CN104146768B - 用于生成显示图像数据的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于生成待检查的体积的3D图像数据组的方法，在该3D图像数据组中定位有异物(2)的至少一部分，其中记录2D投影图像的组，其中在该组的至少两个2D投影图像中检测(E)示出异物(2)的图像区域，其中，在所述至少两个2D投影图像中分割(F)示出该异物(2)的图像区域，其中将与所分割的图像区域关联的标记结合(G)到所述至少两个2D投影图像中，并且其中将包括带有所结合的标记的所述至少两个2D投影图像在内的2D投影图像用于(H)重建包含所述标记的3D图像数据组。

Description

用于生成显示图像数据的方法
技术领域
本发明涉及一种用于生成待检查的体积的3D图像数据组的方法，在该体积中定位有异物的至少一部分，该异物尤其是器械或者植入物。
背景技术
借助钻针(Bohrdraht)、也称作克氏针来封闭地重新定位和固定骨折，是如今还经常应用的、用于手术骨折治疗的最古老方法之一。在此，如今在治疗期间通常采用图像辅助。这意味着，不仅在治疗结束后建立X射线图像，用以检查钻针在引入后的位置和地点X射线，而且取而代之还在开始时和在钻针的引入期间借助反映在显示上的图像数据来检查该引入是否如所设计那样进行。
发明内容
由此出发，本发明基于如下技术问题，即，提出一种用于生成3D图像数据组的有利方法。
该技术问题通过根据本发明的方法来解决。所涉及的权利要求包含本方面的部分有利的和部分就其本身而言有创造性的改进方案。
该方法用于生成其中定位有异物的至少一部分的待检查体积的3D图像数据组，该异物尤其是医疗器械或者植入物，该方法此外用于基于对应的3D图像数据组生成显示图像数据。显示图像数据优选在治疗患者期间在显示屏幕上示出，由此，进行治疗的医生在引导医疗器械或者定位植入物时通过该医疗器械或植入物在待治疗的患者体内的示图而得到支持。
在此，首先例如借助按照数字体积断层成像(在说英语的地区中通常为：conebeam computed tomography，锥形束CT)原理的计算机断层成像来建立2D投影图像的组，并且随后在至少两个2D投影图像中识别或检测示出该器械或该器械的至少部分或者该植入物或该植入物的至少部分的图像区域。如此识别或检测出的图像区域接下来经历分割，其中，检测或者说识别和/或分割手动地通过操作者或进行治疗的医生进行，或者自动化地借助图像识别计算机程序产品来进行。
在另外的过程中，将2D投影图像中的所分割的图像区域与标记关联，其中标记优选结合到相应的2D投影图像中。这意味着，例如使得在每个2D投影图像中可以找到解剖刀的尖端的位置，以及将在相应的位置上的十字形象形图(Piktogramm)添加到每个2D投影图像中。对此替选地，还设有虚拟标记，其中将解剖刀的尖端在每个2D投影图像内的确定位置换算到坐标元组中，该坐标元组然后作为附加信息添加到2D投影图像的数据组中。
基于这样修改的2D投影图像然后重建3D图像数据组。参考前面提及的示例，这意味着，解剖刀的尖端在体积内的位置通过如下方式来估计，即，确定尖端在多个2D投影图像中的位置，这些2D投影图像的投影方向相对于彼此并且相对于待检查的体积是已知的。即，替代于基于2D投影图像的组重建3D图像数据组并且在该3D图像数据组内确定解剖刀的尖端，在至少两个2D投影图像中进行通常可以更简单实现的检测，并且借助相应确定的在这些2D投影图像中的位置推断出解剖刀的尖端在体积中并且由此在3D图像中的位置。
优选地在此设计，医疗器械或植入物的边缘或尖端配备有标记，从而在显示屏幕上对显示图像数据进行显示时，即例如也在直接显示2D投影图像之一时，该医疗器械或植入物对于进行治疗的医生来说可以更容易地识别。
替选于此或补充于此，作为标记将器械或植入物在其纵向上的虚拟延长部结合到2D投影图像中。尤其当如优选地器械是钻针或克氏针时，允许通过简单的、用色彩强调的线来示出的该虚拟的延长部使得可以估计钻针行进的方向。由此，进行治疗的医生在将钻针安置到骨碎片上时可以以简单方式估计，在所选的方案中所希望的定位是否通过钻针的行进来进行。由此，虚拟的延长部或轨迹作为用于将钻针引入的目标装置或目标辅助装置起作用。在此，该原理本身在容易弯曲的钻针情况下应用，只要保证了，虚拟的延长部在所有2D投影图像中直线地并且优选作为切线、尤其作为斜率切线在钻针尖端处实施。虚拟的延长部于是又近似地在相应的2D投影图像中反映通过弯曲的钻针给出的曲线。
因为该方法优选设计用于在治疗患者期间生成用于图像辅助的显示图像数据，所以优选地在治疗期间借助在此提出的方法准备多个2D投影图像。在此，优选在用于产生至少一个2D投影图像组的方法的范围中将至少两个扫描过程的2D投影图像彼此组合。
如果现在在治疗期间已经建立了3D图像数据组，则在此情况下尤其足够的是，在下一扫描过程中进行待检查的体积的部分扫描、即近似不完整的扫描，其中例如仅采集了少量2D投影图像。在这种部分扫描中产生的2D投影图像于是不形成完整的2D投影图像组并且由此不适于基于其重建3D图像数据组。然而当患者身体中待检查的体积相对于所扫描的体积仅微量运动并且基本上仅进行了器械或植入物的少量移动时，在部分扫描中产生的2D投影图像对于查明器械或植入物的改变的位置和取向是足够的，并且器械或植入物的当前重建的位置和取向简单地淡入到之前重建的图像中。这最后意味着，在显示屏幕上基本上显示基于第一扫描过程的2D投影图像组产生的显示图像数据，并且所分割的图像区域基于在第二扫描过程中获得的信息被移动地示出。
附图说明
下面借助示意图详细阐述本发明的实施例。在此示出：
图1在框图中示出了用于生成显示图像数据的方法；
图2示出了X射线投影图像，以及
图3示出了带有所加入的标记的X射线投影图像。
彼此对应的部分在所有附图中分别设有相同的附图标记。
具体实施方式
在下面描述的实施例中，构建有未详细示出的计算机断层成像设备，以便实施在此提出的、用于生成显示图像数据的方法，其在图1中以框图示出。计算机断层成像设备在此在治疗患者的范围中使用，在该治疗期间应驱动克氏针2穿过骨4的端部。在此，克氏针2应该在治疗结束时以预设的位置和地点安置在骨4中，因此在治疗期间将计算机断层成像设备在由进行治疗的医生引导克氏针2时用于图像支持的导航。
为此，由操作者或进行治疗的医生启动在计算机断层成像设备中存储的程序，其中在方法步骤A中首先扫描患者身体中的、骨4位于其中的待检查体积，其中，产生2D投影图像组。
这样产生的2D投影图像组在方法步骤C中被识别为2D投影图像组的系列或序列中的第一2D投影图像组，并且在方法步骤D中从该2D投影图像组中根据预先给定的条件选择两个2D投影图像用于后期处理。随后在方法步骤E中，将两个所选的2D投影图像单个地借助图像评估软件来分析，其中，探测每个所选的2D投影图像中的示出克氏针2的部分的图像区域。在方法步骤F中将这些图像区域分割并且至少部分地在存储器中存储在单独的数据组中。
在另一方法步骤G中，将克氏针2的尖端在每个所选的2D投影图像中的位置确定并且如下标记，即，将与此相关的像素坐标作为附加信息结合到每个所选的2D投影图像的数据组中。如此准备的2D投影图像组然后在方法步骤H中被用于重建3D图像数据组，其中，从各个2D投影图像中的标记、即像素坐标并且从2D投影图像相对于彼此和相对于患者身体中的待检查体积的投影方向的已知相关性中确定克氏针2的尖端在体积中并且由此在3D图像数据组中的位置。
最后，在方法步骤I中，基于带有标记的3D图像数据组生成2D视图、即例如投影视图或剖视图，并且由此生成显示图像数据的结合，其然后在显示屏幕上示出。在此，操作者或进行治疗的医生可以例如随时改变视向，并且根据视向的选择从带有标记的3D图像数据组中生成相应的显示图像数据的组。
在每个2D视图中，将克氏针的尖端的、从3D图像数据组中的标记得出的位置在光学上强调，并且更确切而言使得在克氏针2的尖端的位置上示出蓝色方形(在图3中是黑色方形)。此外，通过蓝色的线(在图3中是划-点-划线)示出克氏针2在该克氏针2的纵向上的虚拟延长部来作为其它标记，从而进行治疗的医生可以由此估计，克氏针2在行进时沿哪个方向运动。
按照有规律的时间间隔，借助另一扫描过程重新扫描患者身体中待检查的体积，由此获得更新过的、用于图像支持地治疗患者的图像信息，从而进行治疗的医生在克氏针2行进时可以追踪克氏针2的地点和位置的变化。在此，在每个第二扫描过程中并不完全扫描待检查的体积，替代地在方法步骤B中仅从少数个方向进行单个X射线拍摄。在此生成的2D投影图像与此对应地不形成完整的2D投影图像数据组并且与此对应地也不允许重建完整的3D图像数据组。其仅用于确定克氏针2的当前地点和位置，并且，为了生成显示图像数据，在方法步骤C中通过分别在之前执行的扫描过程中生成的、完整的2D投影图像组的2D投影图像来补充在部分扫描待检查体积时生成的2D投影图像。由此，在显示屏幕上主要反映近似基于过时的2D投影图像组的图像数据，其中，将2D投影图像的所分割的图像区域定位在2D投影图像中的改变过的、即更新过的位置上，从而在显示屏幕上最终应看到骨4的过时的示图和克氏针2的过时的示图，然而其中克氏针2相对于骨4以当前的位置和取向来示出。
本发明并不限于前面描述的实施例。更确切而言，也可以由本领域技术人员推导出本发明的其它变型，而并不偏离本发明的主题。此外，尤其所有结合该实施例描述的单个特征也可以以其它方式彼此组合，而并不偏离本发明的主题。
附图标记列表
2 克氏针
4 骨
A 方法步骤A
B 方法步骤B
C 方法步骤C
D 方法步骤D
E 方法步骤E
F 方法步骤F
G 方法步骤G
H 方法步骤H
I 方法步骤I

Claims (9)

1.一种用于生成待检查的体积的3D图像数据组的方法，在该3D图像数据组中定位有异物(2)的至少一部分，
-其中，记录2D投影图像的组，
-其中，在所述组的至少两个2D投影图像中检测(E)示出异物(2)的图像区域，
-其中，在所述至少两个2D投影图像中分割(F)示出所述异物(2)的图像区域，
-其中，将与所分割的图像区域关联的标记结合(G)到所述至少两个2D投影图像中，以及
-其中，将包括带有所结合的标记的所述至少两个2D投影图像在内的2D投影图像用于(H)重建包含所述标记的3D图像数据组。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述异物是器械(2)或植入物。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，将强调了所述异物(2)的尖端的位置的标记结合(G)到2D投影图像中。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，将示出了所述异物(2)在其纵向上的虚拟延长部的标记结合(G)到2D投影图像中。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，将钻针(2)用作异物(2)。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，将克氏针(2)用作异物(2)。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，将螺栓用作异物(2)。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，为了产生2D投影图像组(A，B)，将至少两个扫描过程的2D投影图像彼此组合(C)。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，为了产生2D投影图像组(A，B)，将至少两个扫描过程的2D投影图像彼此组合(C)，其中，在第一扫描过程中借助计算机断层成像设备扫描(A)所述待检查的体积，并且其中，在第二扫描过程中部分扫描(B)所述待检查的体积。
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