DE102015221998B4

DE102015221998B4 - Verfahren zur Unterstützung eines Befunders bei der Ortsbeschreibung einer Zielstruktur in einer Brust, Vorrichtung und Computerprogramm

Info

Publication number: DE102015221998B4
Application number: DE102015221998.4A
Authority: DE
Inventors: Michael Kelm; Anna Jerebko
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2015-11-09
Filing date: 2015-11-09
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2035-11-10
Also published as: DE102015221998A1; US9962129B2; US20170132792A1

Abstract

Verfahren zur Unterstützung eines Befunders bei der Ortsbeschreibung wenigstens einer in einem Tomosynthesebilddatensatz einer komprimierten Brust (4) eines Patienten (2) mittels einer ersten Ortsinformation lokalisierten Zielstruktur (26), umfassend folgende Schritte:
- Ermittlung einer wenigstens eine erste, komprimierte Brustform in dem Tomosynthesebilddatensatz beschreibenden ersten Forminformation,
- Bestimmung einer zweiten, die Brust (4) in einer unkomprimierten Brustform (30) beschreibenden Forminformation aus der ersten Forminformation,
- Abbildung der Position (27) der wenigstens einen Zielstruktur (26) von der komprimierten Brustform auf die unkomprimierte Brustform (30) unter Verwendung wenigstens der zweiten Forminformation zur Ermittlung einer zweiten, auf die unkomprimierte Brustform (30) bezogenen Ortsinformation,
- Transformation der zweiten Ortsinformation in eine eine abstrahierte bildliche Darstellung ermöglichende und/oder diese beschreibende Piktogramminformation, wobei bei mehreren in dem Tomosynthesebilddatensatz enthaltenen Ansichten der Brust (4), denen insbesondere jeweils eine komprimierte Brustform zugeordnet ist, eine zweite Vorab-Ortsinformation für jede Ansicht ermittelt wird, wobei die im weiteren zu verwendende zweite Ortsinformation durch statistische Kombination der Vorab-Ortsinformationen ermittelt wir, wobei die zweite Ortsinformation durch mit einem insbesondere richtungsaufgelösten, der jeweiligen Vorab-Ortsinformation zugeordneten Verlässlichkeitswert gewichtete Mittelwertbildung aus den Vorab-Ortsinformationen ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Unterstützung eines Befunders bei der Ortsbeschreibung wenigstens einer in einem Tomosynthesebilddatensatz einer komprimierten Brust eines Patienten durch eine erste Ortsinformation beschrieben lokalisierten Zielstruktur.
Maligne Veränderungen in der Brust stellen ein Gesundheitsproblem für eine Vielzahl von Patienten dar. Nachdem dies entgegen der öffentlichen Wahrnehmung nicht nur weibliche Patienten betrifft, soll im Folgenden statt von einer Patientin allgemein von einem Patienten gesprochen werden. Zur Vorsorgeuntersuchung bzw. zur diagnostischen Beurteilung wird dabei häufig die zweidimensionale Mammographie eingesetzt. In letzter Zeit wird allerdings die zweidimensionale Mammographie häufiger durch die digitale Brust-Tomosynthesis („Digital Breast Tomosynthesis“ - DBT) ersetzt, insbesondere für Differentialdiagnosen. Doch auch für ein Screening im Hinblick auf Brustkrebs wurde die Verwendung von DBT bereits vorgeschlagen.
Bei der DBT werden eine Mehrzahl zweidimensionaler Projektionsbilder unter unterschiedlichen Projektionsrichtungen, also bei unterschiedlichen Projektionswinkeln, aufgenommen. Durch Rekonstruktionsverfahren, die die Konzepte der Computertomographie verwenden, ist es möglich, dreidimensionale Tomosynthesebilddatensätze zu erhalten, die eine verbesserte räumliche Lokalisierung von Zielstrukturen, insbesondere verdächtigen Läsionen, erlauben. Wie auch bei der zweidimensionalen Tomographie ist es üblich, die aufzunehmende Brust für die Aufnahme mittels einer Kompressionsplatte („Paddle“) zu komprimieren, wie dies im Stand der Technik weitgehend bekannt ist. Auch im Rahmen der DBT können übliche Ansichten verwendet werden, wobei dann letztlich die entsprechende Ansichtsrichtung den Mittelpunkt für die variierenden Projektionsrichtungen bildet. Beispielsweise ist es sowohl bekannt, mediolateral-schräge („mediolateral oblique“ - MLO) Scans wie auch Cranial-Caudal-Scans (CC-Scans)durchzuführen. Hierbei ist es häufig vorgesehen, dass die Brust auf unterschiedliche Weise komprimiert wird. Enthält ein Tomosynthesebilddatensatz sowohl Bilddaten einer MLO-Ansicht als auch Bilddaten einer CC-Ansicht, wird dies üblicherweise als ipsilaterale Aufnahme bezeichnet.
Bei der Auswertung eines Tomosynthesebilddatensatzes scrollt der Befunder üblicherweise durch die einzelnen Schichten des wenigstens einen Tomosynthesevolumens in dem Tomosynthesebilddatensatz, um Läsionen auffinden zu können. Bekannt ist es auch, einen sogenannten CINE-Modus einzusetzen, bei dem die verschiedenen Schichten automatisch von unten nach oben nach unten bei einer bestimmten Framerate durchgescrollt werden. Wenn als Zielstrukturen Läsionen, beispielsweise Mikrokalzifikationen oder Massen, detektiert werden, müssen diese analysiert und dokumentiert werden. Teil dieser Dokumentation ist auch die Position, an der sich die Zielstruktur innerhalb der Brust befindet.
Hierzu werden üblicherweise Deskriptoren eingesetzt, die abstrahiert und geeignet für die Darstellung in einem Piktogramm die Position der Zielstruktur, insbesondere einer Läsion, beschreiben, wobei beispielsweise in einem Artikel von Harmien Zonderland and Robin Smithuis, „Bi-RADS for Mammography and Ultrasound 2013“, elektronisch verfügbar unter http://www.radiologyassistant.nl/en/p53b4082c92130/bi-rads-for-mammography-and-ultrasound-2013.html, vorschlägt, folgende Angaben bei der Dokumentation zu tätigen:

1. Angabe der rechten oder linken Brust,
2. Angabe eines Quadranten und einer Zifferblatt-Notation in einer abstrahierten Frontansicht,
3. Eine Tiefenangabe (beispielsweise anteriores, mittleres oder posteriores Drittel), und
4. Abstand von der Brustwarze (Papilla mammae, oft auch als Brustnippel bezeichnet)

Während es im Allgemeinen üblich ist, dass die Details der Dokumentierung durch die einzelnen Institutionen vorgesehen werden, werden doch allgemein ähnliche Schemata eingesetzt, wobei besonders häufige Ortsdeskriptoren die Quadranten- und Zifferblattangaben sind.
Ein Problem bei der Angabe solcher Ortsdeskriptoren ist, dass sie sich auf die unkomprimierte Brust beziehen sollen, um auch unmittelbar mit allen Bildgebungsergebnissen in Verbindung gesetzt werden zu können bzw. bei einem operativen Eingriff berücksichtigt werden zu können. Mithin erfordern solche Ortsdeskriptoren von dem Befunder eine Abschätzung des Aussehens der untersuchten Brust ohne die verwendete Kompression für die Mammographie-Aufnahmen. Hierbei treten besondere Schwierigkeiten bei Tomosynthesebilddatensätzen auf, da sie die komprimierte Brust in verschiedenen Schichten darstellen. Dies erhöht die geistige Anstrengung, die erforderlich ist, eine korrekte Lokalisierung einer bestimmten Läsion vorzunehmen, so dass ein hoher Zeitaufwand und/oder ein hohes Fehlerrisiko bestehen.
DE 10 2010 063 810 A1 offenbart ein bildgebendes Verfahren und eine bildgebende Vorrichtung zum Darstellen dekomprimierter Ansichten eines Gewebebereichs. Dabei wird der Gewebebereich in den Erfassungsbereich einer ersten bildgebenden Modalität eingeführt, wobei der Gewebebereich eine erste Form annimmt. Nachdem das Innere des Gewebebereichs mittels der ersten bildgebenden Modalität erfasst wurde, wird ein erstes Bildvolumen des Inneren des Gewebebereichs ermittelt, wenn er die erste Form einnimmt. Es wird eine erste Transformation des ersten Bildvolumens in einem zweiten Bildvolumen dargestellt, dass das Innere des Gewebes darstellt, wenn der Gewebebereich eine zweite Form einnimmt. Der Gewebebereich kann die Mamma sein, die erste bildgebende Modalität kann ein digitales Brust-Tomosynthese-System sein, bei dem die Brust einer Patienten zwischen einer Kompressionsplatte und einem Kompressionstisch komprimiert wird und die zweite Form des Gewebebereichs kann eine solche sein, bei der kein weiterer Druck auf das Gewebe bzw. die Brust ausgeübt wird. Die Position eines markierten ersten Teilbildvolumens kann im zweiten Bildvolumen angezeigt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Möglichkeit zur Unterstützung des Befunders beim Auswerten von Tomosynthesebilddatensätzen hinsichtlich der Positionsangaben von Zielstrukturen, insbesondere Läsionen, anzugeben.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß ein Unterstützungsverfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Auf diese Weise ist es möglich, dem Befunder automatisch Abschätzungen von Ortsdeskriptoren bzw. geeignete Piktogramme zu Zielstrukturen zur Verfügung zu stellen, die in dem dreidimensionalen Tomosynthesebilddatensatz in ihrer Position markiert wurden, wobei die Position der Zielstruktur durch die erste Ortsinformation beschrieben wird. Die Piktogramminformation, die Piktogramme als abstrahierte, bildliche Darstellungen bereits enthalten kann oder zumindest deren Erstellung ermöglicht, kann dabei in Echtzeit an einem Benutzerinterface ausgegeben werden oder als Eingangsdaten für ein Dokumentationssystem, beispielsweise ein Radiologieinformationssystem (RIS), bereitgestellt werden. Dabei wird zunächst aus der Form der Brust im komprimierten Zustand eine unkomprimierte Brustform abgeleitet und sodann eine Abbildung von Positionen, die in der komprimierten Brustform angegeben sind, auf die unkomprimierte Brustform ermöglicht, wonach wiederum eine Abbildung (mapping) der Positionen in der unkomprimierten Brustform auf ein Piktogramm bzw. eine sonstige abstrahierte, vereinfachte Darstellung ermittelt wird. Hieraus folgt dann die Piktogramminformation.
Dabei sei bereits an dieser Stelle angemerkt, dass der Tomosynthesebilddatensatz durchaus mehrere Ansichten der Brust umfassen kann, beispielsweise Bilddaten einer MLO-Ansicht und/oder einer CT-Ansicht. Es ist zudem denkbar, wie im Stand der Technik bereits vorgeschlagen wurde, dass in die Ermittlung der zweiten Forminformation nur die der MLO-Ansicht zugeordneten Bilddaten eingehen, da hier der größtmögliche Teil des Brustgewebes erfasst wird.
In einem ersten Schritt wird mithin zunächst eine erste Forminformation ermittelt, die die komprimierte Form der Brust beschreibt, wie sie bei der Aufnahme des Tomosynthesebilddatensatzes gegeben war. Sind mehrere Ansichten mit unterschiedlichen Kompressionen vorhanden, werden zweckmäßigerweise erste Forminformationen für alle diese Ansichten ermittelt. Letztlich beschreibt die erste Forminformation ein geometrisches Modell der Brust, das aus den rekonstruierten Tomosynthesebildern, also dem Tomosynthesebilddatensatz, ermittelt wird.
Dabei wird es bevorzugt, wenn die erste Forminformation auf der Grundlage einer Segmentierung der Brustoberfläche und/oder einer Detektion der Brustwarze und/oder des Brustmuskels ermittelt wird. Die Brustwarze (Papilla mammae, Nippel) und die Brustmuskulatur (Musculus pectoralis, kurz Pectoralis) stellen insbesondere auch automatisch detektierbare anatomische Merkmale dar, die zur Beschreibung der Form der Brust geeignet sind. Ferner ist es äußerst zweckmäßig, wenn die Brustoberfläche durch Segmentierung bestimmt wird, so dass letztlich ein Oberflächen-Mesh gegeben ist. Im Stand der Technik wurden bereits verschiedene Verfahren vorgeschlagen, um diese Subinformationen der ersten Forminformation zu ermitteln, welche auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können.
So kann zur Detektion der Brustwarze beispielsweise ein Ansatz gewählt werden, welcher das „Integrated Detection Network Tool Kit“ (IDTK) nutzt, vergleiche hierzu M. Sofka et al., „Integrated Detection Network (IDN) for pose and boundary estimation in medical images", in: IEEE Int. Symp. Biomed. Imag.: Nano to Macro, Chicago, IL, USA, Seiten 294-299 (2011), welches einen Rahmen für das „Marginal Space Learning (MSL)‟ bietet, wie es im Artikel von Y. Zheng et al. „Four-chamber heart modeling and automatic segmentation for 3D cardiac CT volumes using Marginal Space Learning and steerable features", in: IEEE Trans. Med. Imag. 27(11), Seiten 1668-1681 (2008), beschrieben wird. Dabei kann ein Bootstrap-Positionsdetektor eingesetzt werden, der Haar-artige Merkmale nutzt. Diese Ausführungsform wäre ein Beispiel für ein lernendes System, welches in einer Anlernphase trainiert wird. Selbstverständlich ist auch eine Vielzahl anderer Möglichkeiten denkbar, die es, insbesondere mittels Bildbearbeitungsverfahren, erlauben, die Brustwarze zu detektieren und mithin zu lokalisieren.
Auch zur Detektion der Brustmuskulatur sind im Stand der Technik bereits eine Vielzahl von Verfahren bekannt, wobei vorliegend bevorzugt das in EP 2 693 400 A2 beschriebene Verfahren zur automatischen Detektion eines Pektoralmuskels eingesetzt wird. Bezüglich der Ermittlung einer Brustoberfläche aus einem Tomosynthesebilddatensatz sei auf das Verfahren der EP 2 634 748 A1 verwiesen, die hiermit vollständig durch Bezugnahme in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung aufgenommen wird.
In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird sodann die Brustform in einem unkomprimierten Zustand abgeschätzt. Hierzu kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der zweiten Forminformation ein datengetriebenes und/oder ein auf biomechanischer Simulation basierendes Bestimmungsverfahren verwendet wird. Ein besonders bevorzugtes Verfahren beschreibt die bereits genannte EP 2 634 748 A1 , wobei letztlich zur prognostizierenden Bestimmung eines Satzes an Zielformparametern eines Zielformmodells ein datengetriebenes Regressionsverfahren eingesetzt wird, welches aus existierenden radiologischen Bilddaten (Trainingsbilddaten) abgeleitet wurde. Die dortige zweite Form, im hiesigen konkreten Anwendungsfall die unkomprimierte Brustform, wird mithin durch die im Regressionsverfahren bestimmten Zielformparameter als zweite Forminformation beschrieben.
Während der Ansatz der EP 2 634 748 A1 , welcher letztlich auf die Darstellung der Tomosynthesebilddaten in anderer Form abzielt, ohne explizite biomechanische Parameter auskommt, sind zur Anwendung im erfindungsgemäßen Verfahren auch Ansätze denkbar, die biomechanische Simulationen verwenden, beispielsweise also das Verhalten bei Beseitigen der Kompressionsplatte („paddle“) zu analysieren suchen. Jene sind jedoch im Kontext der Ermittlung der zweiten Forminformation im erfindungsgemäßen Verfahren weniger bevorzugt; der Ansatz biomechanischer Simulation ist jedoch, wie im Folgenden noch näher dargelegt werden soll, bei der Ermittlung der zweiten Ortsinformation äußerst zweckmäßig.
Diese erfolgt nun in einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei es besonders bevorzugt wird, wenn zur Ermittlung der zweiten Ortsinformation eine biomechanische Simulation der Bewegung wenigstens der durch die erste Ortsinformation beschriebenen Position von der komprimierten Brustform zu der unkomprimierten Brustform durchgeführt und/oder eine Thin-Plate-Spline-Transformation (TPS-Transformation) auf der Grundlage von in beiden Brustformen lokalisierbaren Referenzpositionen durchgeführt wird. Denkbar ist mithin insbesondere eine Kombination eines datengetriebenen Ansatzes (zur Bestimmung der zweiten Forminformation) und eines auf einer biomechanischen Simulation basierenden Ansatzes (zur Ermittlung der zweiten Ortsinformation). Biomechanische Parameter werden dann genutzt, um das Verhalten nicht in der Forminformation beschriebener Gewebepunkte beim Übergang von der komprimierten Brustform zu der unkomprimierten Brustform zu beobachten und entsprechend bestimmen zu können, wie sich auch die durch die erste Ortsinformation beschriebene Position verändert.
Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn eine TPS-Transformation eingesetzt wird, wie es im Übrigen auch in der bereits genannten EP 2 634 748 A1 beschrieben ist. Die Verwendung von TPS-Transformationen ist rechnerisch sehr effizient und kann so leicht in Echtzeit-Anwendungen eingesetzt werden. Die Verwendung der TPS-Modelle kann dabei auf der vorab genannten Bestimmung der Brustoberfläche und der Detektion der Brustwarze und der Brustmuskulatur basieren, denn es kann vorgesehen sein, dass eine geometrische Kurve so bestimmt wird, dass die Kurve zumindest näherungswiese in der Brustoberfläche und durch eine Mehrzahl anatomischer Landmarken verläuft. Diese Bestimmung der geometrischen Kurve findet sowohl in der komprimierten Brustform als auch in der unkomprimierten Brustform statt. Anschließend werden Kurvenpunkte in den geometrischen Kurven bestimmt, wobei bevorzugt die Kurvenpunkte zwischen Paaren anatomischer Landmarken gleichmäßig verteilt, also beispielsweise äquidistant angeordnet, sind. Daraufhin wird eine Mehrzahl an Konturen in den Brustoberflächen der komprimierten und der unkomprimierten Brustform bestimmt, wobei die Bestimmung der Konturen so gewählt wird, dass jeweils eine Kontur durch einen Kurvenpunkt verläuft. Bevorzugt handelt es sich bei den Konturen um sogenannte Splines. Im mathematischen Sinne ist ein Spline eine Kurve, die durch eine bestimmte Anzahl von Punkten verläuft und diese „glatt“ miteinander verbindet. Die geometrische Lage der Zielstruktur in der unkomprimierten Brustform wird in Abhängigkeit von den Konturen in der unkomprimierten Brustform durch eine Interpolation, bevorzugt wie angesprochen durch eine TPS-Interpolation, zwischen den Konturpunkten der komprimierten Form und der unkomprimierten Brustform beschrieben. Thin-Plate-Splines werden dabei vorteilhaft verwendet, um, basierend auf den oben erwähnten anatomischen Brustoberflächen, die Deformation des Volumens beim Umwandeln von der komprimierten in die unkomprimierte Form zu beschreiben.
Nach Abschluss dieses dritten Schrittes ist nun in jedem Fall die Position der Zielstruktur in der unkomprimierten Brustform, beschrieben durch die zweite Ortsinformation, bekannt.
Wie bereits beschrieben wurde, kann der Tomosynthesebilddatensatz mehrere Ansichten umfassen, beispielsweise eine MLO-Ansicht und eine CC-Ansicht, in denen eine unterschiedliche Kompression der Brust vorliegt und/oder unterschiedliche Ansichten auf dieselbe Kompression gegeben sind. Aus den unterschiedlichen Ansichten können mithin, insbesondere bei unterschiedlicher Kompression, unterschiedliche zweite Ortsinformationen resultieren, die im Folgenden als Vorab-Informationen bezeichnet werden sollen. Dies ist nicht als nachteilhaft zu bewerten, sondern kann vielmehr zu einer genaueren, verlässlicheren Bestimmung der zweiten Ortsinformation führen.
So sieht die vorliegende Erfindung vor, dass bei mehreren, in den Tomosynthesebilddatensatz enthaltenen Ansichten der Brust, denen insbesondere jeweils eine komprimierte Brustform zugeordnet ist, eine zweite Vorab-Ortsinformation für jede Ansicht ermittelt wird, wobei die im weiteren zu verwendende zweite Ortsinformation durch statistische Kombination der Vorab-Ortsinformationen ermittelt wird. Wird also insbesondere die Abbildung der durch die erste Ortsinformation beschriebene Position in der komprimierten Brustform auf die durch die zweite Ortsinformation beschriebene Position in der unkomprimierten Brustform für die verschiedenen Ansichten unabhängig durchgeführt, können unterschiedliche Positionen resultieren, wobei selbstverständlich gewünscht ist, eine einzige, gemeinsame zweite Ortsinformation (und somit auch Piktogramminformation), für die Zielstruktur zu erhalten. Um konsistente Piktogramminformationen zu erhalten, wird mithin vorgeschlagen, die Vorab-Ortsinformationen statistisch zu kombinieren. Dabei ist es zwar grundsätzlich denkbar, die zweite Ortsinformation durch Mittelwertbildung aus den Vorab-Ortsinformationen zu ermitteln, erfindungsgemäß ist jedoch vorgesehen, dass die Mittelwertbildung gewichtet mit einem insbesondere richtungsaufgelösten, der jeweiligen Vorab-Ortsinformation zugeordneten Verlässlichkeitswert erfolgt. Derartige Verlässlichkeitswerte können zum einen häufig von Algorithmen, die Abbildungen berechnen, beispielsweise den erwähnten TPS-Algorithmen, bereits mitgelieferte Verlässlichkeitsgrößen/Fehlerwerte berücksichtigen. Bevorzugt ist es aber, wenn solche Verlässlichkeitswerte von der Kompressionsart der Mamma in der komprimierten Brustform (und gegebenenfalls der Ansicht) abhängen, denn es zeigt sich, dass die ersten Ortsinformationen in bestimmten Richtungen (in denen keine Kompression vorliegt) genauer bestimmt werden können als in anderen Richtungen (in denen Kompression vorhanden ist). Ist aber für die unterschiedlichen Ansichten eine unterschiedliche Kompression der Brust gegeben, liegen mithin unterschiedliche komprimierte Brustformen vor, wie es beispielsweise bei der MLO-Ansicht in Vergleich zu der CC-Ansicht der Fall ist, sind die genauesten Ortsinformationen in beiden Ansichten in unterschiedlichen Richtungen gegeben. Werden mithin die Anteile der Richtungen, in denen die Ortsinformation bei der gegebenen Kompression genauer bestimmt werden kann, jeweils stärker gewichtet in die Mittelwertbildung eingeführt, ergibt sich eine deutlich verbesserte und genauere Bestimmung der zweiten Ortsinformation, nachdem die anisotrope Unsicherheit der Vorab-Ortsinformation bei der Berechnung der endgültigen zweiten Ortsinformation berücksichtigt wird und ausgenutzt wird, dass mehrere unterschiedliche Ortsauflösungscharakteristiken aufweisende Messungen vorliegen. Das so beschriebene Vorgehen erlaubt mithin nicht nur die Abbildung von durch die erste Ortsinformation beschriebenen Positionen auf eine konsistente Piktogramminformation, sondern auch eine Verbesserung der Bestimmung derselben durch Ergänzung der Genauigkeiten.
Im nun folgenden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird dann die zweite Ortsinformation zur Piktogramminformation transformiert. Dafür sind im Wesentlichen zwei Ansätze denkbar, die selbstverständlich auch beide genutzt werden können. Zum einen kann eine Transformation der durch die zweite Ortsinformation beschriebenen Position in der unkomprimierten Brustform auf eine feste, vordefinierte Piktogrammform erfolgen, zum anderen ist es aber auch möglich, allgemeine 3D-Render-Verfahren einzusetzen, um ein patientenspezifisches Piktogramm bilden zu können. Die erste Möglichkeit hat dabei den Vorteil, dass eine Standardisierung erreicht werden kann und der Befunder weiterhin mit Deskriptoren und Piktogrammen arbeiten kann, die ihm bereits bekannt sind. Der Vorteil der zweiten genannten Variante ist es, dass eine eher patientenadaptive und damit eher realistische geometrische Visualisierung der Position von Zielstrukturen ermöglicht wird.
Gemäß dem ersten, bevorzugten Ansatz kann vorgesehen sein, dass die Transformation der zweiten Ortsinformation zu der Piktogramminformation die Abbildung der durch die zweite Ortsinformation beschriebenen Position in der unkomprimierten Brustform in ein eine Piktogrammbrustform beschreibendes Piktogrammmodell umfasst. Auch in diesem Kontext eines „mapping“ auf eine vorgegebene Piktogrammbrustform sind verschiedene Möglichkeiten denkbar.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass bei einer Ermittlung der zweiten Forminformation auf Basis einer Regression in ein statistisches, mögliche Brustformen abdeckendes Brustmodell eine vorgegebene, für alle von dem Brustmodell abgedeckten Brustformen definierte Abbildungsvorschrift verwendet wird. Ist mithin beispielsweise das aus EP 2 634 748 A1 bekannte Vorgehen eingesetzt worden, nutzt dieses ein aus Trainingsdaten gewonnenes statistisches Modell von Brüsten, insbesondere aufgeschlüsselt nach Geschlecht, welches mithin die anatomisch denkbaren und somit möglichen Brustformen insgesamt abdeckt. Mit anderen Worten ist das statistische Modell der Brust so ausgestaltet, dass es möglichst alle in der Realität möglichen unkomprimierten Brustformen beschreiben kann, wozu es bevorzugt auf einer Hauptkomponentenanalyse (PCA) basiert. Sind aber vorab die durch das statistische Modell abgedeckten Brustformen insgesamt mathematisch beschreibbar vorbekannt, kann dieses a priori-Wissen genutzt werden, um eine generische Abbildungsvorschrift ebenso a priori zu definieren.
In diesem Kontext ist es besonders vorteilhaft, wenn zur Definition der Abbildungsvorschrift Punktkorrespondenzen zwischen aus den projizierten abgedeckten Brustformen ermittelten, der abstrahierten Ansicht des Piktogramms entsprechenden Projektionen und wenigstens einem aus dem Piktogrammmodell ableitbaren, zu verwendenden Piktogramm verwendet werden. Mit anderen Worten können Punktkorrespondenzen zwischen einer geeigneten Projektion des dreidimensionalen statistischen Modells und dem Piktogramm (bzw. den Piktogrammen) definiert werden, wobei Positionen erneut unter der Verwendung von TPS-Transformationen auf das Piktogramm abgebildet werden können.
Alternativ ist es auch denkbar, dass zur Ermöglichung der Abbildung in das Piktogrammmodell ein zur Beschreibung von Positionen in dem Piktogrammmodell genutztes, insbesondere zylindrisches Koordinatensystem mit der durch die zweite Forminformation beschriebenen unkomprimierten Brustform registriert wird. Dabei kann es sich bevorzugt um ein zylindrisches Koordinatensystem handeln, welches beispielsweise dann geeignet ist, wenn eines des wenigstens einen Piktogramms eine kreisförmige, stilisierte Frontansicht auf die Brust betrifft, bei dem eine Position beispielsweise als Quadrantenangabe und/oder in einer Zifferblattnotation angegeben werden kann. Bevorzugt betrifft dann ein weiteres Piktogramm Tiefensektoren, beispielsweise das anteriore Drittel, das mittlere Drittel und das posteriore Drittel der Brust, abgebildet über die Längsachse des Zylinders. Ein solches Koordinatensystem, insbesondere ein zylindrisches Koordinatensystem, kann durch wenigstens einen ausgezeichneten, anhand der zweiten Forminformation ermittelbaren Punkt und/oder durch wenigstens eine anhand der zweiten Forminformation ermittelbare Richtung gekennzeichnet sein. In einem konkreten Beispiel bedeutet dies, dass als ein ausgezeichneter, in den jeweiligen Forminformationen bekannter Punkt die Brustwarze verwendet werden kann, während als Richtung die in der Forminformation bevorzugt ebenso bekannte Posterior-Anterior-Richtung genutzt wird, um ein zylindrisches Koordinatensystem zu definieren. Mit anderen Worten kann die Rotationsachse eines zylindrischen Koordinatensystems durch die Brustwarze und eine Richtung zur Brustmuskulatur hin definiert werden. In einem solchen zylindrischen Koordinatensystem lassen sich dann, wie bereits dargelegt wurde, bevorzugt quadranten- bzw. zifferblattbasierte Frontansicht-Piktogramme und Tiefenbereiche betreffende Seitenansicht-Piktogramme realisieren. Um die Transformation der zweiten Ortsinformation in dieses zylindrische Koordinatensystem des Piktogrammmodels zu ermöglichen, wird zweckmäßig ein Registrierungsvorgang verwendet, wie er grundsätzlich bereits bekannt ist. Es sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass nicht zwangsläufig die Brustwarze den relevanten Punkt zur Definition des zylindrischen Koordinatensystems bilden muss, sondern es durchaus denkbar ist, andere ausgezeichnete Punkte zu verwenden, beispielsweise ein Massenzentrum oder dergleichen.
In einer eher patientenspezifische Piktogramme liefernden Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann, wie bereits angedeutet wurde, zweckmäßig vorgesehen sein, dass die Transformation der zweiten Ortsinformation zu der Piktogramminformation wenigstens einen Rendervorgang hinsichtlich der durch die zweite Forminformation beschriebenen unkomprimierten Brustform umfasst. Dabei wird ausgenutzt, dass, da eine Abschätzung der Form der Brust sowie der Positionen der Zielstrukturen im dreidimensionalen Raum der unkomprimierten Brust bekannt sind, generische 3D-Renderverfahren eingesetzt werden können, um piktogrammartige bzw. schematische Ansichten der Brust zu erzeugen. Das hat den Vorteil, dass ein patientenspezifisches Piktogramm generiert wird, welches die wahre Geometrie der untersuchten Brust besser wiedergibt. Dabei sind verschiedene Render-Ansätze denkbar.
So kann beispielsweise vorgesehen sein, dass als zu rendernder Datensatz die aus der zweiten Forminformation bestimmbare Oberfläche der unkomprimierten Brustform und die durch die zweite Ortsinformation beschriebene Position der Zielstruktur verwendet werden. Mithin kann ein biometrisches Rendern des Mesh-Modells der Brustoberfläche gemeinsam mit der Position der Zielstruktur in der unkomprimierten Brust erfolgen. Die Brustoberfläche kann dabei wenigstens teilweise transparent, beispielsweise als Gitternetz (Mesh) dargestellt werden.
Ein anderer Ansatz sieht vor, dass als zu rendernder Datensatz ein insbesondere binär zwischen zur unkomprimierten Brustform gehörenden Bereichen und nicht zur unkomprimierten Brustform gehörenden Bereichen unterscheidender Volumendatensatz mit der darin markierten, durch die zweite Ortsinformation beschriebenen Position der Zielstruktur verwendet wird. In diesem Fall wird also ein künstliches Voxelvolumen aus dem geometrischen Modell der unkomprimierten Brust, wie es durch die zweite Forminformation beschrieben ist, gemeinsam mit der darzustellenden Position erzeugt und mit einem generischen Volumen-Render-Algorithmus gerendert. Es sei darauf hingewiesen, dass ein solcher zu rendernder Volumendatensatz auch zur Erzeugung von MPR-artigen Bildern oder Projketionsbildern (durch Vorwärtsprojektion in dem Volumendatensatz) als Piktogramme eingesetzt werden kann, in denen dann die Position der entsprechenden Zielstruktur zu erkennen ist. Wird dabei tatsächlich von einer binären Darstellung ausgegangen, können beispielsweise durch drei zueinander senkrecht gewählte MPR-artige Piktogramme in zueinander senkrechten Schichten, die die Position enthalten, Positionen von Zielstrukturen äußerst intuitiv dargestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es bei allen diesen auf Rendern basierenden Ansätzen, wenn eine dynamische Anpassung der insbesondere dargestellten Piktogramminformation in Abhängigkeit wenigstens einer einen veränderten Renderparameter beschreibenden Benutzereingabe zur Rotation und/oder zum Zoomen und/oder zum Verschieben des durch den Rendervorgang erhaltenen Piktogramms erfolgt. Es ist mithin eine interaktive 3D-Visualisierung der Piktogramme denkbar, die eine Rotation, ein Zoomen und ein Verschieben der Ansicht erlaubt, so dass die räumliche Vorstellung des Betrachters von der Lage der Zielstruktur innerhalb der unkomprimierten Brust deutlich verbessert werden kann. Selbstverständlich ist es auch denkbar, vordefinierte Ansichten beim Rendern eizusetzen.
Wie bereits erwähnt wurde, muss die Piktogramminformation nicht zwangsläufig aus dem Piktogramm selbst bestehen, sondern kann auch die zur Erzeugung des Piktogramms notwendigen Deskriptoren enthalten. So kann auch vorgesehen sein, dass als Piktogramminformation die Darstellung der Position der Zielstruktur in wenigstens einem Piktogramm ermöglichende Ortsdeskriptoren ermittelt werden. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Deskriptoren einen Quadranten, in dem sich die Zielstruktur befindet, und/oder eine auf eine Zifferblattdarstellung bezogene Richtungsangabe der Zielstruktur in dem Piktogramm und/oder eine Tiefeninformation in Anterior-Posterior-Richtung, insbesondere bezogen auf in dem Piktogramm unterscheidbar dargestellte Tiefensektoren, und/oder einen Abstand zu einem ausgezeichneten Punkt oder einer ausgezeichneten Fläche, die auch im Piktogramm dargestellt ist, umfassen. Beispielsweise ist es denkbar, Quadranten und Ziffernblattnotationen einer Zielstruktur, insbesondere einer Läsion, aus der Abbildung auf ein zylindrisches Koordinatensystem abzuleiten, wie bereits beschrieben wurde. Ein zugeordneter Abstand zu einer insbesondere die Längsachse des zylindrischen Koordinatensystems definierenden Brustwarze kann ebenso in diesem Projektionsraum anhand der Abbildung ermittelt werden.
Allgemein gesagt können Abstände von einem Bezugspunkt bzw. einer Bezugsfläche, insbesondere von der Brustwarze, der Brustmuskulatur und der Brustoberfläche (skinline), in der aufgenommenen komprimierten Brust genauso bestimmt werden wie in der unkomprimierten Brust, da die komplette Geometrie der Brust in diesen Räumen anhand der ersten und der zweiten Forminformation bekannt ist. Ein Vorteil des Messens der Abstände in der unkomprimierten Brustform ist, dass so für unterschiedliche Ansichten ein einziges, konsistentes Maß erhalten wird, insbesondere, nachdem, wie beschrieben wurde, bevorzugt die zweite Ortsinformation durch Kombination von Vorab-Ortsinformationen unterschiedlicher Ansichten die Qualität der zweiten Ortsinformation verbessernd gewonnen werden kann.
Um Ortsdeskriptoren, die die Tiefe betreffen, beispielsweise die Lagen in einem anterioren, mittleren oder posterioren Drittel, zu ermittelt, kann das sich aus der zweiten Forminformation ergebende geometrische Modell der unkomprimierten Brust in entsprechende Tiefensektoren unterteilt werden, so dass anhand der zweiten Ortsinformation leicht ermittelt werden kann, welchem Tiefensektor die Zielstruktur zuzuordnen ist.
Zusammenfassend erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren also, Piktogramme bzw. die Erstellung von Piktogrammen ermöglichende Ortsdeskriptoren automatisch abzuleiten, indem ein virtuell unkomprimiertes Modell der Brust verwendet wird, so dass die Fehleranfälligkeit des Dokumentationsvorgangs verringert und die Genauigkeit erhöht wird.
Neben dem Verfahren betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Vorrichtung zur Unterstützung eines Befunders bei der Ortsbeschreibung wenigstens einer in einem Tomosynthesebilddatensatz einer komprimierten Brust eines Patienten mittels einer ersten Ortsinformation lokalisierten Zielstruktur, aufweisend eine Empfangsschnittstelle zum Empfangen des Tomosynthesedatensatzes, eine Recheneinrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und eine Ausgabeschnittstelle zur Ausgabe der Piktogramminformation und/oder einer daraus abgeleiteten Darstellung. Dabei kann sich die Ausgabeschnittstelle sowohl an ein Ausgabemedium, beispielsweise an eine Benutzerschnittstelle, wenden, es ist jedoch auch denkbar, die Piktogramminformation unmittelbar an ein zur Dokumentation genutztes System, beispielsweise ein Radiologieinformationssystem (RIS), weiterzugeben. Die hier genannten Schnittstellen können als Software und/oder Hardware realisiert sein; auch die Recheneinrichtung kann Software und/oder Hardwarekomponenten umfassen, beispielsweise einen Prozessor und eine Speichereinrichtung. Sämtliche Ausführungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich analog auf die erfindungsgemäße Vorrichtung übertragen, so dass auch mit dieser die bereits genannten Vorteile erhalten werden können.
Insbesondere werden durch die Recheneinrichtung der erfindungsgemäßen Unterstützungsvorrichtung mithin realisiert:

- eine Ermittlungseinheit zur Ermittlung einer wenigstens eine erste, komprimierte Brustform in dem Tomosynthesebilddatensatz beschreibenden ersten Forminformation,
- eine Bestimmungseinheit zur Bestimmung einer zweiten, die Brust in einer unkomprimierten Brustform beschreibenden Forminformation aus der ersten Forminformation,
- eine Übertragungseinheit zur Abbildung der Position der wenigstens einen Zielstruktur von der komprimierten Brustform auf die unkomprimierte Brustform unter Verwendung wenigstens der zweiten Forminformation zur Ermittlung einer zweiten, auf die unkomprimierte Brustform bezogenen Ortsinformation, und
- eine Transformationseinheit zur Transformation der zweiten Ortsinformation in eine eine abstrahierte bildliche Darstellung ermöglichende und/oder diese beschreibende Piktogramminformation. Selbstverständlich ist es auch denkbar, Funktionseinheiten vorzusehen, die bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens diskutierte weitere, vorteilhafte Schritte realisieren bzw. die hier genannten Funktionseinheiten durch entsprechende Subeinheiten weiter zu charakterisieren.

Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Computerprogramm, das die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens durchführt, wenn es auf einer Recheneinrichtung ausgeführt wird.
Auch für das Computerprogramm gelten die bezüglich des Verfahrens und der Vorrichtung getätigten Ausführungen entsprechend fort. Das Computerprogramm kann auf einem elektrisch lesbaren, nicht transienten Datenträger, beispielsweise einer CD-ROM, abgespeichert vorliegen.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Dabei zeigen:

1 eine schematische perspektivische Darstellung der Aufnahme einer Brust,
2 eine erfindungsgemäße Unterstützungsvorrichtung,
3 die Funktionseinheiten der Recheneinrichtung der Unterstützungsvorrichtung der 2,
4 eine Skizze zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 ein Tiefensektoren anzeigendes Piktogramm,
6 ein durch Rendern ermitteltes Piktogramm in einer ersten Ansicht,
7 ein durch Rendern ermitteltes Piktogramm einer zweiten Ansicht,
8 ein durch Rendern ermitteltes Piktogramm in einer dritten Ansicht,
9 drei zueinander senkrechte, MPR-artige Piktogramme und
10 ein aus einem Volumendatensatz gerendertes Piktogramm.

1 zeigt schematisch einen Teil einer Mammographie-Einrichtung 1, mit der Tomosynthesebilddatensätze einer Brust 4 einer Patientin 2 aufgenommen werden können. Insbesondere kann die abschnittsweise dargestellte Mammographie-Einrichtung 1 verwendet werden, um DBT-Bilddaten als Tomosynthesebilddatensatz zu generieren. Die Brust 4 wird dabei durch einen mechanischen Mechanismus, das sogenannte Paddle 5, fixiert und komprimiert, wobei die 1 eine Positionierung der Patientin 2 in der MLO-Position zur Aufnahme von Tomosynthesebilddaten in einer MLO-Ansicht zeigt. Weiterhin dargestellt sind die Brustwarze 3 (Papilla), der Brustansatz 7 und die Unterbrustfalte 6, welche in der medizinischen Praxis auch als Brustumschlagsfalte bezeichnet wird.
Strichliert angedeutet ist zudem die Begrenzung der Brustmuskulator 8, die als Begrenzungslinie bzw. -Fläche der Brust 4 zum Rest des Körpers der Patientin 2 aufgefasst werden kann. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 9 zur Unterstützung eines Befunders bei der Ortsbeschreibung wenigstens einer in einem Tomosynthesebilddatensatz einer komprimierten Brust 4 lokalisierten Zielstruktur, wobei die Position der in dem Tomosynthesebilddatensatz lokalisierten Zielstruktur durch eine erste Ortsinformation beschrieben wird. Die Unterstützungsvorrichtung 9 weist eine Empfangsschnittstelle 10 zur Entgegennahme eines Tomosynthesebilddatensatzes sowie der ersten Ortsinformation auf. Diese Daten können unmittelbar von der Mammographie-Einrichtung 1 übermittelt werden, aber auch über eine Zwischenvorrichtung, beispielsweise einen Befundungsarbeitsplatz, an dem Zielstrukturen in ihrer Position markiert wurden, beispielsweise Läsionen als Zielstrukturen.
Eine Recheneinrichtung 11, die vorliegend wenigstens einen Prozessor 12 und eine damit verbundene Speichereinrichtung 13 umfasst, ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet, wie im Folgenden noch näher erläutert werden wird. Die Recheneinrichtung 9 bestimmt also aus der ersten Ortsinformation und dem Tomosynthesebilddatensatz eine Piktogramminformation, die entweder bereits ein Piktogramm enthält oder aber zur Erzeugung einer solchen abstrahierten bildlichen Darstellung genutzt werden kann. Die Piktogramminformation wird über wenigstens eine von zwei Ausgabeschnittstellen 14, 15 ausgegeben, wobei die Ausgabeschnittstelle 14 vorliegend einer Anzeigevorrichtung 16 zugeordnet ist, wo das Piktogramm betrachtet werden kann, beispielsweise innerhalb einer entsprechenden Benutzerschnittstelle. Der Anzeigevorrichtung 16 ist auch eine Eingabevorrichtung 17 zugeordnet, über die beispielsweise auch Parameter der Generierung der Darstellung aus der Piktogramminformation oder gar der Generierung der Piktogramminformation selbst angepasst werden können, wobei die Piktogramminformation und die entsprechenden Piktogramme vorliegend in Echtzeit generiert werden können, mithin beispielsweise bei durch Rendern entstandenen Piktogrammen Renderparameter angepasst werden können, die zu einer Rotation des Piktogramms, zu einem Zoomen und/oder einer Verschiebung des Sichtpunktes genutzt werden können.
Die Ausgabeschnittstelle 15 ist einem Radiologieinformationssystem 18 (RIS) zugeordnet, in dem die Piktogramminformation zu Dokumentationszwecken abgelegt werden kann, um beispielsweise zu einem späteren Zeitpunkt einen Vergleich mit Bilddaten einer anderen Modalität zu ermöglichen und/oder einen Eingriff zu planen.
3 zeigt den funktionalen Aufbau der Recheneinrichtung 11 genauer. Diese umfasst zunächst eine Ermittlungseinheit 19, die zur Ermittlung einer wenigstens eine erste, komprimierte Brustform in dem Tomosynthesebilddatensatz beschreibenden ersten Forminformation ausgebildet ist, was der Durchführung eines ersten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens entspricht. Die erste Forminformation beschreibt mithin die komprimierte Brustform während der Aufnahme von Bilddaten des Tomosynthesebilddatensatzes, wobei vorliegend für jede Art der Kompression, beispielsweise die unterschiedliche komprimierte Brustform in MLO-Ansicht und CC-Ansicht, eine eigene erste Forminformation ermittelt wird. Letztlich beschreibt die erste Forminformation also ein geometrisches Modell der komprimierten Brust 4. Die erste Forminformation umfasst die Brustoberfläche der komprimierten Brust 4, vorliegend in einer Mesh-Beschreibung. Die Brustoberfläche wird durch ein bekanntes Segmentierungsverfahren bestimmt, welches die Tomosynthesebilddaten der entsprechenden Ansicht im Tomosynthesebilddatensatz auswertet, insbesondere also die rekonstruierten, dreidimensionalen Tomosynthesebilder. Ferner werden durch Auswertung der Bilddaten des Tomosynthesebilddatensatzes die Brustmuskulatur 8, zumindest in Form der die Brust 4 begrenzenden Linie, sowie die Brustwarze 3 detektiert und somit lokalisiert, was ebenso in die erste Forminformation eingeht. Auch hierfür können grundsätzlich bekannte Bildverarbeitungsalgorithmen eingesetzt werden, zur Detektion der Brustmuskulatur beispielsweise das in EP 2 693 400 A2 beschriebene Verfahren. Zur Bestimmung der Brustoberfläche in einem Oberflächen-Mesh-Modell wird vorliegend das in EP 2 634 748 A1 beschriebene Vorgehen verwendet.
Eine Bestimmungseinheit 20 ist zur Durchführung eines zweiten Verfahrensschritts vorgesehen, mithin zur Bestimmung einer zweiten, die Brust in einer unkomprimierten Brustform beschreibenden Forminformation aus der ersten Forminformation ausgebildet. Auch hierfür wird vorliegend das in EP 2 634 748 A1 beschriebene Vorgehen verwendet, das letztlich auf einem statistischen Modell basiert, das sämtliche anatomisch möglichen Brustformen abdeckt und eine Regression nutzt, um die der komprimierten Brust 4 zugeordnete, die unkomprimierte Brustform beschreibende Modellinstanz des statistischen Modells auffinden zu können. In anderen Ausführungsbeispielen können auch hier biomechanische Simulationen berücksichtigt werden. Es wird darauf hingewiesen, dass aufgrund der Natur des Vorgehens, die sich an der Brustoberfläche, der Begrenzung der Brust 4 durch die Brustmuskulatur 8 und der Position der Brustwarze 3 orientiert, die Brustoberfläche und die beiden anatomischen Merkmale auch durch die zweite Forminformation bekannt sind.
In einer Übertragungseinheit 21, die einem dritten Schritt des Verfahrens zugeordnet ist, kann nun die durch die erste Ortsinformation beschriebene Position der wenigstens einen Zielstruktur, insbesondere Läsion, von der komprimierten Brustform, beschrieben durch die erste Forminformation, auf die unkomprimierte Brustform, beschrieben durch die zweite Forminformation, abgebildet werden, um eine zweite, auf die umkomprimierte Brustform bezogene Ortsinformation zu ermitteln. Es findet mithin ein „mapping“ statt, in dem auf Zielstrukturen, insbesondere Läsionen, bezogene Positionen von der komprimierten Brustform auf die unkomprimierte Brustform übertragen werden. Vorliegend werden hierzu auf rechnerisch äußerst effiziente Art und Weise, mithin Echtzeit-Anwendungen erlaubend, Thin-Plate-Spline-Transformationen (TPS-Transformationen) eingesetzt, wie dies durch EP 2 634 748 A1 näher beschrieben ist. Auch hier kann in anderen Ausführungsbeispielen zusätzlich oder alternativ auf biomechanische Simulationen des Inneren der Brust 4 zurückgegriffen werden.
Die Konsolidierungseinheit 22 ist optional und somit auch einem optionalen vierten Schritt des Verfahrens zugeordnet. Vorliegend wird sie eingesetzt, da in dem beispielhaft herangezogenen Tomosynthesedatensatz Tomosynthesebilddaten (DBT-Daten) sowohl in der MLO-Ansicht als auch in der CT-Ansicht vorliegen. Die entsprechenden Tomosynthesebilddaten sind in unterschiedlichen komprimierten Brustformen aufgenommen worden. In beiden resultierenden dreidimensionalen Tomosynthesebildern hat der Arzt nun die Zielstruktur, beispielsweise eine Läsion, markiert bzw. automatisch durch eine Diagnosesoftware auffinden lassen, so dass für beide Ansichten Positionen beschreibende erste Ortsinformationen vorliegen. Diese müssen nicht zwangsläufig dieselbe zweite Ortsinformation zur Folge haben, was aber im Hinblick auf Konsistenz erwünscht ist.
Mithin wurden in der Übertragungseinheit 21 im dritten Schritt zweite Ortsinformationen als Vorab-Informationen sowohl für die MLO-Ansicht als auch für die CT-Ansicht bestimmt. Diese werden in der Konsolidierungseinheit 22 nun statistisch kombiniert, wobei vorliegend ein gewichteter Mittelwert gebildet wird, um die endgültige, weiterzuverwendende zweite Ortsinformation zu ermitteln. Zur Gewichtung wird dabei ein anisotroper Verlässlichkeitswert herangezogen, der derart verwendet wird, dass sich die Gesamtqualität der zweiten Ortsinformation unter Berücksichtigung der Genauigkeit der Bestimmung der ersten Ortsinformation sogar noch verbessert. Aufgrund der unterschiedlichen Kompression und Ansichten ist nämlich die Positionsbestimmung bei der Ermittlung der ersten Positionsinformation in den unterschiedlichen Ansichten in unterschiedliche Richtungen genauer, was durch den Verlässlichkeitswert, der beispielsweise bestimmten Richtungen zugeordnet sein kann, ausgedrückt wird. In den Verlässlichkeitswert können ferner von den durch die Einheiten 19 bis 21 verwendeten Algorithmen gelieferte Verlässlichkeitsinformationen eingehen. Nachdem mit dem (anisotropen) Verlässlichkeitswert gewichtet wird, haben die genauer bestimmten Anteile der einzelnen Vorab-Ortsinformationen einen größeren Einfluss, was die Gesamtgenauigkeit der Bestimmung der zweiten Ortsinformation deutlich verbessert. Der hier beschriebene vierte Schritt bzw. die Konsolidierungseinheit 22 werden dabei verwendet, da tatsächlich unterschiedliche Ansichten in dem Tomosynthesebilddatensatz vorliegen.
Ist die zweite Ortsinformation ermittelt, wird diese an eine Transformationseinheit 23 weitergegeben, die einem fünften Schritt des Verfahrens zugeordnet ist und zur Transformation der zweiten Ortsinformation in einer eine abstrahierte bildliche Darstellung ermöglichende und/oder diese beschreibende Piktogramminformation ausgebildet ist.
Dabei gibt es zwei unterschiedliche Möglichkeiten, die beide Vorteile aufweisen und auch beide parallel eingesetzt werden können. So können zum einen Positionen der unkomprimierten Brustform auf eine vordefinierte Piktogrammform, beispielsweise beschrieben durch ein Piktogrammmodell, abgebildet werden; möglich ist es jedoch auch, allgemeine 3D-Renderverfahren einzusetzen, um ein patientenspezifisches Piktogramm zu erhalten. Dabei sei nochmals darauf hingewiesen, dass nicht zwangsläufig das Piktogramm selbst als Piktogramminformation ermittelt und ausgegeben werden muss, sondern dass durchaus möglich ist, auch Ortsdeskriptoren, aus denen das Piktogramm leicht aufzubauen ist, beispielsweise also Attribute eines in eine vorgegebene Piktogrammform einzuzeichnenden Punktes, ermittelt werden können. Hierauf wird bei der Diskussion konkreter Piktogramme noch näher eingegangen werden.
Im ersten Fall, mithin der Verwendung einer vorgegebenen Piktogrammform, beschrieben durch ein vorgegebenes Piktogrammmodell, wird vorliegend ausgenutzt, dass der Raum unkomprimierter Brustformen durch das verwendete statistische Modell, vergleiche auch EP 2 634 748 A1 , bekannt ist. Dies wurde genutzt, indem eine Abbildungsvorschrift definiert wurde, die für alle von dem statistischen Brustmodell abgedeckten Brustformen verwendbar ist. Nachdem vorliegend die Brust als im Wesentlichen zylindrisch im Piktogrammmodell angenommen wird, so dass eine abstrahierte Frontansicht als ein erstes Piktogramm und eine Tiefenbereiche beschreibende Seitenansicht als zweites Piktogramm generiert werden kann, können beispielsweise entsprechende Projektionen der unkomprimierten Brustformen, mithin Frontal- und Lateralansichten generiert werden. Für diese werden Punktkorrespondenzen zu den jeweiligen Piktogrammen festgelegt, woraus sich die Abbildungsvorschrift ergibt.
Alternativ zu einem derartigen Vorgehen ist es in einem anderen Ausführungsbeispiel auch möglich, dass zur Ermöglichung der Abbildung in das Piktogrammmodell ein zur Beschreibung von Positionen in dem Piktogrammmodell genutztes, beim vorliegend eingesetzten Piktogrammmodell zylindrisches Koordinatensystem mit der durch die zweite Forminformation beschriebenen unkomprimierten Brustform registriert wird. Dabei wird vorliegend zweckmäßig ein zylindrisches Koordinatensystem verwendet, dessen Rotationsachse durch die Brustwarze 3 und eine Richtung zu der Brustmuskulatur 8 hin definiert ist. Diese Informationen sind, wie oben beschrieben wurde, aus der zweiten Forminformation leicht ableitbar. Somit existiert dann eine Abbildungsvorschrift von der unkomprimierten Brustform in das zylindrische Koordinatensystem, welche die Transformation der zweiten Ortsinformation auf die Piktogramminformation erlaubt.
Sollen auch patientenspezifische, die konkrete Brustform wiederspiegelnde Piktogramme eingesetzt werden, werden zu rendernde Datensätze definiert, beispielsweise durch die Brustoberfläche gemeinsam mit der durch die zweite Ortsinformation beschriebenen Position oder auch als Volumendatensatz, in dem insbesondere binär zwischen Bereichen, die zur Brust 4 gehören und Bereichen, die nicht zur Brust 4 gehören, unterschieden wird. Auch in einem solchen Volumendatensatz ist das Voxel, in dem die Position der zweiten Ortsinformation liegt, selbstverständlich entsprechend markiert. Gerade bei diesen Ansätzen, die einen Rendervorgang verwenden, bieten sich die interaktiven 3D-Visualisierungen, wie sie bezüglich der Eingabevorrichtung 17 beschrieben wurden, an.
4 fasst das beschriebene Verfahren zur Unterstützung des Befunders bei der Ortsbeschreibung für eine Dokumentation nochmals kurz zusammen und zeigt auch bereits ein Beispiel für ein Piktogramm 24, welchem ein zylindrisches Koordinatensystem und mithin ein zylindrisches Piktogrammmodell zu Grunde liegt, was abstrahiert eine Frontansicht der Brust 4 ermöglicht.
Im beschriebenen Verfahren wird also ausgegangen von einem Tomosynthesebilddatensatz, wobei ein rekonstruiertes Tomosynthesebild 25 einer MLO-Ansicht schematisch als Ausgangspunkt gezeigt ist, und einer in dem Tomosynthesebild 25 markierten Zielstruktur 26, hier einer Läsion, deren Position 27 durch eine erste Ortsinformation beschrieben ist. Mittels des ersten bis vierten Schrittes des Verfahrens wird diese Position 27, symbolisiert durch den Pfeil 28, auf eine Position 29 in einer unkomprimierten Brustform 30 der Brust 4 übertragen.
Der letzte, fünfte Schritt des Verfahrens, symbolisiert durch den Pfeil 51, überträgt die zweite Ortsinformation nun in das Piktogrammmodell (und zusätzlich oder alternativ ein gerendertes Piktogramm), so dass eine Position 31 in einem Piktogramm 24 darstellbar ist, wozu die entsprechend ermittelte Piktogramminformation genutzt wird.
Das in 4 dargestellte Piktogramm 24 entspricht im Wesentlichen einer abstrahierten Frontansicht der Brust 4, deren Zentrum auch die die Rotationsachse des zylindrischen Koordinatensystems definierende Brustwarze 3 bildet, was eine intuitive Orientierung ermöglicht. Ersichtlich ist die in dem Piktogrammmodell kreisförmig angenäherte Brust 4 nicht nur in vier Quadranten 32 bis 35 unterteilt, sondern auch um eine Zifferblattdarstellung ergänzt, in der der erste Quadrant 32 Zeigerstellungen von 0 bis 3 Uhr, der zweite Quadrant 33 Zeigerstellungen von 3 bis 6 Uhr, der dritte Quadrant 34 Zeigerstellungen von 6 bis 9 Uhr und der vierte Quadrant 35 Zeigerstellungen von 9 bis 12 Uhr entspricht. Vorliegend liegt die Position 31, was durch einen entsprechenden Ortsdeskriptor in der Piktogramminformation beschrieben sein kann, bei etwa 2:30 Uhr, wobei ein weiterer Ortsdeskriptor der Piktogramminformation den Abstand der Zielstruktur von der Brustwarze 3 betrifft, welcher ebenso, vgl. Doppelpfeil 36, in dem Piktogramm 24 visualisiert wird.
Zu dem Piktogramm 24 gehört auch die abstrahierte seitliche Darstellung der Brust 4 als Piktogramm 37 der 5, in dem die Brust in Anterior-Posterior-Richtung in Tiefensektoren I, II und III unterteilt ist, wobei der Tiefensektor I das anteriore Drittel der Brust 4, der Tiefensektor II das mittlere Drittel der Brust 4 und der Tiefensektor 3 das posteriore Drittel der Brust 4 umfasst. Teil der Piktogramminformation ist nun wenigstens eine Zugehörigkeit zu einem der Tiefensektoren I bis III, wobei selbstverständlich auch eine genauere Tiefenangabe vorhanden sein kann, die es ermöglicht, die Position 31 auch im Piktogramm 34 darzustellen.
Vorliegend kann bei der Verwendung der Piktogramme 24, 37 die Piktogramminformation mithin als Deskriptoren eine Zifferblatt-Richtungsangabe, einen Abstand zur Brustwarze 3 und einen Tiefeninformation, insbesondere eine Zugehörigkeit zu einem Tiefensektor I bis III, umfassen, wobei selbstverständlich auch weitere Informationen ergänzend vorliegen können oder in anderen Ausführungsbeispielen andere Piktogramme mit anderen zu Grunde liegenden Piktogrammmodellen verwendet werden können.
Wie erwähnt wurde, können auch patientenspezifische, mithin die konkrete unkomprimierte Brustform 30 wiedergebende Piktogramme durch Rendern erzeugt werden, wobei die 6 bis 8 verschiedene gerenderte Ansichten der unkomprimierten Brustform 30 mit darin gezeigten Positionsmarkern 38, 39 und 40 als Piktogramme 41, 42 und 43 zeigen. Der Positionsmarker 38 zeigt dabei die Position der Brustwarze 3 an, die Positionsmarker 39 und 40 die von Zielstrukturen, beispielsweise von Läsionen. Das Piktogramm 41 entspricht einer MLO-Ansicht, das Piktogramm 42 einer CT-Ansicht und das Piktogramm 43 einer Dorsal-Ansicht.
Die Piktogramme sind aus dem Rendern eines Datensatzes hervorgegangen, der die Brustoberfläche in der unkomprimierten Brustform 30, die Position der Brustwarze 38 sowie die durch die entsprechenden zweiten Ortsinformationen beschriebenen Positionen der Zielstrukturen enthielt.
Alternativ kann auch ein insbesondere binärer Volumendatensatz erzeugt werden, der in Bereiche unterteilt ist, die zur Brust 4 gehören und Bereiche, die nicht zur Brust 4 gehören. Zusätzlich werden Voxel, die der Position 29 der Zielstruktur 26 entsprechen, entsprechend markiert. Dies ermöglicht nicht nur volumengerenderte Darstellungen, sondern auch MPR-ähnliche Darstellungen als Piktogramme, wie durch 9 näher erläutert wird. Das darin dargestellte Piktogramm 44 enthält drei zueinander senkrechte MPR-Darstellungen 45, die jeweils deutlich zur Brust 4 gehörende Bereiche 46 sowie die Positionsmarker 47 für das entsprechend für die Zielstruktur markierte Voxel enthalten. Zur besseren Orientierung sind zudem durch die Linien 48 die Lagen der jeweiligen anderen MPR-Schichten angedeutet; selbstverständlich wurden die den MPR-Darstellungen 44 zu Grunde liegenden MPR-Schichten so gewählt, dass jeweils das für die Zielstruktur 26 markierte Voxel in ihnen liegt.
10 zeigt schließlich als weiteres Piktogramm 49 eine durch einen gängigen Volumenrendervorgang aus dem beschriebenen Volumendatensatz erhaltene Darstellung der Brust 4, bei der zur Brust 4 gehörende Bereiche 46 als transparent angesetzt wurden, so dass das markierte Voxel als Positionsmarker 50 auch im Piktogramm 49 deutlich erkennbar ist. Auch hier kann eine Echtzeit-3D-Visualisierung sinnvoll sein, die der Änderung von Renderparametern mittels der Eingabevorrichtung 17 zugänglich ist.

Claims

Verfahren zur Unterstützung eines Befunders bei der Ortsbeschreibung wenigstens einer in einem Tomosynthesebilddatensatz einer komprimierten Brust (4) eines Patienten (2) mittels einer ersten Ortsinformation lokalisierten Zielstruktur (26), umfassend folgende Schritte: - Ermittlung einer wenigstens eine erste, komprimierte Brustform in dem Tomosynthesebilddatensatz beschreibenden ersten Forminformation, - Bestimmung einer zweiten, die Brust (4) in einer unkomprimierten Brustform (30) beschreibenden Forminformation aus der ersten Forminformation, - Abbildung der Position (27) der wenigstens einen Zielstruktur (26) von der komprimierten Brustform auf die unkomprimierte Brustform (30) unter Verwendung wenigstens der zweiten Forminformation zur Ermittlung einer zweiten, auf die unkomprimierte Brustform (30) bezogenen Ortsinformation, - Transformation der zweiten Ortsinformation in eine eine abstrahierte bildliche Darstellung ermöglichende und/oder diese beschreibende Piktogramminformation, wobei bei mehreren in dem Tomosynthesebilddatensatz enthaltenen Ansichten der Brust (4), denen insbesondere jeweils eine komprimierte Brustform zugeordnet ist, eine zweite Vorab-Ortsinformation für jede Ansicht ermittelt wird, wobei die im weiteren zu verwendende zweite Ortsinformation durch statistische Kombination der Vorab-Ortsinformationen ermittelt wir, wobei die zweite Ortsinformation durch mit einem insbesondere richtungsaufgelösten, der jeweiligen Vorab-Ortsinformation zugeordneten Verlässlichkeitswert gewichtete Mittelwertbildung aus den Vorab-Ortsinformationen ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Forminformation auf der Grundlage einer Segmentierung der Brustoberfläche und/oder einer Detektion der Brustwarze (3) und/oder des Brustmuskels (8) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der zweiten Forminformation ein datengetriebenes und/oder ein auf biomechanischer Simulation basierendes Bestimmungsverfahren verwendet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der zweiten Ortsinformation eine biomechanische Simulation der Bewegung wenigstens der durch die erste Ortsinformation beschriebenen Position (27) von der komprimierten Brustform zu der unkomprimierten Brustform (30) durchgeführt wird und/oder eine Thin-Plate-Spline-Transformation auf der Grundlage von in beiden Brustformen (30) lokalisierbaren Referenzpositionen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformation der zweiten Ortsinformation zu der Piktogramminformation die Abbildung der durch die zweite Ortsinformation beschriebenen Position (29) in der unkomprimierten Brustform (30) in ein eine Piktogrammbrustform beschreibendes Piktogrammmodell umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ermittlung der zweiten Forminformation auf Basis einer Regression in ein statistisches, mögliche Brustformen abdeckendes Brustmodell eine vorgegebene, für alle von dem Brustmodell abgedeckten Brustformen definierte Abbildungsvorschrift verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermöglichung der Abbildung in das Piktogrammmodell ein zur Beschreibung von Positionen (31) in dem Piktogrammmodell genutztes, insbesondere zylindrisches Koordinatensystem mit der durch die zweite Forminformation beschriebenen unkomprimierten Brustform (30) registriert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformation der zweiten Ortsinformation zu der Piktogramminformation wenigstens einen Rendervorgang hinsichtlich der durch die zweite Forminformation beschriebenen unkomprimierten Brustform (30) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine dynamische Anpassung der insbesondere dargestellten Piktogramminformation in Abhängigkeit wenigstens einer einen veränderten Renderparameter beschreibenden Benutzereingabe zur Rotation und/oder zum Zoomen und/oder zum Verschieben des durch den Rendervorgang erhaltenen Piktogramms (41, 42, 43, 49) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Piktogramminformation die Darstellung der Position der Zielstruktur (26) in wenigstens einem Piktogramm (24, 37, 41, 42, 43, 44, 29) ermöglichende Deskriptoren ermittelt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deskriptoren einen Quadranten (32-35), in dem sich die Zielstruktur (26) befindet, und/oder eine auf eine Zifferblattdarstellung bezogene Richtungsangabe der Zielstruktur (26) in dem Piktogramm (24) und/oder eine Tiefeninformation in einer Anterior-Posterior-Richtung, insbesondere bezogen auf in dem Piktogramm (37) unterscheidbar dargestellte Tiefensektoren (I, II, III), und/oder einen Abstand zu einem ausgezeichneten Punkt oder einer ausgezeichneten Fläche, die auch im Piktogramm (24, 37) dargestellt ist, umfassen.
Vorrichtung (9) zur Unterstützung eines Befunders bei der Ortsbeschreibung wenigstens einer in einem Tomosynthesebilddatensatz einer komprimierten Brust (4) eines Patienten (2) mittels einer ersten Ortsinformation lokalisierten Zielstruktur (26), aufweisend eine Empfangsschnittstelle (10) zum Empfang des Tomosynthesedatensatzes, eine Recheneinrichtung (11) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine Ausgabeschnittstelle (14, 15) zur Ausgabe der Piktogramminformation und/oder einer daraus abgeleiteten Darstellung.
Computerprogramm, das die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführt, wenn es auf einer Recheneinrichtung (11) ausgeführt wird.