DE102008049467B4

DE102008049467B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Registrierung von tomographischen Volumendatensätzen des Darms

Info

Publication number: DE102008049467B4
Application number: DE102008049467.4A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gündel Lutz
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2008-09-29
Publication date: 2016-12-29
Anticipated expiration: 2028-09-30
Also published as: DE102008049467A1; US20100080435A1; US8467586B2

Abstract

Verfahren zur Registrierung von zumindest zwei Volumendatensätzen des Darms, die mit einem tomographischen Bildgebungsverfahren in zwei unterschiedlichen Lagen eines Patienten aufgezeichnet wurden, bei dem – eine Registrierungsmatrix erstellt wird, durch die jedem den Darm darstellenden Voxel des einen Volumendatensatzes (1) ein korrespondierendes Voxel des anderen Volumendatensatzes (2) zugeordnet wird, das die gleiche Stelle im Darm repräsentieren soll, – wobei zunächst eine Grobregistrierung durchgeführt wird, bei der für beide Volumendatensätze (1, 2) jeweils ein Darmverlauf (3, 4) ermittelt und die beiden Volumendatensätze (1, 2) anhand von Ähnlichkeiten der beiden Darmverläufe (3, 4) registriert werden, – wobei anschließend eine Feinregistrierung durchgeführt wird, bei der die Grobregistrierung anhand lokaler anatomischer Merkmale des Darms verfeinert wird, um die Registrierungmatrix zu erhalten, – wobei die lokalen anatomischen Merkmale oder eine Teilmenge hiervon Falten und Längsmuskeln des Darms sind, – wobei für einzelne oder alle Darmabschnitte (13) jeweils in den durch die Grobregistrierung zugeordneten Bereichen des Darms in den beiden Volumendatensätzen (1, 2) Scheitel von Falten bestimmt und für jede Falte durch erste Linien (6) verbunden werden, die in den durch die Längsmuskeln hervorgerufenen Tälern zwischen den Scheiteln verlaufen, – wobei die ersten Linien (6) über zweite Linien (7) verbunden werden, die den Längsmuskeln folgen, und – wobei jeweils nach zweiten Linien (7) oder einem Muster von zweiten (7) und ersten Linien (6) ähnlicher Form gesucht und die Grobregistrierung anhand von aufgefundenen zweiten Linien (7) ähnlicher Form oder einem aufgefundenen Muster von zweiten (7) und ersten Linien (6) ähnlicher Form verfeinert wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Registrierung von zumindest zwei Volumendatensätzen des Darms, die mit einem tomographischen Bildgebungsverfahren in zwei unterschiedlichen Lagen eines Patienten aufgezeichnet wurden. Bei dem Verfahren wird eine Registrierungsmatrix erstellt, durch die jedem den Darm darstellenden Voxel des einen Volumendatensatzes ein korrespondierendes Voxel des anderen Volumendatensatzes zugeordnet wird, das die gleiche Stelle im Darm repräsentieren soll.
Bei der Suche nach Läsionen des Dickdarms oder anderer Darmbereiche werden Volumendatensätze aus Schnittbildverfahren, wie bspw. der Computertomographie oder der Magnetresonanztomographie, eingesetzt. Unter einem Volumendatensatz wird hierbei ein 3D-Bilddatensatz verstanden. Der Darm ist bei den tomographischen Bildaufnahmen mit einem geeigneten Kontrastmittel gefüllt und kann aus dem Datensatz segmentiert werden. Anschließend wird er dem Anwender mit einer geeigneten Visualisierungstechnik, bspw. mittels multiplanarer Reformatierung (MPR) oder mittels virtuellen Flugs visualisiert.
In der Klinikroutine ist jedoch der Darm bei der Bildaufzeichnung häufig nicht vollständig mit dem Kontrastmittel gefüllt. Die nicht gefüllten Darmabschnitte sind kollabiert und können nicht untersucht werden. Befindet sich hier eine Läsion, so wird sie bei Aufzeichnung und Darstellung nur eines Bilddatensatzes nicht erkannt. Zur Vermeidung dieser Problematik werden in der Regel zwei tomographische Volumendatensätze in zwei unterschiedlichen Lagen des Patienten, meist in Bauch- und Rückenlage, aufgezeichnet. Hierbei wird davon ausgegangen, dass sich das Kontrastmittel bei der Umlagerung des Patienten anders verteilt, andere Darmabschnitte kontrastiert bzw. kollabiert sind und über beide Datensätze betrachtet 100% der Darmoberfläche einsehbar sind und untersucht werden können.
Bei dieser Vorgehensweise ist es für den Anwender erforderlich, von einer bestimmten Position in der Bilddarstellung des Darms bei der einen Patientenlage zur identischen Position in der Bilddarstellung bei der anderen Patientenlage navigieren zu können. Dies erfordert eine Registrierung der beiden Bild- bzw. Volumendatensätze. Mit Hilfe der bei der Registrierung erstellten Registrierungsmatrix kann dann zu jedem Bildvoxel des einen Volumendatensatzes das korrespondierende Bildvoxel des anderen Volumendatensatzes gefunden werden.
Die Aufzeichnung der tomographischen Volumendatensätze bei unterschiedlichen Patientenlagen hat auch den Vorteil, dass verbleibende Stuhlreste im Darm von eventuellen Läsionen unterschieden werden können. Trotz medikamentöser Patientenvorbereitung verbleiben derartige Stuhlreste im Darm, die bei Nutzung nur eines Volumendatensatzes zu einer Fehldiagnose führen können. Stuhlreste haften in den meisten Fällen nicht an der Darmwand, sondern folgen der Schwerkraft und liegen demnach in jeder Patientenlage immer an der Unterseite der Darmröhre. Aus diesem Grund wird bei verdächtigen Strukturen in einer Patientenlage immer die korrespondierende Position in der anderen Patientenlage in den jeweiligen Volumendatensätzen betrachtet. Folgt die interessierende Struktur beim Umlagern des Patienten der Schwerkraft, so ist sie nicht mit der Darmwand verwachsen und kann damit als Läsion ausgeschlossen werden. Durch die Registrierung der beiden Volumendatensätze erlaubt auch in diesem Fall den schnellen Vergleich der identischen Position im Darm in den beiden Volumendatensätzen.
Die Registrierung von derartigen Volumendatensätzen des Darms erfolgt bisher auf Basis von sog. Zentrallinien. Diese Zentrallinien können Mittellinien des segmentierten Darms, Linien nach dem Verfahren des „Longest View” oder automatisch oder vom Benutzer erstellte Flugpfade im Darm sein. In jedem Falle folgen diese Zentrallinien dem Verlauf des Darms in den jeweiligen Bilddatensätzen. Zwischen den Zentrallinien der zu registrierenden Bilddatensätze, insbesondere von Bauch- und Rückenlage des Patienten, werden dann Ähnlichkeiten bestimmt und zur Berechnung der Registrierungsmatrix verwendet. Die auf diese Weise ermittelte Registrierungsmatrix ist allerdings für viele Darmbereiche nur ungenau. Dies liegt daran, dass der Darm nur drei Fixpunkte im Körper hat, sich ansonsten jedoch im Bauchraum, insbesondere nach dem Umlagern, an unterschiedlichen Positionen befinden kann. Bei der Navigation in den Bilddatensätzen auf Basis einer derartigen Registrierungsmatrix kann daher beim Umschalten von dem einen zum anderen Bilddatensatz nur jeweils in die Nähe der gesuchten Position navigiert werden.
Aus der DE 10 2007 052 857 A1 ist ein Verfahren zur Synchronisation einander entsprechender Landmarks auf einer Anzahl Bilder eines elastischen Objektes bekannt. Das Verfahren beinhaltet das Identifizieren mehrerer Landmarks in einem ersten Bild des Objektes und in einem zweiten Bild des Objektes, das Bestimmen einer Entsprechung zwischen den Landmarks in dem ersten Bild und den Landmarks in dem zweiten Bild, das Bestimmen einer Abstandstransformation zwischen einem Paar einander benachbarter Landmarks in dem ersten Bild und dem entsprechenden Paar einander benachbarter Landmarks in dem zweiten Bild und das Verwenden der Abstandstransformation bei der Darstellung des ersten und des zweiten Bildes zur glatten Navigation zwischen den einander benachbarten Landmarks derart, dass bei der Navigation einander entsprechende Landmarks auf dem ersten Bild und auf dem zweiten Bild etwa gleichzeitig erreicht werden.
Aus der DE 10 2006 054 822 A1 sind Systeme und Verfahren zur effizienten Berechnung einer Registrierung von mehreren charakteristischen Pfaden eines virtuellen dreidimensionalen Objekts bekannt. Jeder Pfad aus diskreten Punkten wird in eine stückweise lineare Parametrierung als Funktion der Pfadlänge transformiert. Die Pfade werden geglättet und normalisiert. Der kürzeste Pfad wird in eine Reihe von diskreten Subintervallen partitioniert. Die Subintervalle werden mittels einer Minimierungsfunktion, die eine Kostenfunktion minimiert, auf den längeren Pfad abgebildet, was eine lokal optimale Registrierung liefert. Der kürzere Pfad wird inkrementell entlang des längeren Pfads positioniert, und die Minimierung wird in jeder Position versucht. Wenn der kürzere Pfad nicht mehr weiter verschoben werden kann, wird die globale optimale Registrierung zurückgegeben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Registrierung von zwei Volumendatensätzen des Darms anzugeben, mit denen eine genauere Registrierung erreicht wird.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Vorrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung entnehmen.
Das vorgeschlagene Verfahren sowie die zugehörige Vorrichtung erlauben eine genaue Registrierung und Darstellung von mindestens zwei Volumendatensätzen des Darms, insbesondere des Dickdarms, die mit einem tomographischen Bildgebungsverfahren in zwei unterschiedlichen Lagen eines Patienten aufgezeichnet wurden. Die beiden unterschiedlichen Lagen können bspw. Bauch- und Rückenlage sein. Bei dem Verfahren wird eine Registrierungsmatrix erstellt, durch die jedem den Darm darstellenden Voxel des einen Volumendatensatzes ein korrespondierendes Voxel des anderen Volumendatensatzes zugeordnet wird, das die gleiche Stelle im Darm repräsentieren soll. Für die Erstellung der Registrierungsmatrix wird zunächst eine Grobregistrierung durchgeführt, bei der für beide Volumendatensätze jeweils ein Darmverlauf ermittelt und die beiden Volumendatensätze anhand von Ähnlichkeiten der beiden Darmverläufe registriert werden. Diese Grobregistrierung kann mit den bekannten Registrierungsverfahren auf Basis von Zentrallinien erfolgen, wie sie in der Beschreibungseinleitung kurz angeführt wurden. Im Anschluss an die Grobregistrierung wird dann bei dem vorliegenden Verfahren eine Feinregistrierung durchgeführt, bei der die vorhandene Grobregistrierung anhand lokaler anatomischer Merkmale des Darms verfeinert wird, um die Registrierungsmatrix zu erhalten.
Durch die sich an die Grobregistrierung anschließende Feinregistrierung wird eine wesentlich genauere Registrierungsmatrix erhalten. Damit erlaubt das Verfahren dem Benutzer neben einem schnellen Wechsel zwischen den beiden Volumendatensätzen eine exakte Navigation an die jeweils korrespondierenden Positionen im Darm.
Die Volumendatensätze können bei dem vorgeschlagenen Verfahren und der zugehörigen Vorrichtung aus mehreren zusammengesetzten Einzelschnittbildern bestehen oder direkt aus dem bildgebenden Gerät als Volumendatensatz erhalten werden. als tomographische bildgebende Verfahren kommen vor allem die Computertomographie und die Magnetresonanztomographie zum Einsatz. Selbstverständlich lässt sich das Verfahren jedoch auch mit anderen tomographischen Bilddatensätzen, bspw. aus der Ultraschallbildgebung, der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) oder aus SPECT (Single Photon Emission Computed Tomographie) erhalten werden. Die in den Volumendatensätzen enthaltenen Bilddaten repräsentieren dabei jeweils einzelne Volumenelemente des untersuchten Gebiets und werden als Voxel bezeichnet.
Für die Durchführung der Feinregistrierung können unterschiedliche lokale anatomische Merkmale des Darms herangezogen werden. In einer Ausgestaltung des Verfahrens und der Vorrichtung werden hierzu die Fixpunkte des Darms in den beiden Volumendatensätzen ermittelt und zugeordnet. Die jeweils gleichen Darmabschnitte werden dann in den beiden Volumendatensätzen über ihren (gleichen) Abstand zu den Fixpunkten entlang des jeweiligen Darmverlaufs ermittelt. Hierzu können ein, zwei oder alle drei Fixpunkte des Darms herangezogen werden. Die drei Fixpunkte des Darms sind das Rectum und die beiden Flexuren. Bei dieser Ausgestaltung wird davon ausgegangen, dass sich bei der Umlagerung des Patienten nur die Lage des Darms im Abdomen, nicht jedoch die Länge des Darms zwischen den einzelnen Darmabschnitten und den Fixpunkten ändert. Darmbereiche, die in den beiden Bilddatensätzen den gleichen Abstand zum jeweiligen Fixpunkt haben, sollten damit dem gleichen Darmbereich entsprechen und werden zur Verfeinerung der Grobregistrierung herangezogen.
Diese Verfeinerung kann dadurch erfolgen, dass mittels der Grobregistrierung zunächst eine vorläufige Registrierungsmatrix erstellt wird, die dann anhand der zusätzlichen Daten der Feinregistrierung angepasst oder korrigiert wird.
Alternativ oder zusätzlich zu der Nutzung der Fixpunkte werden vorteilhaft auch Darmfalten und/oder der Verlauf der Längsmuskulatur des Darms für die Verfeinerung der Registrierung herangezogen. So können für einzelne oder alle Darmabschnitte jeweils in einem der Volumendatensätze die Falten im Darm erfasst und dann in der Umgebung des aus der Grobregistrierung erhaltenen korrespondierenden Bereichs im anderen Bilddatensatz Falten ähnlicher Größe und Form gesucht. Es wird dann davon ausgegangen, dass die gefundenen Falten ähnlicher Größe und Form der gleichen Position im Darm entsprechen. Diese Information wird zur Verfeinerung der Grobregistrierung eingesetzt. Die Erfassung der Form und Größe der Falten kann mit bekannten Mustererkennungsverfahren automatisiert erfolgen. Es ist jedoch auch eine Benutzerinteraktion möglich, bei der der Benutzer die jeweils ähnlichen Strukturen visuell ermittelt.
In gleicher Weise lässt sich auch der Verlauf der Längsmuskulatur in den Volumendatensätzen ermitteln und vergleichen, um diesen zur Feinregistrierung heranzuziehen. Auch eine Kombination mit den bisher beschriebenen Ausgestaltungen ist selbstverständlich möglich.
Erfindungsgemäß werden für die jeweiligen Darmabschnitte jeweils in einem der Volumendatensätze die Scheitel der Falten bestimmt und für jede Falte durch Linien verbunden, die durch die durch die Längsmuskulatur verursachten Täler zwischen den Scheiteln verlaufen. Entsprechende Linien werden in der Umgebung des durch die Grobregistrierung erhaltenen korrespondierenden Bereichs im anderen Bilddatensatz gezogen. Anschließend wird in diesem anderen Bilddatensatz nach Linien ähnlicher Form wie im ersten Bilddatensatz gesucht, um die Registrierung zu verfeinern.
Erfindungsgemäß werden zusätzlich die vorangehend beschriebenen Linien über Linien verbunden, die entlang der Längsmuskulatur gezogen werden. Für die Verfeinerung der Registrierung können auch nur die Linien der Längsmuskulatur herangezogen werden, die entsprechend in den durch die Grobregistrierung korrespondierenden Bereichen und deren näherer Umgebung auf Ähnlichkeit verglichen werden. Besonders vorteilhaft ist jedoch der Vergleich der gesamten Linienstrukturen, d. h. der Faltenlinien und der Längsmuskulaturlinien, zwischen den korrespondierenden Bereichen der beiden Bilddatensätze, um damit die Grobregistrierung zu verfeinern.
Die Feinregistrierung auf Basis von Falten und/oder Längsmuskulatur erfolgt vorteilhaft anhand einer durch eine Renderingtechnik erhaltenen Darstellung des Darms von außen oder von innen, in der die Falten und die Längsmuskulatur erkennbar sind.
Das vorgeschlagene Verfahren kann in Software implementiert mit einem Rechner durchgeführt werden. Die entsprechende Vorrichtung umfasst dementsprechend eine Recheneinheit mit einem Datenspeicher für die Volumendatensätze und ein Registrierungsmodul, das zur Ausführung der Verfahrensschritte ausgebildet ist. Die Volumendatensätze können dann über ein entsprechendes Anzeigemodul an einer Bildanzeigeeinheit dargestellt werden. Hierbei ist es von Vorteil, wenn dem Anwender bei der Navigation in einem Darmbereich des einen Volumendatensatzes gleichzeitig oder auf eine entsprechende Eingabe hin der auf Basis der Registrierung ermittelte gleiche Darmbereich aus dem anderen Volumendatensatz ebenfalls am Monitor dargestellt wird. Dies erfolgt auf Basis der Registrierung automatisch.
Die Feinregistrierung kann in den obigen Ausgestaltungen vollkommen automatisiert durch das Registrierungsmodul und die Recheneinheit erfolgen. Auch eine durch den Anwender unterstützte semiautomatische oder manuelle Registrierung auf Basis dargestellter Bildabschnitte ist möglich.
Das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals kurz erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines beispielhaften Verfahrensablaufs des vorgeschlagenen Verfahrens,
2 ein Beispiel für den Verlauf der Zentrallinien bei unterschiedlichen Lagen des Patienten,
3 ein Beispiel für den Verlauf von Falten und Längsmuskulatur in einem Darmabschnitt und
4 eine schematische Darstellung der vorgeschlagenen Vorrichtung.
Ein beispielhafter Verfahrensablauf des vorgeschlagenen Verfahrens wird anhand der schematischen Darstellung der 1 erläutert. Hierbei soll eine Registrierung von zwei Darmdatensätzen, Volumendatensatz 1 und Volumendatensatz 2, mit höherer Genauigkeit durchgeführt werden als dies mit bekannten Systemen des Standes der Technik bisher möglich ist. Bei dem Verfahren wird zunächst eine Großregistrierung der beiden Bilddatensätze durchgeführt, die mit bekannten Algorithmen des Standes der Technik erfolgt. Bei der Grobregistrierung wird eine Merkmalsextraktion auf Basis von Zentrallinien durchgeführt, die den Verlauf des Darms in den beiden Bilddatensätzen nachbilden. Hierbei wird nach ähnlichen Abschnitten des Darmverlaufs gesucht, die dann einander zugeordnet werden. Durch diese Grobregistrierung wird dann eine vorläufige Registrierungsmatrix erhalten, die anschließend durch eine Feinregistrierung noch verfeinert wird.
Die 2 zeigt die Zentrallinien 3, 4 der beiden Volumendatensätze des Patienten in Bauchlage (links) und Rückenlage (rechts). Aus der Figur ist der unterschiedliche Verlauf der beiden Zentrallinien in Bauchlage 3 und Rückenlage 4 erkennbar, der die Ungenauigkeiten der durch die Grobregistrierung erhaltenen vorläufigen Registrierungsmatrix verursacht. Auffällig sind die durch Pfeile angedeuteten Positionen des Darmverlaufs, die den drei Fixpunkten 5 des Darms entsprechen, nämlich dem Rectum (unten) und den beiden Flexuren (oben). Bei einer Variante der vorgeschlagenen Feinregistrierung wird der Abstand einzelner Darmabschnitte entlang des jeweiligen Darmverlaufs zu den ein oder mehreren Fixpunkten 5 zur Verfeinerung der Registrierung herangezogen. So markiert bspw. der Punkt X eine in Bauchlage (links) gefundene Läsion. Gesucht wird die Läsion in Rückenlage (rechts). Die Grobregistrierung findet die Läsion nur näherungsweise aufgrund der Umlagerung des Darms zwischen Bauch- und Rückenlage. Aus dem Abstand der Läsion zum Rectum und zur linken Flexur (rechts oben im Bild) entlang der dargestellten Zentrallinie kann die exakte Position auch in der Rückenlage (rechts), d. h. in dem entsprechenden Volumendatensatz, gefunden und die Registrierungsmatrix für diesen Darmabschnitt verfeinert werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Feinregistrierung, die zusätzlich zu der vorangehend beschriebenen Abstandsermittlung oder alternaiv hierzu erfolgen kann, besteht in der Nutzung von Falten und/oder Längsmuskulatur am Darm. Im Dickdarm sind Falten unterschiedlicher Größe und Form erkennbar. Dies ist aus 3 ersichtlich, die eine durch Volumenrendering erhaltene Visualisierung eines Darmabschnitts 13 von außen zeigt. Diese Falten sind in Längsrichtung von den sog. „Tanae Coli”, nämlich Muskeln in Darmlängsrichtung unterbrochen. Sowohl die Falten als auch die Längsmuskeln können für die Verfeinerung der Registrierung verwendet werden. Dazu wird der Scheitel der Falten in den jeweiligen Volumendatensätzen und Darmabschnitten 13 bestimmt und über die durch die Muskeln verursachten Täler durch Linien 6 miteinander verbunden. Die Mittelpunkte der Täler verschiedener Falten bilden die drei Längsmuskel ab, entlang der die Linien 7 gezogen werden. Die Verfeinerung der Registrierung kann auf folgenden unterschiedlichen Kriterien basieren:

– In der Umgebung der von der Grobregistrierung zugeordneten Darmabschnitte 13 wird jeweils in beiden Volumendatensätzen nach Falten gleicher Form und Größe gesucht. Aus äquivalenten Formen bzw. Punkten wird dann die Grobregistrierung angepasst.
– In der Umgebung der von der Grobregistrierung zugeordneten Darmabschnitte 13 werden in beiden Bilddatensätzen die Scheitel der Falten bestimmt und über die Täler durch Linien 6 miteinander verbunden (vgl. 3). Ähnliche Kurven betreffen dann äquivalente Falten und dienen zur Feinregistrierung.
– In der Umgebung der von der Grobregistrierung zugeordneten Darmabschnitte 13 werden in beiden Bilddatensätzen die Scheitel der Falten bestimmt und über die Täler durch Linien 6 miteinander verbunden. Die Mittelpunkte der Verbindungsstücke über die Täler verschiedener Falten werden über weitere Linien 7 miteinander verbunden (siehe 3). Die maximal je drei weiteren Linien 7 in Bauch- und Rückenlage, eventuell inklusive des Abstands zu den weiter oben beschriebenen Fixpunkten 5, dienen dann zur Bestimmung der Feinregistrierung.

Selbstverständlich sind unterschiedliche Kombinationen dieser Techniken zur Feinregistrierung anwendbar.
Eine Vorrichtung mit einer Recheneinheit 8, einem Datenspeicher 9 sowie einem Registrierungsmodul 10, in das die beschriebenen Verfahrensschritte Software-technisch implementiert sind, erlaubt dem Benutzer einen schnellen Wechsel zwischen den beiden Datensätzen und eine exakte Navigation an die jeweils korrespondierenden Positionen. Eine derartige Vorrichtung ist stark schematisiert in 4 dargestellt. Die einzelnen Darmabschnitte können dem über ein Anzeigemodul 11 an einem Bildanzeigegerät 12 dargestellt werden.

Claims

Verfahren zur Registrierung von zumindest zwei Volumendatensätzen des Darms, die mit einem tomographischen Bildgebungsverfahren in zwei unterschiedlichen Lagen eines Patienten aufgezeichnet wurden, bei dem – eine Registrierungsmatrix erstellt wird, durch die jedem den Darm darstellenden Voxel des einen Volumendatensatzes (1) ein korrespondierendes Voxel des anderen Volumendatensatzes (2) zugeordnet wird, das die gleiche Stelle im Darm repräsentieren soll, – wobei zunächst eine Grobregistrierung durchgeführt wird, bei der für beide Volumendatensätze (1, 2) jeweils ein Darmverlauf (3, 4) ermittelt und die beiden Volumendatensätze (1, 2) anhand von Ähnlichkeiten der beiden Darmverläufe (3, 4) registriert werden, – wobei anschließend eine Feinregistrierung durchgeführt wird, bei der die Grobregistrierung anhand lokaler anatomischer Merkmale des Darms verfeinert wird, um die Registrierungmatrix zu erhalten, – wobei die lokalen anatomischen Merkmale oder eine Teilmenge hiervon Falten und Längsmuskeln des Darms sind, – wobei für einzelne oder alle Darmabschnitte (13) jeweils in den durch die Grobregistrierung zugeordneten Bereichen des Darms in den beiden Volumendatensätzen (1, 2) Scheitel von Falten bestimmt und für jede Falte durch erste Linien (6) verbunden werden, die in den durch die Längsmuskeln hervorgerufenen Tälern zwischen den Scheiteln verlaufen, – wobei die ersten Linien (6) über zweite Linien (7) verbunden werden, die den Längsmuskeln folgen, und – wobei jeweils nach zweiten Linien (7) oder einem Muster von zweiten (7) und ersten Linien (6) ähnlicher Form gesucht und die Grobregistrierung anhand von aufgefundenen zweiten Linien (7) ähnlicher Form oder einem aufgefundenen Muster von zweiten (7) und ersten Linien (6) ähnlicher Form verfeinert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die lokalen anatomischen Merkmale oder eine Teilmenge hiervon Fixpunkte (5) des Darms sind, die in den Volumendatensätzen (1, 2) lokalisiert und zugeordnet werden, und bei dem gleiche Abschnitte des Darms in den beiden Volumendatensätzen (1, 2) anhand ihres entlang des Darmverlaufs (3, 4) ermittelten Abstandes von den Fixpunkten (5) bestimmt und zugeordnet werden, um die Registrierung zu verfeinern.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem einem Benutzer bei einer Visualisierung eines Darmabschnittes (13) auf Basis eines der beiden Volumendatensätze (1, 2) jeweils automatisch oder auf eine Anforderung des Benutzers der aus der Registrierungsmatrix automatisch ermittelte gleiche Darmabschnitt auf Basis des anderen der beiden Volumendatensätze (1, 2) visualisiert wird.
Vorrichtung zur Registrierung von zumindest zwei Volumendatensätzen des Darms die mit einem tomographischen Bildgebungsverfahren in zwei unterschiedlichen Lagen eines Patienten aufgezeichnet wurden, – die zumindest eine Recheneinheit (8), einen Datenspeicher (9) und ein Registrierungsmodul (10) umfasst, das eine Registrierungsmatrix erstellt, durch die jedem den Darm darstellenden Voxel des einen Volumendatensatzes (1) ein korrespondierendes Voxel des anderen Volumendatensatzes (2) zugeordnet wird, das die gleiche Stelle im Darm repräsentieren soll, – wobei das Registrierungsmodul (10) so ausgebildet ist, dass es zunächst eine Grobregistrierung durchführt, bei der für beide Volumendatensätze (1, 2) jeweils ein Darmverlauf (3, 4) ermittelt und die beiden Volumendatensätze (1, 2) anhand von Ähnlichkeiten der beiden Darmverläufe (3, 4) registriert werden, und dass es anschließend eine Feinregistrierung durchführt, bei der die Grobregistrierung anhand lokaler anatomischer Merkmale des Darms verfeinert wird, um die Registrierungmatrix zu erhalten wobei das Registrierungsmodul (10) für einzelne oder alle Darmabschnitte (13) jeweils in den durch die Grobregistrierung zugeordneten Bereichen des Darms in den beiden Volumendatensätzen (1, 2) Scheitel von Falten bestimmt und für jede Falte durch erste Linien (6) verbindet, die in den durch die Längsmuskeln hervorgerufenen Tälern zwischen den Scheiteln verlaufen, die ersten Linien (6) über zweite Linien (7) verbindet, die den Längsmuskeln folgen, und anschließend jeweils nach zweiten Linien (7) oder einem Muster von zweiten (7) und ersten Linien (6) ähnlicher Form sucht und die Grobregistrierung anhand von aufgefundenen zweiten Linien (7) ähnlicher Form oder einem aufgefundenen Muster von zweiten (7) und ersten Linien (6) ähnlicher Form verfeinert.
Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der das Registrierungsmodul (10) so ausgebildet ist, dass es Fixpunkte (5) des Darms in den Volumendatensätzen (1, 2) lokalisiert und zuordnet und gleiche Abschnitte des Darms in den beiden Volumendatensätzen (1, 2) anhand ihres entlang des Darmverlaufs (3, 4) ermittelten Abstandes von den Fixpunkten (5) bestimmt und zuordnet, um die Regsitrierung zu verfeinern.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, die ein Anzeigemodul (11) aufweist, das einem Benutzer bei einer Visualisierung eines Darmabschnittes (13) auf Basis eines der beiden Volumendatensätze (1, 2) jeweils automatisch oder auf eine Anforderung des Benutzers den aus der Registrierungsmatrix automatisch ermittelten gleichen Darmabschnitt auf Basis des anderen der beiden Volumendatensätze (1, 2) visualisiert.