DE102007049539B4

DE102007049539B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung und Darstellung von Röntgenbildern

Info

Publication number: DE102007049539B4
Application number: DE102007049539.2A
Authority: DE
Inventors: Daniel Fischer; Dr. Graumann Rainer
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2007-10-16
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2027-10-17
Also published as: US20090097615A1; DE102007049539A1; US7965815B2

Abstract

Vorrichtung zur Bearbeitung und Darstellung von Röntgenbildern, wobei diese – eine Röntgenaufnahmeeinheit (1, 5) sowie eine optische Aufnahmeeinheit (4) aufweist und der Aufnahmekegel des Röntgenbildes (RB) der Röntgenaufnahmeeinheit (1, 5) sowie des optischen Bildes (OB) der optische Aufnahmeeinheit (4) deckungsgleich sind und das Röntgenbild (RB) und die optische Aufnahme (OB) zum gleichen Zeitpunkt auslösbar sind, – eine Objektextrahiereinheit (VEOB) zur Segmentierung und/oder Kantenextrahierung von einem Objekt (6) in der optischen Aufnahme (OB) aufweist, – eine Kombinationseinheit (KE) zur ergänzenden Zusammenfügung des Röntgenbildes (RB) mit der Segmentierung und/oder den Objektkanten des Objektes (6) aus dem dazugehörigen optischen Bild (OB) aufweist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Bearbeitung und Darstellung von Röntgenbildern.
Zu diagnostischen und therapeutischen Zwecken ist es hilfreich, Bereiche in Röntgenbildern einzugrenzen. Eine Segmentierung bzw. Objekterkennung in Röntgenbildern wird mit Segmentierungs- oder Objekterkennungsalgorithmen durchgeführt, wobei die hierzu verwendeten Röntgenbilder mit einer herkömmlichen Röntgendosis erstellt worden sind. Bei Röntgenbildern, die während eines tomographischen Verfahrens, z. B. Tomosynthese, mit deutlich reduzierter Einzelbilddosis entstanden sind, bedarf es eines hohen komplexen und zeitaufwendigen Rechenaufwandes, um eine Segmentierung bzw. eine Objekterkennung mit den oben angeführten Segmentierungs- oder Objekterkennungsalgorithmen durchzuführen, da die Röntgenbilder aufgrund der sehr geringen Röntgeneinzelbilddosis nicht den Kontrast der eingangs genannten Röntgenbilder aufweisen.
Aus der Offenlegungsschrift DE 100 49 103 A1 ist eine Vorrichtung zur Überlagerung von Röntgen-Videobildern bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine weitere Vorrichtung bzw. ein Verfahren zur Bearbeitung und Darstellung von Objekten in Röntgenbildern anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im Patentanspruch 1 oder 4 angegebenen Merkmale gelöst.
Die Vorrichtung zur Bearbeitung und Darstellung von Röntgenbildern weist eine Röntgenaufnahmeeinheit sowie eine optische Aufnahmeeinheit auf, wobei die Aufnahmekegel des Röntgenbildes der Röntgenaufnahmeeinheit sowie des optischen Bildes der optischen Aufnahmeeinheit deckungsgleich und eine Röntgenaufnahme und optische Aufnahme zum gleichen Zeitpunkt auslösbar sind und eine Objektextrahiereinheit zur Segmentierung und/oder Kantenextrahierung bei einem Objekt in der optischen Aufnahme vorgesehen ist und eine Kombinationseinheit zur ergänzenden Zusammenfügung des Röntgenbildes mit den extrahierten Objektkanten aus dem dazugehörigen optischen Bild vorgesehen ist.
Der nachfolgend beschriebene Gegenstand gibt eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß der Erfindung wieder, bei dem ein optisches Videobild und ein zugehoriges Röntgenbild mit identischem Aufnahmeformat von einem Objekt aufgenommen werden. Die Röntgenbilder und die dazu gehörigen Videobilder sind aufeinander registriert und zeigen damit jeweils den identischen Bildausschnitt bei gleicher Skalierung. Dies kann zum Beispiel, wie in 1 gezeigt, dadurch erreicht werden, dass das identische Videobild über einen im Röntgenstrahlkegel angeordnet halbdurchlässigen Spiegel aufgenommen wird. Durch eine einmalige Justierung bzw. Abstimmprozedur wird der Aufnahmeausschnitt der Videokamera auf die Größe des Röntgenbildes derart justiert, dass sie exakt übereinander positioniert sind. Da das Objekt bei der Mammographie leicht komprimiert wird, ist eine optisch durchlässige obere Kompressionsplatte erforderlich. Folgende in Modulen integrierbare Verfahrensschritte werden zur Segmentierung von Objekten abgearbeitet:

a) Aufnahme und Abspeicherung der einzelnen Rontgenprojektionen,
b) Parallel dazu Aufnahme und Abspeicherung der zugehörigen optischen Videobilder,
c) Segmentierung der Brust bzw. Objektränder in den einzelnen Videobildern,
d) Übertragung der segmentierten Bereiche bzw. segmentierte Kanten eines Objektes in die Rontgenbilder und
e) weitere Verarbeitung der Röntgenbilder.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass trotz der sehr niedrigen Röntgendosis für jedes während einer Tomosynthese gemessene Röntgenbild ein exakter Rand der Objekte dem jeweiligen Röntgenbild zugeordnet werden kann.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass eine Segmentierung in den optischen Bildern schnell, präzise und reproduzierbar durchführbar ist.
Die Erfindung bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass exakt die Objektränder in den Rontgenbildern bei gleichzeitiger Dosiseinsparung angebbar sind.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf das aufgenommene kontrastreiche optische Bild ein einfacher Algorithmus zur Objektranderkennung anwendbar ist.
Die Erfindung soll im Folgenden mittels des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Dabei zeigt:
1 eine Anordnung zur Abbildung des Objektes und
2 ein Blockdiagramm.
In 1 sind Teile eines Mammographiegerätes abgebildet. Ausgehend von einer Röntgenstrahlen 7 abgebenden Röntgenstrahlungsquelle 1 wird das zur Diagnose auf einer Detektoreinheit 5 positionierte Objekt 6 durchleuchtet. In den Röntgenstrahlungskegel ist in unmittelbarer Nähe der Blendenöffnung der Röntgenstrahlungsquelle 1 eine Umlenkeinheit 3, z. B. ein halb durchlässiger Spiegel, derart angeordnet, dass die von einer Videokamera 4 oder einer Standbildkamera aufgenommenen Einzelbilder oder Einzelbildfolgen exakt dem von der Röntgenstrahlquelle 1 abgegebenen Röntgenstrahlkegel 7 entspricht. Die Röntgenaufnahme und die optische Aufnahme sind während der n Aufnahmen eines Aufnahmezyklus jeweils deckungsgleich. Das Objekt 6 ist während einer Aufnahme bzw. einer Aufnahmenfolge mit einer Kompressionsplatte auf einer Zwischenablage oder der Detektoreinheit 5 fixiert. Die dazu gehörige Kompressionsplatte ist durchsichtig ausgebildet. Die in der Detektoreinheit 5 zwischengespeicherten digitalen Röntgenbilder werden in der Speichereinheit für Rontgenbilder SR gespeichert. Die von der Videokamera 4 oder einer Standbildkamera aufgenommenen Einzelbilder oder Bildfolgen werden in einer Speichereinheit für optische Bilder SOB gespeichert. Eine Zuordnungseinheit ZE ordnet jeweils zu den Röntgenbildern die zeitgleich entstandenen optischen Einzelbilder zu. Die optischen Einzelbilder können in Farbwert- oder Grauwertdaten vorliegen.
Eine der Zuordnungseinheit ZE nachgeordnete Objektextrahiereinheit VEOB extrahiert das jeweils in dem Einzelbild abgebildete Objekt 6. Eine Extrahierung des Objektes kann z. B. mit einem Schwellwert- oder Kantenerkennungsalgorithmus erfolgen. Durch eine adaptive Schwellwertregelung werden die zu selektierenden Objektkanten erkannt und die Daten von diesen Objektkanten in einem dem optischen Bild zugeordneten weiteren Einzelbild abgespeichert. In einer weiteren Verarbeitungsprozedur wird ein zu dem jeweiligen optischen Bild zugeordnetes Röntgenbild aus der Speichereinheit für Röntgenbilder SR ausgelesen und in einer Kombinationseinheit KE zwischengespeichert. In der Kombinationseinheit KE wird das jeweilige Röntgenbild mit den Daten der Objektkanten beaufschlagt. Als Summenbild wird ein mit Objektkanten ergänztes Röntgenbild an eine Visualisierungseinheit einzeln oder erganzend ausgegeben.
In 2 sind die Verarbeitungsschritte in einem Blockdiagramm zusammengefasst. Die zuvor angegebenen Verarbeitungsprozeduren sind in dem Blockdiagramm in drei Hauptschritten zusammengefasst. Das jeweilige Ergebnis der Verarbeitungsprozeduren ist in den in 1 gezeigten Röntgenbildern RB und optischen Bildern OB wiedergegeben. In dem ersten Modul 11 werden die Röntgenbilder RB und Videobilder OB mit den oben beschriebenen und zueinander ausrichtbaren Mitteln aufgenommen. Am Ausgang des ersten Moduls 11 liegen die Bilddaten von registrierten Röntgen-RB und optischen Bilddaten OB vor. Die Bilddaten sind, wie in 1 gezeigt, in dem dargestellten Bilddatenfeld mit A markiert. In dem zweiten Modul 12 wird eine Segmentierung des Objektes 6 vorgenommen. Die bearbeiteten Bilddaten, insbesondere die des optischen Bildes OB liegen am Ausgang des zweiten Moduls 12 in dem im Bilddatenfeld B gezeigten Bearbeitungsstand vor. Im dritten Modul 13 findet eine Übertragung der Segmentierung oder Objektkante bzw. die Markierung der Objektgrenzen in das Röntgenbild statt. Das Bearbeitungsergebnis liegt wiederum am Ausgang einer mit KE bezeichneten Kombinationseinheit an. Das Ergebnis ist in der Bilddatentafel C wiedergegeben. Die Bilddaten sind in Kombination oder im Einzelnen oder ergänzend mit weiteren Darstellungen in der Visualisierungseinheit VE abbildbar.
Bezugszeichenliste

1: Röntgenstrahlquelle
3: Umlenkeinheit
4: optische Aufnahmeeinheit
5: Detektoreinheit
6: Objekt
7: Röntgenstrahlenkegel
11: erstes Modul
12: zweites Modul
13: drittes Modul
SR: Speichereinheit für Röntgenaufnahmen
SOB: Speichereinheit für optische Bilder
ZE: Zuordnungseinheit
VEOB: Objektextrahierungseinheit
KE: Kombinationseinheit
VE: Visualisierungseinheit
RB: Röntgenbild
OB: optisches Bild
A: Bilddatenfeld mit Röntgenbild und optischem Bild
B: Bilddatenfeld mit Röntgenbild und Segmentierung Brustrand im optischen Bild
C: Bilddatenfeld mit Übertragung der Segmentierung des Brustrandes auf Röntgenbild

Claims

Vorrichtung zur Bearbeitung und Darstellung von Röntgenbildern, wobei diese – eine Röntgenaufnahmeeinheit (1, 5) sowie eine optische Aufnahmeeinheit (4) aufweist und der Aufnahmekegel des Röntgenbildes (RB) der Röntgenaufnahmeeinheit (1, 5) sowie des optischen Bildes (OB) der optische Aufnahmeeinheit (4) deckungsgleich sind und das Röntgenbild (RB) und die optische Aufnahme (OB) zum gleichen Zeitpunkt auslösbar sind, – eine Objektextrahiereinheit (VEOB) zur Segmentierung und/oder Kantenextrahierung von einem Objekt (6) in der optischen Aufnahme (OB) aufweist, – eine Kombinationseinheit (KE) zur ergänzenden Zusammenfügung des Röntgenbildes (RB) mit der Segmentierung und/oder den Objektkanten des Objektes (6) aus dem dazugehörigen optischen Bild (OB) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Zuordnungseinheit (ZE) aufweist, wobei in der Zuordnungseinheit (ZE) das jeweils deckungsgleich sowie zeitgleich aufgenommene Röntgenbild (RB) und optische Bild (OB) zueinander zugeordnet und zwischengespeichert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese in der digitalen Mammographie einsetzbar ist und die Röntgenbilder (RB) während eines Tomosyntheseverfahrens erzeugt werden, wobei die Röntgenbilder (RB) jeweils mit einer niedrigen Röntgendosis ausgelöst werden.
Verfahren zur Bearbeitung und Darstellung von Röntgenbildern, wobei – der Aufnahmekegel eines Röntgenbildes (RB) und eines optischen Bildes (OB) deckungsgleich sind und das Röntgenbild (RB) und die optische Aufnahme (OB) zum gleichen Zeitpunkt ausgelöst werden, – in der optischen Aufnahme (OB) eine Segmentierung und/oder Kantenextrahierung des Objektes vorgenommen wird, – ergänzend in das Röntgenbild (RB) die Objektkanten des Objektes aus dem dazugehörigen optischen Bildes (OB) eingefügt werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils deckungs- sowie zeitgleich aufgenommene Röntgenbild (RB) und optische Bild (OB) zueinander zugeordnet und zwischengespeichert werden.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenaufnahmen während eines Tomosyntheseverfahrens erzeugt werden, wobei die Vielzahl der Röntgenbilder jeweils mit einer niedrigen Röntgendosis ausgelöst werden.