DE102009052315B4

DE102009052315B4 - Verfahren zur Hervorhebung lokaler Eigenschaften in anatomischen Volumendarstellungen von Gefäßstrukturen und Computersystem zur Durchführung dieses Verfahrens

Info

Publication number: DE102009052315B4
Application number: DE102009052315.4A
Authority: DE
Inventors: Christina Biermann; Fernando Vega-Higuera
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2009-11-02
Filing date: 2009-11-02
Publication date: 2019-03-07
Anticipated expiration: 2029-11-03
Also published as: CN102048584A; US8417008B2; DE102009052315A1; US20110103667A1; CN102048584B

Abstract

Verfahren zur Hervorhebung lokaler Eigenschaften in anatomischen Volumendarstellungen von Gefäßstrukturen (9), insbesondere in Volumendarstellungen (14) aus CT- oder CTA-Untersuchungen, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
1.1. Bestimmung oder Empfang eines Volumens von Interesse (Volume of Interest = VOI);
1.2. Erzeugung oder Empfang mindestens eines ersten tomographischen Volumendatensatzes im VOI, aufweisend eine gerenderte Darstellung einer Gefäßstruktur (9),
1.3. Erzeugung oder Empfang mindestens eines zweiten Volumendatensatzes, der als Maske (12, 13) für den ersten Volumendatensatz dient und je Voxel mindestens einen Eigenschaftsvektor mit einer Mindestdatenbreite von 2 bit aufweist,
1.4. Entgegennahme von Eigenschaftsdefinitionen für mindestens eine vorgegebene Position oder vorgegebene Region der mindestens einen Maske (12, 13) oder des positionsgleichen ersten Volumendatensatzes aus mehreren Befundungsquellen in Form mindestens eines Befundes mindestens eines Arztes und/oder mindestens eines Befundes aus mindestens einem automatischen Befundsystem unter Angabe einer Wahrscheinlichkeit für das Zutreffen des Befundes,
1.5. Kodierung der Eigenschaftsdefinitionen in dem mindestens einen, der zuvor genannten Eigenschaftsvektoren der mindestens einen Maske,
1.6. gemeinsame Darstellung des ersten Volumendatensatzes und der mindestens einen Maske (12, 13), wobei durch die mindestens eine Maske (12, 13) eine definierte Umgebung der vorgegebenen Position oder der vorgegebenen Region in Abhängigkeit des im ersten tomographischen Volumendatensatzes im VOI vorliegenden mindestens einen Eigenschaftsvektors durchscheinend markiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Hervorhebung lokaler Eigenschaften in anatomischen Volumendarstellungen von Gefäßstrukturen, wobei in einem Volumen von Interesse (Volume of Interest = VOI) Eigenschaftsdefinitionen, wie manuelle oder automatisch erhobene Befunde zu bestimmten Bereichen der Darstellung, herausgestellt und mit zusätzlichen Informationen versehen gezeigt werden sollen.
Aufgrund der immer spezieller werdenden Diagnosetechniken und der dadurch auch räumlich dezentralisierten Untersuchungen wird es immer häufiger notwendig, eine Vielzahl von diagnostischen Informationen einer Vielzahl von diagnostisch und therapeutisch tätigen Personen die an verschiedenen Stellen gefundenen diagnostischen Informationen zur Verfügung zu stellen. Grundsätzlich wurde dies bisher durch das Schreiben von Befunden in geschriebener Textform durchgeführt, wobei der jeweils behandelnde Arzt alle letztendlich nicht-relevanten und relevanten Befunde lesen und nach ihrer Wichtigkeit einstufen musste und schließlich aus der Summe der vorliegenden externen und eigenen Informationen diagnostische und/oder therapeutische Schlüsse ziehen musste. Eine Verbesserung bezüglich der Koordinierung solcher Informationsmengen konnte durch moderne Telekommunikationsmittel erreicht werden. Hiermit können nun ohne große Zeitverzögerungen Informationen untereinander ausgetauscht werden, wobei auch beispielsweise komplette CT-Darstellungen, gegebenenfalls mit Befunden versehen, ausgetauscht werden.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei der Darstellung von dreidimensionalen Gefäßstrukturen, insbesondere bei der Darstellung von Herzgefäßen, auf der Basis von CT- oder CTA-Aufnahmen an Positionen, die durch einen Arzt befundet wurden oder an Positionen, die durch ein automatisches Befundungssystem beurteilt wurden, die Befunde gegebenenfalls auch deren Wahrscheinlichkeit oder sonstige Eigenschaften von Läsionen mit Hilfe von beschrifteten Markierungen, zum Beispiel „Fähnchen“ mit Bezugslinien zur befundeten Position oder Läsion, zu kennzeichnen.
Hierbei ergeben sich zwei wesentliche Probleme. Zum Einen wird die Darstellung durch eine Vielzahl von Markierungen und Beschriftungen unübersichtlich beziehungsweise werden durch die Markierungen und Beschriftungen wesentliche anatomische Strukturen verdeckt. Hierdurch kann es vorkommen, dass noch nicht entdeckte Läsionen allein durch die Informationen zu anderen zuvor entdeckten Läsionen im Hintergrund bleiben und letztendlich bei der Befundung nicht berücksichtigt werden. Zum Zweiten erfordert es erhöhte Aufmerksamkeit und Konzentration tastsächlich die in Schriftform enthaltenen Informationen tatsächlich vollständig zu lesen und zu erfassen. Auch hierdurch können wesentliche Befunde und Hinweise bei der Betrachtung leicht übersehen werden. Insgesamt kann bei solchen Markierungen leicht der Überblick verloren gehen.
Bezüglich des Standes der Technik wird auf die Druckschriften CA 2 365 323 A1 , DE 10 2007 027 192 A1 , DE 10 2005 036 875 A1 , US 2009 / 0 028 287 A1 und US 2008 / 0 273 784 A1 verwiesen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Markierungssystem für dreidimensional dargestellte Gefäßstrukturen zu finden, welches dem Betrachter einen vereinfachten und schnelleren Überblick über die Summe der Informationen darstellt, die zu einer Volumendarstellung von Gefäßstrukturen hinzugefügt werden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand untergeordneter Ansprüche.
Die Erfinder haben erkannt, dass ein wesentliches Problem bei Darstellung und der Übertragung von Befunddaten darin liegt, dass die meisten Befunddaten durch Text übertragen werden, so dass es einer hohen Konzentration bei der Informationen empfangenden Person bedarf, diese, gegebenenfalls sogar auch in unterschiedlichen Sprachen, geschriebenen Informationen vollständig zu erfassen, gegebenenfalls den richtigen anatomischen Positionen zuzuordnen und deren Relevanz richtig aus dem übermittelten Text einzuordnen. Insbesondere bei der Informations- und Befundübermittlung in einem medizinischen Bereich, in dem Gefäßdarstellungen und deren Beurteilung relevant sind, bedarf es einer verbesserten und weniger sprach- beziehungsweise textabhängigen Möglichkeit des Informationsaustausches. Eine wesentliche Verbesserung dieses Informationsaustausches kann dadurch erreicht werden, dass die zu übertragenden Informationen nicht in Textform, sondern in Form von transparenter graphischer Markierungen geschieht, die dabei so gestaltet sind, dass gleichzeitig die betreffende anatomische Struktur möglichst unverfälscht graphisch gezeigt wird und andererseits jedoch Positionen oder Gebiete von diagnostischer Relevanz, zum Beispiel Läsionen oder Stenosen, durch sphärische graphische Überlagerungen markiert werden. Die Markierungen sollen dabei so ausgestaltet sein, dass der Betrachter aufgrund der Gestalt und Ausbildung, vorzugsweise farbliche Gestaltung, der Markierung erkennen kann, welcher Befund dahinter steht, aus welcher Quelle die jeweilige Beurteilung stammt und welche Relevanz der Beurteilung zu Grunde liegt. Hat sich also eine Person einmal mit der Bedeutung der graphischen Markierung auseinandergesetzt, so kann diese Person beim Anblick einer Gefäßdarstellung mit entsprechenden graphischen Markierungen, aufgrund der von unterschiedlichen externen Quellen stammenden Befunde, sehr schnell einen Überblick über die jeweilige Befundsituation schaffen, ohne mühsam eine Vielzahl langer Befundberichte lesen zu müssen. Gleichzeitig kann bei einer solchen transparenten Markierung die eigentliche anatomische Struktur problemlos weiterhin erkennbar bleiben, so dass einer eigenen Beurteilung nichts im Wege steht.
Zur technischen Ausführung einer solchen erfindungsgemäßen Darstellung können die Möglichkeiten moderner Graphikkarten optimal genutzt werden, indem vorgegebene Bildbereiche unter Nutzung von graphikkarteneigener Programm-Module mit vorbestimmten transparenten Markierungen oder transparenten Sphären versehen werden.
Entsprechend diesem oben geschilderten Grundgedanken schlagen die Erfinder ein Verfahren zur Hervorhebung lokaler Eigenschaften in anatomischen Volumendarstellungen von Gefäßstrukturen, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: Bestimmung oder Empfang eines Volumens von Interesse (Volume of Interest = VOI) vor, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:

- Erzeugung oder Empfang mindestens eines ersten tomographischen Volumendatensatzes im VOI, aufweisend eine gerenderte Darstellung einer Gefäßstruktur,
- Erzeugung oder Empfang mindestens eines zweiten Volumendatensatzes, der als Maske für den ersten Volumendatensatz dient und je Voxel mindestens einen Eigenschaftsvektor mit einer Mindestdatenbreite von 2 bit aufweist,
- Entgegennahme von Eigenschaftsdefinitionen für mindestens eine vorgegebene Position oder vorgegebene Region der mindestens einen Maske oder des positionsgleichen ersten Volumendatensatzes aus mehreren Befundungsquellen in Form mindestens eines Befundes mindestens eines Arztes und/oder mindestens eines Befundes aus mindestens einem automatischen Befundsystem unter Angabe einer Wahrscheinlichkeit für das Zutreffen des Befundes,
- Kodierung der Eigenschaftsdefinitionen in dem mindestens einen, der zuvor genannten Eigenschaftsvektoren der mindestens einen Maske, und
- gemeinsame Darstellung des ersten Volumendatensatzes und der Maske, wobei durch die Maske eine definierte Umgebung der vorgegebenen Position in Abhängigkeit der dort vorliegenden Eigenschaftsvektoren durchscheinend markiert wird.

Vorzugsweise kann dieses Verfahren in Verbindung mit CT- oder CTA-Untersuchungen angewendet werden (CT = Computertomographie; CTA = computertomographische Angiographie), insbesondere wenn der mindestens eine erste tomographische Volumen datensatz die Koronararterien des Herzens eines Patienten zeigt.
Mindestens eine Eingabe einer Eigenschaftsdefinition kann bei dem vorgeschlagenen Verfahren ein Befund eines Arztes und/oder ein Befund aus einem automatischen Befundsystem sein. Insbesondere wenn die eingegebenen Eigenschaftsdefinitionen aus einem CAD-System (CAD = Computer Aided Diagnostic = computerunterstützte Diagnose) stammen, ist es vorteilhaft, wenn neben dem Befund auch eine Wahrscheinlichkeit für das Zutreffen des Befundes angegeben wird.
Um einen optimalen und schnellen Überblick zu gewähren, ist es besonders günstig, wenn jeder Eigenschaftsdefinition eine eigene Farbe und/ oder Farbintensität zugeordnet wird. Bevorzugt kann dabei jeder Wahrscheinlichkeit oder jedem Wahrscheinlichkeitsbereich für das Vorliegen eines Befundes eine eigene Farbe oder eine eigene Farbintensität zugeordnet werden.
Andererseits besteht auch die Möglichkeit jedem Nutzer, der einen Befund eingibt, eine eigene Farbe oder einen eigenen Farbbereich zuzuordnen.
Ebenso kann jedem Befund eine eigene Darstellungsweise zugeordnet werden. Auf diese Weise kann zum Beispiel dem Befund einer Stenose einer sphärische Darstellung zugeordnet werden, die einer 3D-Darstellung einer Verengung entspricht, oder einem Aneurysma eine schematische Darstellung einer Gefäßerweiterung zugeordnet werden. So können also selbsterklärende piktogrammartige Darstellungen verwendet werden, die weder einer Vorkenntnis des Betrachters noch des Lesens einer Zeichenerklärung bedürfen.
Weiterhin ist es möglich, wenn mindestens zwei unterschiedliche Quellen mit Eigenschaftsdefinitionen Masken erstellen und die mindestens zwei Masken in Verbindung mit dem ersten Volumendatensatz gemeinsam oder je nach Eingabe des Betrachters einzeln dargestellt werden. Auf diese Weise ist eine gezielte Ein- und Ausblendung einer oder mehrerer Masken möglich.
Vorteilhaft kann es auch sein, wenn bei der Darstellung ein Bereich vorgesehen ist, in dem eine Zuordnung der Markierungen zu Eigenschaftsdefinitionen dargestellt wird. Alternativ oder ergänzend kann auch eine Funktion zur Verfügung gestellt werden, welche zum Beispiel nach Bedarf, Aufforderung durch den Nutzer oder immer wenn der Cursor am Bildschirm einen markierten Bereich erreicht, eine Einblendung mit der Bedeutung der Markierung(en) anzeigt.
Besonders günstig kann das erfindungsgemäße Verfahren derart verwirklicht werden, indem zur Anzeige der Markierungen direkt auf die Befehlsstruktur einer Graphikkarte zugegriffen wird, insbesondere indem zur Anzeige der Markierungen Graphikobjekte direkt auf einer Graphikkarte ausgeführt werden.
Zum Rahmen der Erfindung gehört auch ein Computersystem, insbesondere eines CT- oder CTA-Systems, mit mindestens einem Speicher für Computerprogramme und Daten, mindestens einer visuellen Ausgabevorrichtung und mindestens einer Eingabevorrichtung, wobei Computerprogramme im Speicher gespeichert sind, welche im Betrieb die Verfahrensschritte des hier geschilderten erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Figuren näher beschrieben, wobei nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Merkmale dargestellt sind. Hierbei werden die folgenden Bezugszeichen verwendet: 1 bis 8: Verfahrensschritte; 9: Gefäßstruktur; 10: Läsion; 11: Stenose; 12: Maske; 13: Maske; 14: Darstellung einer anatomischen Struktur; 15: sphärische Markierung, 61: C-Bogen-System; 62: Röntgenröhre des C-Bogen-Systems; 63: Detektor des C-Bogen-Systems; 64: Kontrastmittelapplikationssystem des C-Bogen-Systems; 66: Schwenkarmantrieb des C-Bogen-Systems; 67: Schwenkarm des C-Bogen-Systems; 68: Patientenliege des C-Bogen-Systems; 69: Steuer- und Recheneinheit des C-Bogen-Systems; 71: CT-System; 72: Röntgenröhre des CT-Systems; 73: Detektor des CT-Systems; 74: zweite Röntgenröhre des CT-Systems; 75: zweiter Detektor des CT-Systems; 76: Gantrygehäuse des CT-Systems; 77: Kontrastmittelapplikator des CT-Systems; 78: Untersuchungsliege des CT-Systems; 79: Systemachse des CT-Systems; B: Betrachter; LC: Kodierung der Läsionen; P: Patient; Prg₁ bis Prg_n: Computerprogramme; C: Kodierung; D: Befundung; M: Maske; R: Rekonstruktion; S: Segmentierung; a: Wahrscheinlichkeit eines Voxels Teil einer bestimmten Läsion zu sein.
Es zeigen im Einzelnen:

1: Schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
2: Beispiel für die Kodierung einer Läsion durch ein CAD-System;
3: Beispiel für die Kodierung einer Stenose durch ein CAD-System;
4: Schematische Darstellung einer Hervorhebung einer Läsion durch Volume Rendering;
5: Beispiel einer erfindungsgemäßen Darstellung eines Herzens mit segmentierten Gefäßen und transparenten Markierungen an den Positionen mit positiven Befunden, einschließlich einer vergrößerten Detaildarstellung;
6: CTA-System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
7: CT-System zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist beispielhaft in einer schematischen Darstellung der 1 gezeigt. Danach wird im Verfahrensschritt 1 zunächst mit Hilfe eines CTA-Systems, zum Beispiel eines C-Bogen-Gerätes, ein umlaufender Scan, meist unter Gabe von Kontrastmittel, eines Patienten durchgeführt. Grundsätzlich ist dabei darauf hinzuweisen, dass es für das erfindungsgemäße Verfahren ausreichend ist, wenn die bei einem solchen Scan gewonnenen Rohdaten oder auch fertige Volumendaten zur Verfügung gestellt werden. Aus den gemessenen Absorptionswerten des Scans wird im nächsten Verfahrensschritt 2 eine Rekonstruktion R zumindest bezüglich des interessierenden Bereichs beziehungsweise Volumens durchgeführt. Hierbei können alle im Stand der Technik vorliegenden Verfahren angewendet werden. Aus dem so gewonnenen Volumendatensatz wird dann im Verfahrensschritt 3 eine dreidimensionale CT-Darstellung berechnet und gegebenenfalls in einem Speicher hinterlegt. Diese rekonstruierten Datensätze können einerseits später weiterverwendet werden und/oder sie können an andere Stellen und Nutzer versendet werden, von denen jeweils in einer Rückmeldung Befundungsdaten zurückgeführt werden. Im Verfahrensschritt 4 wird auf der Basis des Volumendatensatzes mit an sich bekannten Methoden eine Segmentierung S der Gefäße durchgeführt.
Im Verfahrenschritt 5 können nun Eingaben aus manuellen oder automatischen Befundungen D durch ein CAD-System auf der Basis der segmentierten Volumendaten und/oder auch der CT-Darstellungen aus dem Verfahrensschritt 3 durchgeführt werden. Weiterhin findet im Verfahrensschritt 5 eine Kodierung C zumindest der Befundungsergebnisse, ggf. auch der Befundungsquellen, der Befundungswahrscheinlichkeiten oder anderer relevanter Informationen, in Eigenschaftsvektoren statt. Die kodierten Daten werden dann im Verfahrensschritt 6 in einer oder mehreren dem Volumendatensatz von seiner Dimension entsprechenden oder dem segmentierten Datensatz entsprechend dimensionierten Maske(n) M eingetragen. Dabei wird ein definierter Bereich der Position einer gefundenen Läsion oder Anomalie der Gefäßstruktur mit Grafikattributen versehen. Durch eine Überlagerung der Masken mit dem Volumendatensatz der Gefäßstruktur aus dem Verfahrensschritt 4 kann nun diese Gefäßstruktur zusammen mit einer transparenten Markierung - also einer Überlagerung mit der zuvor definierten Maske - im Verfahrensschritt 7 visuell dargestellt werden. Somit wird bereits hier eine symbolische Markierung befundeter Anomalien erreicht, wobei durch die Transparenz der Markierungen die eigentliche Gefäßstruktur dem Betrachter weiterhin trotz Markierungen beurteilbar bleibt und keine verdeckten Gebiete erzeugt werden.
Es wird bezüglich dieses Verfahrensschrittes 5 betont, dass die hier vorgenommenen Eingaben, insbesondere die hieraus erstellten Masken des Verfahrensschrittes 6 von diversen Stellen und befundenden Nutzern über elektronische Kommunikationsmittel in das vorliegende Verfahren eingeführt werden können. Ebenso liegt es im Rahmen der Erfindung, wenn die erzeugten Daten aus den Verfahrensschritten 1 bis 4 in einem beliebigen Stadium an externe Stellen übermittelt und dort weiterverarbeitet werden.
Im weiteren Verlauf des Verfahrens kann die segmentierte Gefäßstruktur einschließlich der Markierungen noch mit dem, vorzugsweise gerenderten, Volumendatensatz des Herzens zusammengeführt und insgesamt in einer dreidimensionalen Darstellung im Verfahrensschritt 8, zum Beispiel auf einem Bildschirm, dargestellt werden.
Die 2 zeigt schematisch die Kodierung C einer Läsion 10 in einer schematisch dargestellten Gefäßstruktur 9. Hierbei wird in der - hier nur zweidimensional gezeigten - Maske 12, die dimensionsgleich zum Datensatz der Gefäßstruktur 9 ist, die Eigenschaft des jeweiligen Voxels eingetragen. Im vorliegenden Beispiel wird unterschieden zwischen:

□ I = nicht relevant,

▨ II = zum Gefäß gehörend und

■ III = zu einer Läsion gehörend.
In der 3 wird schematisch ein Beispiel für eine Kodierung C einer Stenose 11 in einer schematisch dargestellten Gefäßstruktur 9 gezeigt. Auch hier wird in der - hier ebenfalls nur zweidimensional gezeigten - Maske 13, die dimensionsgleich zum Datensatz der Gefäßstruktur 9 ist, die Eigenschaft des jeweiligen Voxels eingetragen. Mit der Kodierung C, die hier durch ein CAD-System automatisch durchgeführt wird, wird zwischen den folgenden Eigenschaften unterschieden:

□ I = nicht relevant,

▨ II = zum Gefäß gehörend,

IV = hohe Wahrscheinlichkeit,

V = mittlere Wahrscheinlichkeit

VI = niedrige Wahrscheinlichkeit.
Sowohl in der 2 als auch der 3 ist in der Maske 12 beziehungsweise 13 eine sphärische Markierung 15 zu erkennen, die den Bereich der gefundenen Läsion oder Anomalie umfasst.
Um eine adäquate Hervorhebung der gefundenen Läsionen zu erreichen, ohne die anatomische Darstellung zu verfälschen, wird die Diagnoseinformation in einer nicht-aufdringlichen Form hinzugefügt. Da die zugehörige Information zu den klinischen Befunden als Sphäre um die Zielanatomie encodiert wurde, erreicht man eine Hervorhebung durch die Verwendung einer adäquaten Übertragungsfunktion zur Darstellung des Bereichs mit der diagnostischen Information. In der 4 ist diese Vorgehensweise nochmals schematisch dargestellt. Die encodierten Werte dieser Sphäre werden dabei mit den Bildwerten der anatomischen Darstellung interpoliert. Entsprechend werden die Grenzen der Sphäre zu höheren Werten hin interpoliert als die Werte im inneren Teil des Bereiches, so dass für den Betrachter B der räumliche Eindruck einer opaken Sphäre entsteht. Demzufolge ordnet also eine Übertragungsfunktion niedrige Opazität zu höheren Werten der encodierten Information hinzu.
Vorteilhaft können so in der 4 die niedrigen Werte aus dem inneren Teil des Bereiches eine opaquere rote Farbe aufweisen, während die Grenzen des Bereiches eine transparentere grüne Farbe aufweisen. Daraus resultiert ein „halo“-Effekt, da Lichtstrahlen, die durch die Mitte des Bereiches verlaufen, von der opaqueren roten Farbe dominiert werden, während Lichtstrahlen, die durch die Grenzen des Bereiches verlaufen, von dem transparenteren Grün dominiert werden.
Im Ergebnis kann aus den oben dargestellten Masken mit den Werten der Eigenschaftsvektoren nun eine Bilddarstellung erzeugt werden, welche, wie es in der 5 gezeigt ist, eine Darstellung 14 einer anatomischen Struktur, hier eines Herzens zeigt, die von einer segmentierten Struktur der Gefäße durchzogen ist. An relevanten Positionen sind dabei transparente sphärische Markierungen zu sehen, die dem Ergebnis der Befundung der Gefäßstruktur an dieser Stelle entsprechen. Erfindungsgemäß können diese Markierungen zum Beispiel transparente kugelförmige Sphären sein, allerdings können auch befundspezifische räumliche Darstellungen gewählt werden, die das befundete Gebiet umschließen. Auch kann durch Wahl der Farbintensität oder der ggf. Farbe der Markierung selbst die Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines angegebenen Befundes visualisiert werden. Vorzugsweise können die Farben allerdings auch die Quelle der Befundung beschreiben.
In der 5 sind insgesamt drei Positionen der segmentierten Herzgefäße 9 mit Markierungen 15 versehen. Zur besseren Darstellung ist außerdem ein Detail A herausgezogen, in dem vergrößert eine Verzweigung der Herzgefäße 9 gezeigt ist, wobei an der Verzweigung eine Läsion durch eine transparente kugelförmige Markierung 15 hervorgehoben ist. Wie aus dieser Figur leicht erkennbar hervorgeht, wird einerseits durch diese erfindungsgemäße Markierung der Blick des Betrachters auf die relevante Gefäßstruktur des Herzens und das Herz selbst nicht beeinträchtigt, andererseits ermöglicht diese Art der Markierung auch eine sehr schnelle und intuitive Erkennung der Befundlage, ohne lange in Text geschriebene Befund lesen und verstehen zu müssen.
Das oben beschriebene Verfahren kann im Zusammenhang mit jeglichem CT-System, welches eine Segmentierung von Blutgefäßen erlaubt durchgeführt werden. Beispielhaft sind in der 6 ein C-Bogen-System und in der 7 ein CT-System mit einer Gantry und zwei Strahler-Detektor-Systemen zur Durchführung eines Dual-Energy-Scans und/oder eines zeitlich hochauflösenden Cardio-Scans gezeigt.
Die 6 zeigt ein C-Bogen-System 61 mit dem insbesondere CTA-Aufnahmen erzeugt werden können. Das hier dargestellte C-Bogen-System 61 verfügt über eine Röntgenröhre 62 mit einem gegenüberliegenden flächig ausgebildeten Detektor 63. Beide Systeme sind mit Hilfe eines Schwenkarmantriebs 66 und einem Schwenkarm 67 - dem C-Bogen - in beliebiger Stellung um den Patienten P zu schwenken. Der Patient P befindet sich dabei auf einer Patientenliege 68, die zusätzlich über ein Kontrastmittelapplikationssystem 64 verfügt, um gegebenenfalls zur Darstellung von Blutgefäßen Kontrastmittel zu injizieren. Gesteuert wird das System über eine Steuer- und Recheneinheit 69, die in ihrem Speicher Computerprogramme Prg₁ bis Prg_n aufweist, die im Betrieb auch das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildverarbeitung durchführen. Insbesondere kann auf dieser Steuer- und Recheneinheit 69 auch die aufgenommene Region erfindungsgemäß dargestellt werden. Nicht gezeigt ist in der vorliegenden Abbildung eine in den meisten Fällen vorhandene Anbindung des C-Bogen-Systems an Kommunikationsleitungen, mit denen die erfassten Daten an andere Rechensysteme und Nutzer übertragen werden können, beziehungsweise von denen Befundungsdaten, vorzugsweise in Form von zu den Aufnahmen dimensionsgleichen Masken, empfangen werden können.
Eine andere Ausführungsform eines im Rahmen der Erfindung verwendbaren CT-Systems 71 ist in der 7 gezeigt. Dieses CT-System 71 weist ein erstes Röhren-/Detektor-System mit einer Röntgenröhre 72 und einem gegenüberliegenden Detektor 73 auf. Weiterhin kann dieses CT-System 71 optional über eine zweite Röntgenröhre 74 mit einem gegenüberliegenden zweiten Detektor 75 verfügen. Beide Röhren-/Detektor-Systeme befinden sich auf einer Gantry, die in einem Gantrygehäuse 76 angeordnet ist und sich während der Abtastung um eine Systemachse 79 dreht. Der Patient P befindet sich auf einer verschiebbaren Untersuchungsliege 78, die entweder kontinuierlich oder sequentiell entlang der Systemachse 79 durch das im Gantrygehäuse 76 befindliche Abtastfeld geschoben wird, wobei die Schwächung der von den Röntgenröhren ausgesandten Röntgenstrahlung durch die Detektoren gemessen wird.
Während der Messung kann dem Patienten P mit Hilfe eines Kontrastmittelapplikators 77 ein Kontrastmittelbolus injiziert werden, so dass Blutgefäße besser erkennbar werden und leichter zu segmentieren sind. Bei Cardioaufnahmen kann zusätzlich, mit Hilfe einer - hier strichpunktiert dargestellten - EKG-Leitung, die Herztätigkeit gemessen werden und eine EKGgegatete Abtastung durchgeführt werden.
Die Steuerung des CT-Systems erfolgt mit Hilfe einer Steuer- und Recheneinheit 70, in der sich Computerprogramme Prg₁ bis Prg_n befinden, die auch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren durchführen können. Entsprechend kann auch über diese Steuer- und Recheneinheit 70 die Ausgabe von Bilddaten mit den entsprechenden Markierungen erfolgen.
Auch in dieser Figur ist eine in den meisten Fällen vorhandene Anbindung des CT-Systems an Kommunikationsleitungen, mit denen die erfassten Daten an andere Rechensysteme und Nutzer übertragen werden können, nicht gezeigt. Selbstverständlich können über diesen Kommunikationsweg auch Befundungsdaten, vorzugsweise in Form von zu den Aufnahmen dimensionsgleichen Masken, aus unterschiedlichsten Quellen empfangen werden.
Insgesamt wird also durch das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit einer sehr übersichtlichen und die anatomischen Darstellung nicht verdeckende Möglichkeit einer differenzierenden Markierung von Befundungsdaten gezeigt, die einen besseren und schnelleren Überblick über eine Vielzahl von Befundungsinformationen aus einer Vielzahl von Quellen erlaubt.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils vorstehend angegebenen Kombination verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Insbesondere erscheinen die nachfolgend beschriebenen Merkmalskombinationen besonders günstig zu sein:

I. Verfahren zur Hervorhebung lokaler Eigenschaften in anatomischen Volumendarstellungen von Gefäßstrukturen, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte:
1. a. Bestimmung oder Empfang eines Volumens von Interesse (Volume of Interest = VOI);
2. b. Erzeugung oder Empfang mindestens eines ersten tomographischen Volumendatensatzes im VOI, aufweisend eine gerenderte Darstellung einer Gefäßstruktur,
3. c. Erzeugung oder Empfang mindestens eines zweiten Volumendatensatzes, der als Maske für den ersten Volumendatensatz dient und je Voxel mindestens einen Eigenschaftsvektor mit einer Mindestdatenbreite von 2 bit aufweist,
4. d. Entgegennahme von mindestens einer Eigenschaftsdefinition für mindestens eine vorgegebene Position oder vorgegebene Region der Maske beziehungsweise des positionsgleichen ersten Volumendatensatzes und Kodierung der mindestens einen Eigenschaftsdefinition in mindestens einen Eigenschaftsvektor der Maske,
5. e. gemeinsame Darstellung des ersten Volumendatensatzes und der Maske, wobei durch die Maske eine definierte Umgebung der vorgegebenen Position in Abhängigkeit der dort vorliegenden Eigenschaftsvektoren durchscheinend markiert wird.
II. Verfahren gemäß der voranstehenden Merkmalskombination I, wobei der mindestens eine erste tomographische Volumendatensatz aus einer CT-Untersuchung stammt.
III. Verfahren gemäß der voranstehenden Merkmalskombination I, wobei der mindestens eine erste tomographische Volumendatensatz aus einer CTA-Untersuchung stammt.
IV. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis II, wobei der mindestens eine erste tomographische Volumendatensatz die Koronararterien des Herzens eines Patienten zeigt.
V. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis IV, wobei mindestens eine Eingabe einer Eigenschaftsdefinition ein Befund eines Arztes ist.
VI. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis V, wobei mindestens eine Eingabe einer Eigenschaftsdefinition ein Befund aus einem automatischen Befundsystem ist.
VII. Verfahren gemäß der voranstehenden Merkmalskombination VI, wobei in der eingegebenen Eigenschaftsdefinition neben dem Befund auch eine Wahrscheinlichkeit für das Zutreffen des Befundes angegeben wird.
VIII. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis VII, wobei jeder Eigenschaftsdefinition eine eigene Farbe und/ oder Farbintensität zugeordnet wird.
IX. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis VIII, wobei jeder Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines Befundes eine eigene Farbe zugeordnet wird.
X. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis VIII, wobei jeder Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines Befundes eine eigene Farbintensität zugeordnet wird.
XI. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis X, wobei jedem Nutzer, der einen Befund eingibt, eine eigene Farbe zugeordnet wird.
XII. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis XI, wobei jedem Befund eine eigene Darstellungsweise zugeordnet wird.
XIII. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis XII, wobei mindestens zwei unterschiedliche Quellen mit Eigenschaftsdefinitionen Masken erstellen und die mindestens zwei Masken in Verbindung mit dem ersten Volumendatensatz gemeinsam dargestellt werden.
XIV. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis XIII, wobei eine Ein- und Ausblendung einer oder mehrerer Masken vorgesehen ist.
XV. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombinationen I bis XIV, wobei bei der Darstellung ein Bereich oder eine Funktion vorgesehen ist, in der eine Zuordnung der Markierungen zu Eigenschaftsdefinitionen dargestellt wird.
XVI. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombination I bis XV, wobei zur Anzeige der Markierungen direkt auf die Befehlsstruktur einer Graphikkarte zugegriffen wird.
XVII. Verfahren gemäß einer der voranstehenden Merkmalskombination I bis XV, wobei zur Anzeige der Markierungen Graphikobjekte direkt auf einer Graphikkarte ausgeführt werden.
XVIII. Computersystem, insbesondere ein CT- oder CTA-System, aufweisend:
1. a. Speicher für Computerprogramme und Daten,
2. b. mindestens eine visuelle Ausgabevorrichtung und
3. c. mindestens eine Eingabevorrichtung, wobei
4. d. Computerprogramme gespeichert sind, welche im Betrieb die Verfahrensschritte eines der voranstehenden Merkmalskombinationen ausführen.

Claims

Verfahren zur Hervorhebung lokaler Eigenschaften in anatomischen Volumendarstellungen von Gefäßstrukturen (9), insbesondere in Volumendarstellungen (14) aus CT- oder CTA-Untersuchungen, aufweisend die folgenden Verfahrensschritte: 1.1. Bestimmung oder Empfang eines Volumens von Interesse (Volume of Interest = VOI); 1.2. Erzeugung oder Empfang mindestens eines ersten tomographischen Volumendatensatzes im VOI, aufweisend eine gerenderte Darstellung einer Gefäßstruktur (9), 1.3. Erzeugung oder Empfang mindestens eines zweiten Volumendatensatzes, der als Maske (12, 13) für den ersten Volumendatensatz dient und je Voxel mindestens einen Eigenschaftsvektor mit einer Mindestdatenbreite von 2 bit aufweist, 1.4. Entgegennahme von Eigenschaftsdefinitionen für mindestens eine vorgegebene Position oder vorgegebene Region der mindestens einen Maske (12, 13) oder des positionsgleichen ersten Volumendatensatzes aus mehreren Befundungsquellen in Form mindestens eines Befundes mindestens eines Arztes und/oder mindestens eines Befundes aus mindestens einem automatischen Befundsystem unter Angabe einer Wahrscheinlichkeit für das Zutreffen des Befundes, 1.5. Kodierung der Eigenschaftsdefinitionen in dem mindestens einen, der zuvor genannten Eigenschaftsvektoren der mindestens einen Maske, 1.6. gemeinsame Darstellung des ersten Volumendatensatzes und der mindestens einen Maske (12, 13), wobei durch die mindestens eine Maske (12, 13) eine definierte Umgebung der vorgegebenen Position oder der vorgegebenen Region in Abhängigkeit des im ersten tomographischen Volumendatensatzes im VOI vorliegenden mindestens einen Eigenschaftsvektors durchscheinend markiert wird.
Verfahren gemäß dem voranstehenden Patentanspruch 1, bei dem der mindestens eine erste tomographische Volumendatensatz die Koronararterien des Herzens eines Patienten (P) zeigt.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 2, bei dem jeder Eigenschaftsdefinition eine eigene Farbe und/ oder Farbintensität zugeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 3, bei dem jeder Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen eines Befundes eine eigene Farbe und/oder Farbintensität zugeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 4, bei dem jeder Befundquelle eine eigene Farbe zugeordnet wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 5, bei dem mindestens zwei Masken (12, 13) in Verbindung mit dem ersten Volumendatensatz gemeinsam dargestellt werden.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 6, bei dem bei der Darstellung ein Bereich oder eine Funktion vorgesehen ist, in dem/der eine Zuordnung von Markierungen zu Eigenschaftsdefinitionen dargestellt wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, bei dem zur Anzeige von Markierungen beziehungsweise der Markierungen direkt auf die Befehlsstruktur einer Graphikkarte zugegriffen wird.
Verfahren gemäß einem der voranstehenden Patentansprüche 1 bis 7, bei dem zur Anzeige von Markierungen beziehungsweise der Markierungen Graphikobjekte direkt auf einer Graphikkarte ausgeführt werden.
Computersystem (69, 70), insbesondere ein CT- (71) oder CTA-System (61), aufweisend: 10.1. Speicher für Computerprogramme und Daten, 10.2. mindestens eine visuelle Ausgabevorrichtung (69, 70) und 10.3. mindestens eine Eingabevorrichtung (69, 70), dadurch gekennzeichnet, dass 10.4. Computerprogramme (Prg₁-Prg_n) gespeichert sind, welche im Betrieb die Verfahrensschritte eines der voranstehenden Verfahrensansprüche ausführen.