das Kontrollbild elastisch registriert.
12 ist eine Flussdiagrammdarstellung eines Verfahrens nach einem weiteren Ausführungsbeispiel. Bei dem Verfahren werden zusätzlich Informationen über systembedingte, d. h. insbesondere durch die Spulengeometrie hervorgerufene, Inhomogenitäten des B0-Feldes oder räumliche Variationen von Magnetfeldgradienten berücksichtigt. Derartige systembedingte Variationen von Magnetfeldern und Magnetfeldgradienten führen zu einer systembedingten Verzerrung. Bei dem Verfahren 110 wird die systembedingte Verzerrung durch eine vorherbestimmte Transformation des ersten und zweiten Bildes berücksichtigt, um den Einfluss der systembedingten Verzerrungen zu verringern oder im Idealfall zu beseitigen.
Dazu wird in Schritt 111 eine vorherbestimmte Transformation auf das erste und das zweite Bild angewandt. Die vorherbestimmte Transformation ist so definiert, dass sie systembedingte Verzerrungen im Wesentlichen ausgleicht. Zur Ermittlung der Parameter der vorherbestimmten Transformation, beispielsweise in der Form eines dieser Transformation entsprechenden Deformationsvektorfeldes, kann ein Probekörper mit bekannter Geometrie der MR-Bildgebung unterzogen werden. Durch einen Vergleich der MR-Aufnahme des Probekörpers mit dessen bekannter Geometrie kann das Verzerrungsvektorfeld bestimmt werden. Die vorherbestimmte Transformation wird als die Transformation definiert, die die MR-Aufnahme des Probekörpers zurück auf dessen tatsächliche Geometrie abbildet. Da bei einer Messung an einem Probekörper die resultierenden Verzerrungen nicht nur systembedingt, sondern auch objektbedingt sind, werden diese Schritte vorteilhaft mit mehreren Probekörpern durchgeführt. Die vorherbestimmte Transformation kann dann auf der Basis der MR-Aufnahmen der verschiedenen Probekörper und deren tatsächlicher Geometrien bestimmt werden.
Nachdem das erste und das zweite Bild der vorherbestimmten Transformation unterzogen wurden, werden bei dem Verfahren 110 ausgehend von den so transformierten ersten und zweiten Bildern Verfahrensschritte 112 bis 116 durchgeführt, die den Verfahrensschritten 41 bis 45 von 3 entsprechen. Auf eine detaillierte Erläuterung dieser Verfahrensschritte kann daher verzichtet werden.
Die Anwendung einer vorherbestimmten Transformation auf das erste und das zweite Bild zum Ausgleichen systembedingter Verzerrungen, wie sie unter Bezugnahme auf 12 beschrieben wurde, kann auch mit der Verwendung eines Kontrollbilds, wie sie unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wurde, kombiniert werden.
13 und 14 veranschaulichen die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf MR-Aufnahmen. 13 und 14 zeigen jeweils einen Ausschnitt eines überlagerten Bildes, das aus zwei MR-Aufnahmen einer Wirbelsäule erzeugt wurde. Die überlagerten Bilder wurden jeweils als mit der in Gleichung (4) angegebenen Gewichtungsfunktion gewichtete Überlagerung zweier benachbarter Bilder erzeugt. 13 zeigt ein überlagertes Bild 120, das als gewichtete Überlagerung der ursprünglich aufgenommenen ersten und zweiten Bilder erzeugt wurde. Das überlagerte Bild 120 weist in einem mit hellen Balken gekennzeichneten Überlappungsbereich 121 der benachbarten MR-Aufnahmen Signaturen von Verzerrungen der einzelnen Aufnahmen auf.
14 zeigt ein überlagertes Bild 122, das durch mehrere Iterationen einer elastischen Registrierung gegen das überlagerte Bild sowie der Bestimmung eines neuen überlagerten Bildes aus den so transformierten Bildern erzeugt wurde. Artefakte, die von Verzerrungen der Einzelbilder in ihrem Randbereich herrühren, sind in dem Fügebereich 123 des überlagerten Bildes 122 im Vergleich zum Fügebereich 121 des überlagerten Bildes 120 reduziert.
während die Erfindung unter Bezugnahme auf vorteilhafte oder bevorzugte Ausführungsbeispiele beschreiben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt. So muss beispielsweise die Gewichtungsfunktion keine lineare Funktion sein. Beispielsweise kann die Gewichtungsfunktion eine nicht-lineare Funktion der Koordinate entlang der Achse sein, entlang der die beiden zu kombinierenden Bilder benachbart sind. Die Gewichtungsfunktion kann insbesondere als eine nicht-lineare Funktion gewählt werden, die die räumliche Variation von Bildverzerrung in der Umgebung des Bildrandes berücksichtigt.
Während das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft beim Zusammenfügen mehrerer MR-Aufnahmen verwendet werden kann, ist es nicht auf diese spezifische Anwendung beschränkt. Beispielsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren gleichermaßen zum Kombinieren zweidimensionaler und dreidimensionaler Bilder verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 1942350 A1 [0004]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Stefan A. Reinsberg et al., „A complete distortion correction for MR images: II. Rectification of static-field imhomgeneities by similarity-based Profile mapping”, Phys. Med. Biol. 50 (2005) 2651–2661 [0004]

Claims

Verfahren zum Kombinieren eines ersten Bildes (21) und eines zweiten Bildes (22) eines Untersuchungsobjekts (10), die einen Überlappungsbereich (23) aufweisen, umfassend die Schritte Bestimmen eines überlagerten Bildes (50; 120) als gewichtete Überlagerung des ersten Bildes (21) und des zweiten Bildes (22) in dem Überlappungsbereich (23; 121), wobei eine Gewichtungsfunktion, die ein Gewicht des ersten Bildes (21) und/oder des zweiten Bildes (22) an Positionen des überlagerten Bildes (50; 120) repräsentiert, in dem Überlappungsbereich (23; 121) räumlich veränderlich ist, und Transformieren des ersten Bildes (21) und des zweiten Bildes (22) basierend auf einem Vergleich des ersten Bildes (21) und/oder des zweiten Bildes (22) mit dem überlagerten Bild (50; 120).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bild (21) und das zweite Bild (22) entlang einer Achse (z) benachbarte Bereiche des Untersuchungsobjekts (10) darstellen, wobei die Gewichtungsfunktion in dem Überlappungsbereich (23; 121) entlang der Achse (z) veränderlich ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfunktion in dem Überlappungsbereich (23; 121) eine im Wesentlichen monotone Funktion einer Koordinate entlang der Achse (z) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewichtungsfunktion derart gewählt wird, dass eine Gewichtung von Bildpunkten des ersten Bildes (21) in dem Überlappungsbereich (23; 121) in Richtung eines Randes (26) des ersten Bildes (21) abnimmt, und dass eine Gewichtung von Bildpunkten des zweiten Bildes (22) in dem Überlappungsbe reich (23; 121) in Richtung eines Randes (36) des zweiten Bildes (22) abnimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transformieren des ersten Bildes (21) und des zweiten Bildes (22) jeweils eine elastische Registrierung des ersten bzw. zweiten Bildes (21, 22) gegen das überlagerte Bild (50) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bestimmen und das Transformieren iterativ wiederholt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Iteration ein weiteres überlagertes Bild (66; 122) als mit der Gewichtungsfunktion gewichtete Überlagerung des transformierten ersten Bildes (61) und des transformierten zweiten Bildes bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transformieren des ersten Bildes (21) und/oder des zweiten Bildes (22) einer Mehrzahl von Stützpunkten (82–85) zugeordnete Deformationsvektoren (86–88) bestimmt werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Transformieren des ersten Bildes (21) und/oder des zweiten Bildes (22) unter einer Zwangsbedingung erfolgt, die starke Veränderungen von benachbarten Stützpunkten (82–85) zugeordneten Deformationsvektoren (86–88) unterdrückt.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zum Transformieren des ersten Bildes (21) und/oder des zweiten Bildes (22) iterativ mehrere Gitter (80, 90) von Stützpunkten verwendet werden, wobei ein Abstand (81, 91) zwischen Stützpunkten iterativ verkleinert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gesamtbild (66; 123) als gewichtete Überlagerung des transformierten ersten Bildes (61) und des transformierten zweiten Bildes erzeugt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bild und das zweite Bild jeweils auf der Basis einer Magnetresonzaufnahme erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass mit einem Move-During-Scan-Verfahren ein Kontrollbild aufgenommen wird und vor dem Transformieren des ersten Bildes (21) und des zweiten Bildes (22) das überlagerte Bild (50; 120) basierend auf einem Vergleich des überlagerten Bildes (50; 120) mit dem Kontrollbild transformiert wird.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bild (21) durch eine vorherbestimmte Transformation aus einer ersten Magnetresonanzaufnahme erzeugt wird und das zweite Bild (22) durch die vorherbestimmte Transformation aus einer zweiten Magnetresonanzaufnahme erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vorherbestimmte Transformation wenigstens systembedingte Magnetfeldverzerrungen und/oder Änderungen von Gradientenfeldern berücksichtigt.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vorherbestimmte Transformation durch eine Messung an wenigstens einem Probekörper ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12–16, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Erzeugen eines Ganzkörperbildes eingesetzt wird.
Computerprogrammprodukt mit darauf gespeicherter Befehlsfolge, die bei Ausführung durch einen Prozessor (7) einer elektronischen Recheneinrichtung (3) die elektronische Recheneinrichtung (3) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche veranlasst.
Magnetresonanzgerät, umfassend eine Aufnahmeeinrichtung (2–5) zum Aufnehmen einer ersten Magnetresonanzaufnahme (21) und einer zweiten Magnetresonanzaufnahme (22) eines Untersuchungsobjekts (10), wobei die erste Magnetresonanzaufnahme (21) und die zweite Magnetresonanzaufnahme (22) einen Überlappungsbereich (23) aufweisen, und einen Prozessor (7), der eingerichtet ist, um ein überlagertes Bild (50; 120) als gewichtete Überlagerung der ersten Magnetresonanzaufnahme (21) und der zweiten Magnetresonanzaufnahme (22) in dem Überlappungsbereich (23) zu bestimmen, wobei eine Gewichtungsfunktion, die ein Gewicht der ersten Magnetresonanzaufnahme (21) und/oder der zweiten Magnetresonanzaufnahme (22) an Positionen des überlagerten Bildes (50; 120) repräsentiert, in dem überlappungsbereich (23) räumlich veränderlich ist, wobei der Prozessor (7) eingerichtet ist, um die erste Magnetresonanzaufnahme (21) und die zweite Magnetresonanzaufnahme (22) basierend auf einem Vergleich der ersten Magnetresonanzaufnahme (21) und/oder der zweiten Magnetresonanzaufnahme (22) mit dem überlagerten Bild (50; 120) zu transformieren.
Magnetresonanzgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor (7) zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1–17 eingerichtet ist.