CN1903139A - 用于显示多个图像的方法以及用于实施该方法的图像系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于显示由不同模态(1至4)多个相互记录的二维和/或三维图像的方法以及一种用于实施该方法的工作站的成像系统，其中，可以为模态(1至4)的单个图像分配关心点(POIs)并在所有图像中可选择叠加标明所分配的关心点(POIs)的图元，从而在同时所显示的二维和/或三维图像之间进行关心点或关心部位的可视分配。

Description

用于显示多个图像的方法以及用于实施该方法的图像系统
技术领域
本发明涉及一种用于显示由不同模态多个相互记录的二维和/或三维图像的方法以及一种用于实施该方法的工作站的图像系统。这种方法或者装置在医疗技术中用于在一个监视器或者多个监视器上同时显示不同模态的多个图像。
背景技术
血管造影、CT和MR设备图像数据中立体数据的3D重建在许多诊断和介入领域的重要性日益增长。特别是对治疗肿瘤、动脉瘤和狭窄来说，这些重建大有裨益。
在医疗诊断方面的目的是使这些病变可见。根据疾病和成像模态的类型，造影剂可以改善这种可见性或者首次使之成为可能。
在对这些病变进行介入治疗时，在透视、2D投影期间通过导管或者针到达身体上的相关部位，从而可以直接在疾病部位上进行治疗。在此方面的问题是，透视时不注入造影剂就看不到例如血管或者肿瘤。由此精确定位相关身体部位是困难的。
为在治疗时例如为了导入针而从解剖学上定向，目前存在以下几种可能性：
·仅仅利用解剖学知识并在透视的条件下治疗，
·在使用造影剂的情况下例如借助于起到定向点作用的数字减法血造影术(DSA)可以看到各血管，
·反复注入造影剂，建立透视图像并将这种瞬间图像作为进一步透参考图像(DSA)-但在C形臂成角的每次变化时或者如区域缩放、SID(源像距离)或者检查台位置的其它变化时，必须重复这些步骤，
·在短时间间隔内反复进行3D重建，由此可以确定针的各自位置，或者
·可以产生能看到相关部位的立体数据的人工投影并置于透视图像的
下面，这一点例如在DE 102 10 646 A1中进行了描述。
此外还存在几种方法，它们在下列文献中称为“链接光标(LinkedCursor)”或者作为产品出售，即Service Hospitalier Frédéric Joliot(SHFJ)，CEA/DSV：http：//www-dsv.cea.fr/thema/shfj/web/demo_recalage/english/curseur.htm[1]。在此特别是提及了Syngo 3D应用程序。那里记录例如通过不同模态产生的两种不同的3D立体数据组。这一点例如可以参阅“3DFusion(概况)”产品助手。
在MPR显示中，鼠标光标位置的变化导致在第二MPR视图上淡入的可视光标相应的位置变化。但这一点仅限于MPR显示。在上述的链接中提出一种用于同样记录的MR和SPECT数据的方法。在这里该方法因此是仅为3D数据设计的链接光标的变型。
连接标记称为“链接光标”，其中两个图像在单独(Pop-up-(弹出))的窗口内，甚至可以在单独的显示屏上显示，其中，两个窗口具有一个共用的光标。
“链接光标”在这里为各图像中直线的交点。虽然没有说明，但“链接光标”归根结底是这样一种固定概念，即同一个3D点在不同的视图或者体积上与所引用的网页上一样，利用鼠标光标或者利用线交叉识别。
“链接光标”的定义在Jane M.Blackall的文献PhD Thesis“http：//www-ipg.umds.ac.uk/J.Blackall/05_background.pdf”“Respiratory Motion inImage-Guided Intervention of the Liver”第17至27页中可以找到：“A linkedcursor is provided so that corresponding features of interest in the two image canbe identified more easily.”-提供连接标记，以便可以更容易识别两个图像中感兴趣的对应特征。
在[1]的图像中恰恰可以看出，通过三个截面平面(MPRs)产生的MR数据组与同样通过三个截面平面产生的SPECT数据组之间明确的一致性。线交叉在两个数据组中表示相同的解剖学位置。
MPR显示是一种3D立体数据的再处理，即多平面重建。利用多平面重建可以在3D或者连续多层面测量的基础上任意定向重建新的剖面图像。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，这样构成本文开头所述类型的方法和图像系统，使得可以为检查人员在图像内部简单和直观地显示重要的点。
依据本发明，上述技术问题由此得以实现，即可以为模态的单个图像分配关心点(Points of Interest-POIs)并在所有图像中可选择叠加标明所分配关心点(POIs)的图元(Graphikprimitive)，从而在同时所显示的二维和/或三维图像之间进行关心点或关心部位的可视分配。由此得到一种用于解决立体数据组与例如透视图像之间一致性问题的图解方法。
在可为关心点分配自由选择的文本说明的情况下，达到多个关心点的简单识别和更佳观察。
按照优选的方式，可以在工作站上显示由3D立体数据组组成的三维图像。
在关心点可在MPR显示的可自由选择的截面平面上选择的情况下，产生对关心点特别简单的选择。
被证明优选的是，以其它方式在其它图像之一内显示在一个图像内不可见的关心点，以便使医生立即看到从设备的实际选择图像范围内需要显示的那些关心点。
依据本发明，在C形臂设备检查监视器的实际透视图像上显示所选择的关心点。
按照优选的方式，3D图元可从球体、立方体和长方体的组中选择，而2D图元可从圆形、正方形、长方形、十字的组中选择。
被证明优选的是，除所选择的关心点外还以表格的方式储存文本说明并显示例如可以是“删除”、“淡出”和/或“进入点”等其它功能。
依据本发明，工作站的图像系统的技术问题由此得以解决，即，图像系统具有用于有控制选择存放在数据存储器内彼此关联图像之一内的关心点的装置，关心点的位置存放在存储器内，图形发生器产生在全部图像内借助于装置叠加的图元。
依据本发明，数据存储器可以被构造用于储存3D立体数据组。
被证明优选的是，存储器被构造用于与各自关心点对应地存储关心点的可自由选择文本说明以及用于与各自关心点对应地储存特征。
在图像系统具有用于设置传递函数的装置情况下，也可以在体积内部按照简单方式选择关心点。
在图像系统具有用于自动确定点的装置情况下，可以简化操作和提高关心点选择的精确度。
附图说明
下面借助附图所示的实施方式对本发明进行详细说明。图中：
图1示出医院网络；
图2示出按照图1的工作站的本发明的图像系统；
图3示出立体显示中的点选择；
图4示出在3D血管树上关心点的选择；
图5示出在MPR视图中点的选择；
图6示出采用根据可选择的传递函数淡出具有确定密度的立体部分的立体显示；
图7示出所选择的点在C形臂设备检查监视器上的实时显示；
图8示出所选择的点在具有与图7相对变化成角的C形臂设备的检查监视器上的实时显示；以及
图9示出所选择点的表格。
具体实施方式
图1举例示出医院网络的系统结构。为了采集医学图像使用模态1至4，它们作为图像产生系统例如可以具有用于计算机X线断层造影的CT单元1、用于核磁共振的MR单元2、用于数字式X线照相的C形臂设备3和X射线单元4。在这些模态1至4上连接模态或者工作站5至8的操作台，利用它们可以处理和本地储存所采集的医学图像。还可以输入属于图像的患者数据。
为分配所产生的图像和通信，工作站5至8与作为LAN/WAN主干的通信网9连接。因此，例如在模态1至4中产生的图像和在工作站5至8中进一步处理的图像可以储存在中央图像存储器和图像档案系统10内或者传送到其它工作站。
通信网9上连接具有本地图像存储器的、作为诊断台的其它观察工作站11。这种观察工作站11例如为在一个或者多个高速处理器基础上的高速小型机算机。在观察工作站11上可以事后调用所采集的和储存在图像档案系统10内的图像用于诊断并储存在本地图像存储器内，它们可由该存储器直接供在观察工作站11上操作的诊断人员使用。
此外，在通信网9上连接服务器12，例如患者数据服务器(PDS)、文件服务器、程序服务器和/或EPR服务器。
在此，通过通信网9的图像和数据交换按照DICOM标准(一种用于在计算机之间传输图像和其它医学信息的行业标准)进行，以便可以在不同制造商的诊断与治疗装置之间进行数字通信。通信网9上可以连接网络接口13，内部通信网9通过其与全球数据网例如万维网连接，从而可利用不同的网络进行标准化数据的全球交换。
图2举例示出工作站5至8和11之一的图像系统14。它除了普遍公知的部件外还具有数据存储器15，里面可以储存CT单元1、MR单元2和/或C形臂设备3的立体数据组。但该立体数据组也可以通过通信网9从中央图像存储器和图像档案系统10下载到数据存储器15内。
此外，图像系统14具有用于选择关心点的装置16。借助于该装置16可以在连接在图像系统14上的、该附图中没有示出的显示器上的图像中选择点。此外，具有用于确定点的装置17，该装置除了选择关心点外，例如还可以按照下面还要介绍的射线跟踪法自动确定点。
在这些装置16和17上连接了存储器18，其中储存具有流水号、可修改的文本说明和所属3D坐标的这些所选择的关心点。图形发生器19根据所储存的设置产生2D或者3D图元，它们在与工作站5至8或者11的显示器连接的混频级21中淡入图像内。
图3示出立体显示中的点选择。搜索射线从观察者通过窗口内点击鼠标选择的位置发送到立体内。具有可见体素的第一交点作为3D-POI选择。
现借助图4左上和右下介绍在3D血管树上选择关心点。传递函数在装置20上这样设置，使其可以在立体内部进行点选择。左下示出选择颅骨表面上的关心点。在这里传递函数这样设置，使颅骨骨骼部分可见并因此可以在其表面上进行点选择。在右上的窗口内这样设置传递函数和透视，使得可以一次看到所选择的所有点。
图5示出在MPR视图之一上选择关心点。接着采用借助图9所述的“进入”功能，以便在所有MPR视图上显示关心点所在的平面。右下的立体显示同样示出关心点。那里也标出所选择的MPR截面平面。左上、右上、左下的MPR视图为3D数据组的“传统的”层面显示，也就是从立体中切出具有确定厚度(例如1mm)的层面。
所选择的所有关心点一般始终显示，但也根据要求暂时淡出或者完全删除。此外，从图6可以看出，根据传递函数的设置淡出具有确定密度的立体部分并因此可以看到全部POIs。立体可以在空间上自由转动，以便选择或者显示新的POIs。关心点如何暂时淡出或者删除下面借助图9还要介绍。
图7示出在C形臂设备3的检查监视器上所选择的关心点的实时显示。此前在3D或者MPR显示中所选择的关心点与透视图像相一致。例如诸如成角等设备参数的变化可直接改变以十字和文本形式的关心点标记位置-如果还要进行透视的话，关心点会处于所标明的位置上。
图8示出在C形臂设备3的检查监视器上所选择的关心点的实时显示，其中，C形臂的成角得到改变。在此，所标出的关心点同时改变。在这里可以看到进一步透视后的结果。可以看到十字与此前所选择的3D点相对应。
图9示出“链接光标”所选择点的POP UP表格。每个点包括流水号和文本说明。通过点击“Zeige(显示)”栏中的相应检验框可以暂时淡出或淡入点。点击按钮“Gehe zu(进入)”显示在所有MPR显示中通过标记行所选择的点。通过两个“Lsche(删除)”按钮可以或者删除所选择的点或者删除所有点。
因为主治医生常常并不关心多个检查图像切合实际的叠加视图-他更希望精选得到具有作为定向帮助的简单附加信息的实际透视图像。由适当图元依据本发明叠加的显示特别适用于此目的。
本方法可以如下实现这一点：
1.在工作站上的3D立体数据组中选择关心点(Points of Interest-POIs)并可以具有可自由选择的文本说明，这一点可参阅附图，
2.可以通过适当的图元在立体显示和MPR显示中显示所选择的点，以及
3.此外，将所选择的点在C形臂设备检查监视器的实际透视图像上显示。
这一点也可以将关心点或关心部位在检查监视器上的3D立体显示与2D透视图像之间进行可视分配。
也可以选择在MPR视图可自由选择的截面平面上选择关心点，并且如图5所示同样具有可自由选择的文本说明。
可以将关心点和如删除、淡出或者“进入”(点)以表格储存和显示，这一点正如借助图9所介绍的那样。
在立体显示中的关心点的选择(参见点1)可以直观地通过所设置的各自传递函数实现。传递函数的作用仅在于显示满足确定其密度标准的立体(体素)部分。因此可以很容易地采用造影剂仅显示骨骼或者仅显示血管。利用通过装置20可自由选择的传递函数，立体数据组因此交互分割。
可以按照简单方式进行实际的点选择：
·类似于射线跟踪中那样，搜索射线从所点击的2D显示屏位置射入立体内。在此，射线在取决于所设置的传递函数的正常情况下横跨大量体素。如果现在搜索到所显示的体素(取决于传递函数)，那么选择该体素的3D坐标。也就是沿视线方向选择“所看到的第一体素”。
·在MPR显示中，点选择至少同样简单和直观。在MPR模式中，显示具有不同定向的三个截面平面。但这些平面也可与其位置和定向相关自由改变，以便为主治医生在他所希望的截面平面上显示患病部位。关心点在MPR显示中可以通过对所希望的位置简单的鼠标点击选择，因为MPR截面平面上的点已经是明确的3D点。
将关心点与选择方式无关地列入表内，该表管理流水号、可修改的文本说明和3D坐标，这一点正如借助图9所介绍的那样。
除了选择外，在MPR模式中还存在其它功能，它可以“跳过”此前从表中所选择的POI。这意味着，在所有MPR视图中选择POI所在的平面。也就是可以同时从不同透视在所有视图中看到所选择的点(参照图5和9)。
可以在3D立体显示中例如通过球体、立方体和长方体或者类似的3D图元和附记的文本说明突出所选择的关心点。在二维MPR显示中，例如可以是圆形、正方形、长方形、十字或者类似的2D图元和附记的文本(参见图5)。此外，所选择的点也可以两种显示方式根据要求与线条或者参数化的曲线关联。
通过适当的2D-3D记录，将POIs同时在C形臂设备3的检查监视器上与透视图像叠加。也就是说，所选择的3D点坐标的3D-2D成像在检查监视器的2D显示屏坐标上进行。记录可以使每个任意的3D点明确地分配给一个2D点。
2D-3D记录可以通过设备的适当校准、在图像基础上或者在地标基础上的记录方法以公知的方式进行。
2D点在检查监视器上的显示例如可以通过十字、圆形、正方形、长方形或者类似的2D图元进行，它们与实际的透视图像叠加，这一点正如从图7和8中可看到的那样。图元和也在这里显示的文本说明的位置从各自POIs的3D-2D图像中计算。各图元在这里也可以通过线条或者参数化的曲线相关联。
在任何情况下，C形臂成角的变化或者C形臂设备3其它参数的变化，例如像检查台位置、区域缩放、SID等，均直接对所显示的图元产生影响。只要患者移动或者C形臂的成角或其它设备参数发生变化，所显示的点就不再有效。所显示的透视图像也与所改变的设备设置不再相符。在这种情况下，将其从屏幕删除，利用已知的2D-3D记录重新计算其位置并随后在所计算的位置上显示。如果医生在实际的设备设置情况下透视的话，则他可以在检查监视器上跟踪，将所选择的点(并因此还有其关心部位或者患病位置)“转移”到那些位置上(参照图8)。这样例如可以确定针是否真的到达确定的点。这一点在不能与其它成角的拍片进行比较的情况下利用单个透视图像常常很难判断。
例如，如果区域缩放系数或者C形臂设备的检查台位置发生变化，那么在检查监视器上不会再看到确定的关心点，因为它们处于所显示的区域外面。在这种情况下，例如通过其它颜色或者其它图元在MPR和3D立体显示中标明相应的点。
此前介绍的依据本发明的特征在主治医生操作设备期间实时地采用。
·3D立体显示与2D透视图像之间的一致性问题可以由医生通过依据本发明的图形方法可视解决。在使用上医生可以将患病部位通过关心点设置标记。为此目的他既可以使用工作站的立体显示也可以使用MPR显示。将所选择的点立即在C形臂设备检查监视器上的一致位置上显示并与透视图像叠加。每个点为此可以利用文本说明。这样使分辨特别是X线图像上的关心点变得容易。总而言之，该方法在此方面有助于在检查监视器上产生立体重建、MPR层显示和透视图像之间的直观联系。解剖学上的导航得到简化并且C形臂设备的操作更加直观。
·医生在可能需要的重新透视之前就可以进行设备几何形状的最佳设置，以便透视他所希望的关心部位。在检查监视器上，他可以跟踪其选择的关心点在实际设备参数下的位置。这一点实时并且(如果关心点一次选择的话)在无附加的交互费用下自动进行。
·在透视图像上，如果例如缩到一个区域内或者检查台位置改变的话，可能看不到关心点。但在3D立体上这些点却可以看到。相应的点在MPR显示和3D显示中以其它方式显示，以便使医生立即看到哪些关心点从实际选择的设备的图像范围显示出来。这一点也有助于简化解剖学上的导航和直观的设备操作。
·通过该方法其中可以取消附加的透视或者重新注入造影剂。在所要治疗的患病部位进行3D重建之后，存在找到透视图像中任意位置的所有信息，这些位置存在于3D重建内并是所关心的(例如穿刺部位)。器官或者血管的轮廓同样可以通过沿器官或血管边界选择多个POIs显示。

Claims (16)

1.用于显示由不同模态(1至4)多个相互记录的二维和/或三维图像的方法，其特征在于，可以为模态(1至4)的单个图像分配关心点(POIs)并在所有图像中可选择叠加标明所分配的关心点(POIs)的图元，从而在同时所显示的二维和/或三维图像之间进行关心点或关心部位的可视分配。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，可为关心点分配自由选择的文本说明。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在工作站(5至8，11)上显示由3D立体数据组组成的三维图像。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，可以在MPR显示的可自由选择的截面平面上选择关心点(POI)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，以其它方式在其它图像之一上显示在一个图像上看不到的关心点。
6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在C形臂设备(3)检查监视器的实际透视图像上显示所选择的关心点。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，3D图元可从球体、立方体和长方体的组中选择。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，2D图元可从圆形、正方形、长方形、十字的组中选择。
9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，除所选择的关心点外还以表格的方式储存文本说明并显示其它功能。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，其它功能可以是“删除”、“淡出”和/或“进入点”。
11.一种用于实施如权利要求1至10中任一项所述方法的工作站的图像系统，其特征在于，该图像系统(14)具有装置(16)，用于有控制选择存放在数据存储器(15)内彼此关联图像之一内的关心点，关心点的位置存放在存储器(18)内，图形发生器(19)产生在全部图像内借助于装置(21)叠加的图元。
12.如权利要求11所述的图像系统，其特征在于，数据存储器(15)被构造用于储存3D立体数据组。
13.如权利要求11或12所述的图像系统，其特征在于，存储器(17)被构造用于与各自关心点对应地储存关心点的可自由选择的文本说明。
14.如权利要求11至13中任一项所述的图像系统，其特征在于，存储器(17)被构造用于与各自关心点对应地储存特征。
15.如权利要求11至14中任一项所述的图像系统，其特征在于，图像系统具有用于设置传递函数的装置(20)。
16.如权利要求11至15中任一项所述的图像系统，其特征在于，图像系统具有用于自动确定点的装置(19)。
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