CN103654824A - 成面的检查区域的确定方法 - Google Patents
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Abstract
所要求保护的、用于确定成面的检查区域（1）的方法基于拍摄第一以及第二三维医学图像（2,3），其中这两个图像（2,3）分别成像至少一个相同的检查区域（1），其中第二图像（3）是借助放射性药品并且借助与第一图像（2）不同的模态拍摄的。在步骤S中分割第一图像，使得检查区域（1）在分割过的第一图像（4）中通过二维面区来表示，由此能够借助两个图像（2,3）共同的坐标系实现确定（B）在第二图像（3）的图像元素以及分割过的第一图像（4）的形成面区（5）的图像元素之间的距离。最后，根据与距离有关的标准将第二图像（3）的图像元素与分割过的第一图像（4）的形成该面区的图像元素关联（Z）。
Description
技术领域
本发明涉及用于确定成面的检查区域的一种方法以及一种系统；本发明还涉及一种计算机程序产品以及一种计算机可读介质。
背景技术
如磁共振断层成像（MRT）或者计算机断层成像（CT）那样的成像仪器提供优越的分辨率，然而仅提供用于示出肿瘤的小的比对比度。这些方法尤其对于示出沿着浆膜、例如胸膜或腹膜的成面肿瘤而言仅是有限地合适的。正电子发射断层成像（PET）在使用在肿瘤中聚集并且然后衰变为正电子的放射性药品的情况下实现高的比对比度。然而，PET的位置分辨率不如MRT和CT的。在借助PET示出沿着浆膜的成面肿瘤时，还出现部分容积效应：在腹膜的多重卷褶的部位上、例如在肠袢上，信号显得较强，而在其它部位上显得较弱。因此图像难以判读。由此形成如下问题：基于错误的信息而做出错误的治疗决定。
从DE102006047373A1中已知一种用于从图像中分割靶器官肿瘤的系统。该系统包含背景模型形成器，其中该背景模型形成器使用图像中器官区域中体素的强度分布估计，以便形成背景模型。此外，该系统包含前景模型形成器，其中对于该前景模型形成器使用在靶器官肿瘤中体素的强度分布估计，以便形成第一前景模型。此外，该系统包含肿瘤区域定位器，其中该肿瘤区域定位器使用背景模型和第一前景模型，以便分割靶器官肿瘤来获得第一分割结果。
发明内容
本发明的目的是改进在确定成面的检查区域、尤其是沿着浆膜的肿瘤情况下的可靠性。
该目的通过根据本发明的方法、根据本发明的计算机程序产品以及根据本发明的系统来实现。
接下来，参考要求保护的系统和参考要求保护的方法来描述该目的根据本发明的实现方案。在此，所提及的特征、优点或替选实施形式同样可以转用于其它要求保护的主题，并且反之亦然。换言之，（例如针对系统的）装置技术方案也可以以结合方法描述或要求保护的特征来改进。方法的相应功能特征在此通过相应的装置模块来构建。
所要求保护的、用于确定成面的检查区域的方法基于拍摄第一以及第二三维医学图像，其中第一和第二图像分别成像至少一个相同的检查区域，其中第二图像是借助放射性药品和借助与第一图像不同的模态来拍摄的。本发明基于如下思想：将第一图像分割为使得检查区域在分割过的第一图像中通过二维面区来表示，由此能够实现借助第一图像与第二图像共同的坐标系来确定在第二图像的图像元素与分割过的第一图像的形成该面区的图像元素之间的距离。最后，根据与在第二图像的图像元素与分割过的第一图像的形成该面区的图像元素之间的距离有关的标准来将第二图像的图像元素与分割过的第一图像的形成该面区的图像元素关联。由此，将特异性的、检测放射性药品的衰变过程的模态与互补模态的优点结合为使得改进在确定成面的检查区域、尤其是沿着浆膜的肿瘤时的可靠性。
在另一实施形式中，检查区域是沿着浆膜的肿瘤。这具有的优点是：可以借助放射性药品来以特别高的比对比度以图像形式示出肿瘤。
在另一实施形式中，用于拍摄第二图像的模态是正电子发射断层成像（PET），其具有特别高的信号敏感性。
在另一实施形式中，用于拍摄第二图像的模态是单光子发射计算机断层成像（SPECT），其是借助放射性药品实现高的比对比度的有利变型方案。
在另一实施形式中，用于拍摄第一图像的模态是磁共振断层成像（MRT），其具有特别高的空间分辨率。
在另一实施形式中，用于拍摄第一图像的模态是计算机断层成像（CT），其同样具有特别高的空间分辨率。
在另一实施形式中，第一图像和第二图像是同时或直接彼此相继地以相同的医疗仪器拍摄的，使得两个图像在重建时已经具有共同的坐标系。
在另一实施形式中，标准是在第二图像的图像元素与分割过的第一图像的形成面区的图像元素之间的最小距离，由此可以以特别简单的形式识别第二图像与第一图像的信息。
另一实施形式包括以图形输出的形式示出关联，包括：与第二图像的关联于面区的相应图像元素的图像元素的强度对应地对面区进行颜色和/或亮度编码，由此以可以特别容易判读的方式来表示两个图像的信息的联系。
另一实施形式包括带有可以调用到计算机的内部存储器中的计算机程序的计算机程序产品，用于执行确定成面的检查区域的方法，使得可以快速、相同重复和鲁棒性地实施该方法的步骤。
另一实施形式包括计算机可读介质，计算机程序以可实施的方式存储在该计算机可读介质上。
所提及的、用于确定成面的检查区域的方法的有利实施形式尤其可以以如下系统，或者以设计用于执行这些实施形式并基于如下系统的系统来执行：用于确定成面的检查区域的系统，包括以下单元：
-拍摄单元，设计用于借助第一模态拍摄第一三维医学图像，以及设计用于借助放射性药品和第二模态拍摄第二三维医学图像，其中第一和第二模态不同，其中第一和第二图像分别成像至少一个相同的检查区域，
-分割单元，设计用于分割第一图像，使得检查区域通过二维面区来表示，
-确定单元，设计用于借助配准确定在分割过的第一图像的形成面区的图像元素与第二图像的图像元素之间的距离，
-关联单元，设计用于根据与在第二图像的图像元素和分割过的第一图像的形成面区的图像元素之间的距离有关的标准来将第二图像的图像元素与分割过的第一图像的形成面区的图像元素关联。
附图说明
下面借助在附图中示出的实施例详细描述和阐述本发明。
其中：
图1示出了用于确定成面的检查区域的方法的流程图，
图2用于确定成面的检查区域的系统，
图3示出了确定成面的检查区域的图形示例，以及
图4示出了用于确定成面的检查区域的另一系统。
具体实施方式
图1示出了用于确定B成面的检查区域1的方法的流程图。这种检查区域1基本上可以是患者7的任意成面地成形的身体区域。在此说明的方法尤其适于确定B沿着浆膜的肿瘤27。该方法基于拍摄第一图像2以及第二图像3，其分别是分别成像相同的检查区域1的三维医学图像，并且其中第二图像3是借助放射性药品和借助与第一图像2不同的模态拍摄的。
医学图像是出于医学目的、尤其为了诊断而通过成像的医疗仪器19拍摄的图像。下面将术语“医学图像”和“图像”同义地使用。此外，在本申请的意义下，图像尤其可以是预处理过的、即滤波过或重建成剖视图过的图像。三维图像是示出体积的数据集。三维图像尤其可以以二维（剖视）图像的的堆叠形式存在。
“相同的”在此意味着，对同一患者7中在医学功能单位意义下的同一检查区域1、例如确定的器官成像。“相同的”在本申请的意义下也包括在拍摄第一图像2和第二图像3之间例如通过药品或放射性药品而在其功能或其它特性方面受影响的检查区域1。
对于下面描述的方法特别有意义的是：第一图像2是借助MRT或CT的模态拍摄的。因为这些技术提供高的空间分辨率。然而借助其仅能困难地产生比对比度，例如在沿着浆膜的肿瘤27和周围组织之间产生比对比度。此外，可以使用造影剂，以便使得稍后分割S借助MRT或CT拍摄的第一图像2中的检查区域1变容易。这种造影剂例如是包含硫酸钡的悬浮液，并且用于示出食管、胃部和肠部。此外，含碘造影剂使用广泛。
在借助MRT拍摄第一图像2时，可以使用特别的序列和方法以便提高图像质量，并且由此这使得稍后的分割S变容易，例如化学位移成像、Dixon方法、同相位反相位方法。
此外，有利地借助PET或SPECT的模态拍摄第二图像3。在这些技术中对患者7施用也已知为示踪剂的放射性药品，典型地将其以溶液形式注射给患者。放射性药品的示例是18F氟代脱氧葡萄糖或者[11C]胆碱。检测到放射性药品的高能光子形式的衰变产物。确定的放射性药品具有在确定的组织类型中积聚的特性，例如[11C]胆碱在肿瘤27中积聚，因为肿瘤细胞通过其快速繁殖而对胆碱具有高需求。第二图像3也可以提供高度特异性的信息，然而这种如PET和SPECT的特异性模态的分辨率是受限制的。因此值得力求的是将如MRT或CT的模态的高空间分辨率与如PET和SPECT的模态的特异性信息结合。
在要求保护的方法的第一步骤中，分割第一图像2，使得分割过的第一图像4中的检查区域1通过二维面区5表示。分割S例如通过阈值方法，或者通过如所谓的区域生长或所谓的区域分裂的面向区域的方法，或者借助边缘提取方法来进行。这种面区5在此典型地构建成三维空间中的轮廓。此外，分割S第二图像也是有意义的，以便将随后的步骤的计算开销减小。
此外，借助配准R确定在第二图像3的图像元素与分割过的第一图像1的形成面区5的图像元素之间的距离。图像元素可以是所谓的体素或像素。第一图像2的分割S（和必要时第二图像3的分割S）并不显著影响该距离查找，因为分割S仅引起图像元素的选择。因此，在共同的坐标系中找到的距离可以容易地计算，结果是距离数据21。如果第一图像2和第二图像3同时或直接彼此相继地通过相同的医疗仪器9来拍摄，则图像典型地已经通过其重建而具有相同的坐标系。
现在，根据与在第二图像3的图像元素和分割过的第一图像4的形成面区5的图像元素之间的距离有关的标准将第二图像3的图像元素与分割过的第一图像4的形成面区5的图像元素关联Z，能够实现将高分辨率的模态的优点与高度特异性的模态的优点相结合。这种标准是在第二图像3的图像元素与分割过的第一图像4的形成面区5的图像元素之间的最小距离。关联Z的结果是输出数据22，其现在将第一图像2以及第二图像3的信息彼此组合，并且更确切而言以如下方式来组合：可以将在第二图像3中可视化的检查区域1清楚地与围绕检查区域1或者包围检查区域1的解剖结构关联。这例如能够实现确定沿着浆膜的成面的肿瘤27的精确伸展，和由此选择最优可能的治疗形式。如果例如低估或者错误定位了这种肿瘤27的伸展，则这会导致错误的手术计划。
图2示出了用于确定B成面的检查区域1的系统。该系统在此构建为装置。所绘出的系统尤其构建为用于执行在图1中描述的方法。控制单元StE与拍摄单元AE一起构建用于拍摄原始数据25。控制单元StE在此将控制值23递交给拍摄单元AE，控制值例如在将X射线管作为辐射源8的情况下说明X射线电压。原始数据25是直接由辐射检测器9检测并且并不适于示出D的数据，例如电压值或电子密度。重建单元ReE构建用于根据原始数据25重建第一图像2以及第二图像3。分割单元SE构建用于分割S图像，尤其用于分割S第一图像2和第二图像3。确定单元BE构建用于执行确定B，并且关联单元ZE构建用于执行关联Z。分割单元SE、确定单元BE和关联单元ZE联合成图像处理单元10。这种图像处理单元10可以构建为计算机程序产品，而各个单元也可以构建成单个的计算机程序产品或者构建为硬件。接口11是通常已知的硬件或软件接口11，例如是硬件接口11PCI总线、USB或火线接口。
图3示出了成面的检查区域1的确定B的图形示例。通过分割S第一图像2形成分割过的第一图像4。在该情况下，在此示出为已经分割过的面区5的检查区域1是患者7的腹膜。在此所示的分割过的第一图像4仅示出二维视图，即通过分割过的第一图像4的完整数据集的剖视图。检查区域1分割为在三维空间中伸展的面区5。在该意义下分割过的第二图像24也是基于三维数据集的剖视图。在分割过的第二图像24中可识别的结构是患者7腹腔中的不同肿瘤27的表示。肿瘤27是借助放射性药品拍摄的。分割过的第一图像4和分割过的第二图像24已经配准。因此，可以借助配准R确定B在分割过的第二图像24的图像元素与分割过的第一图像4的形成面区5的图像元素之间的距离。中间图26将分割过的第一图像4、分割过的第二图像24和确定B的信息联合。此外，根据与在分割过的第二图像3的图像元素和分割过的第一图像4的形成面区5的图像元素之间的距离有关的标准将分割过的第二图像24的图像元素与分割过的第一图像4的形成面区5的图像元素关联Z。然后在输出单元13上将关联Z以图形输出12的形式示出D。与分割过的第二图像24的关联于面区5的相应图像元素的图像元素的强度对应地，可以在示出D时进行面区5的颜色和/或亮度编码。在此，加粗地示出分割过的第二图像24的与面区5的相应图像元素关联的图像元素。颜色编码例如可以在于为每个强度分配色相尺度的值。例如所谓的标准摄取值（SUV）可以用作颜色和/或亮度编码的基础，该标准摄取值以与时间和重量相关的方式描述核素积聚。此外，示出D也可以包括三维图形输出12。
图4示出了用于确定B成面的检查区域1的扩展的系统，包括组合的CT-PET形式的医疗仪器19，其带有具有辐射源8及辐射检测器9的拍摄单元AE。用于CT的辐射发射器8典型地是X射线管。用于CT-PET的辐射检测器9典型地是线型或平板检测器，然而其也可以构建为闪烁体计数器或CCD照相机。尤其在拍摄单元AE中对于不同的模态（CT，PET）安装两个不同的辐射检测器9。医疗仪器19例如也可以是组合的MRT-PET、CT-SPECT或MRT-SPECT。在MRT情况下，拍摄单元AE具有至少一个HF线圈。单个的HF线圈在此不仅可以构建为用于MRT的辐射发射器8，而且可以构建为用于MRT的辐射检测器9。HF线圈尤其可以是局部线圈，例如是头部或膝部线圈。在拍摄医学图像时，患者7位于患者卧榻6上，其与卧榻座16连接为使得该卧榻座支承带有患者7的患者卧榻6。患者卧榻6将患者7沿着拍摄方向移动通过拍摄单元AE的开口18。在该移动期间建立患者7的检查区域1的图像。
拍摄单元AE的照片发送给计算机15以用于处理和/或示出。在这里示出的实施形式中，计算机15具有用于控制拍摄单元AE的控制单元StE、和图像处理单元10、以及重建单元ReE，其分别在图2中详细描述。此外，计算机15和拍摄单元AE具有接口11，由此如原始数据25或控制值23的数据可以传输给相应的其它单元。控制单元StE、图像处理单元10和重建单元ReE不仅可以以硬件而且可以以软件形式构建。典型地，这些单元以计算机程序产品的形式构建，其可以调用到计算机15的内部存储器中。
不仅控制单元StE，而且图像处理单元10或图像处理单元10的各个单元可以在不同的计算机15上运行，而控制单元StE构建为医疗仪器19的部分。
典型地，计算机程序产品借助计算机可读介质21加载到计算机15的存储器中。计算机可读介质14例如可以是DVD、U盘、硬盘或磁盘。
数据处理单元15与输出单元13及输入单元17连接。输出单元13例如是一个（或多个）LCD屏幕、等离子屏幕或OLED屏幕。输出单元13上的输出12用于示出第一图像2和第二图像3的原始图像数据以及所有再处理过的数据。输出12此外适于显示用于选择数据的确定显示形式的图形用户界面。输入单元17例如是键盘、鼠标、所谓的触屏、或还是用于语音输入的麦克风。
虽然通过优选实施例详细示出和描述了本发明的细节，但本发明并不通过所公开的示例而受限，并且可以由本领域技术人员从中派生其它变型方案，而并不偏离本发明的保护范围。尤其可以以与所说明的顺序不同的顺序执行方法步骤。
Claims (13)
1.一种用于借助第一三维医学图像以及第二三维医学图像（2,3）确定成面的检查区域（1）的方法，其中所述第一图像和所述第二图像（2,3）分别成像至少一个相同的检查区域（1），其中所述第二图像（3）是借助放射性药品并且借助与所述第一图像（2）不同的模态拍摄的，所述方法包括以下步骤：
-分割（S）所述第一图像（2），使得所述检查区域（1）在分割过的第一图像（4）中通过二维的面区（5）来表示，
-借助所述第一图像（2）和所述第二图像（3）共同的坐标系确定（B）在所述第二图像（3）的图像元素与所述分割过的第一图像（4）的形成所述面区（5）的图像元素之间的距离，
-根据与所述第二图像（3）的图像元素与所述分割过的第一图像（4）的形成所述面区（5）的图像元素的距离有关的标准将所述第二图像（3）的图像元素与所述分割过的第一图像（4）的形成所述面区（5）的图像元素关联（Z）。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述检查区域（1）是沿着浆膜的肿瘤（27）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中用于拍摄所述第二图像（3）的模态是正电子发射断层成像。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中用于拍摄所述第二图像（3）的模态是单光子发射计算机断层成像。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中用于拍摄所述第一图像（2）的模态是磁共振断层成像。
6.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中用于拍摄所述第一图像（2）的模态是计算机断层成像。
7.根据权利要求1至6之一所述的方法，其中所述第一图像（2）和所述第二图像（3）是同时或者直接彼此相继地以相同的医疗仪器（9）拍摄的。
8.根据权利要求1至7之一所述的方法，其中所述标准是在所述第二图像（3）的图像元素与所述分割过的第一图像（4）的形成所述面区（5）的图像元素之间的最小距离。
9.根据权利要求1至8之一所述的方法，进一步包括以下步骤：
-以图形输出（12）的形式示出（D）所述关联（Z），包括：与所述第二图像（3）的、关联于所述面区（5）的相应图形元素的图形元素的强度对应地，对所述面区（5）进行颜色和/或亮度编码。
10.一种能够调用到计算机（15）的内部存储器中的计算机程序产品，包括用于执行根据权利要求1至9之一所述方法的步骤的计算机程序。
11.一种计算机可读介质（14），在所述计算机可读介质上以能够实施的方式存储有根据权利要求10所述的计算机程序产品。
12.一种用于确定成面的检查区域（1）的系统（10），包括如下单元：
-拍摄单元（AE），设计用于借助第一模态拍摄第一三维医学图像（2），以及设计用于借助放射性药品和第二模态拍摄第二三维医学图像（3），其中所述第一模态与第二模态不同，其中所述第一图像和所述第二图像（2,3）分别成像至少一个相同的检查区域（1），
-分割单元（SE），设计用于分割（S）第一图像（2），使得所述检查区域（1）通过二维的面区（5）来表示，
-确定单元（BE），设计用于借助配准（R）确定（B）在分割过的第一图像（4）的形成所述面区（5）的图像元素与所述第二图像（3）的图像元素之间的距离，
-关联单元（ZE），设计用于根据与在所述第二图像（3）的图像元素与所述分割过的第一图像（4）的形成所述面区的图像元素之间的距离有关的标准来将所述第二图像（3）的图像元素与所述分割过的第一图像（4）的形成所述面区（5）的图像元素关联（Z）。
13.根据权利要求12所述的系统（10），设计用于执行根据权利要求1至9之一所述的方法。
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