DE102004036147B4

DE102004036147B4 - Verfahren zur Oberflächenrekonstruktion

Info

Publication number: DE102004036147B4
Application number: DE102004036147.9A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-24
Filing date: 2004-07-24
Publication date: 2015-02-19
Anticipated expiration: 2024-07-25
Also published as: DE102004036147A1

Abstract

Verfahren zur Oberflächenrekonstruktion in bildgebenden Verfahren, bei denen ein Gegenstand und seine Umgebung mit durchdringenden Strahlen vermessen und die gemessenen Werte der Messumgebung ortsaufgelöst gespeichert werden, wobei die gemessenen Werte der Messumgebung von außen nach innen mathematisch abgetastet werden, wobei ein definiert geänderter Wert eine Oberfläche des Gegenstands anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass die geänderten Werte relativ zueinander in Bezug gesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Oberflächenrekonstruktion in bildgebenden Verfahren, bei denen ein Gegenstand und seine Umgebung mit durchdringenden Strahlen vermessen und die gemessenen Werte der Messumgebung ortsaufgelöst gespeichert werden, wobei die gemessenen Werte der Messumgebung von außen nach innen mathematisch abgetastet werden, wobei ein definiert geänderter Wert eine Oberfläche des Gegenstands anzeigt.
Moderne Verfahren der Oberflächenrekonstruktion arbeiten nach dem in 1 dargestellten Prinzip. Nach erfolgter Datenaquisition werden von Außen kommend die aquirierten Daten auf ihre Werte verglichen. Im Falle einer definierten Wertänderung wird die ertastete Stelle markiert und an neuer Stelle von Außen herangetastet. Dadurch können Oberflächenrekonstruktionen erfolgen, jedoch geht der weitere mathematische Inhalt der Daten verloren. Man erhält einzig eine reine Oberflächenstruktur unter Verlust der weiteren Daten.
Die US 5,150,427 bezieht sich auf eine Methode zum Editieren von tomografischen Bildern zur Vorbereitung der Oberflächenrekonstruktion dreidimensionaler Strukturen. Hierzu wird ein abzubildendes Objekt in einzelne Volumenelemente (Voxel) und Schichten solcher unterteilt. Die gemessenen Projektionsdaten der einzelnen Schichten werden in einen Bildsatz bestehend aus Pixeldaten umgewandelt, wobei die einzelnen Pixel eine bestimmte Charakteristik des betreffenden Voxel, wie die Opazität gegenüber Röntgenstrahlen, beschreiben. Um eine dreidimensionale Abbildung eines Objektes zu rekonstruieren, werden die in den einzelnen Voxel gespeicherten Signalwerte einem Grenzwert gegnübergestellt. Zu isolierten Darstellung einzelner Strukturen wird ein Quell-Voxel markiert. Dann werden die Adressen benachbarter Voxel identifiziert und die Voxel jeweils mit einem oberen und einem unteren Grenzwert, der der zu untersuchenden Struktur entspricht, abgeglichen. Durch Ausweiten der betrachteten Bereichs liegt ein extrahiertes Bild einer ausgewählten Struktur vor.
Das hier neu vorgestellte Verfahren hat sich die Aufgabe gestellt, die verloren gegangenen Daten zu integrieren und somit der differenzierten Oberflächendarstellung zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die geänderten Werte relativ zueinander in Bezug gesetzt werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
Es zeigen:
1 eine konventionelle Oberflächenrekonstruktion und
2 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur differenzierten Oberflächenrekonstruktion
In 1a ist der erste Schritt der Oberflächenrekonstruktion dargestellt. In einer Schicht gemessener Daten wird von außen nach innen mathematisch auf unterschiedliche Werte abgetastet. Die Umgebungswerte sind in der Regel ähnlich. Die jeweiligen Oberflächenwerte sind jedoch häufig unterschiedlich, was auf eine Änderung in der Oberflächenstruktur hindeutet. Dies ist in 1a durch die dunkler unterlegten Werte dargestellt. Aufgrund der Tatsache, dass nur Unterschiede zur Umgebung berechnet werden, und nicht die einzelnen Werte untereinander verglichen werden, enthält man in einem zweiten Schritt die in 1b dargestellten Oberflächenwerte aus dem zu Grunde liegenden Bild, deren Kontur in 1c dargestellt ist. Addiert man nun in einem weiteren Schritt die entstehenden Werte bzw. Konturen aus 1c aus mehreren übereinander gelegenen Bilder (Rekonstruktion der z-Ebene), die am Besten überlappend aquiriert wurden, so erhält man die rein plastische Oberfläche des Objektes, die in 1d dargestellt ist.
So sind zum Beispiel für die Computertomographie Unterschiede in der Absorption, wie in 1a durch die beiden dunkel gefärbten Kästen zu sehen ist, an dieser Stelle nicht reproduzierbar.
Es ist sinnvoll, anstatt des bisherig üblichen Procederes die markierten Daten, welche der erkannten Oberfläche entsprechen, noch mathematisch untereinander in Bezug zu setzen, wie in 2a durch den Doppelpfeil dargestellt. Dadurch wird nicht nur die Oberflächenstruktur dargestellt, sondern es werden auch andere mathematische Wertigkeiten der Daten, wie zum Beispiel im Falle der Computertomographie auch die Absorptionsschwächung, in die Oberflächendarstellung integriert.
Neben dem im ersten Schritt der Abtastung von außen nach innen erfolgenden Abgleich findet also ein weiterer Abgleich der Werte untereinander statt, wie durch den Doppelpfeil in 2a dargestellt. Die sich daraus entstehenden Daten haben Eingang in die Rekonstruktion, was zu dem veränderten Ergebnis führt (2d).
Anwendungsgebiete dieser Methode sind vielfältig denkbar. Eine konkrete Möglichkeit wäre die Darstellung von Leichenflecken der Haut in der postmortal durchgeführten Computertomographie. Aber auch andere Einsatzgebiete z. B. vaskularisierte Tumore (stark durchblutete Geschwülste) in Röhrenorganen (Speiseröhre, Darm) könnten differenzierter dargestellt werden, als es bis zum jetzigen Zeitpunkt möglich ist.
Dieses Verfahren ist nicht nur für die Computertomographie denkbar, sondern auch für andere Verfahren, die in der Lage sind Daten zur Oberflächenrekonstruktion zu erheben. Im Kern schlägt das erfindungsgemäße Verfahren also vor, die in Oberflächenrekonstruktionen ermittelten Werte noch untereinander in Bezug zu setzten, um eine differenziertere Darstellung der Oberflächen zu ermöglichen.

Claims

Verfahren zur Oberflächenrekonstruktion in bildgebenden Verfahren, bei denen ein Gegenstand und seine Umgebung mit durchdringenden Strahlen vermessen und die gemessenen Werte der Messumgebung ortsaufgelöst gespeichert werden, wobei die gemessenen Werte der Messumgebung von außen nach innen mathematisch abgetastet werden, wobei ein definiert geänderter Wert eine Oberfläche des Gegenstands anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass die geänderten Werte relativ zueinander in Bezug gesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessung des Gegenstands schichtweise erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessung mittels Computertomografie erfolgt.