DE102006000789A1

DE102006000789A1 - Verfahren zur Bilddarstellung in einem medizinischen Diagnosegerät und Diagnosegerät hierfür

Info

Publication number: DE102006000789A1
Application number: DE102006000789A
Authority: DE
Inventors: Michael Dr. Deimling
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-01-04
Filing date: 2006-01-04
Publication date: 2007-07-12
Also published as: US20070172021A1; CN1994239A

Abstract

Verfahren zur Bilddarstellung bei einem medizinischen Diagnosegerät mit den folgenden Schritten: DOLLAR A Aufnehmen eines dreidimensionalen Bilddatensatzes eines Untersuchungsobjekts, DOLLAR A Rekonstruieren von dreidimensionalen Bilddaten zur Erzeugung einer Anzahl von p Bildern des Untersuchungsobjekts, die jeweils eine Schichtdicke d aufweisen, DOLLAR A zusammenfassend von jeweils n Bildern zu einem zusammengesetzten Bild mit der Schichtdicke n È d und Darstellen zumindest eines der p/n zusammengesetzten Bilder, DOLLAR A Darstellen der einzelnen erzeugten Bilder mit der Schichtdicke d auf Anforderung des Benutzers hin.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bilddarstellung bei einem medizinischen Diagnosegerät sowie ein medizinisches Diagnosegerät hierfür. Die Erfindung findet insbesondere Anwendung bei Magnetresonanzanlagen bzw. Magnetresonanztomographen (MRT) oder bei Computertomographen (CT).

Mit der Entwicklung neuer Bildgebungs- bzw. Aufnahmetechniken ist es in der bildgebenden Diagnostik in letzter Zeit möglich geworden, immer mehr Bilder von untersuchten Personen in einem akzeptablen Aufnahmezeitraum aufzunehmen. In der Magnetresonanztomographie beispielsweise hat unter anderem die Verwendung von mehreren Antennen bei der Signalaufnahme dazu geführt, dass die Anzahl der Phasencodierschritte bei der Signalaufnahme reduziert werden kann. Dies hat dazu geführt, in relativ kurzer Zeit eine sehr große Menge von Bilddaten zu erzeugen.

Die sorgfältige Sichtung aller Bilder zur Befundung erfordert jedoch einen hohen Zeitaufwand. Aus diesem Grund besteht die Gefahr, dass Aufnahmeverfahren, die einen zu großen Satz an Bildern erzeugen, im klinischen Alltag nicht mehr benutzt werden, da die Durchsicht der einzelnen Bilder einen zu großen Zeitaufwand bedeuten würde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung eines Visualisierungsverfahrens von großen Mengen von Bilddaten, das es ermöglicht, große Bilddatenmengen in relativ kurzer Zeit zu sichten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung betrifft Letztere ein Verfahren zur Bilddarstellung bei einem medizinischen Diagnosegerät, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist. Gemäß einem Schritt der Erfindung wird ein dreidimensionaler Bilddatensatz eines Untersuchungsobjekts aufgenommen. Nach Aufnahme dieses Bilddatensatzes werden dreidimensionale Bilddaten rekonstruiert, um eine Anzahl von p Bildern des Untersuchungsobjekts zu erzeugen, die jeweils eine Schichtdicke d aufweisen. Bevor diese einzelnen p Bilder dargestellt werden, werden jeweils n Bilder zu einem zusammengesetzten Bild mit der Schichtdicke n·d zusammengefasst, wobei zumindest eines der nun p/n zusammengesetzten Bilder dargestellt wird. Auf eine Benutzeranforderung hin werden jedoch anstelle der zusammengesetzten Bilder die einzelnen Bilder mit der Schichtdicke d dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat nun den Vorteil, dass die Bedienperson bzw. der befundende Arzt nur noch ein geringere Anzahl von Bildern in einem ersten Überblick durchschauen muss. Erkennt der Arzt bei Betrachtung dieser zusammengesetzten Bilder Anomalitäten, die eine genauere Untersuchung notwendig machen, kann er, beispielsweise durch Betätigen eines Betätigungselements für das Diagnosegerät auf vorbestimmte Art, von der Darstellung der zusammengesetzten Bilder auf die Darstellung der einzelnen Bilder mit der geringen Schichtdicke umschalten. Auf Anforderung des Benutzers hin ist ein Zoomen in Schichtrichtung, das heißt eine Verbesserung der Auflösung in Schichtrichtung möglich.

Anstelle der Bereitstellung der einzelnen gemessenen Bilder werden zur Befundung automatisch zusammengesetzte Bilder erzeugt und angezeigt, so dass die Gesamtmenge der Bilder reduziert wird.

Da mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch größere Datensätze mit vertretbarem Zeitaufwand gesichtet werden können, da die Anzahl der zu betrachtenden Bilder in einem ersten Überblick reduziert wird, können wiederum dreidimensionale Bilddatensätze aufgenommen werden, die einen Vorteil gegenüber Aufnahmetechniken haben, bei denen mehrere Bilder mit einer bestimmten Schichtdicke hintereinander aufgenommen werden. Beispielsweise ermöglicht ein dreidimensionaler Bilddatensatz die Erzeugung eines lückenlosen rechteckigen Schichtprofils, ebenso kann die Schichtdicke reduziert werden, was den Partialvolumeneffekt reduziert, wodurch der Kontrast insgesamt verbessert wird. Weiterhin haben die zusammengesetzten Bilder einen besseren Kontrast als die entsprechende gemessene Schicht mit einer zweidimensionalen Bildgebungssequenz, da bei den zusammengesetzten Bildern eine reduzierte Dephasierung in Schichtrichtung erfolgte. Insgesamt kann ein hohes Signal zu Rauschverhältnis bei dreidimensionalen Aufnahmen erreicht werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein isotroper dreidimensionaler Bilddatensatz aufgenommen, so dass bei den rekonstruierten Bildern die Bildpunkte in der Bildebene die Ausdehnung haben, die der Schichtdicke entspricht. Beispielsweise kann die Schichtdicke d für jedes einzelne Bild 0,5 mm betragen, so dass auch die Pixelauflösung in der Bildebene 0,5·0,5 mm beträgt. Selbstverständlich kann die Erfindung auch mit nichtisotropem Bilddatensatz verwendet werden, was bedeutet, dass die Schichtdicke d nicht mit der Pixelabmessung in der Bildebene übereinstimmt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden bei der Herstellung der zusammengesetzten Bilder jeweils n nebeneinanderliegende Bilder zusammengefügt, wobei n zwischen 2 und 12, vorzugsweise zwischen 6 und 10 liegt, und weiter vorzugsweise n = 8 ist. Dies bedeutet, dass bei einer Schichtdicke von 0,5 mm bei der Zusammenfügung von jeweils acht nebeneinanderliegenden Schichten ein zusammengesetztes Bild mit einer Schichtdicke von jeweils 4 mm erhalten wird. Beim Zusammenfügen von acht nebeneinanderliegenden Schichten reduziert sich somit die Anzahl der durchzusehenden Bilder um den Faktor 8. Selbstverständlich kann jede andere Anzahl n von Bildern zu einem zusammengesetzten Bild zusammengefügt werden. Die Menge der zusammengefügten Bilder hängt hierbei hauptsächlich von der Größe der erzeugten Bilddatensätze ab und von der klinischen Fragestellung, die mit Hilfe der Bilder beantwortet werden soll.

Zum Umschalten der Ansicht der zusammengesetzten Bilder auf die Einzelbilder kann beispielsweise ein Betätigungselement des Diagnosegeräts auf vorbestimmte Art betätigt werden. Beispielsweise kann bei einem Mausklick auf das zusammengesetzte Bild eines der Einzelbilder, aus denen das zusammengesetzte Bild aufgebaut ist, dargestellt werden. Weiterhin kann bei der Umschaltung vom zusammengesetzten Bild auf das Einzelbild das Einzelbild zuerst dargestellt werden, das das vorderste bzw. das hinterste Bild in Schichtrichtung des zusammengesetzten Bildes ist. Ebenso gut kann ein Bild aus der Mitte des zusammengesetzten Bildes gewählt werden. Werden beispielsweise acht Bilder zu einem Gesamtbild zusammengefügt, kann beispielsweise zuerst das vierte oder fünfte Bild dargestellt werden, wobei bei weiterer Durchsicht dieser Bilder die weiter außen liegenden Bilder relativ zu dem zuerst dargestellten Einzelbild dargestellt werden. Wird jedoch zuerst das erste bzw. das letzte Bild in Schichtrichtung beim Umschalten auf die Einzelbilder dargestellt, so werden die Bilder nacheinander dargestellt.

Die oben genannten Beispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens bezogen sich zum Großteil auf Magnetresonanzanlagen. Selbstverständlich kann die Erfindung auch bei Computertomographen angewendet werden, bei denen auch große Bilddatensätze erzeugt werden können.

Die Erfindung betrifft ebenso ein medizinisches Diagnosegerät, das eine Bilddatenaufnahmeeinheit zur Aufnahme eines dreidimensionalen Bilddatensatzes eines Untersuchungsobjekts aufweist. Das Diagnosesystem weist weiter eine Rekonstruktionseinheit zur Rekonstruktion von p Bildern auf, die jeweils eine Schichtdicke d haben. Die Rekonstruktionseinheit fasst weiterhin jeweils n Bilder zu einem zusammengesetzten Bild mit einer Gesamtschichtdicke n·d zusammen, wobei auf einer Anzeigeeinheit zumindest eines der zusammengesetzten Bilder dargestellt ist. Weiterhin ist eine Bedieneinheit vorgesehen, mit der bei Bedarf die Umschaltung von dem zusammengesetzten Bild auf das Einzelbild erfolgt, wenn die Bedieneinheit auf vorbestimmte Art und Weise betätigt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt dreidimensionale Bilddaten,
2 zeigt die Bilddaten von 1 nach Zusammenfassen zu zusammengesetzten Bildern,
3 zeigt im Detail ein aus n Bildern zusammengesetztes Bild, und
4 zeigt ein Flussdiagramm zur Sichtung eines dreidimensionalen Datensatzes.
1 zeigt die von einem dreidimensionalen Bilddatensatz rekonstruierten Bilddaten 10, wobei die Bilddaten 10 p Einzelbilder 11 aufweisen. Jedes Einzelbild 11 weist eine Schichtdicke d auf. Die Anzahl der Einzelbilder 11 kann beispielsweise bei 200 liegen. Wurde der Bilddatensatz als isotroper Bilddatensatz aufgenommen, so entspricht die Schichtdicke eines Einzelbildes gleich der Auflösung der Bildpunkte in der Bildebene. Mit derartigen dreidimensionalen Bilddatensätzen können beispielsweise multiplanare Rekonstruktionen erzeugt werden, bei denen Bilder in beliebigen Blickwinkeln von dem aufgenommenen Untersuchungsobjekt erzeugt werden können. Eine weitere Nachverarbeitungsmöglichkeit der dreidimensionalen Bilddaten ist die Erzeugung von Maximum-Intensity-Projection-Bildern (MIP), wie sie bei der Darstellung von Blutgefäßen verwendet werden. Das Sichten dieser p Einzelbilder kann einen zu hohen Zeitaufwand bedeuten, so dass die Bilder nach ihrer Aufnahme in zusammengesetzte Bilder überführt werden, die in 2 dargestellt sind.
In 2 sind die Bilddaten 10 nicht wie in 1 in Einzelbildern 11 dargestellt, sondern es werden jeweils eine Anzahl von n Einzelbildern zu einem zusammengesetzten Bild zusammengefasst, wobei die Schichtdicke eines derart zusammengefassten Bildes 12 nicht mehr d, sondern n·d beträgt. Durch die Tatsache, dass bei den insgesamt p Bildern jeweils n zu einem neuen Bild zusammengesetzt werden, ergeben sich insgesamt p/n zusammengesetzte Bilder. Diese zusammengesetzten Bilder werden dann dem Benutzer des Diagnosegeräts angezeigt, der dann diese zusammengesetzten Bilder für eine Übersichtsdiagnose verwenden kann.
An einem folgenden Beispiel sei gezeigt, wie sich dadurch der Aufwand zur Sichtung der Bilder reduziert. Wurden insgesamt p = 200 Einzelbilder mit einer Schichtdicke d von 0,5 mm aufgenommen und wurden jeweils n = 8 Bilder zu einem zusammengesetzten Bild zusammengefasst, so ergeben sich insgesamt 25 zusammengesetzte Schichten mit einer Schichtdicke von jeweils 4 mm. Diese 25 Bilder können dann schneller und einfacher gesichtet werden als die ursprünglich 200 Bilder. Selbstverständlich kann jede andere Anzahl n von Bildern zusammengefasst werden. Der befundende Arzt oder die Bedienperson wird die Anzahl n in Abhängigkeit von der Fragestellung wählen, die er mit der bildgebenden Diagnostik beantworten will.
Erkennt der Diagnostiker bei Durchsicht der zusammengesetzten Bilder 12 eine Unregelmäßigkeit, die er genauer untersuchen will, so kann er durch Umschalten auf die Einzelbilder die Auflösung in Schichtrichtung verbessern, indem er die Einzelbilder 11 darstellt. In 3 ist ein zusammengesetztes Bild 12 im Detail dargestellt. Dieses zusammengesetzte Bild 12 besteht aus n Einzelbildern 11. Wenn der Arzt nun zur Befundung bei der Darstellung von den zusammengesetzten Bildern 12 auf die Einzelbilder 11 umschalten will, so kann er durch Betätigung eines Bedienelements auf vorbestimmte Weise (beispielsweise durch einen Mausklick) in Schichtrichtung zoomen und die Einzelbilder 11 darstellen. Bei der Umschaltung der Dar stellung der zusammengesetzten Bilder 12 auf die Einzelbilder 11 kann entweder so vorgegangen werden, dass beispielsweise das erste oder das letzte Einzelbild in Schichtrichtung zuerst dargestellt wird, und die Einzelbilder dieses zusammengesetzten Bildes in Schichtrichtung durchgeblättert werden können. Ebenso ist es möglich, dass zuerst ein Einzelbild 11 ungefähr aus der Mitte des zusammengesetzten Bildes gewählt wird und dass die Einzelbilder ausgehend von der Mitte zum Rand durchgeblättert werden können. Die zusammengesetzten Bilder 12 haben üblicherweise einen besseren Kontrast im Vergleich zu einer zweidimensionalen Messung mit der gleichen Schichtdicke, da bei der dreidimensionalen Messung eine reduzierte Dephasierung in Schichtrichtung erfolgt.
In 4 sind beispielhaft die Schritte dargestellt, wie ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Sichtung der Bilder ablaufen kann. Nach dem Start des Verfahrens in Schritt 20 wird in Schritt 21 ein dreidimensionaler Datensatz von einem Untersuchungsobjekt aufgenommen. Von dem dreidimensionalen Datensatz werden anschließend in einem Schritt 22 p Bilder mit einer Schichtdicke d rekonstruiert. Für eine Übersichtdiagnose werden jedoch nicht diese p Bilder auf einer Anzeigeeinheit zur Verfügung gestellt, sondern es werden in einem Schritt 23 jeweils n sequenzielle Bilder der p Einzelbilder zu einem zusammengesetzten Bild zusammengefasst. Das zusammengesetzt Bild kann beispielsweise nach folgender Formel berechnet werden:
wobei P die Anzahl der 3D-Schichten ist, k ein Schichtindex ist, der von 0 bis P verläuft, s einen Kompositionsfaktor darstellt, der zwischen 1 < s < p verläuft und der angibt, wie viel Schichten zu einem zusammengesetzten Bild zusammengefügt werden sollen. C beschreibt die jeweilige kombinierte Schicht und j beschreibt den Schichtindex mit j = 0 bis p/n. Diese zusammengesetzten Bilder werden in einem Schritt 24 zu einer Übersichtsdiagnose angezeigt. In einem Schritt 25 wird überprüft, ob eine Anforderung der Bedienperson vorliegt, auf Einzelbilder umzuschalten. Ist dies nicht der Fall, werden weiterhin die zusammengesetzten Bilder dargestellt (Schritt 26). Soll bei der Diagnose jedoch auf die Einzelbilder umgeschaltet werden, so werden in einem Schritt 27 die Einzelbilder dargestellt. Beispielsweise kann durch Drücken einer Maustaste automatisch eines der Einzelbilder anstelle des zusammengesetzten Bildes dargestellt werden. Solange beispielsweise die Maustaste gedrückt bleibt, werden die Einzelbilder dargestellt. In Schritt 28 wird überprüft, ob die Anforderung Einzelbilder darzustellen, beendet ist. Im oben genannten Beispiel wäre dies der Fall, wenn die Maustaste nicht mehr gedrückt wird. Wird die Maustaste weiterhin gedrückt, werden weiter die Einzelbilder dargestellt, wie in Schritt 27. Wird die Einzelbildanordnung beendet, d. h. wird die gedrückte Maustaste im obigen Beispiel wieder losgelassen, werden wieder die zusammengesetzten Bilder wie in Schritt 26 dargestellt. Der Prozess endet in Schritt 29.
Selbstverständlich kann jede andere Taste einer Tastatur der Bedieneinheit oder jede andere Tastenkombination eventuell in Verbindung mit der Maus gewählt werden, um zwischen der Darstellung der zusammengesetzten Bilder und der Einzelbilddarstellung hin- und herzuspringen.
Wie sich aus der obigen Beschreibung erkennen lässt, ermöglicht die vorliegende Erfindung die Verwendung von dreidimensionalen Bilddatensätzen, wobei der Aufwand zur Sichtung dieser Bilder erheblich reduziert werden kann. Falls für die Diagnose die Einzelbilder angezeigt werden sollen, so kann dies durch einen einfachen Umschaltmechanismus erfolgen. Dieser Umschaltmechanismus kann durch Betätigen irgendeiner Taste oder irgendeiner Tastenkombination eines Bedienelements erfolgen.

Claims

Verfahren zur Bilddarstellung bei einem medizinischen Diagnosegerät mit den folgenden Schritten: Aufnehmen eines dreidimensionalen Bilddatensatzes eines Untersuchungsobjekts, Rekonstruieren von dreidimensionalen Bilddaten (10) zur Erzeugung einer Anzahl von p Bildern (11) des Untersuchungsobjekts, die jeweils eine Schichtdicke d aufweisen, zusammenfassend von jeweils n Bildern zu einem zusammengesetzten Bild (12) mit der Schichtdicke n·d und Darstellen zumindest eines der p/n zusammengesetzten Bilder, Darstellen der einzelnen erzeugten Bilder (11) mit der Schichtdicke d auf Anforderung des Benutzers hin.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein isotroper dreidimensionaler Bilddatensatz aufgenommen wird, so dass bei den rekonstruierten Bildern die Bildpunkte in der Bildebene eine Ausdehnung haben, die der Schichtdicke d entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erstellen zusammengesetzter Bilder (11) jeweils n Bilder zusammengefügt werden, wobei n zwischen 4 und 12, vorzugsweise zwischen 6 und 10, weiter vorzugsweise n = 8 ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelbilder (11) und nicht mehr die zusammengesetzten Bilder (12) dargestellt werden, wenn ein Betätigungselement des Diagnosegeräts auf vorbestimmte Art betätigt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenn von der Darstellung eines zusammengesetzten Bildes auf die Darstellung der Einzelbilder umgeschaltet wird, die das zusammengesetzte Bild bilden, das vorderste Bild bzw. das hinterste Bild in Schichtrichtung dargestellt wird, oder das Einzelbild dargestellt wird, das in der Nähe der Mitte der Schichtdicke des zusammengesetzten Bildes liegt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosegerät eine Magnetresonanzanlage oder eine Computertomographieanlage ist.
Medizinisches Diagnosegerät zur Erzeugung von Bilddaten von einem Untersuchungsobjekt mit – einer Aufnahmeeinheit, die einen dreidimensionalen Bilddatensatz eines Untersuchungsobjekts erzeugt, – einer Rekonstruktionseinheit, die aus dem Bilddatensatz dreidimensionale Bilddaten rekonstruiert mit einer Anzahl von p Bildern, wobei die Rekonstruktionseinheit jeweils n Bilder zu einem zusammengesetzten Bild mit der Schichtdicke n·d zusammenfasst, und – einer Anzeigeeinheit, die zumindest eines der p/n zusammengesetzten Bilder anzeigt, – einer Bedieneinheit zur Bedienung des Diagnosegeräts, wobei bei Betätigung des Bedienelements auf vorbestimmte Art von der Anzeige der zusammengesetzten Bilder auf die Anzeige der Einzelbilder umgeschaltet wird.