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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur bewegungskompensierten Rekonstruktion
eines wenigstens eine Hochkontraststruktur umfassenden dreidimensionalen
Bilddatensatzes aus zweidimensionalen, die Hochkontraststruktur
und wenigstens eine Niedrigkontraststruktur zeigenden Rohbildern,
wobei zur Bewegungskompensation wenigstens ein die Verschiebung
von Punkten der Hochkontraststruktur zwischen zwei Zeitpunkten eines
sich zyklisch wiederholenden Bewegungsablaufs beschreibendes Bewegungsfeld
verwendet wird, sowie eine zugehörige Röntgeneinrichtung.
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Im
Bereich der Computertomographie ist es seit langem bekannt, zweidimensionale
Röntgenbilder (Rohbilder) aus verschiedenen Projektionsrichtungen
aufzunehmen und daraus einen dreidimensionalen Bilddatensatz zu
rekonstruieren. Aufnahmen mit CT-Einrichtungen sind schnell getätigt,
jedoch sind CT-Einrichtungen nicht an jedem Ort vorhanden und ein
interventioneller Eingriff, beispielsweise ein minimalinvasiver
Eingriff, ist bei einem in einer CT-Einrichtung befindlichen Patienten
meist nicht durchführbar. Doch auch andere Röntgeneinrichtungen,
insbesondere so genannte C-Arm-Röntgeneinrichtungen, die
einen C-Arm umfassen, an dem sich gegenüberliegend eine
Strahlungsquelle und ein Strahlungsdetektor angeordnet sind, werden
aus verschiedenen Gründen heutzutage genutzt, um dreidimensionale
Bilddatensätze aufnehmen zu können. Auch dabei
werden, insbesondere in verschiedenen Stellungen des C-Arms, eine
Vielzahl von zweidimensionalen Röntgenbildern (Rohbildern)
aufgenommen, aus denen dann mittels der auch in der Computertomographie
bekannten Verfahren, beispielsweise der gefilterten Rückprojektion,
dreidimensionale Bilddatensätze rekonstruiert werden können.
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Ein
Anwendungsgebiet ist insbesondere die Angiographie (die Darstellung
der Blutgefäße, insbesondere der Arterien, Venen
und Herzkammern des Körpers mittels bildgebender Röntgenverfahren),
im Vorliegenden also hauptsächlich die so genannte 3D-Rotationsagiographie.
Insbesondere bei der Untersuchung des Herzens und der dieses umgebenden
Koronargefäße – wobei häufig
ein Kontrastmittel gegeben wird – besteht das aufnahmetechnische Problem,
dass diese Blutgefäße infolge des Herzschlags
einer ständigen, zyklischen Bewegung ausgesetzt sind. Diese
Bewegung ist bei der Aufnahme von Rohbildern mit einer C-Arm-Röntgeneinrichtung besonders
relevant, da die Aufnahmezeiten aufgrund des eher langsam verfahrbaren
C-Arms nennenswert länger sind als beispielsweise bei der
Computertomographie (5 Sekunden–10 Sekunden im Gegensatz zu
etwa 1 Sekunde). Die Bewegung führt daher herkömmlicherweise
zu starken Bildartefakten bei der Rekonstruktion des dreidimensionalen
Bilddatensatzes, die die Bildqualität mitunter erheblich
verschlechtern. Dies gilt ähnlich in anderen Bereichen, beispielsweise
bei Lungenaufnahmen aufgrund der Atembewegung, insbesondere auch
bei lang andauernden Aufnahmen.
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Zur
Lösung dieses Problem wird beispielsweise durch die
DE 10 2004 048 209
B3 , deren Offenbarungsgehalt durch Bezugnahme hiermit vollständig
in die Beschreibung der vorliegenden Erfindung aufgenommen ist,
vorgeschlagen, Bewegungsfelder zu ermitteln, die die Verschiebung
von Punkten zwischen zwei Zeitpunkten des sich zyklisch wiederholenden
Bewegungsablaufs, insbesondere des Herzzyklus, beschreiben. Dazu
ist dort konkret vorgesehen, zunächst alle Rohbilder nach
Maßgabe einer zyklischen Relativzeit zu synchronisieren,
also in Gruppen mit vergleichbarer Relativzeit aufzuteilen. Dabei
können beispielsweise bestimmte Abschnitte des Herzzyklus
betrachtet werden. Die gleichen Zeitpunkten/Zeitbereichen im Herzzyklus
zugeordneten Rohbilder werden dann zumindest teilweise genutzt, um
einen zugehörigen vorläufigen dreidimensionalen Bilddatensatz
zu rekonstruieren, wofür übliche Rekonstruktionsverfahren,
beispielsweise die gefilterte Rückprojektion, eingesetzt
werden können. Es werden also feste Bewe gungszustände
des aufgenommenen Bereichs betrachtet und vorläufige Bilddatensätze
erzeugt, in dem lediglich zu diesen Bewegungszeitpunkten aufgenommene
Rohbilder betrachtet werden. Dadurch wird ein Bilddatensatz geringer
Qualität erzeugt, in dem nur Hochkontraststrukturen, beispielsweise
kontrastmittelgefüllte Blutgefäße und/oder
Marker, hinreichend deutlich zu erkennen sind, um die es aber in
den meisten dieser Bilder gerade geht.
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Durch
Vergleich zweier solcher vorläufiger dreidimensionaler
Bilddatensätze kann nun ein zugehöriges Bewegungsfeld
abgeleitet werden. Das Bewegungsfeld ist ein dreidimensionales Vektorfeld, durch
welches Voxel oder Voxelgruppen des einen vorläufigen Bilddatensatzes
mit Voxeln oder Voxelgruppen des anderen vorläufigen Bilddatensatzes verknüpft
werden. Das Bewegungsfeld kennzeichnet hierbei eine Bewegung, d.
h., eine räumliche Veränderung einander entsprechender
Hochkontraststrukturen zwischen dem als Ausgangspunkt herangezogenen
ersten Bilddatensatz und dem zeitlich späteren oder früheren
zweiten Bilddatensatz. Dabei kann beispielsweise eine Korrelationsmethode
verwendet werden, insbesondere Block-Merging oder eine auf optischem
Fluss basierende Methode.
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Durch
das Bewegungsfeld kann folglich jeder der vorläufigen Bilddatensätze
an einen bestimmten Referenzzeitpunkt zurückgerechnet werden,
folglich zur Bewegungskompensation genutzt werden. Der endgültige
dreidimensionale Bilddatensatz kann beispielsweise letztendlich
durch Aufsummierung sämtlicher bewegungskompensierter vorläufiger
Bilddatensätze erhalten werden.
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Da
den vorläufigen Bilddatensätzen nur wenige der
zweidimensionalen Röntgenbilder (Rohbilder) zugrunde liegen,
sind zwar die Hochkontraststrukturen, beispielsweise kontrastmittelgefüllte
Blutgefäße, gut zu erkennen, gegebenenfalls jedoch auch
in dem Bild enthaltene Niedrigkontraststrukturen werden nicht hinreichend
erkennbar abgebildet. Das Bewegungsfeld bezieht sich folglich auf
die (im Allgemeinen auch im Mittel punkt des Interesses stehenden)
Hochkontraststrukturen, welche korrekt bewegungskompensiert im endgültigen
dreidimensionalen Bilddatensatz enthalten sind. Es treten jedoch Fälle
auf, in denen auch Niedrigkontraststrukturen von Interesse sein
können.
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Als
Beispiel seinen vorliegend Gefäßverschlüsse,
insbesondere chronische komplette Gefäßverschlüsse
(chronic total occlusion, CTO), genannt. Bei dieser Erkrankung ist
ein Abschnitt eines Koronargefäßes durch einen
Thrombus komplett verschlossen. Das bedeutet folglich, dass das
Kontrastmittel nicht in diese Gefäße vordringen
kann, wobei jedoch der Berechnung des Bewegungsfeldes die kontrastmittelgefüllten
Gefäße als Hochkontraststrukturen zugrunde liegen.
Gefäßverschlüsse, insbesondere CTOs,
können also mit C-Arm-Röntgeneinrichtungen bislang
nicht dargestellt werden, trotzdem sie als Niedrigkontraststrukturen
in den zugrunde liegenden Rohbildern enthalten sind. Zwar ist es möglich,
CTOs mittels der Computertomographie darzustellen, welche allerdings
ein diagnostisches Verfahren darstellt, das lediglich vor einem
Eingriff angewendet werden kann. Dies ist mit zusätzlichem logistischem
Aufwand verbunden und kann wegen der Zeitdifferenz zwischen Bildgebung
und Eingriff dazu führen, dass die Bilddaten nicht perfekt
zur Situation während des Eingriffs passen.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur bewegungskompensierten Rekonstruktion
von dreidimensionalen Bilddatensätzen, die insbesondere
mit einer C-Arm-Röntgeneinrichtung aufgenommen wurden,
so auszugestalten, dass auch Niedrigkontraststrukturen bewegungskompensiert
rekonstruiert werden können.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass
zur korrekten Rekonstruktion der Niedrigkontraststruktur in dem
dreidimensionalen Bilddatensatz nach Ermittlung eines Bewegungsfeldes
dieses insbesondere durch automatische Interpolation und/oder Dilatation
auf einem die Niedrigkontraststruk tur wenigstens teilweise umfassenden Rekonstruktionsbereich
erweitert wird.
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Die
Ermittlung des wenigstens einen Bewegungsfelds kann dabei vorteilhafterweise
wie in der bereits zitierten
DE 10 2004 048 209 B3 beschrieben durchgeführt
werden, wobei durch Zuordnung wenigstens eines Teils der Rohbilder
zu Rekonstruktionsgruppen unter Berücksichtigung einer
zyklischen Relativzeit und Erstellung von vorläufigen dreidimensionalen
Bilddatensätzen wenigstens ein Bewegungsfeld durch Vergleich
der Hochkontraststrukturen in zwei vorläufigen Bilddatensätzen
ermittelt wird und die Rekonstruktion des endgültigen Bilddatensatzes
unter Berücksichtigung des wenigstens einen Bewegungsfeldes
erfolgt. Allgemein werden üblicherweise mehr als ein Bewegungsfeld
ermittelt, beispielsweise zehn Bewegungsfelder, die sich auf eine Referenzrelativzeit
beziehen können oder auch auf die Bewegung zwischen zwei
vorläufigen Bilddatensätzen abzielen können.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Idee ist es also, die aus den Hochkontraststrukturen
erhaltenen Bewegungsinformationen zu nutzen, um auch Bewegungsinformationen
für die Niedrigkontraststrukturen zu erhalten, so dass
auch diese letztlich korrekt und bewegungskompensiert rekonstruiert werden
können. Das Bewegungsfeld soll also in Bereichen, in denen
es aufgrund des niedrigen Kontrastes im Bild nicht ermittelt werden
kann, bevorzugt automatisch, möglicherweise aber auch unter
Rückgriff auf Benutzer-Interaktion, aus den vorhandenen
Bewegungsfeld-Daten insbesondere interpoliert und/oder anderweitig
ermittelt werden, so dass eine erweiterte bewegungskompensierte
dreidimensionale Rekonstruktion folgen kann. Dem liegt die Annahme
zugrunde, dass die interessierenden Niedrigkontraststrukturen sich,
selbst wenn sie nur schlecht in den Rohbildern zu erkennen sind, ähnlich
wie benachbarte (Hochkontraststruktur-)Bereiche bewegen.
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In
besonders vorteilhafter Ausführung wird das erfindungsgemäße
Verfahren vollautomatisch durchgeführt. Nachdem also die zugrunde
liegenden zweidimensionalen Röntgenbilder als Rohbilder
aufgenommen worden sind, werden vollautomatisch die Bewegungsfelder
ermittelt und erweitert, woraufhin die Rekonstruktion des endgültigen
dreidimensionalen Bilddatensatzes unter Berücksichtigung
der erweiterten Bewegungsfelder erfolgt.
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Besonders
vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren
angewendet werden, wenn als Hochkontraststruktur insbesondere kontrastmittelgefüllte
Blutgefäße und als Niedrigkontraststruktur ein Gefäßverschluss,
insbesondere ein CTO, betrachtet werden. Dann kann durch eine bewegungskompensierte
Rekonstruktion auch eine Sichtbarmachung weniger stark kontrastierter
Bereiche eines Thrombus ermöglicht werden. Auf diese Weise
können dreidimensionale Bilddatensätze von CTOs
auch am Ort des Eingriffs, an dem beispielsweise nur eine C-Arm-Röntgeneinrichtung
vorliegt, erzeugt werden, welche für die Planung und die
Navigation während des Eingriffs nützlich sind.
Obwohl ähnliche Daten auch vorher durch Computertomographie
gewonnen werden könnten, haben die mit einer vor Ort befindlichen
Röntgeneinrichtung, insbesondere einem Angiographiesystem,
erzeugten 3D-Rekonstruktionen den Vorteil, dass sie automatisch
im richtigen Koordinatensystem aufgenommen sind, d. h., ein aufwendiger
Registrierprozess entfällt.
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Es
sei an dieser Stelle noch angemerkt, dass das erfindungsgemäße
Verfahren über die Anwendung bei Gefäßverschlüssen
im Herzbereich hinaus auch anderweitig vorteilhaft Anwendung finden
kann, beispielsweise, wenn Marker oder dergleichen als Hochkontraststrukturen
genutzt werden können, um aus deren Bewegungsdaten – das
Bewegungsfeld kann beispielsweise auch durch Triangulation oder dergleichen
ermittelt werden – Schlussfolgerungen auf die Bewegung
umgebender Niedrigkontraststrukturen gezogen werden können.
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In
einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann zur Erweiterung
des Bewegungsfeldes insbesondere auf den gesamten Rekonstruktionsbereich
ein Dilatationsalgorithmus ver wendet werden. Solche Algorithmen
sind im Stand der Technik grundsätzlich bekannt und werden
genutzt, um von nur auf bestimmten Bereichen bekannten Informationen,
insbesondere auch vektorwertigen Informationen, auf umgebende Bereiche
zu schließen. Ein solcher Dilatationsalgorithmus kann letztlich
beliebig komplex ausgeführt werden, beispielsweise kann
vorgesehen sein, dass der Dilatationsalgorithmus auf dem nächstliegenden
Punkt des bekannten Bewegungsfeldes basiert, bevorzugt werden jedoch wenigstens
zwei nächstliegende Punkte des Bewegungsfeldes gewichtet
betrachtet. Auch Entwicklungen in bekannten Bereichen können
berücksichtigt werden, beispielsweise Gradienten oder dergleichen. Ein
solcher Dilatationsalgorithmus ermöglicht es also, ausgehend
von Teilbereichen des gesamten Rekonstruktionsbereichs in deren
Umgebung auch die Bewegung kennzeichnende Daten zu erhalten, insbesondere
im gesamten vorgesehenen Rekonstruktionsbereich.
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Geht
es nur um bestimmte, schlussfolgerbare Rekonstruktionsbereiche,
in denen die Niedrigkontraststrukturen vorliegen, kann in weiterer
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein, dass zunächst
manuell und/oder automatisch wenigstens ein Rekonstruktionsbereich
bestimmt wird, auf den das Bewegungsfeld erweitert werden soll. Die
Erweiterung des Bewegungsfeldes kann also – so dass sie
insbesondere schneller und/oder genauer durchführbar ist,
auf bestimmte definierbare Rekonstruktionsbereiche beschränkt
werden, die zumindest teilweise manuell, aber auch automatisch gewählt
werden können. Erfolgt die Bestimmung der Rekonstruktionsbereiche
manuell und/oder semiautomatisch, kann vorgesehen sein, dass sie
anhand einer Darstellung des Bewegungsfeldes und/oder eines vorläufigen
Bilddatensatzes erfolgt. Auch semiautomatische Ausgestaltungen sind
hier denkbar, indem beispielsweise durch einen Benutzer lediglich ein
Punkt zwischen zwei Bereichen, in denen das Bewegungsfeld bekannt
ist, markiert ist, und dann, beispielsweise elliptisch, automatisch
der Rekonstruktionsbereich hieraus ermittelt wird.
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Die
Bestimmung der Rekonstruktionsbereiche kann bevorzugt insbesondere
vollautomatisch anhand eines anatomischen Atlasses erfolgen, insbesondere
im Fall von Blutgefäßen als Hochkontraststrukturen
und Gefäßverschlüssen als Niedrigkontraststrukturen
im Bereich des Herzens anhand eines Modells des Koronarbaums. Sind
es bestimmte Strukturen des menschlichen Körpers, die als
Hochkontraststrukturen besonders deutlich sichtbar sind, und sind
Teile dieser Strukturen und/oder benachbarte Strukturen als Niedrigkontraststrukturen
grundsätzlich nur schlecht in den Bildern sichtbar, kann
ein anatomischer Atlas genutzt werden, um die Lage der interessierenden
Niedrigkontraststrukturen anhand der bekannten Lage von Hochkontraststrukturen schlusszufolgern
und dementsprechend die Rekonstruktionsbereiche zu wählen.
Dies ist insbesondere im angesprochenen Fall von Gefäßverschlüssen
interessant, worin letztlich ein Teil des Koronarbaums „fehlt”.
Dieser Teil kann dann anhand dieser Prüfung gegenüber
einem Modell des Koronarbaums aufgefunden und als Rekonstruktionsbereich,
in dem das Bewegungsfeld erweitert wird, definiert werden. Dabei
kann beispielsweise ein elliptischer Bereich zwischen zwei grundsätzlich
zu verbindenden „Enden” der Hochkontraststruktur
gewählt werden, der einen dazwischen liegenden Thrombus
einschließen dürfte.
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Es
ist jedoch auch – wiederum insbesondere im Fall von Blutgefäßen
als Hochkontraststrukturen und Gefäßverschlüssen
als Niedrigkontraststrukturen im Bereich des Herzens – denkbar,
dass die Bestimmung der Rekonstruktionsbereiche insbesondere vollautomatisch
anhand eines geometrischen Bildbearbeitungsalgorithmus zur Verbindung
disjunkter Strukturen erfolgt. Solche Algorithmen sind bekannt und
können – gegebenenfalls auch gänzlich
ohne Vorwissen – genutzt werden, um beispielsweise durch
Gefäßverschlüsse ausgelöste
fehlende Verbindungen im Koronarbaum aufzufinden, welche dann als
Rekonstruktionsbereiche zur Erweiterung des Bewegungsfeldes markiert
werden können, gegebenenfalls wiederum mit einem Zusatzabstand.
Solcherlei Algorithmen lassen sich jedoch auch gut in einem se miautomatischen
Verfahren oder in Verbindung mit einem anatomischen Atlas einsetzen.
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Sind
Rekonstruktionsbereiche definiert, so kann die Erweiterung des Bewegungsfeldes
in den Rekonstruktionsbereichen durch Interpolation erfolgen. Dies
ist insbesondere dann wieder vorteilhaft einsetzbar, wenn es um
Gefäßverschlüsse geht, bei denen letztlich
ermittelbar ist, wo die dem Thrombus benachbarten „Enden” der
Hochkontraststruktur liegen. Die Interpolation kann dabei linear
erfolgen, wobei beispielsweise geeignete Stützpunkte an
den bereits erwähnten „Enden” der Hochkontraststrukturen gewählt
werden. Bevorzugt ist es jedoch denkbar, bei der Betrachtung von
Blutgefäßen im Bereich des Herzens einen Fit an
ein vierdimensionales Herzmodell, welches also auch die Herzbewegungen
enthält, vorzunehmen. Das vierdimensionale Herzmodell kann
im Übrigen auch dem schon erwähnten Modell des
Koronarbaums entsprechen, so dass in verschiedenen Stadien des Verfahrens
ein- und dasselbe Modell Verwendung finden kann.
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Neben
dem Verfahren betrifft die Erfindung auch eine Röntgeneinrichtung,
die zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden
Ansprüche ausgebildet ist. Eine solche Einrichtung kann
beispielsweise eine C-Arm-Röntgeneinrichtung sein, welche
einen C-Arm mit einer Strahlungsquelle und einem Strahlungsdetektor
umfasst. Dieser ist insbesondere drehbar bevorzugt um eine isozentrische
Achse gelagert, so dass mittels der Strahlungsquelle und des Strahlungsdetektors
Rohbilder eines etwa im Isozentrum gelagerten Objekts unter verschiedenen
Projektionswinkeln aufgenommen werden können. Weiterhin
ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die zur Erzeugung des bewegungskompensierten
dreidimensionalen Bilddatensatzes des Objekts anhand der aufgenommenen
Rohbilder ausgebildet ist. Die erfindungsgemäße
Röntgeneinrichtung kann dabei zusätzlich noch
eine Messvorrichtung umfassen, mit der der Herzzyklus und/oder der Atmenzyklus,
je nachdem, was benötigt wird, gemessen werden kann. Dabei
kann ein Zeitpunkt innerhalb des Herz- bzw. Atemzyklus immer den
Rohbildern zu geordnet werden, um im Sinne des eingangs genannten
Verfahrens eine Zuordnung zu Rekonstruktionsgruppen und die Erzeugung
von vorläufigen Bilddatensätzen zu bestimmten
Zeitpunkten des Bewegungszyklus zu ermöglichen.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich
aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen
sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung,
und
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2 bis 5 Illustrationen
zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung 1,
hier eine 3D-Rotationsangiographieeinrichtung, mit der ein zu untersuchendes
Objekt, hier ein Patient 2, aufgenommen werden soll. Die
Röntgeneinrichtung 1 umfasst eine Aufnahmeeinheit 3 mit
einer Strahlungsquelle 4 und einem Strahlungsdetektor 5,
die sich gegenüberliegend an den Enden eines C-Arms 6 angeordnet
sind. Der C-Arm 6 ist wiederum etwa mittig an einem Stativ 7 um
eine isozentrische Achse 8 drehbar gelagert, wobei selbstverständlich
auch andere Bewegungsmöglichkeiten des C-Arms 6 möglich
sind, um die isozentrische Achse anders zu definieren. Durch Drehung des
C-Arms 6 ändert sich die Richtung eines von der Strahlungsquelle 4 ausgesandten
Zentralstrahls 9, also die Projektionsrichtung, so dass
zweidimensionale Röntgenbilder, im Folgenden Rohbilder,
unter verschiedenen Projektionswinkeln aufgenommen werden. Auf diese
Weise wird ein interessierender Bereich des Patienten 2,
vorliegend der Bereich des Herzens, aufgenommen.
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Die
Röntgeneinrichtung 1 umfasst ferner einen Patiententisch 10 mit
einer Patientenlagerungsplatte 11, auf welcher der Patient 2 während
einer Untersuchung gelagert werden kann. Ferner ist eine EKG-Einheit 12 mit
einer Anzahl von EKG-Sensoren 13 zur Aufnahme eines Elektrokardiogramms
(EKG) vorgesehen. Es wird also der Herzzyklus des Patienten 2 gemessen.
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Schließlich
umfasst die Röntgeneinrichtung 1 eine Steuereinrichtung 14,
welche eine Recheneinrichtung 15 mit einer Auswerteeinheit 16 zur
Auswertung der Rohbilder und zur insbesondere bewegungskompensierten
Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bilddatensatzes umfasst.
Weiterhin sind Ein-/Ausgabemittel 17 vorgesehen.
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Die
Steuereinrichtung 14 ist nun zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet,
das bedeutet, es ist mit ihr eine bewegungskompensierte Rekonstruktion
eines dreidimensionalen Bilddatensatzes aus Rohbildern möglich,
die eine Bewegungskorrektur auch für Niedrigkontraststrukturen
erlaubt, indem ein die Verschiebung von Punkten der Hochkontraststruktur
zwischen zwei Zeitpunkten des Herzzyklus beschreibendes Bewegungsfeld
auf einen die Niedrigkontraststruktur umfassenden Rekonstruktionsbereich
erweitert wird.
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Die
Bewegungsfelder – im Allgemeinen werden es mehrere sein – können
dabei beispielsweise mit dem in der Eingangs bereits zitierten
DE 10 2004 048 209
B3 beschriebenen Verfahren ermittelt werden, dementsprechend
sei diesbezüglich auf die dortigen Ausführungen
verwiesen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren setzt an, wenn die
Bewegungsfelder bereits ermittelt sind. Dies soll am Beispiel eines
chronischen totalen Gefäßverschlusses (CTO) im
Koronarbaum des Herzens anhand der 2–5 näher
erläutert werden. Dabei zeigt 2 schematisch
kontrastmittelgefüllte Blutgefäße 18 des
koronaren Gefäßbaums 19, die eine Hochkontraststruktur
darstellen, in den Rohbildern und den vorläufigen dreidimensionalen Bilddatensätzen
also deutlich zu erkennen sind. Der bei 20 angedeutete
CTO ist jedoch eine Niedrigkontraststruktur, so dass an diesen Stellen
kein Bewegungsfeld ermittelt werden kann.
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3 zeigt
nun den Fall, dass für die Hochkontraststruktur bereits
ein durch die Pfeile 21 symbolisiertes Bewegungsfeld ermittelt
wurde. Ersichtlich weist dieses an der Stelle des CTO 20 eine
Lücke auf. Das erfindungsgemäße Verfahren
zielt nun dahin, dass die dort befindlichen Niedrigkontraststrukturen
dennoch bewegungskompensiert rekonstruiert werden können,
indem das Bewegungsfeld wenigstens dorthin erweitert wird.
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Dazu
ist in dieser Ausführungsform vorgesehen, zunächst
einen Rekonstruktionsbereich 22 zu definieren, in dem diese
Erweiterung erfolgen soll. Der Rekonstruktionsbereich 20 umfasst
demnach die Niedrigkontraststruktur, den CTO 20. Während
es grundsätzlich auch möglich ist, diese Bestimmung manuell
oder semiautomatisch durch Darstellung des Bewegungsfeldes und/der
eines Bildes bzw. Bilddatensatzes unter Mitwirkung des Benutzer
festzulegen, geschieht dies im vorliegenden Ausführungsbeispiel
automatisch unter Hinzunahme eines Modells des Koronarbaums. Durch
Vergleich mit diesem Modell ist es möglich, vollkommen
automatisch die durch den CTO 20 in den Bildern entstandene
Lücke festzustellen und einen entsprechenden Rekonstruktionsbereich 22 festzulegen,
was hier in Form eines Ellipsoiden geschehen ist.
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Es
sei darauf hingewiesen, dass eine solche automatische Bestimmung
der Rekonstruktionsbereiche auch mittels eines geometrischen Bildverarbeitungsalgorithmus
zur Verbindung disjunkter Strukturen realisiert werden kann.
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Die
Erweiterung des Bewegungsfeldes erfolgt vorliegend, wie durch 4 angedeutet,
durch Interpolation. Die Erweiterung des Bewegungsfeldes wird dabei
durch die Pfeile 23 angedeutet. Die Interpolation kann
zwar grundsätzlich linear erfolgen, vorliegend ist jedoch
vorgesehen, dass ein Fit an ein vierdimensionales Herzmodell, welches
folglich auch die Bewegungsabläufe beschreibt, erfolgt.
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Ergebnis
ist, vgl. 5, ein erweitertes Bewegungsfeld,
das auch die Bereiche der Niedrigkontraststruktur, also des CTO 20,
abdeckt. Dieses erweiterte Bewegungsfeld wird nun zur Rekonstruktion des
endgültigen dreidimensionalen Bilddatensatzes genutzt,
so dass auch die Niedrigkontraststruktur in hervorragender Qualität
dargestellt werden kann.
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Es
sei schließlich noch darauf hingewiesen, dass – insbesondere,
wenn das Bewegungsfeld auf das gesamte Rekonstruktionsgebiet erweitert
werden soll, auch Dilatationsalgorithmen im erfindungsgemäßen
Verfahren Verwendung finden können. Dabei werden häufig
wenigstens zwei, aber auch mehr Punkte betrachtet, die dem aufzufüllenden
Voxel benachbart sind und ein Bewegungsfeld beinhalten. Diese Punkte
können dann gegebenenfalls nach ihrem Abstand gewichtet
berücksichtigt werden, um das Bewegungsfeld zu erweitern.
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- 1
- Röntgeneinrichtung
- 2
- Patient
- 3
- Aufnahmeeinheit
- 4
- Strahlungsquelle
- 5
- Strahlungsdetektor
- 6
- C-Arm
- 7
- Stativ
- 8
- Achse
- 9
- Zentralstrahl
- 10
- Patiententisch
- 11
- Patientenlagerungsplatte
- 12
- EKG-Einheit
- 13
- EKG-Sensor
- 14
- Steuereinrichtung
- 15
- Recheneinrichtung
- 16
- Auswerteeinheit
- 17
- Ein-/Ausgabemittel
- 18
- Blutgefäß
- 19
- Gefäßbaum
- 20
- CTO
- 21
- Pfeil
- 22
- Rekonstruktionsbereich
- 23
- Pfeil
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004048209
B3 [0004, 0011, 0029]