DE102019007747A1

DE102019007747A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Kontur von anatomischen Strukturen in einem digitalen röntgenbasierenden Durchleuchtungsbild

Info

Publication number: DE102019007747A1
Application number: DE102019007747.4A
Authority: DE
Inventors: Klaus Hörndler; Jens Glasbrenner; Thomas König
Original assignee: Ziehm Imaging GmbH
Current assignee: Ziehm Imaging GmbH
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-05-27
Also published as: US11771390B2; US20210137479A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung von Konturen von anatomischen Strukturen, insbesondere von Gefäßen und Gefäßabschnitten, zur Darstellung in einem röntgenbasierenden Durchleuchtungsbild, aufweisend die folgenden Schritte:a. Erfassung eines Leerbildes,b. Aufnahme wenigstens eines Füllungsbildes, beinhaltend einen mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaum,c. Subtraktion des Leerbildes von dem wenigstens einem Füllungsbild zur Erzeugung wenigstens eines Gefäßbildes,d. Erzeugen eines segmentierten Gefäßbildes durch Segmentierung des mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaumes in dem wenigstens einen Gefäßbild und Entfernen von solchen Gefäßen und Gefäßabschnitten aus dem wenigstens einen segmentierten Gefäßbild, die einen Schwellwert nicht erfüllen, wobei der Schwellwert eine Funktion wenigstens eines vorgegebenen Strukturmerkmals darstellt,e. Überlagerung des wenigstens einen segmentierten Gefäßbildes mit einem Röntgen-Livebild und Wiedergabe auf einem Anzeigegerät.

Description

Zahlreiche bekannte medizintechnische Verfahren betreffen die Navigation von Objekten in der Anatomie eines Patienten.
Bei einer solchen Navigation von Objekten, beispielsweise beim Navigieren von Kathetern innerhalb von Gefäßen, können zur Lokalisation des Objekts röntgenbildgebende Methoden zum Einsatz kommen. Die Gefäße selbst sind dabei zunächst nicht auf den in der Regel kontinuierlich aufgenommenen Röntgenbildern (Fluoroskopiebildern) zu erkennen. Aus diesem Grund wird dem Patienten - oft auch wiederholt - ein Kontrastmittel, beispielsweise Jod- oder Kohlenstoffdioxid, verabreicht, welches eine Sichtbarmachung des Gefäßsystems in den Röntgenbildern erlaubt.
Die gemeinsame und/oder gleichzeitige Darstellung von Objekt, Gefäßsystem und umgebender Anatomie gestaltet sich sehr schwierig, wie im Folgenden dargestellt wird.
Die wiederholte Injektion von Kontrastmittel kann unter anderem notwendig sein, da sich das Kontrastmittel beispielsweise Jod oder Kohlenstoffdioxid im Blutkreislauf schnell verdünnt, anschließend beispielsweise in die Nieren (Jod) bzw. die Lunge (Kohlenstoffdioxid) transportiert und von dort aus dem Patienten wieder ausgeschieden wird. Um den Gefäßbaum dauerhaft darzustellen, ohne eine erneute Zugabe des Kontrastmittels, wird zunächst ein Durchleuchtungsbild des Gefäßbaumes und der ihn umgebenden Anatomie ohne Kontrastmittel aufgenommen (Leerbild). Anschließend wird ein Kontrastmittel injiziert und es werden zu verschiedenen, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten Röntgenbilder angefertigt (Füllungsbilder), die die Verteilung des Kontrastmittels im Gefäß zu diesen verschiedenen, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten dokumentiert.
Für die exklusive Darstellung der mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßstrukturen wird nun das Leerbild von einem Teil der zu verschiedenen, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten aufgenommenen Füllungsbilder subtrahiert (Subtraktionsbilder), so dass nur die mit Kontrastmittel gefüllten Gefäße als zeitliche Sequenz dargestellt werden (digitale Subtraktionsangiographie; DSA). Diese Röntgenbilder können anschließend zu einem Röntgenbild, welches einen mit Kontrastmittel voll ausgefüllten Gefäßbaum darstellt (Gefäßbild), zusammengefasst werden. Dies kann durch ein Minimumsverfahren geschehen, bei dem über den zeitlichen Verlauf der Aufnahme der einzelnen Subtraktionsbilder der jeweils niedrigste Grauwert für jeden Pixel aus allen Subtraktionsbildern in den jeweiligen Pixel des Gefäßbildes überführt wird.
Eine weitere Darstellung kann mittels eines invertierten Gefäßbildes erzeugt werden. Bei einem Roadmap-Verfahren kann nun dieses invertierte Gefäßbild, (bedingend eine erste Subtraktion) mit einem DSA-Livebild (bedingend eine zweite Subtraktion) überlagert und die Navigation eines Objektes in der Anatomie des Patienten vereinfacht werden. Dieses Verfahren stellt also den zuvor im Gefäßbild extrahierten Gefäßbaum in hellen Graustufen dar, den im DSA-Bild sichtbaren Katheter aber weiterhin dunkel. Durch die dabei involvierten mehrfachen Subtraktionen kommt es dabei jedoch zu einer starken Anhebung des Bildrauschens und zu einer Verschlechterung des Dynamikumfangs. Um dies zu vermeiden, können alternativ auch nur die Konturen der Gefäße mit dem Röntgen-Livebild überlagert werden. Diese Konturen können in bekannter Weise zuvor aus dem Gefäßbild mittels Bildverarbeitung beispielsweise über eine Schwellwertbildung der Graustufen und anschließende Kantenerkennung extrahiert werden.
Aus den Patentdokumenten WO05055008 A2 und WO2010101660 A2 sind Verfahren zur hervorgehobenen Darstellung von Gefäßstrukturen bekannt. Ein Verfahren für die Darstellung von Gefäßstrukturen, welches nur einen interessierenden Bereich der Kontur der aufgenommen Gefäßstrukturen darstellt, ist nicht offenbart. Des Weiteren ist kein Verfahren offenbart, welches einen interessierenden Bereich anhand des Bildinhalts selbständig erkennt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Darstellung der Kontur eines Gefäßes oder Gefäßabschnittes zu erzeugen.
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den im Patentanspruch 1 und durch eine Vorrichtung mit dem in Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem oben genannten Verfahren wird die Lösung der Aufgabe durch die folgenden Schritte erreicht:

Verfahren zur Ermittlung von Konturen von anatomischen Strukturen, insbesondere von Gefäßen und Gefäßabschnitten, zur Darstellung in einem digitalen röntgenbasierenden Durchleuchtungsbild, aufweisend die folgenden Schritte:
1. a. Erfassung eines Leerbildes,
2. b. Aufnahme wenigstens eines Füllungsbildes, beinhaltend einen mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaum,
3. c. Subtraktion des Leerbildes von dem wenigstens einem Füllungsbild zur Erzeugung wenigstens eines Gefäßbildes,
4. d. Erzeugen eines segmentierten Gefäßbildes durch Segmentierung des mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaumes in dem wenigstens einen Gefäßbild und Entfernen von solchen Gefäßen und Gefäßabschnitten aus dem wenigstens einen segmentierten Gefäßbild, die einen Schwellwert nicht erfüllen, wobei der Schwellwert eine Funktion wenigstens eines vorgegebenen Strukturmerkmals darstellt,
5. e. Überlagerung des wenigstens einen segmentierten Gefäßbildes mit einem Röntgen-Livebild und Wiedergabe auf einem Anzeigegerät.

Das im Schritt a aufgenommene Leerbild ist ein Durchleuchtungsbild und stellt die reine Anatomie dar. Das Durchleuchtungsbild kann dabei auch aus der Mittelung mehrerer aufgenommener Leerbilder gewonnen werden. Für die Aufnahme des in Schritt b wenigstens einen Füllungsbildes kann ein Kontrastmittel verwendet werden, beispielsweise Jod- oder Kohlenstoffdioxid. Mittels diesem können die ansonsten nicht sichtbaren Gefäße, beispielsweise Arterien und Organe, mittels Röntgenstrahlen sichtbar gemacht werden.
Während des Durchlaufs des Kontrastmittels durch den Patienten können zu verschiedenen, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten in Schritt b Röntgenbilder angefertigt werden, die die Verteilung des Kontrastmittels im Gefäß zu diesen verschiedenen, aufeinanderfolgenden Zeitpunkten dokumentiert. Für die Darstellung der Gefäße wird nun in Schritt c wenigstens ein Subtraktionsbild aus dem wenigstens einen Füllungsbild und dem Leerbild gebildet. Diese Subtraktionsbilder können anschließend zu einem Röntgenbild, welches einen mit Kontrastmittel voll ausgefüllten Gefäßbaum darstellt (Gefäßbild), zusammengefasst werden. Dies kann beispielsweise durch ein Minimumsverfahren, beispielsweise bei der Verwendung von Jod als Kontrastmittel, alternativ kann bei der Verwendung eines Maximumsverfahren, beispielsweise bei der Verwendung von Kohlenstoffdioxid geschehen, bei dem der jeweils niedrigste (Minimumsverfahren) bzw. höchste (Maximumsverfahren) Grauwert für jeden Pixel aus allen Röntgenbildern in den jeweiligen Pixel des Füllungsbildes überführt wird. Alternativ kann hierfür auch ein einzelnes Bild der DSA verwendet werden. In diesem Fall entfällt das Minimums- bzw. Maximumsverfahren.
Anschließend wird in Schritt d durch die Segmentierung des Gefäßbildes ein segmentiertes Gefäßbild erstellt, beispielsweise durch eine Binärbildoperation, und es werden die Gefäße und/oder Gefäßabschnitte aus dem wenigstens einen segmentierten Gefäßbild entfernt, welche wenigstens einen Schwellwert nicht erfüllen.
Dabei können in einem segmentierten Gefäßbild solche Bereiche entfernt werden, die während eines Eingriffs nicht von Interesse sind. Diese nicht-interessanten Bereiche können beispielsweise bei Eingriffen an großen Gefäßen durch sehr kleine Seitengefäße dargestellt werden.
Weiterhin ist es möglich kleine Gefäße nicht zu entfernen, wenn keine großen Gefäße im Bild vorhanden sind. In diesem Fall stellen nämlich gerade die kleinen Gefäße die interessanten Bereiche dar. Ferner können nicht-interessierende Bereiche entfernt werden, beispielsweise Bewegungsartefakte während der Kontrastmittel-Injektion, welche durch die Subtraktion fälschlicherweise als Gefäße erkannt werden.
Der wenigstens eine Schwellwert kann dabei eine Funktion eines vorgegebenen Strukturmerkmals sein, beispielsweise eine vorgegebene Größe (Durchmesser, Länge, Fläche) eines Gefäßes oder beispielsweise der Grauwert eines Gefäßes oder eine Kombination aus verschiedenen Strukturmerkmalen. Dieser wenigstens eine Schwellwert ist vorzugsweise relativ und nicht absolut definiert, so dass das wenigstens eine Schwellwertkriterium relativ auf die vorhandenen Bildinformationen des Subtraktionsbildes angewendet werden kann.
Abschließend wird in Schritt e das segmentierte wenigstens eine Gefäßbild auf einem Anzeigegerät mit dem Röntgen-Livebild dargestellt, sodass die Gefäße auch ohne Kontrastmittelgabe sichtbar bleiben.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Vermeidung der mehrmaligen Injektion von Kontrastmittel während der Platzierung eines Instrumentes, beispielsweise eines Katheters, unter Berücksichtigung einer Positionsveränderung.
Ein weiterer Vorteil kann sein, dass unter der möglichen Einblendung der Konturen auf dem Röntgen-Livebild die umgebende Anatomie sichtbar bleibt und es nicht zu einer Reduktion des Dynamikumfangs wie im Falle eines Roadmap-Verfahrens kommt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die verbesserte Darstellung der Gefäßkonturen und die Beschränkung dieser auf einen automatisch identifizierten und interessierenden Bereich sein.
Vorteilhaft kann ebenso die verbesserte Navigation eines Objektes, beispielsweise eines Katheters in dem interessierenden Gefäß sein, da im Gegensatz zu klassischen Navigationsverfahren eine schlechte Sichtbarkeit des Objektes, beispielsweise durch einen schlechten Kontrast, verringert werden kann.
Zweckmäßig kann eine Ausführungsform sein, in welcher bei Schritt e die Gefäßränder über eine Kantendetektion extrahiert werden, um bei der Überlagerung mit dem Röntgen -Livebild nur die Gefäßränder anzuzeigen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die relative Definition des Schwellwertkriteriums in Abhängigkeit vom Inhalt des Gefäßbildes sein. In einer zweckmäßigen Ausführung kann daher als Strukturmerkmal der dominante Gefäßdurchmesser in dem wenigstens einen Gefäßbild verwendet werden. Der Gefäßdurchmesser wird dabei in dem 2D-Bild als die Abmessung der Gefäßdarstellung senkrecht zu der Mittellinie der Gefäßdarstellung verstanden. Der dominante Gefäßdurchmesser kann dabei der Durchmesser des Gefäßes sein, welches flächenmäßig das größte Gefäß darstellt und welches ein vorgegebenes Verhältnis von Länge zu Durchmesser nicht über- oder unterschreitet. Weiterhin kann beispielsweise ein mittlerer Gefäßdurchmesser aller Gefäße, die in dem wenigstens einen Gefäßbild dargestellt sind, als der dominante Gefäßdurchmesser eingestellt werden, wobei der mittlere Gefäßdurchmesser durch die Integration aller Gefäßdurchmesser über die Gefäßlänge, dividiert durch die Gesamtlänge der Gefäße bestimmt ist. Des Weiteren kann anstatt des mittleren Gefäßdurchmessers beispielsweise der Median der Gefäßdurchmesser bzw. eine andere statistische Maßzahl (Perzentil) als dominanter Gefäßdurchmesser eingestellt werden.
Als eine alternative, zweckmäßige Ausführung kann der größte Gefäßdurchmesser als Strukturmerkmal in dem wenigstens einen Gefäßbild verwendet werden.
In einer weiteren Ausführung kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zusammenhängende Gefäßstrukturen erkennen und solcherlei Gefäßstrukturen entfernen, die mit dem größten Gefäß auf dem sichtbaren Bereich des Bildes nicht verbunden sind. Das größte Gefäß wird dabei vorzugsweise anhand der Fläche identifiziert, die es auf dem Bild einnimmt, beispielsweise anhand der Anzahl der vom größten Gefäß besetzten Pixel.
Zweckmäßig ist eine Ausführung, bei welcher die Segmentierung mittels einer Binärbildverarbeitung erfolgt.
Eine weitere vorzugsweise Ausführungsform kann vorsehen, dass das Verfahren ein Erkennen und Ausblenden solcher Gefäße und Gefäßabschnitte bzw. als solche erkannte Bildbereiche beinhaltet, deren Fläche einen vorgegebenen Prozentsatz der Fläche des beispielsweise flächenmäßig größten Gefäßes oder Gefäßabschnittes nicht überschreitet, die jedoch das vorgegebene Strukturmerkmal erfüllen. Diese erkannten Bildbereiche können dabei sowohl echten, nicht interessierenden Gefäßen entsprechen, als auch Bewegungsartfakten, die bei der Subtraktion des Leerbildes von den Füllungsbildem in Erscheinung treten.
Eine weitere vorzugsweise Ausführungsform kann vorsehen, dass das Verfahren die Gefäßkanten und die Gefäße und Gefäßabschnitte extrahieren kann und zwar so, dass die extrahierten Gefäße, Gefäßabschnitte oder Gefäßkanten mit einem Durchleuchtungsbild mit einer adaptiven Opazität überlagert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform können die extrahierten Gefäße, Gefäßabschnitte oder Gefäßkanten mit einem Durchleuchtungsbild farbig überlagert werden. Sowohl die echten nicht-interessierenden Gefäße, als auch die Bewegungsartefakte können jeweils als nicht-interessierende Gefäße/Bereiche erfasst werden. Es erfolgt somit keine Trennung zwischen nicht-interessierenden Gefäßen/Bereichen und Bewegungsartefakten. Bewegungsartefakte können sich als kleine Inseln zeigen, die dann analog zu den kleinen Gefäßinseln entfernt werden können. Das Kriterium für die Entfernung von nicht-interessierende Gefäßen/Bereichen bzw. Bewegungsartefakten kann die Fläche eines nicht-interessierenden Gefäßes/Bereiches sein, wenn diese kleiner als ein gewisser/vorgegebener Schwellwert ist, wobei der Schwellwert vom dominanten Gefäßdurchmesser abhängen kann.
In einer vorteilhaften Weise kann das Strukturmerkmal durch einen Bediener verstellt werden. Dies kann vor der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgen, oder während der Ausführung des Verfahrens, beispielsweise während der Überlagerung der extrahierten Kanten der Gefäße mit einem Röntgen -Livebild.
Eine weitere zweckmäßige Ausführungsform kann vorsehen, dass der Schwellwert des Strukturmerkmals durch einen Bediener verstellbar ist. Dies kann ebenfalls vor der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, oder während der Ausführung des Verfahrens erfolgen, beispielsweise während der Überlagerung.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines angiographischen Röntgensystems zur Durchführung des Verfahrens gelöst, bestehend aus den folgenden Bestandteilen:

- einem Röntgenstrahler, einem Röntgendetektor, einen Computer mit Speichereinheiten, einer Steuerungseinheit, Rechnereinheit und wenigstens einem Anzeigegerät,
- einer ersten Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung des Subtraktionsbildes aus dem Leerbild und dem wenigstens einen Füllungsbild, welches einen mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaum enthält,
- einer zweiten Bildverarbeitungseinheit für die Segmentierung des mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaumes in dem wenigstens einen Gefäßbild und für das Entfernen von solchen Gefäßen und Gefäßabschnitten aus dem wenigstens einen Gefäßbild, die einen Schwellwert nicht erfüllen, wobei der Schwellwert eine Funktion wenigstens eines vorgegebenen Strukturmerkmals darstellt,
- einer dritten Bildverarbeitungseinheit zur Extraktion und Überlagerung eines mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaumes mit einem weiteren Röntgenbild,
- einem GUI mit einer Eingabeeinheit für die Bildverarbeitungseinheiten.

Zweckmäßig enthält das angiographische Röntgensystem eine Steuereinheit zur Änderung des Strukturmerkmals und/oder des Schwellwertes.
Zweckmäßig ist das angiographische Röntgensystem eine Modalität aus einer Gruppe von Modalitäten, wobei die Gruppe wenigstens ein Röntgendiagnostikgerät, C-Bogen-Röntgengerät und einen Computertomographen enthält.
Eine weitgehend softwaremäßige Umsetzung des Verfahrens hat den Vorteil, dass auch bereits bisher verwendete Verfahren mittels eines Software-Updates nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches direkt in eine Speichereinrichtung eines Computers, beispielsweise eines C-Bogen-Röntgengerät, ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen, wenn das Computerprogramm durch den Computer ausgeführt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie beispielsweise eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, auch Hardware-Komponenten zur Nutzung der Software, umfassen.
Zum Transport zur Steuerungseinrichtung und/oder zur Speicherung an oder in der Steuerungseinrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem die von einem Computer einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Dem Transport kann auch eine Verbindung zu einem an einem Netzwerk angeschlossenen Krankenhausinformationssystem, zu einem Radiologieinformationssystem oder zu einem globalen Netz dienen, in welchen Systemen die von einem Computer einlesbaren und ausführbaren Programmabschnitte des Computerprogramms gespeichert sind. Der Computer kann zum Beispiel hierzu einen oder mehrere zusammenarbeitende Mikroprozessoren oder dergleichen aufweisen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Abbildungen näher erläutert.

1 zeigt ein C-Bogen-Röntgensystem, welches zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist.
2 zeigt eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand des größten Gefäßdurchmessers als Schwellwertkriterium des Strukturmerkmals.

In 1 ist ein C-Bogen-Röntgensystem 11 schematisch dargestellt, das für die Realisierung des Verfahrens zur Aufnahme von Projektionsaufnahmen eines Scans vorgesehen ist.
Der C-Bogen 18 trägt an seinem einen Ende einen Röntgengenerator 13, und an seinem anderen Ende und dem Röntgengenerator 13 gegenüber liegend einen Röntgenbilddetektor 12. Dieser Röntgenbilddetektor 12 kann ein rechteckiger oder quadratischer, flacher Halbleiterdetektor, beispielsweise aus amorphen Silizium (a-SI) sein. Als Alternative ist die Verwendung von beispielsweise zählenden CMOS-Detektoren ebenfalls möglich. Ebenfalls kann der Detektor ein kreisförmiger Röntgenbildverstärker sein. Der C-Bogen 18 kann vorzugsweise in mehreren Achsen im Raum motorisch gesteuert verstellt werden, wobei die Achsen Sensoren zur Erfassung des Maßes der Verstellung aufweisen können.
Im Strahlengang des Röntgengenerators 13 liegt auf einem Patientenlagerungstisch 14 als Untersuchungsobjekt ein zu untersuchender Patient, beispielsweise zur Aufnahme von Gefäßstrukturen.
Ferner beinhaltet die Vorrichtung einen Computer 120, mit einer Speichereinheit 121, einer Steuerungseinheit 123, einer Bildverarbeitungseinheit 124, weiteren Bildverarbeitungseinheiten122 sowie einer Netzwerkschnittstelle 125.
In die Speichereinheit 121 können beispielsweise die zur Gefäßdarstellung benötigten Projektionen gespeichert bzw. daraus geladen werden. Diese Projektionen können entweder von einem Server geladen oder mittels des C-Bogen-Röntgensystems 11 vor oder während einer Intervention aufgenommen werden. Eine Bildverarbeitungseinheit 124 erzeugt wenigstens ein darzustellendes Subtraktionsbild aus dem Leerbild 21 und dem wenigstens einen Füllungsbild 23, welches eine mit Kontrastmittel gefüllte Gefäßstruktur 25 enthält. Mittels weiterer Bildverarbeitungseinheiten 122 besteht die Möglichkeit, bildnachbearbeitende Schritte, beispielsweise Kantenglättung, Filterungen und Schärfung zu realisieren.
Ferner beinhaltet die Vorrichtung eine GUI mit einer Bildausgabeeinheit 16 und einer Eingabeeinheit 19, mit welchen durch einen Benutzereingriff der Schwellwert und/oder das Strukturmerkmal geändert werden können.
Mittels der Netzwerkschnittstelle 125 können die aufgenommenen Projektionen zwischen dem C-Bogen-Röntgensystem 11 und beispielsweise einem Krankenhausinformationssystem, einem Radiologieinformationssystem und einem globalen Netz ausgetauscht werden.
Des Weiteren besteht die Möglichkeit mittels der Netzwerkschnittstelle 125 Projektionen und nachverarbeitete Projektionen zusätzlich auf weiteren externen Anzeigegeräten 17 darzustellen.
In 2. ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Dabei wird zunächst ein Leerbild 21 eines zu untersuchenden Bereiches aufgenommen, welches nur die reine Anatomie 22 zeigt. Im Anschluss daran wird eine Serie von wenigstens einem Füllungsbild 23 aufgenommen, wobei jedes Bild aus der Serie des wenigstens einen Füllungsbildes 23 eine mit Kontrastmittel gefüllte bzw. teilweise gefüllte Gefäßstruktur 25 zeigt, wobei jedes Bild aus einer Serie von wenigstens einem Füllungsbild 23 einen anderen Füllungszustand des Gefäßbaumes darstellt.
Im Anschluss an die Erstellung einer Serie von wenigstens einem Füllungsbild 23 wird das Leerbild 21 von dieser Bildserie von Füllungsbildern 23 subtrahiert (Bearbeitungsschritt Subtraktion 26). Es entsteht eine Serie von wenigstens einem Subtraktionsbild, welche nur die mit Kontrastmittel gefüllte Gefäßstruktur 25 zeigen. Anschließend kann beispielsweise durch ein Minimums- bzw. Maximumsverfahren 24 ein Gefäßbild 27 errechnet werden, bei dem der jeweils niedrigste bzw. höchste Grauwert für jeden Pixel aus den Bildern der Bildserie des wenigstens einen Subtraktionsbildes in den jeweiligen Pixel eines Gefäßbildes 27 überführt wird.
Erfindungsgemäß wird nun die mit Kontrastmittel gefüllte Gefäßstruktur 25 in dem Gefäßbild 27, welches aus den vorherigen Bearbeitungsschritten hervorgeht, segmentiert (Bearbeitungsschritt Segmentierung 32) und solche Gefäße und Gefäßabschnitte 28 werden aus dem segmentierten Gefäßbild 30 entfernt, die das Schwellwertkriterium nicht erfüllen. Erhalten bleiben erfindungsgemäß die Strukturen des Gefäßbaumes, die das Schwellwertkriterium erfüllen 31. Die Festlegung, dass der dominante Gefäßdurchmesser oder der größte Gefäßdurchmesser 29 oder ein anderer charakteristischer Durchmesser das vorgegebene Strukturmerkmal darstellen, kann voreingestellt sein oder durch einen Benutzer vor oder während der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens stattfinden. Des Weiteren werden für eine überschaubarere Arbeitsweise vorzugsweise auch Organe entfernt, beispielsweise eine Niere, die zwar das Schwellwertkriterium des vorgegebenen Strukturmerkmals „größter Gefäßdurchmesser 29“ erfüllen, von dem erfindungsgemäßen Verfahren jedoch als Organ erkannt werden Dies kann durch den Benutzer erfolgen. Dabei kann es sich auch um Organe im Hintergrund handeln, welche nicht direkt mit der im Vordergrund mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßstruktur verbunden sind. Diese Vorgehensweise kann auch auf vereinzelte Gefäßinseln (in der Abbildung nicht dargestellt) angewendet werden. Diese werden von dem erfindungsgemäßen Verfahren als vereinzelte Gefäße erkannt und können von diesem ausgeblendet werden. Dies dient insbesondere der Übersichtlichkeit und ermöglicht einen besseren Arbeitsablauf.
Ferner können die Gefäßkonturen 36 der Schwellwertkriterium-erfüllenden Gefäßstrukturen 31 des segmentierten Gefäßbildes 30 extrahiert (Bearbeitungsschritt Extraktion 34) und anschließend beispielsweise mit dem Leerbild 21 (Bearbeitungsschritt Überlagerung 35), vorzugsweise mit einem Röntgen-Livebild 33, der auf dem Leerbild 21 dargestellten reine Anatomie 22, überlagert und auf einem Anzeigegerät 16 dargestellt werden.
Alternativ besteht die Möglichkeit, die segmentierten und das Schwellwertkriterium erfüllenden Gefäßstrukturen 31 direkt (Bearbeitungsschritt direkte Überlagerung 37) mit dem Leerbild 21, vorzugsweise mit einem Röntgen-Livebild 33, der auf dem Leerbild 21 dargestellten reinen Anatomie 22, überlagert und auf einem Anzeigegerät 16 dargestellt.
Bezugszeichenliste

11: C-Bogen-Röntgensystem
12: Röntgenbilddetektor
13: Röntgengenerator
14: Patientenlagerungstisch
16: Bildausgabeeinheit
17: externe Anzeigegeräte
18: C-Bogen
19: Eingabeeinheit
120: Computer
121: Speichereinheit
122: weitere Bildverarbeitungsheinheiten
123: Steuerungseinheit
124: Bildverarbeitungseinheit
125: Netzwerkschnittstelle
21: Leerbild
22: reine Anatomie
23: wenigstens ein Füllungsbild
24: Bearbeitungsschritt Minimums- bzw. Maximumsverfahren
25: mit Kontrastmittel gefüllte Gefäßstruktur
26: Bearbeitungsschritt Subtraktion
27: Gefäßbild
28: Gefäße und Gefäßabschnitte
29: größter Gefäßdurchmesser
30: segmentiertes Gefäßbild
31: Schwellwertkriterium erfüllende Gefäßstrukturen
32: Bearbeitungsschritt Segmentierung
33: Röntgen-Livebild
34: Bearbeitungsschritt Extraktion
35: Bearbeitungsschritt Überlagerung
36: Gefäßkonturen
37: Bearbeitungsschritt direkte Überlagerung

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

WO 05055008 A2 [0007]
WO 2010101660 A2 [0007]

Claims

Verfahren zur Ermittlung von Konturen von anatomischen Strukturen, insbesondere von Gefäßen und Gefäßabschnitten, zur Darstellung in einem röntgenbasierenden Durchleuchtungsbild, aufweisend die folgenden Schritte: a. Erfassung eines Leerbildes, b. Aufnahme wenigstens eines Füllungsbildes, beinhaltend einen mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaum, c. Subtraktion des Leerbildes von dem wenigstens einem Füllungsbild zur Erzeugung wenigstens eines Gefäßbildes, d. Erzeugen eines segmentierten Gefäßbildes durch Segmentierung des mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaumes in dem wenigstens einen Gefäßbild und Entfernen von solchen Gefäßen und Gefäßabschnitten aus dem wenigstens einen segmentierten Gefäßbild, die einen Schwellwert nicht erfüllen, wobei der Schwellwert eine Funktion wenigstens eines vorgegebenen Strukturmerkmals darstellt, e. Überlagerung des wenigstens einen segmentierten Gefäßbildes mit einem Röntgen-Livebild und Wiedergabe auf einem Anzeigegerät.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturmerkmal der dominante Gefäßdurchmesser in dem wenigstens einen Gefäßbild ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturmerkmal der größte Gefäßdurchmesser in dem wenigstens einen Gefäßbild ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefäßränder über eine Kantendetektion extrahiert werden und bei der Überlagerung mit dem Röntgen-Livebild nur die Gefäßränder angezeigt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusammenhängende Gefäßstrukturen erkannt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentierung und die Entfernung von Gefäßen und Gefäßabschnitten mittels Binärbildverarbeitung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erkennen und Ausblenden solcher Gefäße und Gefäßabschnitte erfolgt, deren Fläche einen vorgegebenen Prozentsatz der Fläche des größten Gefäßes oder Gefäßabschnittes nicht überschreitet, die jedoch das vorgegebene Strukturmerkmal erfüllen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die extrahierten Gefäße, Gefäßabschnitte oder Gefäßkanten mit einem Durchleuchtungsbild mit einer adaptiven Opazität überlagert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die extrahierten Gefäße, Gefäßabschnitte oder Gefäßkanten mit einem Durchleuchtungsbild farbig überlagert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturmerkmal durch einen Bediener verstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert des Strukturmerkmals durch einen Bediener verstellbar ist.
Vorrichtung, aufweisend ein angiographisches Röntgensystem zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus folgenden Bestandteilen: - einem Röntgenstrahler, einem Röntgendetektor, einen Computer mit Speichereinheiten, einer Steuerungseinheit, Rechnereinheit und wenigstens einem Anzeigegerät, - einer ersten Bildverarbeitungseinheit zur Erzeugung des Subtraktionsbildes aus dem Leerbild und dem wenigstens einen Füllungsbild, welches einen mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaum enthält, - einer zweiten Bildverarbeitungseinheit für die Segmentierung des mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaumes in dem wenigstens einen Gefäßbild und für das Entfernen von solchen Gefäßen und Gefäßabschnitten aus dem wenigstens einen Gefäßbild, die einen Schwellwert nicht erfüllen, wobei der Schwellwert eine Funktion wenigstens eines vorgegebenen Strukturmerkmals darstellt, - einer dritten Bildverarbeitungseinheit zur Extraktion und Überlagerung eines mit Kontrastmittel gefüllten Gefäßbaumes mit einem weiteren Röntgenbild, - einem GUI mit einer Eingabeeinheit für die Bildverarbeitungseinheiten.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit Mittel zur Änderung des Strukturmerkmals und/oder des Schwellwertes des Strukturmerkmals aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das angiographische Röntgensystem einer Modalität aus einer Gruppe von Modalitäten ist, wobei die Gruppe wenigstens ein C-Bogen-Röntgengerät, ein Röntgendiagnostikgerät und einen Computertomographen enthält.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in eine Speichereinheit eines Computers eines angiographischen Röntgensystems, insbesondere einer C-Bogen-Röntgeneinrichtung, ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn das Computerprogramm in dem Computer des angiographischen Röntgensystems ausgeführt wird.
Computerlesbares Medium, auf welchem von einer Rechnereinheit einlesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem Computer ausgeführt werden.