CN108294775B - 用于减少由于血管重叠引起的伪影的方法和图像处理装置 - Google Patents

用于减少由于血管重叠引起的伪影的方法和图像处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108294775B
CN108294775B CN201810026082.5A CN201810026082A CN108294775B CN 108294775 B CN108294775 B CN 108294775B CN 201810026082 A CN201810026082 A CN 201810026082A CN 108294775 B CN108294775 B CN 108294775B
Authority
CN
China
Prior art keywords
data set
vessel
contrast agent
dimensional
partial image
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810026082.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108294775A (zh
Inventor
M.科沃希克
C.罗科尔
S.格里施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Healthcare GmbH
Original Assignee
Siemens Healthcare GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Healthcare GmbH filed Critical Siemens Healthcare GmbH
Publication of CN108294775A publication Critical patent/CN108294775A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108294775B publication Critical patent/CN108294775B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Devices for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computerised tomographs
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A61B6/5217—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
    • A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
    • A61B6/4435—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
    • A61B6/4441—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure the rigid structure being a C-arm or U-arm
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/48—Diagnostic techniques
    • A61B6/481—Diagnostic techniques involving the use of contrast agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/50—Clinical applications
    • A61B6/504—Clinical applications involving diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/08—Accessories or related features not otherwise provided for
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/008—Specific post-processing after tomographic reconstruction, e.g. voxelisation, metal artifact correction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/50—Image enhancement or restoration by the use of more than one image, e.g. averaging, subtraction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • G06T7/0014—Biomedical image inspection using an image reference approach
    • G06T7/0016—Biomedical image inspection using an image reference approach involving temporal comparison
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10072—Tomographic images
    • G06T2207/10076—4D tomography; Time-sequential 3D tomography
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10116—X-ray image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20—Special algorithmic details
    • G06T2207/20212—Image combination
    • G06T2207/20224—Image subtraction
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30101—Blood vessel; Artery; Vein; Vascular
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2211/00—Image generation
    • G06T2211/40—Computed tomography
    • G06T2211/404—Angiography

Abstract

本发明涉及一种用于减少在利用造影剂记录的患者的血管系统的感兴趣记录区域的四维血管造影数据组中由于血管重叠引起的伪影的方法，其中由显示血管系统的数字减影血管造影的二维投影图像重建血管系统的三维血管数据组，并且通过将投影图像乘法反投影到血管数据组中或从其导出的基础数据组中来确定四维血管造影数据组，其中，在合理性检查步骤中，在与所覆盖的时间段的所有各个不同的时间点相关联的血管造影数据组的部分图像数据组中，相对于对与允许的源点的造影剂填充的连接的存在进行检查的合理性检查标准，检查造影剂填充地显示的血管段，据此确定仅还包含满足合理性检查标准的血管段的校正后的部分图像数据组。

Description

用于减少由于血管重叠引起的伪影的方法和图像处理装置
技术领域
本发明涉及一种用于减少在利用造影剂给予记录的、患者的血管系统的感兴趣记录区域的四维血管造影数据组中由于血管重叠引起的伪影的方法，其中由显示血管系统的数字减影血管造影的二维投影图像重建血管系统的三维血管数据组，并且通过将投影图像乘法反投影到血管数据组中或从其导出的基础数据组中来确定四维血管造影数据组。此外，本发明涉及一种图像处理装置、计算机程序和电子可读数据载体。
背景技术
重叠的血管是数字减影血管造影(DSA)中基本上已知的问题。四维数字减影血管造影的发展朝着可靠的和易于解读的图像这个方向迈出了重要的一步。在此，在造影剂通过记录区域中的血管系统进行迁移期间，利用X射线装置、例如具有C形臂的X射线装置在不同投影角度下的一次或多次旋转的情况下，记录患者的血管系统的感兴趣记录区域的二维投影图像。通过减去在没有造影剂的情况下记录的掩模图像来形成数字减影血管造影的投影图像，其中也可以对各个重建的三维图像数据组进行减影。在数字减影血管造影的开头已知了，通过在特定的时间间隔内记录的数字减影血管造影的投影图像被用于由此重建三维部分图像数据组，由此产生多个时间上连续的三维图像数据组，在此期间存在能够提供更好的图像质量和更好的时间分辨率的较新方案。
其中一种方案已经在B.Davis等人的文章“4D Digital SubtractionAngiography:Implementation and Demonstration of Feasibility”,DOI:10.3174/ajnr.A3529中描述。在那里建议，首先使用显示至少大部分被填充的血管的数字减影血管造影的投影图像的特别大的部分来重建非时间分辨的、显示记录区域中的整个血管系统的三维血管数据组，该三维血管数据组通过乘法嵌入数字减影血管造影的特别是标准化后的投影图像的时间信息建立对于体素值的连续更新的基础，从而产生一系列时间分辨的三维图像，即一系列四维血管造影数据组的部分图像数据组。换句话说，血管数据组最终用于限制对数字减影血管造影的投影图像的时间信息进行积分的各个三维部分图像数据组的重建。因此，执行乘法反投影。这可以理解为，位于显示造影剂填充的投影图像的像素的射线上的血管(标记为血管的体素)被强调为在记录投影图像的时间点是造影剂填充的。
然而，当沿着当前投影图像的射线存在血管重叠时，在单个平面中的记录的该应用和到四维图像重建的乘法反投影的该应用总是会引起问题。更确切的说，因为二维投影图像的对比度信息不能明确地与重叠的血管中的一个相关联，所以将二维投影图像乘法反投影到静态三维限制图像中、即血管数据组中(在没有额外的规则化的情况下)会导致不合理的血管强调。也就是说，这样的算法可能由于血管重叠而产生伪影，其中特定的血管段过早或过晚被显示为造影剂填充。对于例如诊断医生的用户而言，这意味着该四维成像的图像质量和临床重要性受到损害。
为了减少重叠伪影的数量，已经建议在用于确定与不同的时间点相关联的三维部分图像数据的乘法反投影的同时确定四维置信图作为置信数据组，该置信数据组描述了沿着相关的、所应用的射线的血管重叠。在此，置信值0通常与强的血管重叠相关联，置信值1通常与不存在血管重叠相关联。可以通过血管的“数值”、特别是通过沿射线的积分和与至少一个阈值的比较来确定置信数据组的置信值。基于描述血管重叠的四维置信数据组，在该时间的足够可靠的相邻值之间的临时的四维血管造影图像数据组的不可靠的强度值可以进行内插，从而代替不太可靠的值、例如低于置信值的阈值的值。
然而已经表明，关于该过程还存在关于消除由于血管重叠伪影引起的图像质量问题方面的改进潜力。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题是，提供一种用于减少由于血管重叠而产生的血管重叠伪影的改进可能性。
为了解决上述技术问题，在开头提到的类型的方法中根据本发明设置，在合理性检查步骤中，在与所覆盖的时间段的所有各个不同的时间点相关联的血管造影数据组的部分图像数据组中，相对于对与允许的源点的造影剂填充的连接的存在进行检查的合理性检查标准，检查造影剂填充地显示的血管段，其中确定仅还包含满足合理性检查标准的血管段的校正后的部分图像数据组。
四维血管造影数据组通过三维部分图像数据组的时间序列覆盖了记录区域中的造影剂浓度变化的特定时间段。这意味着，四维血管造影数据组的每个图像元素不仅对应于三维位置(体素)，而且在该时间段每个图像元素最终包含造影剂变化曲线，从而从四维血管造影数据组中给出描述与在该时间段内的不同的时间点对应的造影剂状态的部分图像数据组。在此，时间点应该被理解为时间段中的部分区域；特别地，根据四维血管造影数据组的时间分辨率，时间点通常覆盖某个时间间隔，该时间间隔例如可以对应于最小的可分辨的时间单位或其倍数。
为了对造影剂填充地显示的血管段进行合理性检查，本发明目前不是从关于血管系统和/或血液的血液动力学和/或其它流动和解剖特性的复杂假设出发，而是基本上分别考察各个时间点并且关于与允许的源点的连接进行合理性检查，因此，具有高合理性或安全性的体素/或血管段可以被假定为实际上是造影剂填充的。在合理性检查标准中，对于时间点的每个造影剂填充地显示的血管段检查，是否存在与允许的源点的作为造影剂填充地显示的连接。在一个容易实现的例子中，当在某个时间点的部分图像数据组中找到关联部分时，可以检查哪些关联部分包含允许的源点作为血管段，使得每个这些血管段的体素与允许的源点造影剂填充地连接。通过与允许的源点的连接可以根据其可靠性确保，造影剂通过物理上可能的路径到达新强调的、因此作为造影剂填充地显示的体素或血管段。也就是，本发明利用由合理性检查标准描述的物理说明的合理性限制，以减少在产生的时间分辨的一系列体积部分图像数据组中的重叠伪影。以这种方式，即使存在血管重叠，观察者也可以简化对生理血流的感知。不存在与允许的源点的连接的造影剂填充地显示的血管段将会从部分图像数据组中去除，或在那里不再造影剂填充地显示，因为该血管段是造影剂填充的在物理上是不合理的。
总之，本发明在使用关于流动的简单物理原理、具体地存在与允许的源点的流动连接、因此可靠地填充地显示的体素或血管段的条件下在四维重建过程中使用基于合理性检查的流动限制，以减少由于血管重叠导致的不正确的、非生理性的血管填充的发生。具体来说，合理性检查被嵌入四维重建过程，其确保，当某血管段与由源点描述的与可靠地造影剂填充的体积元素相关联的体素或血管段连接时，才对比度强调该血管段。
以这种方式可以减少由于血管重叠引起的非生理性的血管段强调的伪影，并且用户可以在显著提高四维血管造影图像数据组的图像质量之后更加准确地评估血管树中的血流。
在此要指出的是，本发明以其由此描述的一般形式不利用与可靠的流动方向、血流速度、血液特性等相关的另外的血液动力学特性和/或物理模型。在这里描述的方面就此仅使用关于这种血管填充的合理性限制，即，允许特别是病理性的流动方向、例如血管的逆行填充，其在具有血管干扰(例如血管狭窄)的患者中可能出现。
优选地，允许的源点可以用作位于记录区域边缘处的体素和/或在紧接前面的已经校正的部分图像数据组中和在当前部分图像数据组中造影剂填充地显示的体素。当给予造影剂的造影剂给予装置位于记录区域之外并且因此造影剂从边缘流入记录区域时，特别地总是提供位于记录区域边缘的体素。换句话说，合理性地假定，记录区域从边缘处填充，使得这种边缘点或边缘血管段恰好对于初始化是极其合适的。在仅显示血管被充满的情况下，因此任何作为造影剂填充地标记的体素直到该时间段结束都保持造影剂填充，位于记录区域边缘的体素始终作为允许的源点对待。然而，在应当并可以显示造影剂团注离开记录区域的边缘并继续渗入到记录区域的情况下，使用在紧接前面的、已经校正的部分图像数据中和在当前部分图像数据组中造影剂填充地显示的体素作为允许的源点是合适的。换句话说，仅当在紧接前面的时间点、即在对应的部分图像数据组中存在另外的体素，其造影剂填充地显示并且与新体素相连时，在该时间点的新体素可以是造影剂填充的。该物理说明的合理性检查考量通过选择允许的源点作为在当前观察的和在紧接前面的部分图像数据组中的造影剂填充地显示的体素来描绘。恰好在该上下文中，时间相继地分析部分图像数据组以及在其中可以找到的关联血管段是合适的。
应当指出的是，原则上还可以想到，如果造影剂给予装置、例如相应的导管位于感兴趣记录区域内，则记录四维血管造影数据组。由此，至少对于初始化确定允许的源点作为在记录区域内的造影剂给予装置的位置是合适的。换句话说，造影剂给予装置所处的位置的知识被用于确定造影剂填充必然从其出发的源点。根据团注给予的持续时间和/或选择的显示类型，例如作为仅填充地，该点可以继续作为允许的源点生效和/或通过相应的在当前和在紧接前面的部分图像数据组中的作为造影剂填充地显示的体素来补充或替换。
在此要指出的是，本方法当然允许显示伪影减少的排出过程。因为通过乘法反投影不能导致错误的血管的“空白显示”，而是只能显示在血管段中的错误的造影剂填充。然而，通过合理性检查，在排出造影剂时也可以可靠地找到没有允许的源点的“分离的”血管段，特别是，如本发明相应的优选实施所规定的，当特别是附加地，也反向地、也就是在从时间段结束的时间点开始逆行地处理部分图像数据组时，其中在造影剂从记录区域排出之后，又至少对于初始化，利用位于边缘的允许的源点和这种情况下在时间上后续的部分图像数据组中和在当前考虑的部分图像数据组中造影剂填充地显示的允许的源点。换句话说，如果应当显示造影剂向感兴趣记录区域流入和从其排出，从时间段的起始时间点开始，可以对部分图像数据组的至少一部分按时间流逝方向相继地进行合理性检查，并且从该时间段的结束时间点开始，可以对部分图像数据组的另一部分与时间方向相反地进行合理性检查，例如分别直到最大造影剂填充的时间点。以这种方式，减小或降低了在流入特性中以及在排出特性中的物理上不合理的填充现象。
因此，总的来说，本发明的优选实施规定，在显示造影剂流入感兴趣记录区域和造影剂从感兴趣记录区域排出的血管造影数据组以及使用允许的源点作为在该时间段中的、在时间上相继的部分图像数据组中造影剂填充地显示的体素的情况下，定义了以时间段起始为开始的流入间隔和以时间段结束为结束的排出间隔，其中，在流入间隔中按照时间相继的顺序检查部分图像数据组，其中，允许的源点至少部分地被确定为在时间上紧接前面的已经校正的部分图像数据组中的和在当前部分图像数据组中的造影剂填充地显示的体素，以及在排出间隔中按照逆时间顺序检查部分图像数据组，其中，允许的源点至少部分地被确定为在时间上紧接后面的已经校正的部分图像数据组中的和在当前部分图像数据组中的造影剂填充地显示的体素。在这种情况下，优选地可以选择能够假定不再进行附加填充的时间点作为流入间隔的结束，并且可以选择能够假定从该时间点或之后开始排空的时间点作为排出间隔的开始。此外还可以想到，产生两个四维血管造影数据组，其中一个表示流入而另一个表示排出，其中对于其中一个，部分图像数据时间上向前推进，对于另一个，时间上反向前进。
在排出间隔的这种考虑下，在初始化时、也就是在考虑第一部分图像数据组以及因此考虑时间上最后的部分图像数据组时要注意的是，在病理学上完全可以想到在血管中遗留的造影剂，因此，远离边缘的、已经在血管造影数据组的最后的部分图像数据组中存在的没有边缘参考的造影剂积聚应被视为允许的源点。因此可以在这里定义至少一个允许的源点，这相当于在流入时在记录区域内布置的造影剂给予装置。
一般而言，在血管树的正常三维重建中可能已经出现的伪影部分地也作为中断伪影给出，这意味着，在重建的三维血管数据组中(并且因此通常也在四维血管造影数据组中)可能缺少单个血管的短的片段。如果可以将这些中断分类为至少最有可能给出的中断伪影，这优选地能够计算地简单求解，则在这种中断之后造影剂流可以通过作为对造影剂填充的连接的补充的附加定义和/或作为对允许的源点的补充的附加定义而继续。因此，例如可以对存在中断伪影的中断区域进行分类，并且特别是仅在造影剂的流动方向上的、与中断区域相邻的体素可以被确定为附加的允许的源点，其必要时也在通过可能的中断伪影给出的中断的另一侧通过造影剂填充导致。然而，因为关于中断伪影的这种分类需要对血管数据组进行更准确的分析，并且中断伪影本来就难以检测，所以本发明的优选实施规定，满足伪影标准的连接路径的中断也被视为造影剂填充的连接。在此可以具体规定，伪影标准利用在中断的两侧的填充之间的时间关联，和/或指向由于中断伪影而缺失的血管部分的血管数据组的分析结果，和/或对于中断的最大长度的阈值。以类似的方式，也可以定义另外的允许的源点。也就是可以想到用不同的方法来处理这样的中断伪影，其中最优选的是，冒险假设，在中断的一侧造影剂填充的情况下，由于中断而与另外的造影剂填充分开的时间上后续的造影剂填充能够视为对于如下的提示：可能存在中断伪影并且因此由于中断而分开的血管段在部分图像数据组中还保持为造影剂填充的。
在此要指出的是，为了能够让医生决定是否实际上存在中断伪影或甚至存在病症，中断伪影本身合适地并不会被图像处理技术地去除。
本发明的合适的拓展规定，为了确定血管段，使用找到关联部分的图论算法。如已经说明的那样，根据本发明的方法的合理性检查最终基于关联部分，该关联部分尤其彼此独立地分析其是否包含允许的源点，因此，关联部分的每个造影剂填充的体素都具有与允许的源点的连接。用于找到关联部分的算法可以计算上低开销地实现，并且在现有技术中是基本已知的。
在本发明优选的具体的实施中可以规定，特别地通过去除在二进制工作数据组中不满足合理性检查标准的血管段，确定显示满足合理性检查标准的血管段的位置的二进制数据组，其中二进制数据组作为掩模被应用于时间关联的部分图像数据组或血管数据组或基础数据组。在此，在合理性检查步骤中处理二进制工作数据组是合适的，其中因此作为造影剂填充地显示的体素与作为非造影剂填充地显示的体素被区分。找到关联部分的图论算法可以特别容易地应用于二进制数据组，从而得到特别容易地待实现的解决方案。结果是，当去除在工作数据组中的不满足合理性检查标准的、因此标记为非造影剂填充的血管段以及体素时，允许掩模对于与二进制数据组相关联的时间点从相应的源数据组中切除新的、校正后的部分图像数据组。该源数据组在此可以是原始的(或者可能是预校正的)时间关联的部分图像数据组。然而，优选将掩模应用于血管数据组或由其导出的基础数据组，其例如可以仅包含高于特定阈值的图像值，因为已经示出，由此为观察者给出整体改善的以及更舒适的显示。在此，对于每个时间点或未校正的部分图像数据组进行二进制数据组的确定。
在本发明的特别优选的实施中规定，在合理性检查步骤之前进行内插步骤，在该步骤中，基于四维置信数据组，部分图像数据组中的不太可靠的值通过时间上特别是线性地由较可靠的值内插得到的校正值来代替，该四维置信数据组作为置信值包含由血管数据组确定的、对于在确定部分图像数据组的体素的值时位于沿着反投影的射线的血管的度量。除了这里描述的合理性检查之外，附加地已经可以事先对于进一步减少伪影使用开头已经描述的置信方法，在该方法中最终计数，有多少血管位于沿着在乘法反投影中观察的射线，以便在较大假设的血管数量的情况下与较低的置信值相关联，并且能够实现在关于低置信值区域中的时间内插。通过这种方式，最终组合两个容易地待实现的、用于减少重叠伪影的校正机制，其尤其尊重并还可识别地保留了两种病症。
在此还要指出的是，原则上也可以想到，在考虑另外的血液动力学特性和/或关于通常的流动方向、血流速度、血液特征等物理模型的情况下，对重叠伪影进行校正或识别，然而这由于多个原因是不太优选的。一方面，这是对血管数据组进行更精确的分析的前提条件，因为必须识别在感兴趣记录区域中的血管的精确结构，以应用该模型和特性。然而另一方面，在四维血管造影数据组中应当找到的病症的特征在于，关于血液动力学和其它流动特性的这种假设不再适用，从而产生如下风险：错误地将病症作为伪影去除并撤销其显示。在这里描述的基于简单物理假设的方法，即造影剂只能存在于与有意义的源点连接的地方，本方法并不使用这样的另外的假设并且尊重并保留了病症的显示。
除了本方法之外，本发明还涉及一种图像处理装置，具有
-确定单元，用于确定利用造影剂给予记录的、患者的血管系统的感兴趣记录区域的四维的血管造影数据组，该确定单元具有用于从数字减影血管造影的显示血管系统的二维投影图像中重建血管系统的三维血管数据组的重建子单元和用于通过将投影图像乘法反投影到血管数据组或由其导出的基础数据组中来确定血管造影数据组的反投影子单元，
-合理性检查单元，用于在与所覆盖的时间段的所有各个不同的时间点相关联的血管造影数据组的部分图像数据组中通过对与允许的源点的造影剂填充的连接的存在进行检查的合理性检查标准，检查造影剂填充地显示的血管段，
-校正单元，用于确定仅还包含满足合理性检查标准的血管段的校正后的部分图像数据组。
关于根据本发明的方法的所有实施可以类似地转用到根据本发明的图像处理装置，从而可以借此获得已知的优点。图像处理装置可以实现为血管造影设备、例如具有C形臂的血管造影设备的一部分。不同的单元和子单元可以通过相应的软件和/或硬件组件实现。
根据本发明的计算机程序例如可以直接加载到图像处理装置的存储器中，并且其具有程序装置，使得当在图像处理装置中执行计算机程序时执行在此描述的方法的步骤。该计算机程序可以存储在根据本发明的电子可读数据载体上，该数据载体因此包括在其上存储的电子可读控制信息，其包括至少一个上述的计算机程序并且被设计为，使得其在图像处理装置中使用数据载体时执行在此描述的方法。电子可读数据载体优选地是非瞬态数据载体、例如CD-ROM。
附图说明
本发明的其他优点和特征由下面描述的实施例以及根据附图给出。附图中：
图1示出了根据本发明的方法的实施例的流程图，
图2示出了用于解释合理性检查的图示，
图3示出了用于选择允许的源点的第一图示，
图4示出了用于选择允许的源点的第二图示，
图5示出了用于选择允许的源点的第三图示，
图6示出了血管造影设备。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的方法的实施例的流程图。在此从数字减影血管造影的二维投影图像1出发，其示例性地利用具有C形臂的血管造影设备在多次旋转期间从不同的投影方向来记录，其中为了获得数字减影血管造影的投影图像1，减去没有造影剂的从各个方向上记录的掩模图像。在另外的实施例中，在重建之后还可以进行重建的三维掩模图像数据组的减影。
投影图像1示出了患者的血管树的感兴趣记录区域，并且以其时间顺序示出了在相应处理的该感兴趣记录区域中的造影剂团注的扩散。在此已知的是，采用相当长时间的造影剂给予、例如7秒，以便在患者的血管系统被几乎完全填充的情况下在感兴趣记录区域中获得更大数量的二维投影图像1。在步骤2中使用投影图像1的对应部分，以便由此以通常的方式重建尽可能高质量的三维血管数据组3，其完整地示出记录区域中的血管系统。
现在为了获得尚未校正的临时的四维血管造影数据组4，在步骤5中，将在由一系列投影图像1覆盖的时间段的各个时间点的投影图像乘法反投影到血管数据组3中或从其例如通过使用阈值，其中切除低于该阈值的所有血管数据(图像值)，导出的基础数据组中。基本上这意味着，检查哪些血管位于沿着指向正在观察的投影图像1的体素的射线。然后，体素的造影剂填充最后被分布在位于该射线上的血管数据组3的血管体素上，其中乘法导致，血管体素在显示造影剂填充的投影图像1的体素的情况下被突出显示，而血管体素在没有造影剂填充的体素的情况下被抑制。
在此可能发生，与造影剂填充的血管重叠但尚未被造影剂填充的血管段的血管片段也被突出显示。这意味着，在临时的四维血管造影数据组4中可能包含重叠伪影。
在这里示出的根据本发明的方法的实施例中，目前首先，然而这在本发明范围内一般是可选的，在内插步骤6中进行这种重叠的第一校正，其中，为此已经在步骤5中预先确定了四维置信数据组7。置信数据组7针对每个体素和每个时间点包含作为对于临时的血管造影数据组4的相应的血管造影数据值的可靠性的度量的置信值。为了确定置信值，最终检查在乘法反投影中有多少血管体素和/或血管位于沿着射线，使得置信值最终说明了，不同的血管以何种概率位于沿着该射线。在此，置信值被归一化到0至1的区间。置信值1表示有很大的可能性可以排除多个血管位于沿着射线；置信值0表示有很大的可能性多个血管位于沿着射线。
在此要指出的是，血管造影数据组4最终被确定为一系列与所覆盖的时间段内的不同的时间点相关联的三维部分图像数据组。现在跨越不同的部分图像数据组查看各个三维体素，对于这些体素形成时间造影剂变化曲线。在内插步骤6中的校正思路现在是，由于在记录投影图像1时投影方向随时间变化，仅关于特定时间段存在重叠以及由此通过低置信值形成的低可靠性。如果血管造影数据组4的时间相继的部分图像数据组中的不太可靠的值现在由内插值替换，该内插值通过在血管造影数据组中的可靠的时间相邻的值之间的内插来确定，则在连续的时间造影剂曲线的情况下形成相应的造影剂填充，而在可靠的值零作为相邻值的情况下通过时间上的内插去除错误的造影剂填充。
然后在总体上以9表示的合理性检查步骤中进一步处理由此预校正的四维血管造影数据组8，以便在与各个特定时间点相关联的预校正的血管造影数据组8的部分图像数据组中找到物理上不合理的填充事件。在此，首先描述一个例子，其中只应追踪填充、因此追踪造影剂的流入并且任何在血管造影剂数据组4、8中突出显示的体素在时间上在其之后被显示为造影剂填充的；下面还详细讨论应当观察造影剂的流出的情况、因此观察排出的情况。在这里观察的部分图像数据组的填充系列的情况下，部分图像数据组先后被处理，这意味着，从时间段的起始时间点开始，并且直到时间段的结束时间点，按时间顺序依次检查每个部分图像数据组的不合理的造影剂填充的血管段。在此，在合理性检查步骤9中，一方面借助相应的图论算法找到存在于部分图像数据组中的关联的造影剂填充的部分，子步骤10。此外在子步骤11中，定义对于当前观察的时间点的允许的源点。然后，在子步骤12中检查的合理性检查标准最终检查，当前观察的部分图像数据组的造影剂填充地显示的体素是否与在造影剂填充的连接路径上的与允许的源点对应的体素连接。由于步骤10中的准备，这一点可以简单地通过检查关于各个独立观察的关联部分其是否包括允许的源点来实现。满足合理性检查标准的造影剂填充的血管段(通过关联部分描绘)在子步骤13中被保留，不满足合理性检查标准的造影剂填充地显示的血管段在子步骤13中被去除。在此合适地在合理性检查步骤9中利用二进制工作数据组进行处理，这显著地简化了找到关联部分。二进制化合适地基于阈值实现。相应地，子步骤13的结果是针对每个部分数据组的一组二进制数据组14，其可以被理解为掩模并且显示合理的造影剂填充的血管段位于哪里。
借助图2至图4更详细地解释在子步骤12中进行的合理性检查以及在子步骤11中进行的允许的源点的选择。图2示出了在时间点ti-1(左)和在时间点ti(右)在感兴趣记录区域15中的根据示意性表示的第二体素v1和v2的作为本发明基础的原理。在时间段中，时间点ti-1和ti相继跟随。除了血管16之外，还可以识别在时间点ti-1的部分图像数据组的图像信息17以及在时间点ti的部分图像数据组的图像信息18，其因此说明了造影剂位于哪里。在此，体素v1示例性地被理解为记录区域15的边缘体素。可以看出，在时间点ti-1的关于造影剂填充地待显示的部分图像数据的体素的图像信息17中，体素v2尚未造影剂填充地显示，而在时间点ti的图像信息18中，已经造影剂填充地显示。如果考虑体素v1和v2以及在时间点ti的图像信息18，可以识别，在体素v1和v2之间存在造影剂填充的连接19。因为在物理上合理的是，在时间点ti-1在体素v1处显示的造影剂已经扩散到体素v2，从而体素v1可以被理解为针对在时间点ti在图像信息18中新增的造影剂填充地显示的体素v2的允许的源点。子步骤12中的合理性检查标准因此规定，仅当在时间点ti-1存在识别为允许的源点的、造影剂增强并连接的体素v1时，在时间点ti在部分图像数据组中的体素v2造影剂增强地显示。
现在如果由于血管重叠在时间点ti在图像信息18中出现血管段20，则从中不能建立与允许的源点、即体素v1的连接，从而在血管段20中的填充以及因此对应于造影剂增强的显示的体素是不合理的。此处不满足合理性检查标准。
由于特别是在第一部分图像数据组中或在记录区域15中能够识别造影剂的第一部分图像数据组中不存在能够以这种方式定义允许的源点的以前的图像信息，假定，由于时间段通常还覆盖记录区域15中的注入，造影剂总是从外部渗透到(三维)记录区域15中，因此位于记录区域15的边缘处的体素总是被理解为允许的源点。图3和图4中示例性示出了这一点，其示出了这样的边缘体素v1、v3、v4和v5。如果通过各个部分图像数据组的图像信息在这些边缘体素处预先给定造影剂，则基本上假定合理性。
在此，在记录区域15的边缘处的边缘体素基本上可以被理解为允许的源点，以便能够采集之后的流入。
根据图2，由此给出另外的允许的源点，其应该在紧接前面的时间点ti-1的(校正的)部分图像数据组中以及在当前观察的时间点ti作为造影剂填充地显示。如果其不是边缘体素并且在时间点ti-1被规定为合理地填充，则体素v1也是对于时间点ti的允许的源点。
如从图2还可以看出的，在右侧的部分图像中规定了两个关联部分，即血管段20和血管段21。在此可以规定，如果相应的关联部分包含允许的源点，则对于血管段20、21的所有体素存在至允许的源点的连接19。
还要指出的是，如果造影剂给予装置位于记录区域15内，则也可以根据造影剂给予装置的位置来确定初始的允许的源点。
图5说明了合理性检查标准或允许的源点的可选的扩展。在此示出了，在血管22中似乎存在中断23，该中断似乎是图像伪影。在借助伪影标准假设为中断伪影的这样的中断23中，特别地依据在中断23的一侧上存在的填充，时间上随后出现的填充现在可以在另一侧上被视为是允许的，其中在中断23的位于流动方向的一侧上位于血管22中的相邻的体素被视为允许的源点，类似于这里示例性示出的体素v6。还可以想到，根据伪影标准来决定，尽管有中断23，还是存在到允许的源点的造影剂填充的闭合的连接。在此，中断23并没有被有针对性地填充，使得医生可以决定是实际上存在中断伪影还是源于解剖状况。
返回到图1，得到的二进制数据组14在步骤24中作为掩模应用于血管数据组3或应用于从其导出的基本数据组，因为已经示出了，可以由此达到图示的更高质量。当然，在其他实施例中也可以想到，将相应的掩模应用于未校正或预校正的血管造影数据组4、8的对应的部分图像数据组。在任何情况下，结果都是校正后的、具有较少重叠伪影的四维血管造影数据组25。
还要指出的是，如果血管造影数据组25还应该示出造影剂从记录区域15的排出，则合适的可以是，对于部分图像数据组的至少一部分时间上反向地引入合理性检查标准，从该时间段的结束时间点出发，其中允许的源点也被确定为不位于边缘的或与该边缘连接的造影剂填充地显示的体素，从而实际上存在的病症(被称为造影剂“卡住”)不因为合理性检查标准而被意外的去除。当然，也可以想到基本上纯的排出数据组等，然后合适地在合理性检查步骤9中，从时间段的结束开始时间上反向地处理该数据组。
图6示意性的示出了可以在根据本发明的方法的范围内应用的血管造影设备26。除了C形臂27，在其上对置地布置了X射线辐射器28和X射线探测器29并且借助其可以记录投影图像1，以及用于控制记录操作的相关控制单元30之外，血管造影设备26还包括可分开实现的根据本发明的图像处理装置31，其被构造为用于执行根据本发明的方法。
在此，图像处理装置31具有用于确定临时的血管造影数据组4的确定单元32，其相应地具有重建子单元33和反投影子单元34。此外，设置用于执行步骤6的可选的内插单元35。为了执行步骤9设置合理性检查单元36，为了执行步骤24设置校正单元37。为了在显示装置38上再现得到的校正后的四维血管造影数据组25的视图，也可以想到没有详细描述的显示单元。
虽然在细节上通过优选的实施例详细说明和描述了本发明，但是本发明不受所公开的示例的限制，并且本领域技术人员可以从中导出其它方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于减少在利用造影剂给予记录的、患者的血管系统的感兴趣记录区域(15)的四维血管造影数据组(4，8，25)中由于血管重叠引起的伪影的方法，其中由显示血管系统的数字减影血管造影的二维投影图像(1)重建血管系统的三维血管数据组(3)，并且通过将投影图像(1)乘法反投影到血管数据组(3)中或由其导出的基础数据组中来确定四维血管造影数据组(4，8)，其特征在于，在合理性检查步骤(9)中，在与所覆盖的时间段的各个不同的时间点相关联的血管造影数据组(4，8)的部分图像数据组中，相对于对与允许的源点的造影剂填充的连接(19)的存在进行检查的合理性检查标准，检查造影剂填充地显示的血管段(20，21)，据此确定仅还包含满足合理性检查标准的血管段(21)的校正后的部分图像数据组，确定允许的源点作为位于记录区域(15)边缘的体素，和/或作为在紧接前面的已经校正的部分图像数据组中和在当前的部分图像数据组中的造影剂填充地显示的体素，和/或作为在记录区域(15)内的造影剂给予装置的位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，满足伪影标准的连接路径的中断(23)也被视为造影剂填充的连接(9)。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，伪影标准使用在中断(23)的两侧的填充之间的时间关联，和/或指向由于中断伪影而缺失的血管部分的血管数据组(3)的分析结果，和/或对于中断(23)的最大长度的阈值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定血管段(20，21)使用找到关联部分的图论算法。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，通过去除二进制工作数据组中的不满足合理性检查标准的血管段(20)，确定显示满足合理性检查标准的血管段(21)的位置的二进制数据组(14)，该二进制工作数据组作为掩模应用于时间关联的部分图像数据组或血管数据组(3)或基础数据组。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在合理性检查步骤之前进行内插步骤，在该内插步骤中，基于标准化的四维置信数据组(7)，部分图像数据组中的不太可靠的值通过时间上线性地由较可靠的值内插得到的校正值来代替，该置信数据组是由血管数据组(3)确定的、对于在确定部分图像数据组的体素的值时位于沿着反投影的射线的血管(16，22)的度量。
7.一种图像处理装置(31)，具有
-确定单元(32)，用于确定利用造影剂给予记录的、患者的血管系统的感兴趣记录区域(15)的四维血管造影数据组(4)，该确定单元具有用于由显示血管系统的数字减影血管造影的二维投影图像(1)重建血管系统的三维血管数据组(3)的重建子单元(33)和用于通过将投影图像(1)乘法反投影到血管数据组(3)或由其导出的基础数据组(4)确定血管造影数据组的反投影子单元(34)，
-合理性检查单元(35)，用于在与所覆盖的时间段的各个不同的时间点相关联的血管造影数据组(4，8)的部分图像数据组中，通过对与允许的源点的造影剂填充的连接(19)的存在进行检查的合理性检查标准，检查造影剂填充地显示的血管段(20，21)，和
-校正单元(36)，用于确定仅还包含满足合理性检查标准的血管段(21)的校正后的部分图像数据组作为校正后的血管造影数据组(25)。
8.一种电子可读数据载体，在其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在图像处理装置上被执行时，其运行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
CN201810026082.5A 2017-01-13 2018-01-11 用于减少由于血管重叠引起的伪影的方法和图像处理装置 Active CN108294775B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017200489.4A DE102017200489A1 (de) 2017-01-13 2017-01-13 Verfahren zur Reduzierung von aufgrund von Gefäßüberlagerungen auftretenden Artefakten in einem vierdimensionalen Angiographiedatensatz, Bildverarbeitungseinrichtung, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger
DE102017200489.4 2017-01-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108294775A CN108294775A (zh) 2018-07-20
CN108294775B true CN108294775B (zh) 2021-08-27

Family

ID=62716613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810026082.5A Active CN108294775B (zh) 2017-01-13 2018-01-11 用于减少由于血管重叠引起的伪影的方法和图像处理装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10524755B2 (zh)
CN (1) CN108294775B (zh)
DE (1) DE102017200489A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019200888A1 (de) 2019-01-24 2020-07-30 Siemens Healthcare Gmbh Bestimmen eines Bilddatensatzes
DE102019202514B4 (de) * 2019-02-25 2021-06-24 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur digitalen Subtraktionsangiographie, Röntgeneinrichtung, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger
US11602320B2 (en) * 2019-05-29 2023-03-14 Siemens Healthcare Gmbh Method for creating a three-dimensional digital subtraction angiography image and a C-arm X-ray device
DE102019215904B4 (de) * 2019-09-24 2023-04-20 Siemens Healthcare Gmbh Verfahren zur Erstellung einer digitalen Subtraktionsangiographie und Vorrichtung
KR102399510B1 (ko) 2020-06-02 2022-05-19 주식회사 메디픽셀 사용자 입력에 기초하여 혈관 영상을 처리하는 방법 및 장치
DE102022208655B3 (de) 2022-08-22 2023-10-12 Siemens Healthcare Gmbh Räumlich-zeitliche Fusion von zeitaufgelösten angiographischen Datensätzen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104252714A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 美国西门子医疗解决公司 时变数据的重建
CN105103191A (zh) * 2013-04-03 2015-11-25 皇家飞利浦有限公司 血管分割
CN105190630A (zh) * 2013-01-15 2015-12-23 凯瑟沃克斯有限公司 计算血流储备分数
US20160151033A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray diagnostic apparatus and image processing apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10210956B2 (en) * 2012-10-24 2019-02-19 Cathworks Ltd. Diagnostically useful results in real time
US9814433B2 (en) * 2012-10-24 2017-11-14 Cathworks Ltd. Creating a vascular tree model
US10002445B2 (en) * 2016-02-26 2018-06-19 Wisconsin Alumni Research Foundation System and method for resolving artifacts in four-dimensional angiographic data

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105190630A (zh) * 2013-01-15 2015-12-23 凯瑟沃克斯有限公司 计算血流储备分数
CN105103191A (zh) * 2013-04-03 2015-11-25 皇家飞利浦有限公司 血管分割
CN104252714A (zh) * 2013-06-25 2014-12-31 美国西门子医疗解决公司 时变数据的重建
US20160151033A1 (en) * 2014-11-28 2016-06-02 Kabushiki Kaisha Toshiba X-ray diagnostic apparatus and image processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017200489A1 (de) 2018-07-19
CN108294775A (zh) 2018-07-20
US20180199905A1 (en) 2018-07-19
US10524755B2 (en) 2020-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108294775B (zh) 用于减少由于血管重叠引起的伪影的方法和图像处理装置
JP6695478B2 (ja) 血管セグメント化
US11324468B2 (en) Method for co-registering and displaying multiple imaging modalities
JP3677158B2 (ja) 血管造影図の撮影装置
CN107004262B (zh) 基于设备的运动补偿的数字减影血管造影系统和方法
CN108876794A (zh) 体积图像数据中的动脉瘤与载瘤血管的隔离
CN109410221A (zh) 脑灌注图像分割方法、装置、服务器和存储介质
CN104783825A (zh) 用于产生血管系统的二维投影图像的方法和装置
WO2016174090A1 (en) Computer-implemented method for identifying zones of stasis and stenosis in blood vessels
EP3046473B1 (en) Automatic device-footpprint-free roadmapping for endovascular interventions
US9918688B2 (en) Determining a tissue parameter
US11179122B2 (en) Bolus imaging
CN111686332B (zh) 用于模拟将造影剂双侧注射到患者体内的系统和方法
CN110461238B (zh) 造影剂注射成像
KR102272741B1 (ko) 4차원 자기공명 혈관조영술의 영상정보 후처리를 통한 3차원 감산 동맥조영술과 3차원 감산 정맥조영술 및 4차원 컬러 혈관조영술의 동시 구현 방법과 의료영상 시스템
KR101638597B1 (ko) 의료 영상 처리 방법 및 그 장치
US11373310B2 (en) Method for producing a digital subtraction angiography and apparatus
EP4197442A1 (en) Peripheral perfusion analysis

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant