DE102008015057A1

DE102008015057A1 - Zweckorientierte Datendarstellung und deren Verwendung für medizinische Bilder

Info

Publication number: DE102008015057A1
Application number: DE102008015057A
Authority: DE
Inventors: Gopal B. New Berlin Avinash; Saad Ahmet Pewaukee Sirohey
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2008-09-25
Also published as: JP5456266B2; US7970203B2; JP2008229333A; US20080232718A1

Abstract

Es ist ein Verfahren zur Auswahl von Teilen eines mehrere Auflösungen aufweisenden medizinischen Bilddatensatzes, die gespeichert werden sollen, und der Teile des medizinischen Mehrfachauflösungs-Bilddatensatzes, die verworfen werden sollen, um die gesamte Menge der Bilddaten, die für jeden Bilddatensatz (108) gespeichert werden, zu reduzieren, geschaffen. Die Auswahl (110) beruht auf dem klinischen Zweck für die Gewinnung der medizinischen Bilddaten. Der klinische Zweck für die Gewinnung des medizinischen Bildes wird verwendet, um interessierende Bereiche (158) in dem medizinischen Bild zu definieren. In jeder Auflösungsstufe des medizinischen Mehrfachauflösungs-Bilddatensatzes werden die interessierenden Bereiche (158) mit der vollen Auflösung gespeichert, während die restlichen Teile des medizinischen Bildes mit einer geringeren Auflösung gespeichert werden. Es wird eine dreidimensionale Bitmaske (138) der interessierenden Bereiche (158) anhand einer Segmentierung der interessierenden Bereiche erzeugt. Die Segmentierungsliste (136) und der medizinische Bilddatensatz werden in verschiedene Auflösungsstufen (144, 146, 148) dekomponiert. Jede Auflösungsstufe weist eine Niederfrequenzkomponente und mehrere Hochfrequenzkomponenten auf. Die Niederfrequenzanteile in jeder Auflösungsstufe können in ihrer Gesamtheit gespeichert werden. Die Segmentierungsliste (136) wird verwendet, um die Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten, die den ...

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet der Speicherung medizinischer Bilddaten. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Methode zur Reduktion der Menge medizinischer Bilddaten eines medizinischen Bilddatensatzes, der in einem Langzeitspeicher gespeichert ist.
Bildarchivierungs- und Kommunikationssysteme oder PACS (Picture Archiving and Communications Systems) sind bei der Verwaltung und Handhabung von digitalisierten Bilddaten, insbesondere auf dem Gebiet der medizinischen Bildgebung, zu äußerst wichtigen Komponenten geworden. Derartige Systeme dienen häufig als zentrale Archive oder Repositorien für Bilddaten, die die Daten von verschiedenen Quellen, wie beispielsweise medizinischen Bildgebungssystemen, empfangen. Die Bilddaten werden gespeichert und für Radiologen, Diagnoseärzte und weiterverweisende Hausärzte und sonstige Spezialisten über Netzwerkverbindungen verfügbar gemacht. Verbesserungen der PACS haben zu drastischen Steigerungen der verfügbaren Bilddatenvolumina geführt und ein Laden und Übertragen voluminöser Datendateien sowohl innerhalb von Institutionen als auch zwischen dem zentralen Speicherort und entfernt befindlichen Clients (Remote Clients) erleichtert.
Auf dem Gebiet der medizinischen Diagnostik können digitalisierte Daten in Abhängigkeit von der Bildgebungsmoda lität akquiriert und verarbeitet werden, um eine große Anzahl von Bildern in einer einzigen Untersuchung zu erzeugen, wobei jedes Bild einen großen Datensatz repräsentiert, der diskrete Bildelemente (Pixel) eines rekonstruierten Bildes oder Volumenelemente (Voxel) in dreidimensionalen Datensätzen definiert. Beispielsweise können Computertomographie-Bildgebungssysteme zahlreiche einzelne Bilder mit einer interessierenden Anatomie in einem sehr kurzen Untersuchungszeitrahmen erzeugen. Andere Bildgebungsmodalitäten sind ähnlich in der Lage, große Volumina nützlicher Bilddaten zu erzeugen, wobei hierzu Magnetresonanz-Bildgebungssysteme (MR-Bildgebungssysteme), digitale Röntgensysteme, Röntgentomographiesysteme, Ultraschallsysteme, Positronen-Emissions-Tomographie-Systeme (PET-Systeme) und dergleichen gehören. Idealerweise werden all derartige Bilder zentral auf dem PACS gespeichert und dem Radiologen zur Überprüfung und Diagnose zur Verfügung gestellt.
Es sind verschiedene Techniken zur Analyse und Komprimierung großer Datendateien, wie beispielsweise medizinischer Bilddatendateien, vorgeschlagen worden und momentan im Einsatz. Bilddatendateien enthalten gewöhnlich Datenströme, die Bildeigenschaften beschreiben, die für Intensitäten oder sonstige charakteristische Eigenschaften einzelner Pixel in dem rekonstruierten Bild typisch sind. Auf dem Gebiet der medizinischen Diagnostik werden diese Bilddateien gewöhnlich während einer Bildakquisition, einer Kodier- oder Verarbeitungssequenz (z. B. Rekonstruktionssequenz, beispielsweise in einem Röntgensystem, einem MR-Bildgebungssystem, einem CT-Bildgebungssystem oder einem sonstigen System oder in einer Verarbeitungsstation, die zur Verarbeitung von Bilddaten für derartige Systeme eingerichtet ist, erzeugt. Die Bilddaten werden anschließend verarbeitet oder erneut verarbeitet, um zur Speicherung, Übertragung und Anzeige beispielsweise die Dynamikbereiche anzupassen oder bestimmte Merkmale, die in dem Bild veranschaulicht sind, zu verstärken.
Während Bilddateien im Rohformat sowie in verarbeiteten Formaten abgespeichert werden können, sind viele Bilddateien ziemlich groß und würden einen beträchtlichen Aufbewahrungs- oder Speicherplatz einnehmen. Die annähernd exponentiellen Steigerungen der Auflösungen von Bildgebungssystemen, die eingetreten sind und, wie dies scheint, sich in Zukunft fortsetzen werden, führen zu der Erzeugung von immer größeren Bilddateien, die gewöhnlich infolge des nutzbaren Dynamikbereiches des Bildgebungssystems, der Größe der Matrix von Bildpixeln oder -voxeln und der Anzahl von pro Untersuchung akquirierten Bildern mehr Daten enthalten. Zusätzlich beginnen die hinsichtlich der Verarbeitung und des Speichers für derzeitige PACS-Systeme für neue klinische Anwendungen und Techniken gestellten Anforderungen, beispielsweise der stets steigende klinische Bedarf nach über eine Zeitdauer hinweg abgetasteten volumetrischen Daten und nach der Verwendung von Volumina mit mehreren Energieniveaus zur besseren Visualisierung anatomischer und funktioneller Merkmale, die momentanen Systemleistungsfähigkeiten zu strapazieren.
Zusätzlich dazu, dass große Bilddateien große Segmente des verfügbaren Speichers belegen, kann es schwierig oder zeitaufwendig sein, große Bilddateien von einem Ort zu einem anderen zu übertragen. In einer typischen medizinischen Bildgebungsanwendung erzeugt beispielsweise ein Scanner oder eine sonstige Bildgebungsvorrichtung gewöhnlich Rohdaten, die wenigstens zum Teil an dem Scanner verarbeitet werden können. Die Daten werden anschließend zu einer anderen Bildverarbeitungselektronik, die gewöhnlich einen programmierten Computer enthält, übertragen, in der die Bilddaten weiter verarbeitet und verbessert werden. Schließlich werden die Bilddaten entweder lokal in dem System oder in dem PACS für einen späteren Abruf und eine spätere Analyse abgespeichert. In all diesen Datenübertragungsschritten muss auf die großen Bilddatendateien zugegriffen werden und müssen diese von einer Vorrichtung zu einer anderen übertragen werden.
Momentane Bildhandhabungstechniken umfassen eine Komprimierung von Bilddaten in der PACS-Umgebung zur Reduktion der Speicheranforderungen und Übertragungszeiten. Derartige Kompressionstechniken komprimieren jedoch im Allgemeinen die gesamten Dateien, einschließlich der beschreibenden Dateikopf- oder Headerinformation, die für einen Zugriff auf Bilder oder eine Korrelation von Bildern zur Überprüfung nützlich sein könnte. Außerdem bieten momentane Techniken keine ausreichend schnelle Komprimierung und Dekomprimierung von Bilddateien an, um den steigenden Anforderungen an Systemdurchsatzraten und Zugriffszeiten zu genügen. Schließlich ergeben alternative Komprimierungs- und Dekomprimierungstechniken nicht die gewünschten Komprimierungsverhältnisse in Verbindung mit einer schnellen Komprimierung und Dekomprimierung in einer Client-Server-Umgebung.
Ein weiterer Nachteil existierender Komprimierungstechniken liegt in der Speicherung, dem Abruf und der Übertragung großer Datendateien, selbst wenn ein Benutzer das rekonstruierte Bild in allen verfügbaren Einzelheiten nicht sehen kann oder nicht zu sehen wünscht. Beispielsweise kön nen bei der medizinischen Bildgebung äußerst detaillierte Bilder akquiriert und gespeichert werden, während ein Radiologe oder Arzt, der die Bilder zu überprüfen wünscht, gegebenenfalls keinen Bildschirmanschluss oder kein benutzerdefiniertes Fenster aufweist, der bzw. das in der Lage ist, das Bild mit der Auflösung, mit der es abgespeichert ist, anzuzeigen. Somit kann eine Übertragung der gesamten Bilder zu einer entfernt befindlichen Prüfstation in verhältnismäßig zeitaufwendigen Operationen keinen echten Vorteil ergeben und kann das Auslesen oder eine sonstige Verwendung der Bilder verlangsamen. Außerdem können lediglich bestimmte Teile eines medizinischen Bildes für eine Diagnose oder Behandlung relevant sein. Somit kann in einem PACS ein beträchtlicher Speicherplatz zur Speicherung medizinischer Bilddaten reserviert sein, die für die Patientendiagnose und -behandlung irrelevant sind. Dieses Problem verschärft sich sogar mehr, da Bildgebungssysteme immer größere Auflösungen erreichen, was einem Bedarf nach noch mehr Datenspeicherplatz entspricht.
Es besteht folglich ein Bedarf nach einer verbesserten Bilddatenkomprimierungs- und -dekomprimierungsmethode, die eine schnelle Komprimierung und Dekomprimierung von Bilddateien ergibt und verbesserte Komprimierungsverhältnisse und Übertragungszeiten erzielt. Außerdem besteht ferner ein Bedarf nach einer Methode, die es ermöglicht, komprimierte Bilddatendateien oder -bestände in Abhängigkeit von der Bandbreite und der gewünschten oder verfügbaren Auflösung auf der Seite eines Clients mit verschiedenen Auflösungen oder Größen zu erzeugen und zu übertragen. Darüber hinaus besteht ein besonderer Bedarf nach einer Methode, die Bilddatenspeichersystemen ermöglicht, den Datenanstieg zu bewältigen, der erforderlich ist, um medizinische Bilder zu speichern, die mit stets steigenden Auflösungen von Bildgebungssystemen erhalten werden.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird ein Verfahren zur Auswahl von Teilen eines medizinischen Bilddatensatzes, die gespeichert werden sollen, und von Teilen des medizinischen Bilddatensatzes, die verworfen oder anders verarbeitet werden sollen, um die Gesamtmenge an Bilddaten, die für jeden Bilddatensatz gespeichert werden, zu reduzieren, vorgestellt. Die Auswahl basiert auf dem klinischen Zweck bzw. Ziel der Gewinnung der medizinischen Bilddaten. Der klinische Zweck zur Gewinnung des medizinischen Bildes wird verwendet, um interessierende Bereiche in dem medizinischen Bild zu definieren. Die interessierenden Bereiche können mit ihrer vollen Auflösung abgespeichert werden, während die verbleibenden Teile des medizinischen Bildes mit einer kleineren Auflösung abgespeichert werden.
Das medizinische Bild wird gewöhnlich durch Scannen eines Patienten unter Verwendung eines Bildgebungssystems gewonnen. Die interessierenden Bereiche in dem medizinischen Bild werden von den anderen Bereichen des Bildes auf der Basis des klinischen Zwecks zur Gewinnung des medizinischen Bildes segmentiert. Die interessierenden Bereiche werden dann aus den medizinischen Bilddaten extrahiert und dazu verwendet, eine Segmentierungsliste oder „Seg-Liste" zu erzeugen. Für dreidimensionale Bilddaten ist die Segmentierungsliste eine dreidimensionale Bitmaske des Resultats der Segmentierungsergebnisse. Die Segmentierungsliste und das medizinische Originalbild werden anschließend in mehrere Auflösungsstufen dekomponiert bzw. zerlegt. Jede Auflö sungsstufe weist eine Niederfrequenzkomponente und verschiedene Hochfrequenzkomponenten auf. Die niederfrequenten Teile in jeder Auflösungsstufe werden in ihrer Gesamtheit abgespeichert. Jedoch werden nicht alle hochfrequenten Komponenten in jeder Auflösungsstufe abgespeichert. Einige der Hochfrequenzkomponenten in jeder Auflösungsstufe können verworfen oder in einem Format gespeichert werden, der den Speicherbedarf reduziert. Die Segmentierungsliste wird verwendet, um die Bereiche in den Hochfrequenzteilen der verschiedene Auflösungen aufweisenden Bilddaten (Mehrauflösungs-Bilddaten, Multiresolution-Bilddaten), die gespeichert werden sollen, auszuwählen. Diejenigen Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrauflösungs-Bilddaten, die einem interessierenden Bereich entsprechen, wie dies durch die Bitmaske festgelegt ist, werden gespeichert. Diejenigen Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrauflösungs-Bilddaten, die keinen interessierenden Bereichen, wie durch die Bitmaske festgelegt, entsprechen, werden verworfen oder können auf eine alternative Weise gespeichert werden, die weniger Datenspeicherplatz benötigt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verständlich, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile über die Zeichnungen hinweg kennzeichnen und in denen zeigen:
1 ein schematisiertes Bild eines Computertomographie(„CT")-Bildgebungssystems, das zur Realisierung des verbesserten Bilddatenspeicherschemas gemäß einer beispiel haften Ausführungsform der vorliegenden Methode eingerichtet ist;
2 eine diagrammartige schematisierte Darstellung eines Bildarchivierungs- und Kommunikationssystems oder PACS zum Empfangen von Bilddaten von dem CT-Bildgebungssystem nach 1 und zum Speichern derselben gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Technik;
3 eine Darstellung eines unter Verwendung einer Integer-Wavelet-Dekomposition in eine erste Dekompositionsstufe transformierten Datenvolumens gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Darstellung eines Vorwärtstransformationsprozesses, der eine Integer-Wavelet-Dekomposition verwendet, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 eine Darstellung eines verschiedene Auflösungen aufweisenden Datensatzes nach einer zweiten Dekompositionsstufe unter Verwendung einer Integer-Wavelet-Dekomposition gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 eine Darstellung eines Mehrfachauflösungs-Datensatzes nach einer dritten Dekompositionsstufe unter Verwendung einer Integer-Wavelet-Dekomposition gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
7 ein Blockdiagramm einer Methode zur gezielten Speicherung medizinischer Bilddaten auf der Basis des kli nischen Zwecks des Bildes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
8 und 9 diagrammartige schematisierte Darstellungen einer Methode zur gezielten Speicherung medizinischer Bilddaten auf der Basis des klinischen Zwecks des Bildes gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 ein Blockdiagramm einer Methode zur Erzeugung eines medizinischen Bildes, das aus gezielt gespeicherten medizinischen Bilddaten erzeugt wird, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11 eine Darstellung eines aus gezielt gespeicherten medizinischen Bilddaten erzeugten medizinischen Bildes gemäß den hier beschriebenen Verfahren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bezugnehmend nun auf 1 ist die vorliegende Erfindung nachstehend beschrieben, wie sie in Verbindung mit einem beispielhaften Bildgebungssystem, in diesem Fall einem Computertomographie-Bildgebungssystem (CT-Bildgebungssystem) angewandt werden kann. Im Allgemeinen sollte jedoch bedacht werden, dass die vorliegende Technik mit Bilddaten eingesetzt werden kann, die durch eine beliebige geeignete Bildgebungsmodalität erzeugt werden können. In einer typischen Anwendung kann das Bildgebungssystem sowohl zur Akquirierung von ursprünglichen oder Ausgangsbilddaten als auch zur Verarbeitung der Bilddaten für eine Anzeige und Analyse eingerichtet sein. Wie nachstehend erwähnt, können jedoch in bestimmten Anwendungen die Bilddatenakquisition und die nachfolgende Verarbeitung (z. B. für die Transformationen und Komprimierung, wie nachstehend beschrieben) in physikalisch getrennten Systemen oder Arbeitsstationen bzw. Workstations ausgeführt werden. Die veranschaulichte Ausführungsform des CT-Bildgebungssystems 20 weist einen Rahmen 22, eine Gantry 24 und eine Öffnung (ein Bildgebungsvolumen oder CT-Bohrungsvolumen) 26 auf. In der Öffnung 26 des Rahmens 22 und der Gantry 24 ist ein Patiententisch 28 positioniert. Der Patiententisch 28 ist derart eingerichtet, dass ein Patient 30 während des Untersuchungsprozesses sich bequem zurücklegen kann.
Die veranschaulichte Ausführungsform des CT-Bildgebungssystems 20 weist eine Röntgenquelle 32 auf, die benachbart zu einem Kollimator 34 positioniert ist, der die Größe und Gestalt des Röntgenstrahls 36 definiert, der von der Röntgenquelle austritt. Im typischen Betrieb projiziert die Röntgenquelle 32 einen Strahlungsstrom (ein Röntgen strahlbündel) 36 in Richtung auf ein Detektorarray 38, das auf der gegenüberliegenden Seite der Gantry 24 montiert ist. Der gesamte Röntgenstrahl 36 oder ein Teil desselben durchdringt ein Objekt, beispielsweise einen Patienten 30, bevor er auf das Detektorarray 38 auftrifft. Es sollte beachtet werden, dass der gesamte Röntgenstrahl 36 oder ein Teil desselben einen bestimmten Bereich des Patienten 30, beispielsweise die Leber, die Bauchspeicheldrüse, das Herz oder dergleichen, durchlaufen kann, um eine Akquisition eines Scannbildes des Bereiches zu ermöglichen. Das Detektorarray 38 kann ein Einschichtdetektor oder ein Mehrschichtdetektor sein und ist im Allgemeinen in Form von mehreren Detektorelementen ausgebildet. Jedes Detektorelement erzeugt ein elektrisches Signal, das die Intensität des an dem Detektorelement einfallenden Röntgenstrahls 36 kennzeichnet, wenn der Röntgenstrahl 36 auf das Detektorarray 38 auftrifft. Diese Signale werden akquiriert und verarbeitet, um ein Bild der Merkmale in dem Patienten 30 zu rekonstruieren.
Die Gantry 24 kann rings um den Patienten 30 gedreht werden, so dass mehrere radiographische Ansichten entlang einer Bildgebungstrajektorie erfasst werden können, die durch die Bewegung der Röntgenquelle 32 in Bezug auf den Patienten 30 beschrieben ist. Insbesondere rotieren die Röntgenquelle 32 und das Detektorarray 38 gemeinsam mit der Gantry 24, wobei das Detektorarray 38 Photonen erfasst, die von der Röntgenstrahlabschwächung unter verschiedenen Ansichtswinkeln in Bezug auf den Patienten 30 herrühren, und Signale oder Daten erzeugt, die die einfallenden Photonen repräsentieren. Von dem Detektorarray 38 erfasste Daten werden anschließend einer Vorverarbeitung und Filterung unterworfen, um die Daten derart vorzubehandeln, dass sie die Linienintegrale der Abschwächungskoeffizienten des gescannten Patienten 30 kennzeichnen. Die verarbeiteten Daten, die üblicherweise als Projektionen bezeichnet werden, werden danach gefiltert und rückprojiziert, um ein Bild des gescannten Bereiches zu gestalten. Somit wird ein Bild oder eine Schicht akquiriert, das bzw. die in bestimmten Modi weniger oder mehr als 360° an Projektionsdaten enthalten kann, um ein Bild zu erzeugen.
Die Drehbewegung der Gantry 24 und der Betrieb der Röntgenquelle 32 sind durch eine Systemsteuerungseinrichtung bzw. einen Systemcontroller 40 gesteuert, die bzw. der sowohl Leistungs- als auch Steuerungssignale für CT-Untersuchungssequenzen liefert. Außerdem ist das Detektorarray 38 mit der Systemsteuerungseinrichtung 40 gekoppelt, die eine Akquisition der in dem Detektorarray 38 erzeugten Signale befiehlt. Die Systemsteuerungseinrichtung 40 kann ferner verschiedene Signalverarbeitungs- und -filterungsfunktionen, beispielsweise zur anfänglichen Anpassung von Dynamikbereichen, zum Verschränken bzw. Interleaving von digitalen Bilddaten und dergleichen, ausführen. Im Allgemeinen weist die Systemsteuerungseinrichtung 40 einen Betrieb des Bildgebungssystems 20 derart an, dass dieses Untersuchungsprotokolle ausführt und akquirierte Daten verarbeitet. In dem vorliegenden Zusammenhang enthält die Systemsteuerungseinrichtung 40 ferner eine Signalverarbeitungselektronik, die gewöhnlich auf einem Universalrechner oder einem anwendungsspezifischen digitalen Computer basiert, eine zugehörigen Speicherelektronik zur Speicherung von Programmen und Routinen, die durch den Computer ausgeführt werden, sowie von Konfigurationsparametern und Bilddaten, eine Schnittstellenelektronik und dergleichen. Die Systemsteuerungseinrichtung 40 enthält eine Gantrymo torsteuerung 42, die die Drehzahl und Drehstellung der Gantry 24 steuert, und eine Tischmotorsteuerung 44, die die lineare Verschiebung des Patiententisches 28 in der Öffnung 26 steuert. Auf diese Weise dreht die Gantrymotorsteuerungseinrichtung 42 die Gantry 24, wodurch die Röntgenquelle 32, der Kollimator 34 und das Detektorarray 38 über eine oder mehrere Umdrehungen hinweg um den Patienten 30 herum gedreht werden. In ähnlicher Weise verschiebt die Tischmotorsteuerungseinrichtung 44 den Patiententisch 28 und somit den Patienten 30 in linearer Weise in der Öffnung 26. Zusätzlich kann die Röntgenquelle 32 durch eine Röntgensteuerungseinrichtung 46 gesteuert sein, die in der Systemsteuerungseinrichtung 40 angeordnet ist. Insbesondere kann die Röntgensteuerung 46 konfiguriert sein, um Leistungs- und Zeitsteuerungssignale an die Röntgenquelle 32 zu liefern.
In der veranschaulichten Ausführungsform enthält die Systemsteuerungseinrichtung 40 ferner ein Datenakquisitionssystem 48. In dieser beispielhaften Ausführungsform ist das Detektorarray 38 mit der Systemsteuerung 40 und insbesondere mit dem Datenakquisitionssystem 48 gekoppelt. Das Datenakquisitionssystem 48 nimmt gewöhnlich abgetastete analoge Signale von dem Detektorarray 38 entgegen und wandelt die Daten in digitale Signale für eine anschließende Verarbeitung um. Eine Bildrekonstruktionseinrichtung 50, die mit dem Computer 52 gekoppelt ist, kann abgetastete und digitalisierte Daten von dem Datenakquisitionssystem 48 empfangen und führt eine Hochgeschwindigkeitsbildrekonstruktion durch. Alternativ kann die Rekonstruktion des Bildes durch den Computer 52 vorgenommen werden. Wenn das Bild rekonstruiert ist, zeigt das durch das Bildgebungssystem 10 erzeugte Bild innere Merkmale des Patienten 30.
Die durch das Datenakquisitionssystem 48 erfassten Daten oder die rekonstruierten Bilder können zu dem Computer 52 und zu einem Speicher 54 übertragen werden. Es sollte verständlich sein, dass ein Speicher einer beliebigen Art zur Speicherung einer großen Menge an Daten durch ein derartiges beispielhaftes Bildgebungssystem 10 verwendet werden kann. Ferner kann der Computer 52 konfiguriert sein, um Befehlsanweisungen und Scannparameter von einem Bediener über eine Bedienerworkstation 56 zu empfangen, die gewöhnlich mit einer Tastatur oder sonstigen Eingabevorrichtungen ausgestattet ist. Ein Bediener kann das CT-Bildgebungssystem 20 über die Bedienerworkstation 56 steuern. Somit kann der Bediener das rekonstruierte Bild und andere für das System relevante Daten von dem Computer 52 beobachten oder überwachen, einen Bildgebungsvorgang auslösen und dergleichen.
Das CT-Bildgebungssystem 20 weist ferner eine Anzeige bzw. ein Display 58 auf, die bzw. das mit der Bedienerworkstation 56 und dem Computer 52 gekoppelt ist und von einem Benutzer dazu verwendet werden kann, das rekonstruierte Bild zu betrachten sowie eine Schnittstelle zur Steuerung des Betriebs des CT-Bildgebungssystems 20 zu schaffen. In dieser Ausführungsform ist ein Drucker 60 vorhanden, der einen Papierausdruck eines medizinischen Bildes, das ausgedruckt werden soll, ermöglicht. In der beispielhaften Ausführungsform ist das CT-Bildgebungssystem 20 über die Bedienerworkstation 56 mit einem Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (PACS, Picture Archiving and Communications System) 62 zur Langzeitspeicherung von Bilddaten gekoppelt. Es sollte beachtet werden, dass das PACS 62 mit einem entfernt befindlichen Remote-System 64, beispielsweise einem Informationssystem einer Röntgenabteilung (RIS, Radio logg Department Information System), einem Krankenhausinformationssystem (HIS, Hospital Information System) oder einem internen oder externen Netzwerk, gekoppelt sein kann, so dass andere an unterschiedlichen Orten einen Zugriff auf das Bild und die Bilddaten erhalten können. Jedoch kann ein Zugriff auf die Bilddaten auch ferngesteuert durch das PACS 62 erhalten werden.
Es sollte ferner beachtet werden, dass der Computer 52 und die Bedienerworkstation 56 an andere Ausgabevorrichtungen, wie beispielsweise einen standardgemäßen oder Spezialcomputermonitor und zugehörige Verarbeitungselektronik, angekoppelt sein kann. Eine oder mehrere Bedienerworkstations 56 können in dem CT-Bildgebungssystem 20 zur Ausgabe von Systemparametern, Anforderung von Untersuchungen, Überprüfung von Bildern und dergleichen, eingebunden sein. Im Allgemeinen können Anzeigevorrichtungen, Drucker, Workstations und ähnliche Vorrichtungen, die in dem CT-Bildgebungssystem 20 beigestellt werden, in Bezug auf die Datenakquisitionskomponenten lokal oder von diesen Komponenten entfernt, beispielsweise irgendwo in einer Institution oder einem Krankenhaus oder an einer gänzlich anderen Stelle, die mit dem Bildgebungssystem CT über ein oder mehrere konfigurierbare Netzwerke, beispielsweise das Internet, virtuelle private Netzwerke und dergleichen, verbunden sind, angeordnet sein.
Wie vorstehend erwähnt, sollte beachtet werden, dass das CT-System, auf das hier Bezug genommen wird, lediglich eine beispielhafte Bilddatenquelle darstellt, die gemäß der vorliegenden Methode beherrscht oder gehandhabt werden kann. Die meisten derartigen Systeme enthalten Bedienerschnittstellen und eine Software, die speziell dazu einge richtet sind, Bilddaten zu akquirieren und die Daten entsprechend der speziellen Physik der Bildgebungsmodalität wenigstens teilweise zu verarbeiten. In der Tat können andere Einrichtungen von CT-Systemen, andere Rekonstruktionsmethoden und dergleichen zu Bilddaten führen, die in der hier beschriebenen Weise gehandhabt oder verarbeitet werden können.
Indem allgemein auf 2 Bezug genommen wird, ist dort eine beispielhafte Ausführungsform eines PACS 62 zur Entgegennahme, Kompression und Dekompression von Bilddaten dargestellt. In der veranschaulichten Ausführungsform wird das CT-Bildgebungssystem 20 nur zur Kurzzeitspeicherung von Bilddaten verwendet. Der Speicher 54 des CT-Bildgebungssystems 20 ist begrenzt und kann nicht dazu verwendet werden, Bilddaten mit jedem beliebigen Gütegrad zu speichern, insbesondere wenn das System dazu verwendet wird, Untersuchungen für eine große Anzahl von Patienten in einer Klinik, einem Krankenhaus oder einer sonstigen Institution auszuführen. Beispielsweise kann ein von alten Bilddaten belegter Datenraum durch neue Bilddaten überschrieben werden. Das PACS 62 wird zur Langzeitspeicherung medizinischer Bilddaten verwendet. In der veranschaulichten Ausführungsform empfängt das PACS 62 Bilddaten von dem CT-Bildgebungssystem 20 sowie verschiedenen anderen gesonderten Bildgebungssystemen, die mit dem Bezugszeichen 66 bezeichnet sind. Wie für einen Fachmann ohne weiteres verständlich, können die Bildgebungssysteme von unterschiedlicher Art und Modalität, beispielsweise MR-Bildgebungssysteme, PET-Systeme, Radiofluoroskopie-(RF-), Computerradiographie-(CR-), Ultraschallsysteme, digitale Röntgensysteme, Röntgentomographiesysteme, Ultraschallsysteme und dergleichen, sein. Außerdem können die Systeme Verarbeitungsstationen oder Di gitalisierungsstationen, wie beispielsweise eine zur Erzeugung digitalisierter Bilddaten auf der Basis eines existierenden Films oder auf der Basis existierender Hardcopy-Bilder vorgesehene Einrichtung, enthalten. Es sollte ferner beachtet werden, dass die Systeme, die die Bilddaten zu dem PACS liefern, lokal in Bezug auf das PACS, beispielsweise in derselben Institution oder Einrichtung, angeordnet sein können oder sich an einer von dem PACS ganz entfernten Stelle, beispielsweise in einer abseits gelegenen Klinik oder einer angeschlossenen Institution, befinden können. In dem letzteren Fall können die Bilddaten über eine beliebige geeignete Netzwerkverbindung übertragen werden, zu der offene Netzwerke, proprietäre Netzwerke, virtuelle private Netzwerke und dergleichen gehören.
Das PACS 62 enthält einen oder mehrere Fileserver 68, die dazu eingerichtet sind, Bilddaten zu empfangen und zu verarbeiten und die Bilddaten zur Dekomprimierung und Überprüfung verfügbar zu machen. Der Fileserver 68 nimmt die Bilddaten über eine Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 70 entgegen. Die Bilddaten können in Routinen komprimiert werden, auf die über eine Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle 72 zugegriffen wird. Wie nachstehend detaillierter beschrieben, dient die Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle 72 dazu, die ankommenden Bilddaten schnell und optimal zu komprimieren, während deskriptive Bilddaten für eine Referenz durch den Fileserver 68 und sonstige Komponenten des PACS verfügbar gehalten werden. Wenn dies erwünscht ist, kann die Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle 72 ferner zur Dekomprimierung von Bilddaten dienen, auf die durch den Fileserver 68 zugegriffen wird. Der Fileserver 68 ist ferner mit internen Clients gekoppelt, wie dies mit dem Bezugszeichen 74 angezeigt ist, wobei jeder Client gewöhn lich eine Workstation enthält, an der ein Radiologe, Arzt oder Kliniker wie gewünscht auf die Bilddaten von dem Server zugreifen, die Bilddaten dekomprimieren und die Bilddaten überprüfen oder ausgeben kann Die Clients 74 können ferner Informationen, wie beispielsweise ein Diktat eines Radiologen nach einer Überprüfung von Untersuchungssequenzen, zuführen. In ähnlicher Weise kann der Fileserver 68 mit einer oder mehreren Schnittstellen, beispielsweise einer Druckerschnittstelle 76, gekoppelt sein, die dazu eingerichtet ist, auf die Bilddaten zuzugreifen und diese zu dekomprimieren und über einen Drucker 78 oder ein sonstiges Peripheriegerät Ausdruckbilder auszugeben.
Ein Datenbankserver 80 wird dazu verwendet, Bilddaten und sonstige Arbeitsablaufinformationen in dem PACS unter Bezugnahme auf einen oder mehrere Fileserver 68 zuzuordnen. In der momentan vorgesehenen Ausführungsform kann der Datenbankserver 80 Querverweisinformationen in Bezug auf spezielle Bildsequenzen, Informationen über den verweisenden oder diagnostizierenden Arzt, Patienteninformationen, Hintergrundinformationen, Arbeitslistequerverweise und dergleichen enthalten. Die Informationen in dem Datenbankserver 80 dienen dazu, eine Speicherung und Zuordnung der Bilddatendateien zueinander zu erleichtern und anfordernden Clients zu ermöglichen, auf die Bilddatendateien, die in dem System abgespeichert sind, schnell und richtig zuzugreifen. In ähnlicher Weise ist der Fileserver 68 mit einem oder mehreren Archiven 82, beispielsweise einem optischen Speichersystem, gekoppelt, die als Repositorien mit großen Bilddatenvolumina für Sicherungs- und Archivierungszwecke dienen. Verfahren zur Übertragung von Bilddaten zwischen dem Fileserver 68 und einem beliebigen Speicher, der dem Fileserver 68 zugeordnet ist und ein Kurzzeitspeicher system bildet, und dem Archiv 82 können ein beliebiges geeignetes Datenverwaltungsschema verfolgen, um beispielsweise die Bilddaten nach einer Durchsicht und einem Diktat durch einen Radiologen oder nach dem Ablauf einer ausreichenden Zeitdauer seit dem Empfang oder der Überprüfung der Bilddateien zu archivieren.
In der veranschaulichten Ausführungsform können weitere Komponenten des PACS-Systems oder der Institution gemeinsam mit den vorerwähnten Komponenten integriert werden, um die Systemfunktionalität weiter zu verbessern. Beispielsweise ist eine Kompressions-/Dekompressionsbibliothek 84 mit der Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle 72 gekoppelt und dient dazu, Kompressionsroutinen, -algorithmen, Nachschlagetabellen und dergleichen für einen Zugriff über die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 70 (oder sonstige Systemkomponenten) bei der Ausführung von Kompressions- und Dekompressionsroutinen zu speichern (d. h. verschiedene Routinen, Softwareversionen, Codetabellen und dergleichen zu speichern). In der Praxis kann die Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle 72 einen Teil der Kompressions-/Dekompressionsbibliothek 84 bilden. Die Bibliothek 84 kann ferner an andere Komponenten des Systems, beispielsweise die internen Clients 74 oder die Druckerschnittstelle 76, angekoppelt sein, so dass sie ähnlich wie eine Bibliothek oder ein Speicher für die Kompressions- und Dekompressionsroutinen und -algorithmen dient. Obwohl die Kompressions-/Dekompressionsbibliothek 84 als eine gesonderte Komponente veranschaulicht ist, sollte es verständlich sein, dass diese in irgendeinem geeigneten Server oder irgendeiner geeigneten Speichervorrichtung, einschließlich des Fileservers 68, enthalten sein kann. Außerdem kann der Code, der die Kompressions- und Dekompressionsprozesse, wie sie nachstehend beschrieben sind, definiert, in die Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle 72 und/oder die Kompressions-/Dekompressionsbibliothek 84 direkt geladen oder über Netzwerkverbindungen, einschließlich Weitbereichsnetzwerke, offene Netzwerke und dergleichen, geladen oder aktualisiert werden.
Es können weitere Systeme mit dem PACS, beispielsweise unmittelbar mit dem Server 80 oder über Schnittstellen, beispielsweise die Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle 70, verbunden sein. In der Ausführungsform, wie sie in 2 veranschaulicht ist, ist ein Röntgenabteilungsinformationssystem oder RIS 86 mit dem Fileserver 68 verbunden, um einen Austausch von Daten, gewöhnlich Querverweisdaten in dem Datenbankserver 80, mit einem zentralen oder abteilungsabhängigen Informationssystem oder einer entsprechenden Datenbank zu ermöglichen. In ähnlicher Weise kann ein Krankenhausinformationssystem oder HIS 88 mit dem Datenbankserver 80 gekoppelt sein, um in ähnlicher Weise Datenbankinformationen, Arbeitsablaufinformationen und dergleichen auszutauschen. Wenn dies gewünscht ist, können derartige Systeme über eine Datenübermittlungssoftware angekoppelt oder mit dem PACS-System teilweise oder vollständig integriert sein, um einen Zugriff auf Daten zwischen der PACS-Datenbank und einer Röntgenabteilung oder Krankenhausdatenbanken zu ermöglichen oder eine einzelne Querverweisdatenbank zu schaffen. In ähnlicher Weise können externe Clients, wie sie mit dem Bezugszeichen 90 bezeichnet sind, mit dem PACS gekoppelt sein, um eine Überprüfung von Bildern an entfernten Orten zu ermöglichen. Derartige externe Clients können eine Dekompressionssoftware verwenden oder können Bilddateien empfangen, die durch die Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle 72 bereits dekomprimiert worden sind. Links zu derartigen externen Clients können wiederum über eine beliebige geeignete Verbindung, beispielsweise Weitbereichsnetzwerke, virtuelle private Netzwerke und dergleichen, geschaffen werden.
In der veranschaulichten Ausführungsform ermöglicht das PACS 62 eine Bilddatenkomprimierung mit verschiedenen Auflösungen (Multiresolution) (oder verschiedenen Größen). Wenn ein Benutzer nicht wünscht, ein volles Bild mit der maximalen Auflösung zu sehen, oder wenn das benutzerdefinierte Fenster (View Port) des Benutzers beschränkt ist, unterstützt eine derartige Bildkomprimierung mit mehrfacher Auflösung (Multiresolution-Bildkomprimierung) einen Transfer eines Bildes mit reduzierter Größe zu dem Benutzer zur Überprüfung mit einer hervorragenden Bildqualität. Außerdem kann die Bildkompression mit mehrfacher Auflösung einem Benutzer ermöglichen, ein Bild mit reduzierter Größe oder reduzierter Auflösung verhältnismäßig schnell zu überprüfen und anschließend durch Übertragung lediglich eines Teils der komprimierten Daten, die Komponenten des Bildes mit größerer Größe, das noch nicht übertragen worden ist, entsprechen, auf dem Bild „heranzuzoomen". Die zusätzlichen Daten werden anschließend verarbeitet und mit den Bilddaten reduzierter Größe kombiniert, um das Bild mit größerer Größe zu erhalten. Außerdem verwendet das nachstehend beschriebene Verfahren eine zweckorientierte Bilddatenspeicherung, um die Menge der gespeicherten Bilddaten, die einem in dem PACS 62 gespeicherten Bild zugeordnet sind, zu reduzieren.
Es sollte beachtet werden, dass die Verarbeitung und Speicherung der Bilddaten, wie sie nachstehend beschrieben sind, in dem PACS 62 oder in einer beliebigen sonstigen ge eigneten Systemkomponente oder irgendwelchen sonstigen geeigneten Systemkomponenten durchgeführt werden können. Die Verarbeitung wird gewöhnlich in einem Computercode integriert, der auf irgendeinem einzelnen oder mehreren Computern des Akquisitionssystems, dem PACS, einer Bedienerworkstation, einem Server und dergleichen gespeichert und ausgeführt werden kann, solange das System in der Lage ist, die damit verbundenen Berechnungen durchzuführen.
Die Implementierung der Mehrfachauflösung (Multiresolution) kann zum Teil auf einer verlustlosen Integer-Wavelet-Dekomposition basieren. Wie für einen Fachmann ohne weiteres zu erkennen, umfasst eine Wavelet-Dekomposition bzw. -Zerlegung insbesondere eine dyadische Filterung und einen Unterabtastungsprozess. Dies erzeugt einen hierarchischen Satz von Subbändern. Wie nachstehend in größeren Einzelheiten beschrieben, enthält ein Wavelet transformierter Bilddatensatz Niederfrequenzkomponenten zusammen mit Hochfrequenzkomponenten, die als Rauschen oder Abweichungen von den Niederfrequenzkomponenten betrachtet werden können. Eine einstufige Wavelet-Dekomposition ergibt einen dekomponierten bzw. zerlegten Datensatz, der ein einziges Niederfrequenzsubband LL gemeinsam mit drei Hochfrequenzsubbändern LH, HL und HH enthält. Es kann eine nachfolgende Dekomposition erwogen werden, um einen weiteren Datensatz zu erzeugen, in dem das Niederfrequenzsubband weiter in einen Satz Subbänder, einschließlich eines Niederfrequenzbandes, zusammen mit drei zusätzlichen Hochfrequenzsubbändern dekomponiert ist.
Die Wavelet-Transformationsmethode kann an zweidimensionalen oder dreidimensionalen (oder höherdimensionalen) Datensätzen ausgeführt werden. 3 zeigt allgemein eine Darstellung eines Bilddatenvolumens 92. Die Bilddaten können als eine Folge von Werten, die Voxel in Datenblöcken kennzeichnen, abgespeichert sein. Das Volumen 92 wird logisch in acht Datenteilsätze unterteilt, die mit Buchstaben a–h gekennzeichnet sind. Jeder Teilsatz (a–h) der Daten repräsentiert einen Teil eines interessierenden Objektes, beispielsweise einen Teil des Patienten 30.
Wie vorstehend erwähnt, können die Daten in dem Volumen 92 in einem Mehrfachauslösungsformat unter Verwendung einer verlustlosen Integer-Wavelet-Dekomposition dargestellt werden. Eine einstufige Wavelet-Vorwärtstransformation oder -Hintransformation in einer Dimension kann beispielsweise auf den folgenden Gleichungen beruhen: L(n) = ⌊(C(2n) + C(2n + 1))/2⌋, für n ∊ [0,N/2 – 1];und H(n) = C(2n) – C(2n + 1),wobei C(i) für i ∊ [0,N – 1] die Eingangsdaten kennzeichnet, L und H die dekomponierten Nieder- und Hochfrequenzkomponenten darstellen und C die Eingangsdaten sind. Die „⌊...⌋"-Operation ergibt die größte ganze Zahl, die kleiner ist als die Operanden, wobei "N" die Größe der Eingangsdaten ist. Die Umkehrung zu der einstufigen Wavelet-Vorwärtstransformation ist die einstufige inverse Wavelet-Transformation oder Wavelet-Rücktransformation, die in diesem Beispiel durch die folgenden Gleichungen beschrieben ist: C(2n) = L(n) + ⌊(H(n) + 1)/2⌋;und C(2n + 1) = C(2n) – H(n).
Die Gleichungen für die Wavelet-Vorwärtstransformation und die inverse Wavelet-Transformation, wie sie vorstehend angegeben sind, gelten für eine eindimensionale einstufige Transformation. Eine Rekursion einer einstufigen Wavelet-Transformation wird an der „LL"-Komponente in jeder Stufe durchgeführt. Die Anzahl von Stufen für die Transformation ist durch Festsetzung der Zeilen- und/oder Spaltengröße der kleinsten Auflösung bestimmt. Dieser Stufenwert ist durch die Schritte bestimmt, die erforderlich sind, um das Maximum der Zeilen- oder Spaltengröße des Originalbildes zu der gewünschten kleinsten Auflösungsgröße zu dekomponieren. Wenn „n" diese Stufenvariable darstellt, wird dann die folgende Gleichung verwendet: n = log2(max(Zeilen, Spalten)) – log2(dGröße),wobei „n" die Anzahl von Dekompositionsstufen ist, Zeilen und Spalten die Originalbilddimensionen sind, log₂ der Logarithmus zur Basis 2 und d_Größe die konfigurierbare Größe des Bildes mit der geringsten Auflösung ist.
In einem zweidimensionalen Fall beispielsweise kann die 2D-Vorwärtstransformation durch die folgenden Gleichungen geregelt werden: LL = ⌊(⌊(a + b)/2)⌋ + ⌊(c + d)/2⌋)/2⌋; HL = ⌊((a – b) + (c – d))/2⌋; LH = ⌊(a + b)/2⌋ – ⌊(c + d)/2⌋;und HH = (a – b) – (c – d).
Der inverse Transformationsprozess funktioniert, indem das Band „LL" mit der geringsten Auflösung genommen und dieses mit seinen zugehörigen Bändern „HL", „LH" und „HH" kombiniert wird, um die nächsthöhere Auflösung hervorzubringen. Dieser Prozess wird wiederholt, bis entweder die volle Auflösung des Bildes erreicht ist oder eine spezifizierte Auflösungsstufe erzielt wird. Die inverse Transformation ist in Bezug auf die einstufige Rekonstrukton modular, wodurch sie Benutzern ermöglicht, eine gewünschte Stufe von der kleinsten Auflösung bis zu der vollen Auflösung für eine Rekonstruktion zu spezifizieren. Die inverse 2D-Transformation ist für das oben angegebene Beispiel durch den folgenden Satz Gleichungen geregelt: a = LL + ⌊(HL + 1)/2⌋ + ⌊(LH + ⌊(HH + 1)/2⌋) + 1)/2⌋; b = LL + ⌊(HL + 1)/2⌋ + ⌊((LH + ⌊(HH + 1)/2⌋) + 1)/2⌋ – (LH + ⌊(HH + 1)/2⌋); c = LL + ⌊(HL + 1)/2⌋ – HL + ⌊(LH + ⌊(HH + 1)/2⌋ – HH + 1)/2⌋;und d = (LL + ⌊(HL + 1)/2⌋ – HL + ⌊(LH + ⌊(HH + 1)/2⌋ – HH + 1)/2⌋) – ((LH + ⌊(HH + 1)/2⌋) – HH).
Es sollte jedoch beachtet werden, dass dies lediglich beispielhafte Transformationen sein sollen und dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung irgendeiner bestimmten Transformation oder eines bestimmten Kompressionsalgorithmus beschränkt ist.
Allgemein bezugnehmend auf 3 und 4 ist dort ein dreidimensionaler (3D) Vorwärtstransformationsprozess unter Verwendung einer Integer-Wavelet-Dekomposition dargestellt. Die Transformation kann in einer beliebigen Reihenfolge durchgeführt werden, solange die Hin- und die Rücktransformation in der umgekehrten Reihenfolge in Bezug aufeinander durchgeführt werden. In dieser Ausführungsform führt das PACS 62 den Vorwärtstransformationsprozess an dem Bilddatenvolumen 92 nach 3 in der Z-, der X- und anschließend der Y-Dimension unter Verwendung eines Integer-Wavelet-Transformationsprozesses durch, was eine Transformation 94 erster Stufe ergibt. Jedoch kann das CT-Bildgebungssystem 20 auch konfiguriert sein, um diesen Aspekt und die nachfolgenden Aspekte der Bilddatenkompressionstechnik zu bewerkstelligen. Die Eingangsdaten 96 sind für acht Datenteilsätze a–h des Volumens 92 kennzeichnend. Die dreidimensionale Transformation in der Z-Dimension, die an den Eingangsdaten 96 angewandt wird und Zwischenergebnisse 98 liefert, kann durch die folgenden Gleichungen bewerkstellig werden: L1 = ⌊(a + e)/2)⌋; H1 = a – e; L3 = ⌊(c + g)/2)⌋; H3 = c – g; L2 = ⌊(b + f)/2)⌋; H2 = b – f; L4 = ⌊(d + h)/2)⌋;und H4 = d – h.
Die 3D-Transformation in der X-Dimension, die an den Zwischenergebnissen 98 angewandt wird und zu Zwischenergebnissen 100 führt, kann durch die folgenden Gleichungen bewerkstelligt werden: LLU = ⌊(L1 + L2)/2)⌋; HLU = L1 – L2; LLL = ⌊(L3 + L4)/2)⌋; HLL = L3 – L4; LHU = ⌊(H1 + H2)/2)⌋; HHU = H1 – H2; LHL = ⌊(H3 + H4)/2)⌋;und HHL = H3 – H4.
Die 3D-Transformation in der Y-Dimension, die auf die Zwischenergebnisse 100 angewandt wird und zu Zwischenergebnissen 102 führt, kann durch die folgenden Gleichungen bewerkstelligt werden: LLL = ⌊(LLU + LLL)/2)⌋; HLL = LLU – LLL; LHL = ⌊(HLU + HLL)/2)⌋; HHL = HLU – HLL; LLH = ⌊(LHU + LHL)/2)⌋; HLH = LHU – LHL; LHH = ⌊(HHU + HHL)/2)⌋;und HHH = HHU – HHL.
Die Zwischenergebnisse 102 repräsentieren eine erste Stufe der Dekomposition bzw. Zerlegung, die bildhaft als die Erststufentransformation 94 nach 3 veranschaulicht ist. Die Vorwärtstransformation nach 4 kann für weitere Dekompositionsstufen wiederholt werden, wodurch der Integer-Wavelet-Mehrfachauflösungs-Rahmen (IWMR-Rahmen, IWMR-Framework) erleichtert wird. Beispielsweise kann der LLL-Block wie bei dem Volumen 92 nach 3 logisch in a–h un terteilt werden. In dieser Ausführungsform nimmt das PACS 62 die Vorwärtstransformation an dem Volumen LLL in der Z-, X- und Y-Dimension unter Verwendung des Integer-Wavelet-Vorwärtstransformationsprozesses vor, was zu einer zweiten Stufe der Dekomposition und einer dritten Stufe der Dekomposition führt.
Allgemein bezugnehmend auf 5 ist dort die Neuorganisation von Daten für eine mehrstufige Dekomposition eines volumetrischen 3D-Datensatzes nach einer zweiten Stufe der Dekomposition dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 104 bezeichnet. In dieser Ansicht sind zwei Auflösungsstufen veranschaulicht. In diesem Beispiel wurde das Volumen 92 nach 3 unter Verwendung der Gleichungen nach 4 dekomponiert, um die erste Stufe der Dekomposition zu schaffen. In ähnlicher Weise wurde der Teilsatz LLL nach 3, der als LLL (1,1,1) dargestellt werden kann, dekomponiert, um eine zweite Stufe der Dekomposition zu erzeugen, die ein einzelnes Niederfrequenzsubband LL (2,2,2) gemeinsam mit drei Hochfrequenzsubbändern LH (2,2,2), HL (2,2,2) und HH (2,2,2) enthält.
Allgemein bezugnehmend auf 6 ist dort die Neuorganisation von Daten für eine mehrstufige Dekomposition eines volumetrischen 3D-Datensatzes nach einer dritten Dekompositionsstufe dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 106 bezeichnet. Der Teilsatz LLL (2,2,2) wurde dekomponiert, um eine dritte Dekompositionsstufe zu erzeugen, die ein Niederfrequenzsubband LL (3,3,3) gemeinsam mit drei Hochfrequenzsubbändern LH (3,3,3), HL (3,3,3) und HH (3,3,3) enthält. Der Mehrfachauflösungsrahmen nach 5 und 6 ermöglicht die Handhabung sehr großer Datenmengen. In früheren Systemen würden die Daten anschließend vor der Speicherung in dem PACS 62 komprimiert werden. Jedoch ist diese Methode bei großen Datenmengen, die bei den stets steigenden Auflösungen medizinischer Bildgebungssysteme erzeugt werden, problematisch. Deshalb wird die vorliegende Methode dazu verwendet, die Menge an Daten, die jedem Bilddatensatz zugeordnet sind, der in dem PACS 62 gespeichert wird, zu reduzieren.
Allgemein bezugnehmend auf 7 ist dort eine Methode zur gezielten Speicherung von Mehrfachauflösungs-Bilddaten auf der Basis des klinischen Zwecks des Bildes dargestellt und allgemein mit dem Bezugszeichen 108 bezeichnet. Die Methode ermöglicht eine Reduktion der Menge medizinischer Bilddaten, die in dem PACS 62 für jeden Datensatz gespeichert werden. Die Bereiche der Hochfrequenzteile des medizinischen Bildes, die die wichtigsten sind, wie dies durch den klinischen Zweck für den Scann definiert ist, werden in dem PACS 62 gespeichert. Jedoch werden die Bereiche der Hochfrequenzteile des medizinischen Bildes, die, wie durch den klinischen Zweck für den Scannvorgang definiert, nicht wichtig sind, verworfen und somit nicht in dem PACS 62 gespeichert, oder sie können auf eine alternative Weise, beispielsweise mittels einer verlustbehafteten Kompression, verarbeitet oder gespeichert werden.
Die Methode setzt eine Identifikation des klinischen Zwecks oder Ziels des Scannvorgangs voraus, wie dies allgemein durch einen Block 110 dargestellt ist. Der klinische Zweck für den Scann kann irgendeiner der unzähligen klinischen Zwecke, beispielsweise eine Angiogramm-Analyse, eine Mammografie-Analyse, eine Perfusionsquantifizierung, eine Tumorerfassung und/oder -Nachuntersuchung, eine Erfassung eines Aneurysma, eine Erfassung und Quantifizierung ver stopfter Blutgefäße etc., in einem bestimmten Teil des Körpers sein. Ein Systembediener kann den Zweck aus einem Menü oder einer Liste von Zwecken oder Zielen auswählen, um dadurch das System anzuweisen, die Schritte der Methode automatisch auszuführen. Im Allgemeinen ist der Zweck bekannt oder aus den Anweisungen oder Verschreibungen, die durch den Arzt geliefert werden, der die Untersuchungssequenz angeordnet hat (z. B. zur Detektion eines bestimmten medizinischen Zustands, einer bestimmten Pathologie und dgl.) erhältlich.
Der Patient wird anschließend über das Bildgebungssystem (z. B. das vorstehend beschriebene CT-System 20 oder ein beliebiges System einer sonstigen Modalität) gescannt, um medizinische Bilddaten zu gewinnen, wie dies allgemein durch einen Block 112 dargestellt ist. Die medizinischen Bilddaten, die durch Scannen des Patienten erhalten werden, werden gewöhnlich bei einer einzelnen Auflösung, Idealerweise der höchsten oder größten Auflösung, wie sie von dem Bildgebungssystem zur Verfügung gestellt wird, gewonnen. Wie vorstehend erwähnt, ist diese Methode zur Verwendung im Zusammenhang mit anderen Bildgebungssystemen als dem CT-Bildgebungssystem 20 anwendbar.
Die medizinischen Bilddaten mit der vollen Auflösung werden durch das PACS 62 abgerufen, wie dies allgemein durch einen Block 114 dargestellt ist. In der Praxis kann an den Bilddaten eine Filterung, eine Verarbeitung und dgl. vorgenommen werden, bevor diese dem PACS 62 zugeführt werden. Außerdem kann, wie vorstehend erwähnt, die nachstehend beschriebene Bearbeitung durch das PACS 62 selbst oder durch eine stromaufwärts befindliche Komponente vor der Speicherung der Bilddaten in dem PACS 62 durchgeführt wer den. In ähnlicher Weise können die in dem PACS 62 gespeicherten Daten in der nachstehend beschriebenen Weise verarbeitet, um den Speicherbedarf zu reduzieren, und anschließend in dem PACS wieder gespeichert werden. Die medizinischen Bilddaten mit der vollen Auflösung werden gewöhnlich von dem Bildgebungssystem, beispielsweise dem CT-Bildgebungssystem 20 zu dem PACS 62 gesandt. In dieser Ausführungsform wird das CT-Bildgebungssystem 20 nicht zur Langzeitspeicherung von medizinischen Bilddaten verwendet. Eine Langzeitspeicherung medizinischer Bilddaten erfolgt in dem PACS 62. Jedoch kann in anderen Ausführungsformen der vorliegenden Methode ein Bildgebungssystem zur Langzeitspeicherung von medizinischen Bilddaten verwendet werden.
Das PACS 62 (oder allgemeiner die den Segmentierungsprozess ausführende Komponente) greift auf einen Segmentierungsalgorithmus zu, der funktionsfähig ist, um interessierende Bereiche in den medizinischen Bilddaten von weniger interessanten Bereichen auf der Basis des klinischen Zwecks des Scanns zu segmentieren, wie dies durch einen Block 116 dargestellt ist. In Abhängigkeit von dem klinischen Zweck des Scanns können ein oder mehrere anatomische Merkmale in einem medizinischen Bild von größerem Interesse und in einem anderen medizinischen Bild von keinem Interesse sein. Wenn beispielsweise der Zweck des Scanns darin liegt, einem Radiologen zu ermöglichen, nach Tumoren in der Lunge zu suchen, würden andere anatomische Merkmale als die Lungenflügel (z. B. Umgebungsgewebe) von geringerem Interesse sein. Folglich würde in diesem Beispiel ein Segmentierungsalgorithmus ausgewählt werden, der, wenn er ausgeführt wird, dazu dient, Lungengewebe von anderen Geweben zu segmentieren.
Der Segmentierungsalgorithmus wird anschließend dazu verwendet, die interessierenden Bereiche gegenüber anderen Bereichen des medizinischen Bildes zu segmentieren, wie dies allgemein durch einen Block 118 dargestellt ist. Das PACS 62 kann eine Kopie der Originalbilddaten für die Segmentierungszwecke verwenden.
Die interessierenden Bereiche werden anschließend aus dem medizinischen Bilddatensatz extrahiert, wie dies allgemein durch einen Block 120 dargestellt ist. Das PACS 62 kann zur Extraktion der interessierenden Bereiche aus dem medizinischen Bilddatensatz eine Kopie der Originalbilddaten verwenden. Wie für einen Fachmann ohne Weiteres verständlich, ist eine große Anzahl derartiger Segmentierungsalgorithmen für verschiedene Anatomien, Bedingungen und dgl. verfügbar. Der Segmentierungsalgorithmus wird gewöhnlich an die Anatomie oder Gewebeart angepasst sein, so dass sich spezielle Algorithmen in Abhängigkeit von der Modalität, die die Bilddaten hervorbringt, voneinander unterscheiden. In der Praxis kann der spezielle Segmentierungsalgorithmus, der ausgewählt und angewandt wird, das Ergebnis einer Bedienerintervention (z. B. einer Interaktion einer Bedienperson an einer mit dem PACS gekoppelten Workstation) sein. Alternativ kann der Prozess zur Auswahl und Ausführung des Segmentierungsalgorithmus teilweise oder vollautomatisiert erfolgen. Außerdem können einige Algorithmen Auswahlvorgänge, Einstellungen und Optionen erfordern oder vorteilhaft nutzen, die von einer Bedienperson insbesondere unter Berücksichtigung des Zwecks, zu dem die Bilder akquiriert worden sind (z. B. den gewünschten anatomischen Merkmalen oder Bedingungen, die durch einen Radiologen oder sonstigen Arzt ausgewertet werden sollen) vorgenommen werden können.
Die extrahierten interessierenden Bereiche werden anschließend dazu verwendet, eine Segmentierungsliste oder Seg-Liste zu erzeugen, wie dies allgemein durch einen Block 122 dargestellt ist. Für ein dreidimensionales Bild ist die Segmentierungsliste eine dreidimensionale lauflängencodierte Bit-Maske des Resultats der Segmentierungsergebnisse. Ein zweidimensionales Bild führt in ähnlicher Weise zu einer zweidimensionalen Segmentierungsliste. Die Bit-Maske ist unter Verwendung standardmäßiger Techniken zu einem Strom von Einsen und Nullen codiert. Dies bedeutet, dass die Maske gewöhnlich ein binäres Map oder Abbild des Bildes ist, das anzeigt, welche Pixel oder Voxel wunschgemäß in den interessierenden Merkmalen enthalten sein sollen und welche nicht. In einer momentan vorgesehenen Realisierung werden die Teile der Segmentierungsliste, die den interessierenden Bereichen entsprechen, mit einer „Eins" gekennzeichnet, während die anderen Bereiche mit einer „Null" gekennzeichnet werden.
Die Segmentierungsliste und das medizinische Originalbild werden anschließend in mehrere Auflösungsstufen dekomponiert, wie dies allgemein durch einen Block 124 dargestellt ist. Die Segmentierungsliste-Dekomposition führt die Dekomposition des medizinischen Originalbildes parallel durch.
Die Segmentierungsliste wird dazu verwendet, Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten auszuwählen, die in einem Langzeitspeicher gespeichert werden sollen, wie dies allgemein durch einen Block 126 dargestellt ist. Dies bedeutet, dass in einer momentanen vorgesehenen Realisierung diejenige Bereiche in den Hochfrequenzanteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten, die einem Bereich in der Bit-Maske der Segmentierungsliste mit einer „Eins" entsprechen, durch das PACS 62 gespeichert werden. Die niederfrequente Version dieses Bereiches des Bildes wird ebenfalls gespeichert.
Diejenigen Pixel oder Voxel der Hochfrequenzanteile der Mehrfachauflösungs-Bilddaten, die nicht zur Langzeitspeicherung ausgewählt werden, können verworfen oder auf eine andere Weise verarbeitet oder gespeichert werden, wie dies allgemein durch einen Block 128 dargestellt ist. In einer momentanen vorgesehenen Ausführungsform werden diejenigen Bereiche in den Hochfrequenzanteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten, die einem Bereich in der Bit-Maske der Segmentierungsliste mit einer „Null" entsprechen, nicht durch das PACS 62 gespeichert. Stattdessen werden die Daten in diesen Bereichen verworfen, wodurch die zu speichernde Datenmenge reduziert wird. Jedoch wird die Niederfrequenzversion dieses Bereiches des Bildes gespeichert.
Die Niederfrequenzanteile der Mehrfachauflösungs-Bilddaten und die ausgewählten Teile der Hochfrequenzbilddaten werden komprimiert und in einem Langzeitspeicher gespeichert, wie dies allgemein durch einen Block 130 dargestellt ist. Somit wird die gesamte Niederfrequenzkomponente bei jeder Auflösungsstufe in den Mehrfachauflösungs-Bilddaten gespeichert. Zusätzlich werden die Bereiche der Hochfrequenzkomponenten, die den interessierenden Bereichen entsprechen, wie dies durch den klinischen Zweck für das Bild definiert ist, gespeichert. Wenn die medizinischen Bilddaten auf einer der drei vorstehend beschriebenen Auflösungsstufen betrachtet werden, sind die interessierenden Bereiche folglich mit der bei dieser Auflösungsstufe höchs ten verfügbaren Auflösung dargestellt. Die anderen Bereiche des Bildes sind mit einer geringeren Auflösung dargestellt.
Allgemein bezugnehmend auf 8 und 9 sind dort schematisierte Diagrammdarstellungen von Teilen der Methode nach 7 dargestellt. Zunächst wird auf die medizinischen Originalbilddaten 132 mit voller Auflösung zugegriffen. Die Darstellung der medizinischen Originalbilddaten 132 ist der Klarheit Willen in zwei Dimensionen gezeigt. Jedoch können die medizinischen Originalbilddaten 132 medizinische Bilddaten in drei Dimensionen aufweisen. In diesem Beispiel ist das Originalbild 132 ein Bild der Herzregion eines Patienten, die das Herz, Blutgefäße und Teile der Lungenflügel enthält. In diesem Beispiel besteht der klinische Zweck zur Gewinnung des Bildes darin, das Herz zu untersuchen. Es wird eine zweckorientierte Segmentierung und Extraktion aus dem Originalbild 132 durchgeführt, wie dies im Zusammenhang mit der Methode oben beschrieben ist.
In diesem Beispiel wird ein Patientenherz segmentiert und aus den anderen anatomischen Merkmalen in dem die volle Auflösung aufweisenden Bild der Patientenherzregion extrahiert, wie dies allgemein durch das Bezugszeichen 134 dargestellt ist. Dem folgt der Vorgang der Erzeugung einer Segmentierungsliste auf der Basis des extrahierten Herzens, wie dies allgemein mit einem Bezugszeichen 136 dargestellt ist. Es ist ein repräsentatives Beispiel für einen Bereich veranschaulicht, der in einer Segmentierungsliste 138 vermerkten Pixeln oder Voxeln entspricht. Wie bei den medizinischen Originalbilddaten 132 nimmt die Segmentierungsliste 138 drei Dimensionen ein. Die Segmentierungsliste unterscheidet sich zwischen einem Patienten und dem nächsten, weil die Volumina der Herzen von Patient zu Patient (oder sogar für einen einzelnen Patienten in unterschiedlichen Zeitpunkten) variieren. Die Segmentierungsliste 138 weist eine Bitmaske mit Einsen und Nullen auf, die effektiv einen Fenster- bzw. Öffnungsabschnitt 140 und einen Blockierungs- bzw. Sperrabschnitt 142 bilden. Der Fensterabschnitt 140 entspricht den interessierenden Bereichen in den medizinischen Originalbilddaten 132. Insbesondere entspricht der Fensterabschnitt 140 den Bereichen der dekomponierten Hochfrequenzbilddaten, die in dem Langzeitspeicher in dem PACS 62 abzuspeichern sind. In diesem Beispiel entspricht der Fensterabschnitt 140 dem Volumen des extrahierten Herzens. Der Sperrabschnitt 142 entspricht Bereichen mit geringerer Wichtigkeit. Insbesondere entspricht der Sperrabschnitt 142 den Teilen der dekomponierten Hochfrequenzdaten, die zu verwerfen sind. Der Fensterabschnitt 140 und der Sperrabschnitt 142 weisen Voxel mit Werten von Eins bzw. Null auf. In einer momentanen Realisierung zeigen die „Einsen" und „Nullen" dem PACS 62 an, ob die zugehörigen Voxel des Originalbildes zu speichern oder zu verwerfen sind.
In diesem Beispiel wird das Originalbild mit voller Auflösung unter Verwendung einer Integer-Wavelet-Transformation dreimal dekomponiert, um drei unterschiedliche Auflösungsversionen des Bildes zu erzeugen. Nach der ersten Transformation wird ein erster dekomponierter Bilddatensatz 144 der medizinischen Bilddaten erzeugt. Der erste dekomponierte Bilddatensatz 144 weist einen Niederfrequenzanteil LL₁ und drei Hochfrequenzanteile LH₁, HH₁ und HL₁ auf. Der Niederfrequenzteil LL₁ wird dekomponiert, um einen zweiten dekomponierten Bilddatensatz 146 der medizinischen Bilddaten zu erzeugen. Der zweite dekomponierte Bilddatensatz 146 weist einen Niederfrequenzanteil LL₂ und drei Hochfrequenzanteile LH₂, HH₂ und HL₂ auf. Der Niederfrequenzteil LL₂ der zweiten dekomponierten Version 146 wird dekomponiert, um einen dritten dekomponierten Bilddatensatz 148 der medizinischen Bilddaten zu erzeugen. Der dritte dekomponierte Bilddatensatz 148 weist ebenfalls einen Niederfrequenzanteil LL₃ und drei Hochfrequenzanteile LH₃, HH₃ und HL₃ auf. Jede dekomponierte Version der medizinischen Bilddaten weist eine größere Auflösung auf. Somit weist der erste dekomponierte Bilddatensatz 144 die geringste Auflösung auf, während der dritte dekomponierte Bilddatensatz 148 die größte Auflösung aufweist.
In diesem Beispiel wird die Segmentierungsliste ebenfalls unter Verwendung einer Integer-Wavelet-Transformation dekomponiert, um drei unterschiedliche Auflösungsversionen der Segmentierungsliste zu erzeugen: Eine erste dekomponierte Segmentierungsliste 150, eine zweite dekomponierte Segmentierungsliste 152 und eine dritte dekomponierte Segmentierungsliste 154. Somit weist jede Auflösung der dekomponierten Bilddatensätze 144, 146, 148 eine zugehörige dekomponierte Segmentierungsliste 150, 152, 154 mit derselben Auflösung auf.
In dieser Ausführungsform empfängt das PACS 62 den ersten dekomponierten Bilddatensatz 144 und die erste dekomponierte Segmentierungsliste 150 und erzeugt einen ersten zweckorientierten Bilddatensatz 156, der in einem Langzeitspeicher in dem PACS 62 gespeichert wird. Die dekomponierten Segmentierungslisten 150, 152, 154 werden verwendet, um die Teile der Hochfrequenzanteile der dekomponierten Bilddatensätze 144, 146, 148, die in dem PACS 62 gespeichert werden sollen, festzulegen. Es werden nur die Hochfrequenzkomponenten der dekomponierten Segmentierungslisten 150, 152, 154 verwendet. Somit ist der Niederfre quenzteil LL₁ des ersten zweckorientierten Bilddatensatzes 156 derselbe wie der Niederfrequenzteil LL₁ des ersten dekomponierten Bilddatensatzes 144.
Die Bereiche der Hochfrequenzanteile LH₁, HH₁ und HL₁ des ersten dekomponierten Bilddatensatzes 144, die den Bereichen der Fensterabschnitte 140 der ersten dekomponierten Segmentierungsliste 150 entsprechen, werden in dem ersten zweckorientierten Bilddatensatz 156 aufgenommen bzw. sind darin enthalten, wie dies mit dem Bezugszeichen 158 dargestellt ist. Die Bereiche der Hochfrequenzteile LH₁, HH₁ und HL₁ des ersten dekomponierten Bilddatensatzes 144, die den Sperrabschnitten 142 der ersten dekomponierten Segmentierungsliste 150 entsprechen, werden verworfen und sind nicht in dem ersten zweckorientierten Bilddatensatz 156 enthalten. Diese leeren Bereiche der Hochfrequenzteile LH₁, HH₁ und HL₁ des ersten zweckorientierten Bilddatensatzes 156 sind mit einem Bezugszeichen 160 dargestellt. In ähnlicher Weise erzeugt das PACS 62 einen zweiten zweckorientierten Bilddatensatz 162 und einen dritten zweckorientierten Bilddatensatz 164, die den anderen beiden Auflösungen der dekomponierten Bilddatensätze und den dekomponierten Segmentierungslisten entsprechen.
Die zweckorientierten Bilddatensätze 156, 162, 164 werden durch eine modifizierte Kompressionsroutine 166 komprimiert. Da die niederfrequenten Daten für jede höhere Stufe weiter dekomponiert werden, werden Informationen, die diese Datensätze beschreiben, in den unteren Stufen mit der Ausnahme des untersten Niederfrequenzdatensatzes (d. h. LL₃ des dritten dekomponierten Bilddatensatzes 148) aufrechterhalten. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Niederfrequenzdatensatz LL₃ des dritten zweckorientierten Bilddatensatzes 164, der dem LL₃ des dritten dekomponierten Bilddatensatzes 148 entspricht, unter Verwendung einer Prädiktiver-Fehler-Kompressionsmethode (Predictive Error Compression) 168 komprimiert.
Nach der Kompression der Hochfrequenz- und Niederfrequenzdatensätze werden die resultierenden Daten zu einem Datenstrom oder einer Datendatei zusammengestellt bzw. kompiliert, wie dies mit einem Bezugszeichen 170 angezeigt ist. In der veranschaulichten Ausführungsform enthält der Datenstrom 170 einen deskriptiven Header (Dateikopf) 172, dem eine Folge von Datensätzen folgt, zu denen ein erster Satz 174 für den dritten zweckorientierten Bilddatensatz 164, ein zweiter Satz 176 für den zweiten zweckorientierten Bilddatensatz 162 und ein dritter Satz 178 für den ersten zweckorientierten Bilddatensatz 156 gehören. Der Datenstrom 170 wird zu dem Langzeitspeicher übermittelt, wo er gespeichert wird.
Allgemein bezugnehmend auf 10 ist dort ein Blockdiagramm eines Verfahrens zur Erzeugung eines medizinischen Bildes aus einem zweckorientierten Bilddatensatz, der komprimiert und in einem Langzeitspeicher abgespeichert worden ist, dargestellt und allgemein mit einem Bezugszeichen 180 bezeichnet. Ein Bild könnte auf diese Weise aus irgendeiner der Auflösungsstufen der zweckorientierten Bilddatensätze 156, 162, 164 erzeugt werden. Ein zweckorientierter Bilddatensatz wird aus dem Langzeitspeicher abgerufen, wie dies allgemein durch einen Block 182 dargestellt ist. Der Niederfrequenzteil des zweckorientierten Bilddatensatzes wird wieder zusammengesetzt, um ein medizinisches Bild zu erzeugen, wie dies allgemein mit einem Bezugszeichen 184 dargestellt ist. Die Hochfrequenzteile des zweckorientierten Bilddatensatzes werden ebenfalls wieder zusammengesetzt, um ein medizinisches Bild zu erzeugen, wie dies mit einem Bezugszeichen 186 allgemein dargestellt ist. Anschließend werden der Niederfrequenzteil und die Hochfrequenzteile der zweckorientierten Bilddatensätze vermischt bzw. verknüpft, um ein medizinisches Bild zu erzeugen, wie dies allgemein durch einen Block 188 dargestellt ist.
Allgemein bezugnehmend auf 11 ist dort eine Darstellung eines medizinischen Bildes, das aus einem zweckorientierten Bilddatensatz erzeugt worden ist, das entsprechend dem Verfahren nach 10 komprimiert und in einem Langzeitspeicher abgespeichert worden ist, veranschaulicht und allgemein mit dem Bezugszeichen 190 gekennzeichnet. Ein erster Abschnitt 192 des Bildes 190 wird aus Niederfrequenzdaten und Hochfrequenzdaten erzeugt. Dieser erste Abschnitt 192 bildet den interessierenden Bereich, wie er durch den Zweck des Scanns definiert ist. Zusätzlich entspricht dieser den Fensterabschnitten der Segmentierungslisten. Ein zweiter Bereich 194 wird lediglich aus Niederfrequenzdaten erzeugt. Dieser Abschnitt des Bildes entspricht den Maskierungsabschnitten der Segmentierungsliste.
Während lediglich bestimmte Merkmale der Erfindung hier veranschaulicht und beschrieben sind, erschließen sich einem Fachmann viele Modifikationen und Veränderungen. Es ist folglich zu verstehen, dass die beigefügten Ansprüche all derartige Modifikationen und Änderungen, soweit sie in den Schutzumfang der Erfindung fallen, mit umfassen sollen.
Es ist ein Verfahren zur Auswahl von Teilen eines mehrere Auflösungen aufweisenden medizinischen Bilddatensat zes, die gespeichert werden sollen, und der Teile des medizinischen Mehrfachauflösungs-Bilddatensatzes, die verworfen werden sollen, um die gesamte Menge der Bilddaten, die für jeden Bilddatensatz 108 gespeichert werden, zu reduzieren, geschaffen. Die Auswahl 110 beruht auf dem klinischen Zweck für die Gewinnung der medizinischen Bilddaten. Der klinische Zweck für die Gewinnung des medizinischen Bildes wird verwendet, um interessierende Bereiche 158 in dem medizinischen Bild zu definieren. In jeder Auflösungsstufe des medizinischen Mehrfachauflösungs-Bilddatensatzes werden die interessierenden Bereiche 158 mit der vollen Auflösung gespeichert, während die restlichen Teile des medizinischen Bildes mit einer geringeren Auflösung gespeichert werden. Es wird eine dreidimensionale Bitmaske 138 der interessierenden Bereiche 158 anhand einer Segmentierung der interessierenden Bereiche erzeugt. Die Segmentierungsliste 136 und der medizinische Bilddatensatz werden in verschiedene Auflösungsstufen 144, 146, 148 dekomponiert. Jede Auflösungsstufe weist eine Niederfrequenzkomponente und mehrere Hochfrequenzkomponenten auf. Die Niederfrequenzanteile in jeder Auflösungsstufe können in ihrer Gesamtheit gespeichert werden. Die Segmentierungsliste 136 wird verwendet, um die Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten, die den interessierenden Bereichen 158 entsprechen, und diejenigen Bereiche, die diesen nicht entsprechen, auszuwählen. Die Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten, die dem interessierenden Bereich 158 entsprechen, werden abgespeichert. Diejenigen Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten, die nicht einem interessierenden Bereich 158 entsprechen, werden verworfen.

20: CT-Bildgebungssystem
22: Rahmen
24: Gantry
26: Öffnung
28: Patiententisch
30: Patient
32: Röntgenquelle
34: Kollimator
36: Röntgenstrahl
38: Detektorarray
40: Systemsteuerungseinrichtung
42: Gantrymotorsteuerung
44: Tischmotorsteuerung
46: Röntgensteuerung
48: Datenakquisitionssystem
50: Bildrekonstruktionseinrichtung
52: Computer
54: Speicher
56: Bedienerworkstation
58: Anzeige
60: Drucker
62: Bildarchivierungs- und Kommunikationssystem (PACS)
64: Fernsystem, Remote-System
66: Weitere unabhängige Bildgebungssysteme
68: Fileserver
70: Eingabe/Ausgabe-Schnittstelle
72: Kompressions-/Dekompressionsschnittstelle
74: Interne Clients
76: Druckerschnittstelle
78: Drucker
80: Datenbankserver
82: Archiv
84: Kompressions-/Dekompressionsbibliothek
86: Röntgenabteilungs-Informationssystem
88: Krankenhausinformationssystem
90: Externe Clients
92: Bilddatenvolumen
94: Transformation erster Stufe
96: Eingangsdaten
98: Zwischenergebnisse
100: Zwischenergebnisse
102: Zwischenergebnisse
104: Neuorganisation von Daten für eine mehrstufige Dekomposition eines volumetrischen 3D-Datensatzes nach einer zweiten Dekompositionsstufe
106: Neuorganisation von Daten für eine mehrstufige Dekomposition eines volumetrischen 3D-Datensatzes nach einer dritten Dekompositionsstufe
108: Verfahren zur gezielten Speicherung von Mehrauflösungs-Bilddaten auf der Basis des klinischen Zwecks des Bildes
110: Identifikation des klinischen Zwecks für den Scann
112: Scannen des Patienten unter Verwendung des CT-Bildgebungssystems 20, um medizinische Bilddaten zu erhalten
114: Zugriff auf die medizinischen Bilddaten mit voller Auflösung durch das PACS 62
116: PACS 62 ruft einen Segmentierungsalgorithmus ab, der dazu dient, interessierende Bereiche in den medizinischen Bilddaten aus weniger interessierenden Bereichen auf der Basis des klinischen Zwecks des Scanns zu segmentieren
118: Der Segmentierungsalgorithmus wird anschließend verwendet, um die interessierenden Bereiche aus den anderen Bereichen des medizinischen Bildes zu segmentieren
120: Die interessierenden Bereiche werden anschließend aus dem medizinischen Bilddatensatz extrahiert
122: Die extrahierten interessierenden Bereiche werden anschließend zur Erzeugung einer Segmentierungsliste oder Seg-Liste verwendet
124: Die Segmentierungsliste und das medizinische Originalbild werden anschließend in mehrere Auflösungsstufen dekomponiert
126: Die Segmentierungsliste wird verwendet, um in einem Langzeitspeicher zu speichernde Bereiche in den Hochfrequenzteilen der Mehrfachauflösungs-Bilddaten auszuwählen
128: Diejenigen Teile der Hochfrequenzanteile der Mehrauflösungs-Bilddaten, die nicht zur Langzeitspeicherung ausgewählt werden, werden verworfen
130: Die Niederfrequenzteile der Mehrfachauflösungs-Bilddaten und die ausgewählten Teile der Hochfrequenzbilddaten werden komprimiert und in einem Langzeitspeicher gespeichert
132: Medizinische Originalbilddaten
134: Ein Patientenherz wird segmentiert und aus den anderen anatomischen Merkmalen in dem eine volle Auflösung aufweisenden Bild der Patientenherzregion extrahiert
136: Erzeugung einer Segmentierungsliste auf der Basis des extrahierten Herzens
138: Segmentierungsliste
140: Fensterabschnitt
142: Sperrabschnitt, Maskierungsabschnitt
144: Erster dekomponierter Bilddatensatz
146: Zweiter dekomponierter Bilddatensatz
148: Dritter dekomponierter Bilddatensatz
150: Erste dekomponierte Segmentierungsliste
152: Zweite dekomponierte Segmentierungsliste
154: Dritte dekomponierte Segmentierungsliste
156: Erster zweckorientierter Bilddatensatz
158: Bereiche der Hochfrequenzteile LH₁, HH₁, HL₁ des ersten dekomponierten Bilddatensatzes 144, die den Bereichen der Fensterabschnitte 140 der ersten dekomponierten Segmentierungsliste 150 entsprechen
160: Bereiche der Hochfrequenzteile LH₁, HH₁ und HL₁ des ersten dekomponierten Bilddatensatzes 144, die den Sperrabschnitten 142 der ersten dekomponierten Segmentierungsliste 150 entsprechen
162: Zweiter zweckorientierter Bilddatensatz
164: Dritter zweckorientierter Bilddatensatz
166: Modifizierte Kompressionsroutine
168: Prädiktiver-Fehler-Kompressionsmethode
170: Datenstrom
172: Deskriptiver Header
174: Erster Datensatz
176: Zweiter Datensatz
178: Dritter Datensatz
180: Verfahren zur Erzeugung eines medizinischen Bildes aus einem zweckorientierten Bilddatensatz, der komprimiert und in einem Langzeitspeicher gespeichert worden ist
182: Zweckorientierter Bilddatensatz wird aus dem Langzeitspeicher abgerufen
184: Der Niederfrequenzteil des zweckorientierten Bilddatensatzes wird zusammengesetzt, um ein medizinisches Bild zu erzeugen
186: Die Hochfrequenzteile des zweckorientierten Bilddatensatzes werden ebenfalls wieder zusammengesetzt, um ein medizinisches Bild zu erzeugen
188: Der Niederfrequenzteil und die Hochfrequenzteile des zweckorientierten Bilddatensatzes werden miteinander verknüpft, um ein medizinisches Bild zu erzeugen
190: Darstellung eines medizinischen Bildes, das aus einem zweckorientierten Bilddatensatz erzeugt ist, der komprimiert und ein einem Langzeitspeicher abgespeichert worden ist
192: Erster Abschnitt des Bildes
194: Zweiter Abschnitt des Bildes

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten, das aufweist: Abrufen (114) von Bilddaten (132), die wenigstens drei Dimensionen von durch ein Bildgebungssystem (20) gewonnenen Bilddaten aufweisen; Segmentierung (118) der Bilddaten (132), um segmentierte Bilddaten zu erzeugen, die wenigstens drei Dimensionen von Bilddaten aufweisen; Erzeugung (122) einer Segmentierungsliste (136) zur Identifikation eines interessierenden Bereiches (140) in den segmentierten Bilddaten auf der Basis des Zwecks für die Gewinnung der Bilddaten; Transformation (124) der Bilddaten (132) und der Segmentierungsliste (136) in mehrere Auflösungsstufen von Bilddaten, die wenigstens drei Dimensionen von Bilddaten aufweisen. Identifikation (126) der interessierenden Bereiche (158) in den mehreren Auflösungsstufen von Bilddaten (144, 146, 148) auf der Basis der Segmentierungsliste; und Speicherung (130) der interessierenden Bereiche (158) für jede Auflösungsstufe der mehreren Auflösungsstufen (144, 146, 148).
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 1, wobei die Segmentie rungsliste (136) einen lauflängenkodierten binären Bitstrom (138) aufweist.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 1, wobei jede Auflösungsstufe der mehreren Auflösungsstufen (144, 146, 148) eine Niederfrequenzkomponente und mehrere Hochfrequenzkomponenten aufweist, wobei ferner die Speicherung von Bilddaten eine Speicherung der Hochfrequenzkomponenten (140), die den interessierenden Bereichen (158) für jede der mehreren Auflösungsstufen (144, 146, 148) entsprechen, in einem Langzeitspeicher aufweist.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 1, wobei die Identifikation eines interessierenden Bereiches (158) eine Verwendung einer binären Maske (138) aufweist, die mehrere Auflösungsstufen (150, 152, 154) aufweist, um Bereiche der Hochfrequenzkomponenten (140) zu identifizieren, die den interessierenden Bereichen (158) für jede der mehreren Auflösungsstufen (144, 146, 148) entsprechen.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 4, das aufweist: Verhinderung (128), dass ein Bereich (142) der Bilddaten, der nicht dem interessierenden Bereich (158) entspricht, gespeichert wird.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 1, das aufweist: Speicherung (130) einer Niederfrequenzkomponente für jede Auflösungsstufe der mehreren Auflösungsstufen (144, 146, 148) in einem Langzeitspeicher.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 6, das aufweist: Komprimierung (130) einer Niederfrequenzkomponente und von Hochfrequenzkomponenten, die den interessierenden Bereichen für jede der mehreren Auflösungsstufen entsprechen, vor der Speicherung.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 1, wobei die Identifikation eines interessierenden Bereiches (158) aus den Bilddaten auf der Basis eines Zwecks für die Gewinnung der Bilddaten eine Segmentierung (116) des interessierenden Bereiches (158) in den Bilddaten unter Verwendung eines Segmentierungsalgorithmus aufweist, der aus mehreren Segmentierungsalgorithmen auf der Basis des Zwecks für die Gewinnung der Bilddaten ausgewählt ist.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 8, das aufweist: Extraktion (120) des interessierenden Bereiches (158) aus den segmentierten Bilddaten, um eine binäre Maske (138) zu erzeugen, wobei die binäre Maske (138) mehrere Pixel oder Voxel aufweist, wobei die Pixel oder Voxel, die dem interessierenden Bereich (158) entsprechen, einen ersten binären Wert aufweisen, während die Pixel oder Voxel, die außerhalb des interessierenden Bereiches (158) liegen, einen zweiten binären Wert aufweisen.
Computerimplementiertes Verfahren zur Verarbeitung von Bilddaten nach Anspruch 9, das aufweist: Transformation (124) der binären Maske (138) in mehrere Auflösungsstufen (150, 152, 154), die den mehreren Auflösungsstufen (144, 146, 148) der Bilddaten entsprechen.