DE102005050858B3 - Verfahren zur Bestimmung von Mittelpunktskoordinaten eines Abbildes einer punktsymmetrischen Struktur - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung von Mittelpunktskoordinaten eines Abbildes einer punktsymmetrischen Struktur Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Mittelpunktskoordinaten eines in einem Volumendatensatz (11) gespeicherten Abbildes einer punktsymmetrischen Struktur (3), aufweisend folgende Verfahrensschritte: DOLLAR A a) Extraktion eines Teilvolumendatensatzes (17) aus dem Volumendatensatz (11), der das Abbild der punktsymmetrischen Struktur (3) enthält, DOLLAR A b) Auswahl einer Menge (21) von Punkten, deren Koordinaten im Teilvolumendatensatz (17) liegen, DOLLAR A c) Bestimmen eines Maßes für jeden Punkt der Menge (17), wobei das Maß für jeden der Punkte der Menge (17) jeweils die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes (17) bezüglich dieses Punktes kennzeichnet, DOLLAR A d) Auswahl desjenigen Punktes der Menge (17) als Mittelpunkt (27) der punktsymmetrischen Struktur (3), bezüglich dessen der Teilvolumendatensatz (17) die größte Symmetrie aufweist, anhand der zuvor bestimmten Maße, DOLLAR A e) Speichern der Koordinaten des Mittelpunktes (27) in einer Rechnereinheit (31).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Mittelpunktskoordinaten eines in einem Volumendatensatz gespeicherten Abbildes einer punktsymmetrischen Struktur. Derartige punktsymmetrische Strukturen finden sich insbesondere bei Phantomen, anhand derer geometrische Verzerrungen bei Magnet-Resonanz-Tomographen bestimmt werden.
  • Die Magnet-Resonanz-Tomographie (MR-Tomographie) hat sich in den letzten Jahren als bedeutendes bildgebendes Verfahren in der Medizin etabliert. MR-Abbildungssysteme, die Schnittbilder eines zu untersuchenden Objektes, insbesondere eines menschlichen Körpers oder Körperteils, unter Anwendung magnetischer Kernresonanzen erzeugen, sind an sich bekannt. Hierbei wird der zu untersuchende Körper in ein starkes homogenes statisches Magnetfeld, das sogenannte Hauptmagnetfeld, eingebracht, das in dem Körper eine Ausrichtung der Kernspins von Atomkernen, insbesondere von an Wasser gebundenen Wasserstoffatomkernen (Protonen), bewirkt. Mittels hochfrequenter Anregungspulse werden dann diese Kerne zu einer Präzessionsbewegung angeregt. Nach dem Ende eines entsprechenden Hochfrequenz (HF)-Anregungspulses präzedieren die Atomkerne mit einer Frequenz, der sogenannten Larmorfrequenz, die von der Stärke des Hauptmagnetfeldes abhängt, und pendeln sich dann nach einer vorbestimmten, gewebsabhängigen Relaxationszeit wieder in die durch das Hauptmagnetfeld vorgegebene Vorzugsrichtung ein. Durch rechnerische und/oder messtechnische Analyse der integralen, hochfrequenten Kernsignale kann bezüglich einer Körperschicht aus der räumlichen Spindichte oder aus der Verteilung der Relaxationszeiten ein Bild generiert werden. Die Zuordnung des infolge der Präzessionsbewegung nachweisbaren Kernresonanzsignals zum Ort seiner Entstehung erfolgt durch Anwendung linearer Feldgradienten. Dazu werden entsprechende Gradientenfelder dem Hauptmagnetfeld überlagert und so gesteuert, dass nur in einer abzubildenden Schicht eine Anregung der Kerne erfolgt. Sowohl zur HF-Anregung der Kernspins als auch zur Detektion der Kernantwortsignale ist eine HF-Spuleneinrichtung erforderlich. Auf diesen physikalischen Effekten basierende Abbildungssysteme sind auch bekannt unter den Bezeichnungen Kernspin-Tomographie, Nuclear-Magnetic-Resonance (NMR)-Tomographie oder Magnetic Resonance Imaging (MRI).
  • Abweichungen der Magnetfelder, insbesondere der räumlichen Verteilung der Magnetfeldstärke, von ihren theoretisch vorgegebenen und berechneten Werten rufen im Bild geometrische Verzerrungen hervor. Insbesondere Verfahren, die auf einer quantitativ genauen geometrischen Darstellung der zu untersuchenden Gebiete beruhen, sind hinsichtlich ihrer Qualität durch derartige Verzerrungen maßgeblich gemindert.
  • Vornehmlich lassen sich vier verschiedene Ursachen identifizieren, die geometrische Verzerrung hervorrufen:
    • – Die magnetische Suszeptibilität variiert bei unterschiedlichen Materialien und bewirkt so eine geringfügige materialabhängige Änderung des Hauptmagnetfeldes.
    • – Statische Magnetfeldinhomogenitäten werden durch die sogenannte Shimmung des Magnetfeldes weitgehend ausgeglichen, geringe Restinhomogenitäten können aber dennoch verbleiben.
    • – Nichtlinearitäten der Gradientenspulen verursachen Verzerrungen in alle Richtungen. Üblicherweise sind Gradientenspulen so entworfen, um derartige Verzerrungen im Isozentrum des Gerätes zu minimieren. Daher treten derartige Effekte vornehmlich in Randbereichen von MRT-Bildern auf.
    • – Wirbelströme werden in konduktiven Materialien immer dann erzeugt, wenn Änderungen der Magnetfelder durchgeführt werden. Vornehmlich tritt dies beim Schalten der Gradientenfelder auf. Die Stärke und die räumliche Verteilung der Wirbelströme hängen dabei von der angewendeten MRT-Sequenz ab. Ihrerseits verursachen die Wirbelströme wiederum Mag netfelder, die sich anderen Magnetfeldern überlagern und so geometrische Verzeichnungen verursachen.
  • Eine Möglichkeit, geometrische Verzerrungen zu detektieren, die bei einer bestimmten MRT-Sequenz auftreten, ist die Verwendung eines Phantoms. Derartige Phantome weisen meist ein dreidimensionales Gitter von Strukturen auf, die sich in einem MRT-Bild deutlich darstellen. Bei einem Abbild des Phantoms lässt sich das Abbild des dreidimensionalen Gitters mit dem ursprünglichen Gitter vergleichen. Dadurch kann eine Verzeichnungskarte erstellt werden, die die Stärke und die Richtung der geometrischen Verzeichnungen in verschiedenen Raumpunkten kennzeichnet. Diese Verzeichnungskarte wird zur Korrektur geometrischer Verzeichnungen bei nachfolgend mit derselben MRT-Sequenz aufgezeichneten Bildern verwendet.
  • Phantome, die für ein derartiges Verfahren geeignet sind, weisen üblicherweise an den Gitterpunkten einfach und robust zu identifizierende. Strukturen auf, beispielsweise Kugeln. Eine genaue und reproduzierbare Bestimmung der Lage der Kugeln, beispielsweise ihrer Mittelpunkte, in einem Abbild des Phantoms ist dabei notwendig, um Verzeichnungen zu erfassen.
  • In der M. Breeuwer et al., "Detection and correction of geometric distortion in 3D MR images", Proc. SPIE 4322, 1110–1120, 2001 und in der M. Holden et al. "Sources and correction of higher Order geometrical distortion for serial MR brain imaging", Proc. SPIE 4322, 69–78, 2001 sind Phantome offenbart, deren dreidimensionales Gitter aus Kugeln gebildet ist. Als Mittelpunkt der Kugeln wird in diesen Schriften lediglich der Kugelschwerpunkt im Abbild einer Kugel bestimmt, nachdem das Abbild einer Kugel durch eine Abfolge morphologischer Erosions- und Dilatationsoperationen so modifiziert worden ist, dass zusätzlich störende Strukturen – wie Verbindungen zwischen den Kugeln – im Abbild entfernt worden sind. Durch die Erosions- und Dilatationsoperationen werden aber auch die Abbilder der Kugeln modifiziert, mit der Gefahr, dass bei verzerrt abgebildeten Kugeln auch der Kugelschwerpunkt verschoben wird.
  • Die US 5,545,995 A offenbart ein Kalibrierungsverfahren zur Korrektur geometrischer Abbildungsfehler, die von Gradientenfeld-Nichtlinearitäten und von Magnetfeldinhomogenitäten herrühren, in einem MR-Bild anhand eines dreidimensionalen Scans eines Phantoms. Das Phantom enthält ein Array von kegelförmigen Stäben, die ein Array von entsprechenden Abbildern in rekonstruierten Bildschichten erzeugen. Die Größe der entsprechenden Abbilder und deren Position erlauben das Ausmessen von Positionsfehlern und das Erzeugen von Korrekturfaktoren für nachfolgend angefertigte Bilder von Patienten.
  • Die US 2005/0024041 A1 offenbart ebenso ein Verfahren zur Korrektur von verzerrten Bildern, deren Verzerrungen auf nicht-linearen Gradientenfeldern sowie auf Translations-, Rotations-, und/oder Wickelungs- bzw. Designfehlern von Gradientenspulen beruhen. Hierbei werden Entwicklungen von Kugelflächenfunktionen der Gradientenfelder und Techniken der schnellen Fourier-Transformation verwendet, um korrigierte Bilder zu erstellen.
  • Die DE 101 07 421 A1 und die korrespondierende US 2002/0110268 A1 offenbaren jeweils ein Verfahren zur Detektion von Abbildungsverzerrungen in einem Abbild. Ein erster Bereich des Abbildungsvolumens ist dabei in der Abbildung unverzerrt dargestellt, ein zweiter Bereich hingegen verzerrt. Das Verfahren arbeitet mit mindestens drei Markierungen, die eine bekannte räumliche Lage zueinander aufweisen und von denen sich zwei Markierungen im ersten Bereich des Abbildungsvolumens befinden. Aus der Lage der Markierungen zueinander kann auf Verzerrungen im Abbild geschlossen werden.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Koordinaten des Mittelpunktes eines Abbildes einer punktsymmetrischen Struktur, insbesondere ei ner kugelförmigen Struktur, auf einfache, schnelle und reproduzierbare Weise genauer erfasst werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind jeweils Gegenstand von weiteren Patentansprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung von Mittelpunktskoordinaten eines in einem Volumendatensatz gespeicherten Abbildes einer punktsymmetrischen Struktur nach Anspruch 1 weist folgende Verfahrensschritte auf:
    • a) Extraktion eines Teilvolumendatensatzes aus dem Volumendatensatz, der das Abbild der punktsymmetrischen Struktur enthält,
    • b) Auswahl einer Menge von Punkten, deren Koordinaten im Teilvolumendatensatz liegen,
    • c) Bestimmen eines Maßes für jeden Punkt der Menge, wobei das Maß für jeden der Punkte der Menge jeweils die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes bezüglich dieses Punktes kennzeichnet,
    • d) Auswahl desjenigen Punktes der Menge als Mittelpunkt der punktsymmetrischen Struktur, bezüglich dessen der Teilvolumendatensatz die größte Symmetrie aufweist, anhand der zuvor bestimmten Maße,
    • e) Speichern der Koordinaten des Mittelpunktes in einer Rechnereinheit.
  • Anhand eines derartigen Verfahrens wird im ersten Verfahrensschritt a) zunächst ein Teilvolumendatensatz aus dem Volumendatensatz ausgewählt. Der Teilvolumendatensatz enthält das Abbild der punktsymmetrischen Struktur ohne weitere Struktu ren oder Abbilder weiterer punktsymmetrischer Strukturen, die die Punktsymmetrie des im Teilvolumendatensatz abgebildeten Objektes stören würden. Bei einem derart „bereinigten" Teilvolumendatensatz wird nun die Tatsache ausgenutzt, dass der Teilvolumendatensatz ebenso wie die punktsymmetrische Struktur eine Punktsymmetrie aufweist.
  • In den darauf folgenden Verfahrensschritten b) bis e) wird der Symmetriepunkt des Teilvolumendatensatzes als Mittelpunkt der Struktur ermittelt. Hierfür werden mehrere Punkte, deren Koordinaten im Teilvolumendatensatz liegen, als mögliche Mittelpunkte getestet. Für jeden dieser Punkte wird ein Maß ermittelt, das die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes bezüglich dieses Punktes kennzeichnet. Anhand dieses Maßes wird derjenige Punkt ermittelt, bezüglich dessen der Teilvolumendatensatz die größte Symmetrie aufweist. Seine Koordinaten werden zur weiteren Verarbeitung in einer Rechnereinheit gespeichert. Auf diese Weise können beispielsweise bei der MRT-Bildgebung die Mittelpunktskoordinaten der punktsymmetrischen Struktur bei verschiedenen Sequenzen ermittelt werden. Sequenzabhängige geometrische Verzerrungen können dadurch detektiert werden.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vor Anwenden der Verfahrensschritte der Volumendatensatz einer Filterung unterzogen, vorzugsweise einer Glättung mit einem Gaußfilter. Dadurch werden Ungenauigkeiten bei der folgenden Mittelpunktbestimmung, die auf einem zufälligen Rauschen im Abbildungsvolumen beruhen, reduziert. Da der Gaußfilter als symmetrischer Filter angewendet wird, wird durch die Filterung der Mittelpunkt nicht verschoben.
  • Durch eine gezielte Auswahl der Menge der Punkte, die als mögliche Mittelpunkte getestet werden, kann die Suche nach dem Mittelpunkt erheblich beschleunigt werden. Beispielsweise können die Punkte, die als mögliche Mittelpunkte getestet werden, eine Teilmenge der Voxel des Teilvolumendatensatzes sein, die um den Volumenschwerpunkt des Teilvolumendatensat zes gelegen sind. Die Koordinaten der Punkte müssen dabei nicht notwendigerweise mit den Koordinaten der Voxel des Teilvolumendatensatzes übereinstimmen. Auf diese Weise kann die Suche nach dem Mittelpunkt der punktsymmetrischen Struktur auch in einer Auflösung erfolgen, die unterhalb der von den Voxeln vorgegebenen Auflösung liegt.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Menge von Punkten, die als mögliche Mittelpunkte getestet werden, auf einer Geraden. Durch die Beschränkung der Punkte, die als Mittelpunkte gestestet werden, auf eine eindimensionale Struktur kann die Suche nach dem Mittelpunkt wesentlich schneller ausgeführt werden als bei einer Suche, bei der Punkte einer zwei- oder dreidimensionalen Menge getestet werden.
  • Die Gerade, entlang derer die Menge von Punkten angeordnet ist, wird möglichst nahe durch den Mittelpunkt der punktsymmetrischen Struktur gelegt. Hierzu werden vorteilhafterweise aus dem Teilvolumendatensatz zweidimensionale Schichtbilder extrahiert. Daraufhin wird in jedem der zweidimensionalen Schichtbilder ein intensitätswertgewichteter Flächenschwerpunkt bestimmt. Anschließend wird die Gerade als Regressionsgerade an die intensitätswertgewichteten Flächenschwerpunkte gelegt.
  • Die dreidimensionale Regressionsgerade wird dabei aus zwei zweidimensionalen Regressionsgeraden ermittelt, die jeweils an eine Koordinate der Flächenschwerpunkte in Abhängigkeit von der Abfolgerichtung der zweidimensionalen Schichtbilder gelegt werden.
  • Für jeden Punkt der Menge wird nun ein Maß ermittelt, das die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes bezüglich des Punktes kennzeichnet. Um das Maß für einen bestimmten Punkt zu bestimmen, werden in einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung der Teilvolumendatensatz an dem bestimmten Punkt gespiegelt, so dass ein gespiegelter Teilvolumendaten satz erhalten wird. Das Maß für den bestimmten Punkt wird dadurch ermittelt, dass die Ähnlichkeit zwischen dem Teilvolumendatensatz und dem gespiegelten Teilvolumendatensatz bewertet wird. Als Maß eignen sich beispielsweise Ähnlichkeitsmaße, wie sie bei der Bildverarbeitung zum Vergleich zweier Bilder eingesetzt werden.
  • Liegt ein Punkt, der als möglicher Mittelpunkt getestet wird, nahe am tatsächlichen Mittelpunkt der punktsymmetrischen Struktur, so wird sich der gespiegelte Teilvolumendatensatz vom ursprünglichen Teilvolumendatensatz nur geringfügig unterschieden. Wenn ein Punkt, der als möglicher Mittelpunkt getestet wird, jedoch weit vom tatsächlichen Mittelpunkt entfernt liegt, unterscheiden sich der gespiegelte Teilvolumendatensatz und der ursprüngliche Teilvolumendatensatz stärker.
  • Da der Teilvolumendatensatz durch Voxel, die jeweils einen bestimmten Intensitätswert aufweisen, gekennzeichnet ist, wird in einer bevorzugten Ausführungsvariante die Spiegelung des Teilvolumendatensatzes an einem bestimmten Punkt durch eine Spiegelung der einzelnen Voxel an dem bestimmten Punkt durchgeführt. Die Bewertung der Ähnlichkeit zwischen dem Teilvolumendatensatz und dem gespiegelten Teilvolumendatensatz kann dann auf einfache Weise durchgeführt werden, indem der Intensitätswert eines jeden Voxels mit den Intensitätswerten am Ort seines entsprechenden, gespiegelten Voxels verglichen wird.
  • Wenn der Ort eines gespiegelten Voxels nicht genau mit dem Ort eines Voxel im ursprünglichen Teilvolumendatensatz übereinstimmt, wird in einer vorteilhaften Ausführungsform der Intensitätswert am Ort des gespiegelten Voxels durch eine Interpolation aus den Intensitätswerten der umgebenden Voxel errechnet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Maß, das die Ähnlichkeit zwischen dem Teilvolumendatensatz und dem gespiegelten Teilvolumendatensatz bewertet, aus den Differenzen er rechnet, die aus den Intensitätswerten der Voxel und aus den Intensitätswerten an den Orten der gespiegelten Voxel gebildet werden. Diese Differenzen können beispielsweise quadriert und summiert werden. Es kann aber auch deren Absolutbetrag summiert werden. In jedem dieser Fälle wird das Maß für denjenigen Punkt minimal, der dem Mittelpunkt der punktsymmetrischen Struktur am nächsten kommt, da sich in diesem Fall der gespiegelte Teilvolumendatensatz von dem ursprünglichen Teilvolumendatensatz am geringsten unterscheidet und da deshalb die Intensitätswertdifferenzen am geringsten sind.
  • Ein Volumendatensatz kann nicht nur das Abbild einer, sondern die Abbilder mehrerer punktsymmetrischer Strukturen enthalten. Dieser Fall tritt beispielsweise bei Phantomen zur Kalibrierung medizinischer Abbildungssysteme auf, bei denen die punktsymmetrischen Strukturen ein dreidimensionales Gitter bilden. In diesem Fall werden vorteilhafterweise die Verfahrensschritte zur Bestimmung der Mittelpunktskoordinaten einer punktsymmetrischen Struktur für jede einzelne der punktsymmetrischen Strukturen durchgeführt. Dies kann iterativ erfolgen, indem der Teilvolumendatensatz so gewählt wird, dass er lediglich das Abbild einer der punktsymmetrischen Strukturen enthält, und dass er bei jedem iterativen Schritt jeweils eine andere punktsymmetrische Struktur zur Mittelpunktsbestimmung enthält.
  • Zusätzlich zu den punktsymmetrischen Strukturen sind im Volumendatensatz oft weitere Strukturen abgebildet. Derartige Strukturen können beispielsweise Stützkonstruktionen sein, die die einzelnen punktsymmetrischen Strukturen im Phantom anordnen, oder Verbindungen zwischen den einzelnen punktsymmetrischen Strukturen. Diese weiteren Strukturen stellen sich üblicherweise auch in einem Abbild des Phantoms dar und können den Verfahrensschritt der Extraktion des Teilvolumendatensatzes beeinflussen, so dass die automatische Auswahl eines korrekt positionierten und dimensionierten Teilvolumendatensatzes auf einfache Weise nicht möglich ist.
  • Um den Verfahrensschritt der Extraktion der Teilvolumendatensätze aus dem Volumendatensatz robust und sicher auszuführen, wird nach einer bevorzugten Ausführungsvariante der Volumendatensatz vorverarbeitet, so dass im vorverarbeiteten Volumendatensatz die punktsymmetrischen Strukturen deutlich abgrenzbar vorliegen. Aufgrund der abgrenzbaren punktsymmetrischen Strukturen kann der Teilvolumendatensatz so positioniert und dimensioniert werden, dass er jeweils nur das Abbild einer der punktsymmetrischen Strukturen enthält.
  • Vorteilhafterweise werden hierzu bei der Vorverarbeitung des Volumendatensatzes Strukturen aus dem Volumendatensatz entfernt, deren Geometrie außerhalb eines Toleranzbereiches liegt. Der Toleranzbereich ist dabei der Geometrie der punktsymmetrischen Strukturen angepasst, so dass die Abbilder der punktsymmetrischen Strukturen im Volumendatensatz verbleiben, während weitere Strukturen, die eine andere Geometrie als die punktsymmetrischen Strukturen aufweisen, aus dem Volumendatensatz entfernt werden.
  • In einer Ausbildung der Vorverarbeitung erfolgt die Entfernung der störenden Strukturen aus dem Volumendatensatz an zweidimensionalen Schichtbildern des Volumendatensatzes. Hierfür kann die Farbtiefe eines zweidimensionalen Schichtbildes auf 1-Bit reduziert werden. Die entstehenden Strukturen können dann auf einfache Weise nach ihrer Form, Größe und/oder Position bewertet werden und aus dem zweidimensionalen Schichtbild entfernt werden, wenn ihre Form, Größe und/oder Position jeweils außerhalb eines vordefinierten Toleranzbereiches liegt.
  • In einer weiteren Ausbildungsvariante der Vorverarbeitung erfolgt die Entfernung der störenden Strukturen aus dem Volumendatensatzes am dreidimensionalen Volumendatensatz. Hierbei können nun andere Bewertungskriterien, wie beispielsweise die Bewertung der Tiefe einer dreidimensionalen Struktur oder deren Position im Volumendatensatz, angewendet werden, die auf der dreidimensionalen Geometrie der Strukturen basieren.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltungsform sind die zu untersuchenden punktsymmetrischen Strukturen kugelförmige Strukturen, die vorteilhafterweise in einem Phantom angeordnet sind. Ihre Materialien sind dabei derart beschaffen, dass das Phantom für die Bildgebung mit einem Magnet-Resonanz-Tomographen geeignet ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.
  • Es zeigen
  • 1 und 2 einen Längsschnitt bzw. einen Querschnitt durch ein Phantom mit einer aus Kugeln gebildeten gitterförmigen Struktur,
  • 3 schematisch die Teilschritte, die zur Durchführung des Verfahrens angewendet werden,
  • 4 den Verfahrensschritt, bei dem Strukturen aus dem Volumendatensatz entfernt werden, die nicht den Abbildern der Kugeln entsprechen,
  • 5 den Verfahrensschritt, bei dem aus einem Teilvolumendatensatz bestimmte Punkte, die darauf als mögliche Mittelpunkte getestet werden, ausgewählt werden,
  • 6 das Legen einer zweidimensionalen Regressionsgeraden an intensitätswertgewichtete Flächenschwerpunkte, die zuvor bei Schichtbildern des Teilvolumendatensatzes bestimmt worden sind,
  • 7 das Spiegeln von Voxeln an einem Punkt, der als möglicher Mittelpunkt der Kugel getestet wird,
  • 8 die Interpolation des Intensitätswertes am Ort eines gespiegelten Voxels.
  • 1 und 2 zeigen einen Längs- bzw. einen Querschnitt durch ein Phantom 1, wie es zur Korrektur geometrischer Verzerrungen bei einem MRT-Gerät verwendet wird. Die gestrichelten Linien I-I und II-II kennzeichnen jeweils den Ort des Längs- bzw. des Querschnittes.
  • Die gitterbildenden Strukturen werden in dem Phantom 1 aus Kugeln 3 gebildet. In dem hier gezeigten Phantom 1 sind die Kugeln 3 als Hohlkugeln ausgebildet, die mit Wasser gefüllt sind. Zur einfacheren Füllbarkeit sind die Kugeln 3 durch Hohlstäbe 5 verbunden, sodass hierüber Wasser eingefüllt werden kann. Die Kugeln 3 sind dabei in Polymethylmetacrylat 7 eingebettet, das sich in einem MRT-Bild von Wasser unterscheidbar darstellt.
  • Zur vereinfachten Füllbarkeit der Kugeln 3 und der Hohlstäbe 5 mit Wasser sind die Hohlstäbe 5, die sich an einem Ende des Phantoms 1 befinden, miteinander durch einen großen, im Längsschnitt rechteckig erscheinenden Hohlraum 6 verbunden. Dieser Hohlraum 6 weist an seiner oberen Seite einen in den Hohlraum 6 hineinragenden Raumtrenner 8 auf. Dadurch entsteht im Hohlraum 6 ein teilweise abgetrennter Bereich 9. Sollten beim Einfüllen von Wasser in die Kugeln 3 und Hohlstäbe 5 Luftblasen entstehen, lassen sich diese Luftblasen durch einfaches Drehen und Wenden des Phantoms 1 in dem abgetrennten Bereich 9 sammeln und fangen.
  • Das hier gezeigte Phantom 1 ist so dimensioniert, dass es das Abbildungsvolumen einer Kopfspule vollständig abdeckt und durch seine Gitterstruktur 826 Kugeln 3 mit einem Durchmesser von 12 mm die Bestimmung der geometrischen Verzerrungen vollständig erlaubt. Gerade bei MRT-Bildern des Gehirns ist eine korrekte Wiedergabe der geometrischen Verhältnisse oft notwendig, beispielsweise bei Aussagen über eine mögliche Atro phie zur Alzheimerdiagnostik. Wenn jedoch andere Körperregionen mit anderen Spulen abgebildet werden sollen, kann das Phantom auch entsprechend ausgebildet und in seiner Dimensionierung den verwendeten Spulen angepasst werden.
  • Das hier offenbarte Verfahren zur Mittelpunktsbestimmung basiert auf der Tatsache, dass die gitterbildenden Strukturen im Phantom 1 – hier Kugeln 3 – im Wesentlichen punktsymmetrisch um den Kugelmittelpunkt sind. Es funktioniert aber auch bei allen anderen Strukturen, beispielsweise bei Quadern oder Ellipsoiden, solange die Strukturen eine Punktsymmetrie bezüglich eines Punktes aufweisen.
  • In einem Abbild des Phantoms 1 kann durch Identifizierung der Koordinaten der Abbilder der Kugeln 3 mit anschließendem Vergleich der Positionen den Kugeln 3 im Phantom 1 festgestellt werden, wie stark ein MRT-Gerät bei einer bestimmten Aufzeichnungssequenz die im Phantom 1 enthaltene Gitterstruktur verzeichnet. Vorzugsweise eignen sich als Koordinaten bei punktsymmetrischen Strukturen die Mittelpunkte der Abbilder der punktsymmetrischen Struktur.
  • Damit die Verzeichnungen, die bei verschiedenen Sequenzen bei einem MRT-Gerät auftreten können, systematisch anhand des Phantoms 1 erfasst werden, ist es notwendig, viele Abbilder, die jeweils mit unterschiedlichen Sequenzen von dem Phantom 1 erstellt werden, automatisch auszuwerten. Insbesondere ist ein Verfahren notwendig, mit dem automatisch und zuverlässig die Mittelpunkte der Kugeln 3 bestimmt werden können.
  • In 3 sind schematisch die Verfahrensschritte erläutert, mit denen die automatische Ermittelung der Koordinaten der Mittelpunkte der Kugeln durchgeführt wird.
  • Ausgangspunkt des Verfahrens ist ein Volumendatensatz 11, in dem das dreidimensionale Abbild 13 des Phantoms 1 gespeichert ist. In einem ersten Verfahrensschritt 15 wird aus dem Volumendatensatz 11 ein Teilvolumendatensatz 17 extrahiert, der im Wesentlich das Abbild lediglich einer der Kugeln 3 des Phantoms 1 enthält. In einem zweiten Verfahrensschritt 19 wird aus dem Teilvolumendatensatz 17 eine Menge 21 von Punkten gewählt, die als mögliche Mittelpunkte der Kugel 3 in Frage kommen. In einem dritten Verfahrensschritt 23 wird für jeden Punkt dieser Menge 21 ein Maß bestimmt, wobei das Maß die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes 17 bezüglich dieses Punktes kennzeichnet. In einem vierten Verfahrensschritt 25 wird derjenige Punkt der Menge 21 als Mittelpunkt 27 der Kugel 3 anhand der zuvor bestimmten Maße ausgewählt, bezüglich dessen der Teilvolumendatensatz 17 die größte Symmetrie aufweist. In einem fünften Verfahrensschritt 29 werden die Koordinaten des Mittelpunktes 27 in einer Rechnereinheit 31 zur weiteren Verarbeitung gespeichert.
  • Vorteilhafterweise werden diese Verfahrensschritte 15, 19, 23, 25, 29 so lange iteriert, bis die Koordinaten aller Kugelmittelpunkte des Phantoms 1 bestimmt worden sind. Der Teilvolumendatensatz 17 wird dabei im ersten Verfahrensschritt 15 so ausgewählt, dass er bei jedem iterativen Schritt jeweils das Abbild einer anderen Kugel 3 zur Mittelpunktsbestimmung enthält.
  • Bevorzugterweise wird der Volumendatensatz 11 vor Anwendung des ersten Verfahrensschrittes 15 einem Vorverarbeitungsschritt 32 unterzogen, bei dem alle Strukturen aus dem Volumendatensatz 11 entfernt werden, die nicht Abbilder der Kugeln 3 sind. Dadurch liegen im vorverarbeiteten Volumendatensatz 11' die Abbilder der Kugeln 3 als wohl getrennte Strukturen 33 vor. Der erste Verfahrensschritt 15, bei dem ein Teilvolumendatensatz 17 ausgewählt wird, kann dadurch auf einfacher Weise automatisiert werden, da der Ort einer Kugel 3 im Volumendatensatz 11 auf einfache Weise anhand der getrennten Strukturen 33 im vorverarbeiteten Volumendatensatz 11' ermittelt werden kann.
  • 4 erläutert den Vorverarbeitungsschritt 32 näher. Ziel ist es, im vorverarbeiteten Volumendatensatz 11' die Kugeln 3 als klar getrennte und voneinander abgrenzbare Strukturen 33 zu erhalten.
  • Dies geschieht dadurch, dass aus dem Volumendatensatz 11, der zunächst mit einem Gaußfilter 41 gefiltert wird, zweidimensionale Schichtbilder 43 extrahiert werden. Anschließend wird die Farbtiefe jedes der zweidimensionalen Schichtbilder 43 mit einem Schwellenwertalgorithmus in ein Schwarz-Weiß-Bild, d.h. in ein Bild mit einer 1-Bit-Farbtiefe, umgewandelt. Bevorzugterweise wird ein Schwellenwertalgorithmus verwendet, wie er in der Otsu, N: „A threshold selection method from gray level histograms." IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, 9, 62–66, 1979 offenbart ist. Der Übersichtlichkeit halber ist dieser Verfahrensschritt nicht dargestellt.
  • Durch diese Operation können auf einfache Weise in einem zweidimensionalen Schichtbild 43 zusammenhängende Strukturen 45, 47, 49 identifiziert werden. Jede dieser zusammenhängenden Strukturen 45, 47, 49 wird nun anhand ihrer Geometrie bewertet und aus dem zweidimensionalen Schichtbild 43 entfernt, wenn ihre Geometrie außerhalb eines vorher festgelegten Toleranzbereiches liegt, der der Form und der Größe der Kugeln 3 angepasst ist. Auf diese Weise bleiben Strukturen 45 erhalten, wenn sie Abbilder einer Kugel 3 sind. Andererseits werden Strukturen 47, 49 entfernt, wenn sie einer anderen, für die Koordinatenbestimmung unerwünschten Struktur, beispielsweise den Hohlstäben 5, zugeordnet oder aufgrund von Rauschartefakten im zweidimensionalen Schichtbild 43 verblieben sind.
  • In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Geometrie einer zusammenhängenden Struktur 45, 47, 49 anhand der Größe ihrer Begrenzungsbox („bounding box") 46, 48, 50 und anhand ihrer Pixelzahl bewertet. Anhand dieser Größen wird entschieden, ob die Struktur 45 zu einer Kugel 3 gerechnet wird und damit im zweidimensionalen Schichtbild 43 verbleibt oder ob die Struktur 47, 49 aus dem zweidimensionalen Schichtbild 43 entfernt wird.
  • In einem nächsten Schritt werden die derart bereinigten zweidimensionalen Schichtbilder 43' wieder zu einem dreidimensionalen Volumendatensatz 11' zusammengefügt. Durch das Zusammenfügen entstehen aus den verbleibenden zweidimensionalen Strukturen dreidimensionale zusammenhängende Cluster 45'. Auch hier wird wieder aufgrund der Geometrie des dreidimensionalen Clusters 45' entschieden, ob er einer Kugel 3 zugeordnet werden kann oder nicht – und dadurch entweder im Volumendatensatz 11' verbleibt oder nicht. Entscheidungskriterien im hier aufgeführten Ausführungsbeispiel sind die Tiefe, die Position und die Schiefe („skewness") des dreidimensionalen Clusters 45'. Der Verfahrensschritt der Bewertung und der Entfernung von dreidimensionalen Cluster 45' ist der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt, erfolgt aber analog zu der Entfernung zusammenhängender Strukturen 45, 47, 49 in einem zweidimensionalen Schichtbild 43.
  • Diese Kriterien, insbesondere die Kriterien, mit denen Strukturen 45' im Dreidimensionalen aus dem Volumendatensatz 11' entfernt werden, sind den speziellen Bedürfnissen bei der dreidimensionalen MRT-Bildgebung und dem speziellen Aufbau des Phantoms 1 angepasst. So kennzeichnet das Kriterium der Tiefe die Größe eines dreidimensionalen Cluster 45'. Das Kriterium der Position des dreidimensionalen Cluster 45' ermöglichst es, Abbilder von Kugeln 3 zu identifizieren und zu eliminieren, die zu nahe am Bildrand liegen und die aufgrund sogenannter „wrap-around"-Effekte im Bildvolumen vorkommen, ohne das korrekte Abbild einer Kugel zu sein. Das Kriterium der Schiefe („skewness") ermittelt dreidimensionale Cluster 45', die Abbilder von schiefen – und damit unbrauchbaren – Kugeln 3 sind, verursacht beispielsweise durch Lufteinschlüsse in den wasserhaltigen Kugeln 3 des Phantoms 1.
  • Werden jedoch andere Abbildungssysteme und andere Phantomstrukturen, insbesondere andere Formen der punktsymmetrischen Strukturen verwendet, ist es vorteilhaft, die geometrischen Kriterien, anhand derer Strukturen aus dem Volumendatensatz entfernt werden, an die speziellen Gegebenheiten des Abbildungssystems, des verwendeten Phantoms und der Form und Größe der punktsymmetrischen Strukturen anzupassen.
  • Nach der Vorverarbeitung des Volumendatensatzes 11 liegen im vorverarbeiteten Volumendatensatz 11' die dreidimensionalen Abbilder der gitterbildenden Phantomstrukturen, in diesem speziellen Fall der Kugeln 3, als klar voneinander getrennte und abgrenzbare Strukturen 33 vor. Anhand dieser trenn- und abgrenzbaren Strukturen 33 können nun die Orte der Abbilder der Kugeln 3 auf einfache Weise ermittelt werden. Dadurch ist es möglich, Teilvolumendatensätze 17 so zu legen, dass die Teilvolumendatensätze 17 im Wesentlichen lediglich das Abbild einer Kugel 3 vollständig enthalten. Der Teilvolumendatensatz 17 kann auch noch Teile der Hohlstäbe 5 enthalten, die mit der Kugel 3 verbunden sind. Die Punktsymmetrie des Abbildes der Kugel 3 wird dadurch nicht gestört.
  • Nachdem aus dem Volumendatensatz 11 ein Teilvolumendatensatz 17 extrahiert worden ist, kann ein Verfahren angewendet werden, das in dem Teilvolumendatensatz 17, der genau ein Abbild einer Kugel 3 enthält, den Mittelpunkt 27 (und damit auch dessen Koordinaten) dieser Kugel 3 detektiert.
  • Hierfür wird zunächst eine Menge 21 von Punkten aus dem Teilvolumendatensatz 17 als mögliche Mittelpunkte ausgewählt. Derjenige der möglichen Mittelpunkte, bezüglich dessen der Teilvolumendatensatz 17 die größtmögliche Symmetrie aufweist, kennzeichnet den Mittelpunkt 27 der Kugel 3.
  • Die Menge 21 von Punkten kann auch Punkte umfassen, die nicht genau mit den Koordinaten eines Voxels des Teilvolumendatensatzes 17 übereinstimmen, sondern zwischen den Voxeln des Teilvolumendatensatzes 17 liegen. Dadurch kann die Symmetrie der Kugel 3 auch in einer Auflösung getestet und festgelegt werden, die unterhalb der von den Voxeln vorgegebenen Auflö sung liegt. Die Koordinatenbestimmung der Mittelpunkte 27 erfolgt im Sub-Voxel-Bereich, was eine bedeutend genauere Bestimmung von Verzeichnungsfehlern des Abbildungssystems erlaubt.
  • Durch eine geschickte Auswahl der Menge 21 von Punkten kann die Rechenzeit, die für die Bestimmung des Mittelpunktes 27 einer Kugel 3 benötigt wird, erheblich reduziert werden.
  • 5 zeigt den hier verwendeten Verfahrensschritt, bei dem nur die Punkte entlang einer Geraden 51 durch den Teilvolumendatensatz 17 als mögliche Mittelpunkte getestet werden. Durch die Beschränkung der Menge 21 auf Punkte entlang einer Geraden 51, also entlang einer eindimensionalen Struktur, ergibt sich eine erhebliche Verkürzung des Rechenzeitaufwandes.
  • Die Wahl der Geraden 51, deren Punkte als mögliche Mittelpunkte getestet werden, erfolgt dabei nach folgenden Verfahrensschritten. Zunächst werden aus dem Teilvolumendatensatz 17 zweidimensionale Teilvolumenschichtbilder 53a, 53b ... 53n gewonnen. Zum einfacheren Verständnis der folgenden Erläuterungen werden die Koordinatenachsen der Teilvolumenschichtbilder 53a, 53b ... 53n hier als x- bzw. y-Achse bezeichnet, während die Richtung der Abfolge der zweidimensionalen Teilvolumenschichtbilder 53a, 53b ... 53n als z-Achse bezeichnet wird.
  • In jedem der Teilvolumenschichtbilder 53a, 53b ... 53n wird ein intensitätswertgewichteter Flächenschwerpunkt 55a, 55b ... 55n bestimmt. Alle Flächenschwerpunkte 55a, 55b ... 55n zusammen ergeben eine Reihe von Punkten im dreidimensionalen Teilvolumendatensatz 17, die – je nach Lage und Verzeichnung des Abbildes einer Kugel 3 – verbogen sein kann und deutlich von der Mittellinie des dreidimensionalen Abbildes der Kugel 3 abweicht. Die Flächenschwerpunkte 55a, 55b ... 55n eignen sich somit nicht als mögliche Mittelpunkte des Abbildes der Kugel 3.
  • Wenn jedoch die Gerade 51 als Regressionsgerade im dreidimensionalen an die Flächenschwerpunkte 55a, 55b ... 55n gelegt wird, wird die Verbiegung der Reihe von Punkten, die durch die Verzeichnung des Abbildes der Kugel 3 bedingt ist, weitgehend kompensiert.
  • Dieser Sachverhalt wird in 6 noch einmal an einer zweidimensionalen Projektion 59 des Teilvolumendatensatzes 17 auf die x-z-Ebene verdeutlicht. Das Abbild 61 einer Kugel 3 mit dem Hohlstab 5 ist in der Projektion 59 skizziert. Einige der zweidimensionalen Teilvolumenschichtbilder 53i ... 53l sind als Linien angedeutet. Die schiefe Lage des Abbildes 61 und die Verzeichnung, die die Kugel 3 ellipsenartig verzerrt, bedingt, dass die Flächenschwerpunkte 55i ... 55l entlang einer schlangenförmigen Linie 63 liegen. Durch das Legen einer Geraden 51 als Regressionsgerade an die Flächenschwerpunkte 55 wird dieser verzerrungsbedingte Effekt ausgeglichen.
  • Das Legen der Geraden 51 als dreidimensionale Regressionsgerade im Teilvolumendatensatz 17 erfolgt durch das Legen zweier Regressionsgeraden im Zweidimensionalen, jeweils in der x-z-Ebene und in der y-z-Ebene. In 6 ist das Legen der Geraden 51 als zweidimensionale Regressionsgerade an die x-Koordinate der Flächenschwerpunkte in Abhängigkeit von der z-Koordinate dargestellt. Ebenso wie in der x-z-Ebene kann eine Regressionsgerade in der y-z-Ebene an die Flächenschwerpunkte gelegt werden. Die dreidimensionale Regressionsgerade ergibt sich aus einer Kombination der x-Koordinaten und der y-Koordinaten der beiden zweidimensionalen Regressionsgeraden in Abhängigkeit von z-Koordinate.
  • In einem nächsten Verfahrensschritt werden die Punkte der Geraden 51 dahingehend getestet, wie groß die Punktsymmetrie der Teilvolumendatensatz 17 bezüglich eines jeden Punktes der Geraden 51 ist. 7 erläutert die Methode der Ermittelung eines Maßes für die Punktsymmetrie des Teilvolumendatensatzes 17 bezüglich eines bestimmten Punktes 71. Der Übersichtlichkeit halber erfolgt die Darstellung im Zweidimensionalen.
  • Um ein Maß für die Punktsymmetrie des Teilvolumendatensatzes 17 für einen bestimmten Punkt 71 zu erhalten, wird jedes Voxel des Teilvolumendatensatzes 17 an diesem Punkt 71 gespiegelt. Daraufhin wird der Intensitätswert am Ort des gespiegelten Voxels mit dem Intensitätswert am Ort des ursprünglichen Voxels verglichen. Je näher der der Punkt 71 am Symmetriepunkt der Struktur – hier am Kugelmittelpunkt – liegt, desto mehr Voxel werden bezüglich ihres Ortes und ihres gespiegelten Ortes ähnliche Intensitätswerte aufweisen. Aus der Vielzahl der Voxel werden zur Veranschaulichung zwei Voxel 73, 75, die innerhalb des Abbildes der Kugel 3 liegen, herausgegriffen und an dem Punkt 71 gespiegelt. Bei einem der beiden Voxel 75 liegt das gespiegelte Voxel 79 wieder innerhalb des Abbildes der Kugel 3. Die beiden zugehörigen Intensitätswerte sind daher ähnlich. Bei dem anderen der beiden Voxel 73 liegt das gespiegelte Voxel 77 außerhalb des Abbildes der Kugel 3, also in einem Bereich, der deutlich andere Intensitätswerte aufweist als das Abbild der Kugel 3. Je näher der Punkt 71, bezüglich dessen die Symmetrie getestet wird, am Mittelpunkt der Kugel 3 liegt, desto seltener wird letzterer Fall auftreten.
  • Wenn der Teilvolumendatensatz 17 an einem Punkt gespiegelt wird, der zu nahe am Rand des Teilvolumendatensatzes 17 liegt, kann das dazu führen, dass ein Großteil der gespiegelten Voxel außerhalb des Teilvolumendatensatzes 17 zu liegen kommt, so dass bei diesen Voxeln der Vergleich des Intensitätswertes mit dem Intensitätswert am Ort des gespiegelten Voxels nicht durchgeführt werden kann. Daher wird der Vergleich des Teilvolumendatensatzes 17 mit dem gespiegelten Teilvolumendatensatz vorzugsweise nur für Punkte durchgeführt, bei denen ein Großteil der gespiegelten Voxel wieder im Teilvolumendatensatz 17 zu liegen kommt.
  • Um ein Maß für die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes 17 bezüglich eines Punktes 71 zu erhalten, werden die Intensitätswertdifferenzen aus Voxel 73, 75 und gespiegelten Voxel 77, 79 für alle Voxel des Teilvolumendatensatzes errechnet, anschließend quadriert und summiert. Dieses Maß wird für einen bestimmten Punkt minimal, nämlich für den Mittelpunkt 27 der Kugel 3.
  • Es können jedoch auch andere Arten der Bewertung der Intensitätswertswertunterschiede anhand von verschiedenen Arten von Ähnlichkeitsmaßen – wie sie bei der Bildverarbeitung verwendet werden – durchgeführt werden. Beispielsweise können statt den Quadraten der Intensitätswertdifferenzen ebenso deren Absolutwerte summiert werden.
  • In 8 ist der Verfahrensschritt der Spiegelung eines Voxels und der Bestimmung des Intensitätswertes am gespiegelten Ort des Voxels näher erläutert. Der Punkt 71, an dem ein Voxel 81 gespiegelt wird, muss nicht notwendigerweise die Koordinaten eines Voxels haben. Daher deckt sich der Ort des gespiegelten Voxels 83 auch nicht notwendigerweise mit genau einem Voxel des Teilvolumendatensatzes 17. In diesem Fall wird der Intensitätswert am Ort des gespiegelten Voxels 83 aus den Intensitätswerten der umgebenden Voxel 85 interpoliert.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Bestimmung von Mittelpunktskoordinaten eines in einem Volumendatensatz (11) gespeicherten Abbildes einer punktsymmetrischen Struktur (3), aufweisend folgende Verfahrensschritte: a) Extraktion eines Teilvolumendatensatzes (17) aus dem Volumendatensatz (11), der das Abbild der punktsymmetrischen Struktur (3) enthält, b) Auswahl einer Menge (21) von Punkten, deren Koordinaten im Teilvolumendatensatz (17) liegen, c) Bestimmen eines Maßes für jeden Punkt der Menge (17), wobei das Maß für jeden der Punkte der Menge (17) jeweils die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes (17) bezüglich dieses Punktes kennzeichnet, d) Auswahl desjenigen Punktes der Menge (17) als Mittelpunkt (27) der punktsymmetrischen Struktur (3), bezüglich dessen der Teilvolumendatensatz (17) die größte Symmetrie aufweist, anhand der zuvor bestimmten Maße, e) Speichern der Koordinaten des Mittelpunktes (27) in einer Rechnereinheit (31).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass vor Ausführung des Verfahrensschrittes a) auf den Volumendatensatz (11) eine Filterung (41) angewendet wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) die Menge (21) von Punkten auf einer Geraden (51) liegt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt b) zweidimensionale Schichtbilder (53a ... 53n) aus dem Teilvolumendatensatz (17) extrahiert werden, dass in jedem der zweidimensionalen Schichtbilder (53a ... 53n) ein intensitätswertgewichteter Flächenschwerpunkt (55a ... 55n) bestimmt wird, und dass die Gerade (51) als eine Regressionsgerade an die intensitätswertgewichteten Flächenschwerpunkte (55a ... 55n) gelegt wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt c) das Maß, das für einen bestimmten Punkt (71) der Menge (21) die Symmetrie des Teilvolumendatensatzes (17) kennzeichnet, nach folgenden Verfahrensschritten bestimmt wird: – Spiegelung des Teilvolumendatensatzes (17) an dem bestimmten Punkt (71), so dass ein gespiegelter Teilvolumendatensatz erhalten wird, – Ermitteln des Maßes für den bestimmten Punkt (71), indem eine Ähnlichkeit zwischen dem Teilvolumendatensatz (17) und dem gespiegelten Teilvolumendatensatz bewertet wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilvolumendatensatz (17) Voxel (73, 75) mit jeweils einem bestimmten Intensitätswert umfasst, dass – die Spiegelung des Teilvolumendatensatzes (17) durch eine Spiegelung der einzelnen Voxel (73, 75) an dem bestimmten Punkt (71) erfolgt, und dass – die Ermittelung des Maßes für den bestimmten Punkt (71) aus einem Vergleich der Intensitätswerte der Voxel (73, 75, 81) mit Intensitätswerten an den Orten der gespiegelten Voxel (77, 79, 83) erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Intensitätswert am Ort eines der gespiegelten Voxel (83) durch eine Interpolation aus den Intensitätswerten der umgebenden Voxel (85) errechnet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Maß zum Bewerten der Ähnlichkeit zwischen dem Teil volumendatensatz (17) und dem gespiegelten Teilvolumendatensatz aus Differenzen, die aus den Intensitätswerten der Voxel (73, 75, 81) und aus den Intensitätswerten an den Orten der gespiegelten Voxel (77, 79, 83) gebildet werden, errechnet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Volumendatensatz (11) die Abbilder mehrerer punktsymmetrischer Strukturen (3) gespeichert sind, und dass die Mittelpunktskoordinaten für jede der punktsymmetrischen Strukturen (3) anhand der Verfahrensschritte a) bis e) bestimmt werden.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Verfahrensschritt a) die Extraktion des Teilvolumendatensatzes (17), der das Abbild einer der punktsymmetrischen Strukturen (3) enthält, anhand einer Vorverarbeitung (32) des Volumendatensatzes (11) stattfindet, wobei im vorverarbeiteten Volumendatensatz (11') die punktsymmetrischen Strukturen (3) abgrenzbar vorliegen, und dass die Auswahl des Teilvolumendatensatz (17) automatisch anhand des vorverarbeiteten Volumendatensatzes (11') durchgeführt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vorverarbeitung (32) des Volumendatensatzes (11) störende Strukturen (47, 49), deren Geometrie außerhalb eines Toleranzbereiches liegen, aus dem Volumendatensatz (11) entfernt werden, wobei der Toleranzbereich der Geometrie der punktsymmetrischen Strukturen (3) angepasst ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der störenden Strukturen (47, 49) aus dem Volumendatensatz (11) an zweidimensionalen Schichtbildern (43) des Volumendatensatzes (11) erfolgt.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Entfernung der störenden Strukturen (47, 49) aus dem Volumendatensatzes (11) am dreidimensionalen Volumendatensatz erfolgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die punktsymmetrischen Strukturen (3) kugelförmige Strukturen sind.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die punktsymmetrischen Strukturen (3) in einem Phantom (1) angeordnet sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Phantom (1) für die Bildgebung mit einem Magnet-Resonanz-Tomographen ausgebildet ist.
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