DE102011075912A1 - Method for providing three dimensional image data set of element e.g. screw implanted into biological body of patient, involves changing gray values of subsequent three-dimensional image data set by registering initial image data sets - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bereitstellen eines 3D-Bilddatensatzes mit unterdrückten Bildartefakten zu einem biologischen Objekt, welches ein Element aus Material enthält, das Röntgenstrahlung eines Computertomographen stärker absorbiert als biologisches Gewebe. Die Erfindung betrifft auch einen Computertomographen mit einer Bildauswertevorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein solches Verfahren auszuführen. The invention relates to a method for providing a 3D image data set with suppressed image artifacts to a biological object, which contains an element made of material that absorbs X-ray radiation of a computed tomography more than biological tissue. The invention also relates to a computer tomograph with an image evaluation device, which is designed to carry out such a method.
In Bildern, die von einem Computertomographen gewonnen werden, können verschiedenste Bildartefakte auftreten. Eine solche Gruppe von Bildartefakten bilden so genannte Metallartefakte, die von metallischen Gegenständen herrühren. Diese Artefakte haben ihre Ursache darin, dass ein Metallimplantat die üblicherweise eingesetzte Röntgenstrahlung entweder nahezu vollständig absorbiert bzw. streut. Das im zu untersuchenden Objekt vorliegende Metallteil ist damit für die Röntgenstrahlung nahezu vollständig undurchsichtig bzw. opak. Es kommt zu einem Schattenwurf des metallischen Objekts auf dem Detektor, so dass an diesen Detektorstellen, die vom Metall abgeschirmt werden, detektierte Signale lediglich von Ausleserauschen bzw. gestreuten Photonen herrühren. Die hierdurch bedingte fehlende Bildinformation führt zu den Metallartefakten im resultierenden Computertomographiebild. In pictures, which are won by a computer tomograph, a variety of image artifacts can occur. Such a group of image artifacts form so-called metal artefacts derived from metallic objects. These artefacts are caused by the fact that a metal implant either almost completely absorbs or scatters the commonly used X-radiation. The metal part present in the object to be examined is thus almost completely opaque or opaque to the X-ray radiation. There is a shadow of the metallic object on the detector, so that at these detector sites, which are shielded from the metal, detected signals originate only from Ausleserauschen or scattered photons. The resulting lack of image information leads to the metal artifacts in the resulting computed tomography image.
Üblicherweise werden im Rahmen der Computertomographie Projektionsröntgenbilder des Objekts aus verschiedenen Winkeln aufgenommen und aus dem sich so ergebenden Bilddatensatz über Rückprojektion ein 3D-Bilddatensatz rekonstruiert. Die durch das Metall verursachten Schatten in den Projektionsbildern führen dann zu fehlerbehafteten Daten im 3D-Bilddatensatz. Wird über so genannte Vorwärtsprojektion aus dem 3D-Bilddatensatz ein Projektionsbild (zum Beispiel zu einem nicht real gemessenen Winkelbereich) rekonstruiert, so führen die fehlerbehafteten Daten in diesem Projektionsbild zu den Metallartefakten. Die Metallartefakte beeinträchtigen die Bildqualität des resultierenden Computertomographiebildes und erschweren die Bildinterpretation und damit die ärztliche Diagnose. Erkennung und Charakterisierung von Metallimplantaten sind erschwert, selbst wenn hierbei kein automatisiertes Verfahren zum Einsatz kommt sondern die Bildinterpretation im Rahmen menschlicher Beurteilung durchgeführt wird. Usually, in the context of computed tomography, projection x-ray images of the object are taken from different angles and a 3D image data record is reconstructed from the resultant image data set via backprojection. The shadows in the projection images caused by the metal then lead to erroneous data in the 3D image data set. If a projection image (for example, a non-real measured angular range) is reconstructed from the 3D image data record by means of so-called forward projection, then the error-prone data in this projection image lead to the metal artifacts. The metal artifacts affect the image quality of the resulting computed tomography image and complicate the image interpretation and thus the medical diagnosis. Detection and characterization of metal implants are more difficult, even if no automated procedure is used, but the image interpretation is carried out in the context of human judgment.
Das Problem der Metallartefakte ist besonders dann schwerwiegend, wenn Röntgen-C-Bögen eingesetzt werden, deren Röntgenstrahlung von nur geringer Intensität ist. Dies ist insbesondere bei mobilen Röntgen-C-Bogen-Geräten der Fall. Insbesondere Hüftimplantate oder Implantate, die sich aus mehreren Teilelementen zusammensetzen, können dann nur schwer erkannt werden. The problem of metal artefacts is particularly severe when X-ray C-arms are used whose X-ray radiation is of only low intensity. This is the case in particular with mobile X-ray C-arm devices. In particular, hip implants or implants, which are composed of several sub-elements, can then be difficult to detect.
Es sind Verfahren bekannt, Metallartefakte in Computertomographiebildern zu reduzieren. Diese Verfahren setzen üblicherweise ein, nachdem über die Vorwärtsprojektion ein 2D-Bilddatensatz gewonnen wurde. Das Metallimplantat wird in den 2D-Projektionsbildern lokalisiert, woraufhin die Projektionswerte der den Bildbereichen zugeordneten Daten über ein Interpolationsverfahren (z. B. lineare Interpolation) verbessert werden. Hierfür ist es jedoch erforderlich, dass der durch Rückprojektion erzeugte 3D-Bilddatensatz möglichst wenig fehlerbehaftet ist und eine ausreichend gute Segmentierung an ihm durchgeführt werden kann, um dreidimensionale Bildbereiche (Voxel) zu identifizieren, die dem Metallimplantat zuordenbar sind. Solche Verfahren sind beispielsweise aus den folgenden Publikationen bekannt:
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Ein weiteres Problem besteht darin, dass das Metallimplantat gegebenenfalls während der Aufnahme der Computertomographiebilder nicht vollständig erfasst wird. Die Folge sind Messfeldüberschreitungsartefakte (truncation artifacts). Hierdurch kann es zu Bildartefakten kommen, die vornehmlich in dem Bereich auftreten, in dem das Metallimplantat bildlich abgeschnitten ist. Es treten jedoch hierdurch bedingt auch Bildartefakte in anderen Bereichen eines Vorwärtsprojektionsbildes auf. Abschneideartefakte sollten deshalb vermieden werden. Another problem is that the metal implant may not be fully captured during acquisition of computed tomography images. The result is truncation artifacts. This can lead to image artifacts, which occur primarily in the area in which the metal implant is figuratively cut off. However, it is conditional on this also image artifacts in other areas of a forward projection image. Cut-off artifacts should therefore be avoided.
Es ist Aufgabe der Erfindung, Bildartefakte in einem Computertomographiebild noch besser zu unterdrücken, die auf ein Implantat in einem biologischen Objekt zurückzuführen sind. It is an object of the invention to even better suppress image artifacts in a computed tomography image due to an implant in a biological object.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, sowie einen Computertomographen mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1, and a computed tomography with the features of
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Bereitstellen eines 3D-Bilddatensatzes mit unterdrückten Bildartefakten zu einem biologischen Objekt, welches ein Element aus Material enthält, das Röntgenstrahlung eines Computertomographen stärker absorbiert als biologisches Gewebe. Das erfindungsgemäße Verfahren umfassen die folgenden Schritte:
- a) Bereitstellen zumindest eines ersten 3D-Bilddatensatzes zur Beschreibung des Elements;
- b) Gewinnen eines zweiten 3D-Bilddatensatzes bzgl. des biologischen Objekts mittels des Computertomographen, wobei der zweite 3D-Bilddatensatz Daten betreffend das Element umfasst;
- c) Registrieren des ersten 3D-Bilddatensatzes mit dem zweiten 3D-Bilddatensatz;
- d) Anhand der Bildregistrierung Ändern von Grauwerten des zweiten 3D-Bilddatensatzes in Abhängigkeit von Grauwerten des ersten 3D-Bilddatensatzes und so Erzeugen eines modifizierten zweiten 3D-Bilddatensatzes mit unterdrückten Bildartefakten.
- a) providing at least a first 3D image data set for describing the element;
- b) obtaining a second 3D image data set with respect to the biological object by means of the computer tomograph, wherein the second 3D image data set comprises data relating to the element;
- c) registering the first 3D image data set with the second 3D image data set;
- d) On the basis of image registration changing gray values of the second 3D image data set as a function of gray values of the first 3D image data set and thus generating a modified second 3D image data set with suppressed image artifacts.
Mithilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens lassen sich Fehler in Daten des vom Computertomographen gewonnenen 3D-Bilddatensatzes vermeiden, sodass bereits vor Durchführung einer möglichen Vorwärtsprojektion sichergestellt ist, dass in dem resultierenden Computertomographiebild Artefakte, welche auf das Element zurückzuführen sind, unterdrückt werden. Während gemäß dem Stand der Technik erst nach Durchführung der Vorwärtsprojektion eine Bildmanipulation zur Unterdrückung von Artefakten stattfindet, setzt das erfindungsgemäße Verfahren in einem früheren Bildbearbeitungsstadium an, in dem bereits der zugrunde liegende 3D-Bilddatensatz manipuliert bzw. verbessert wird. Als Datenbasis für diese Manipulation stehen nicht nur die vom Computertomographen gewonnen 3D-Bilddatensätze zur Verfügung, sondern es wird insbesondere ein Vergleichs-3D-Bilddatensatz bereitgestellt, mit dem sich fehlerbehaftete Daten ergänzen bzw. ersetzen und so verbessern lassen. Insbesondere wird es möglich, durch Vergleich eines Bildes, welches die Artefakte aufweist, mit einem artefaktfreien Vergleichsbild die ursprünglich vorhandenen Bildmängel zu unterdrücken bzw. zu beseitigen. By means of the method according to the invention, errors in data of the 3D image data record obtained by the CT scanner can be avoided so that it is already ensured, before a possible forward projection is carried out, that artifacts attributable to the element are suppressed in the resulting computer tomography image. While according to the state of the art, image manipulation for the suppression of artifacts only takes place after the forward projection has been carried out, the method according to the invention starts at an earlier image processing stage in which the underlying 3D image data record is already being manipulated or improved. Not only are the 3D image data sets obtained from the computer tomograph available as a data base for this manipulation, but in particular a comparative 3D image data record is provided with which faulty data can be supplemented or replaced and thus improved. In particular, by comparing an image having the artifacts with an artifact-free comparison image, it becomes possible to suppress or eliminate the originally existing image defects.
Bei dem Element kann es sich insbesondere um ein Metallimplantat in dem biologischen Objekt handeln, welches insbesondere ein Körperteil eines Lebewesens sein kann. Das Element kann insbesondere für Röntgenstrahlung eines bestimmten Wellenlängenbereichs opak sein. Der erste 3D-Bilddatensatz, durch den das Element beschrieben wird, kann insbesondere so beschaffen sein, dass er eine artefaktfreie bildliche Darstellung des Element zulässt. Der zweite 3D-Bilddatensatz kann insbesondere durch Rückprojektion aus Projektionsbildern gewonnen werden, welche von dem Computertomographen in verschiedenen Winkelstellung zum biologischen Objekt an selbigem aufgenommen werden. Unter dem Registrieren bzw. Bildregistrieren in Schritt c) ist insbesondere ein lage- und dimensionsrichtiges Zuordnen des ersten 3D-Bilddatensatzes zu dem zweiten 3D-Bilddatensatz zu verstehen. Es kann eine Abbildungsvorschrift vorgegeben sein, welche eine Abstimmung eines dem ersten 3D-Bildatensatz zugeordneten Koordinatensystems zu einem dem zweiten 3D-Bilddatensatz zugeordneten Koordinatensystem erlaubt. In Schritt c) kann insbesondere vorgesehen sein, Daten des zweiten 3D-Bilddatensatzes, welche einem artefaktbehafteten Bildbereich zugeordnet sind, durch korrespondierende Daten des ersten 3D-Bilddatensatzes zu ersetzen. The element may in particular be a metal implant in the biological object, which may in particular be a body part of a living being. The element may in particular be opaque to X-radiation of a specific wavelength range. In particular, the first 3D image data set describing the element may be arranged to allow an artifact-free pictorial representation of the element. The second 3D image data set can in particular be obtained by projection from projection images, which are recorded by the computer tomograph in different angular position to the biological object on the same. The registering or image registration in step c) is to be understood as meaning, in particular, a positional and dimensionally correct assignment of the first 3D image data record to the second 3D image data record. It can be given an imaging rule, which allows a vote of the first 3D image data set associated coordinate system to the second 3D image data set associated coordinate system. In step c), it may be provided, in particular, to replace data of the second 3D image data record, which are assigned to an artifact-related image area, by corresponding data of the first 3D image data record.
Vorzugsweise wird bezüglich des zweiten 3D-Bilddatensatzes ein Segmentierverfahren durchgeführt, sodass Bildcharakteristika, welche dem Element zuordenbar sind, hervorgehoben werden. Im Rahmen des Segmentierverfahrens werden insbesondere sich aus dem zweiten 3D-Bilddatensatz ergebende Voxel (dreidimensionale Pixel) Bereichen des biologischen Objekt zugeordnet, die von dem Element eingenommen sind. Im Rahmen des Segmentierverfahrens werden insbesondere Intensitätsschwellwerte für Grauwerte festgelegt, wobei bei Über- bzw. Unterschreiten des Schwellwerts eine Zuordnung des Voxels zu dem Element erfolgt. Auf diese Art ist eine eindeutige Identifikation des Elements im biologischen Objekt möglich. Der im Rahmen der Bildregistrierung durchzuführende Abgleich zwischen dem ersten und dem zweiten 3D-Bilddatensatz gestaltet sich sehr einfach. Preferably, with respect to the second 3D image data set, a segmentation process is performed so that image characteristics attributable to the element are emphasized. In the context of the segmentation method, in particular voxels (three-dimensional pixels) resulting from the second 3D image data set are assigned to regions of the biological object which are occupied by the element. In particular, intensity threshold values for gray values are defined in the context of the segmentation method, with the voxel being assigned to the element when the threshold value is exceeded or fallen short of. In this way a clear identification of the element in the biological object is possible. The matching between the first and the second 3D image data set to be carried out as part of the image registration is very simple.
Vorzugsweise wird aus dem modifizierten zweiten 3D-Bilddatensatz ein 2D-Bilddatensatz gewonnen und hieraus ein Computertomographiebild erzeugt. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Computertomographiebild um ein Vorwärtsprojektionsbild und/oder ein Röntgenschnittbild. Vorzugsweise wird dann auf das Computertomographiebild ein Interpolationsverfahren angewandt, um eine Verringerung von Artefakten in dem Computertomographiebild zu erzielen. Besonders bevorzugt ist hierbei eine lineare Interpolation. Dann werden die Artefakte nicht nur durch Manipulation des 3D-Bilddatensatzes unterdrückt, sondern es erfolgt eine weitere Verbesserung des resultierenden Bildes durch eine abschließende Glättung. Insbesondere Metallimplantate lassen sich auf diese Art in dem biologischen Objekt im resultierenden Computertomographiebild besonders gut identifizieren. Die Zweistufigkeit des Verfahrens verbessert insgesamt die resultierende Bildqualität. Preferably, a 2D image data set is obtained from the modified second 3D image data record and a computer tomography image is generated therefrom. The computer tomography image is particularly preferably a forward projection image and / or an X-ray sectional image. Preferably, an interpolation method is then applied to the computed tomography image to achieve a reduction in artifacts in the computed tomography image. Particularly preferred this is a linear interpolation. Then the artifacts are not only suppressed by manipulation of the 3D image data set, but there is a further improvement of the resulting image by a final smoothing. In particular, metal implants can thus be identified particularly well in the biological object in the resulting computed tomography image. Overall, the two-step nature of the method improves the resulting image quality.
Vorzugsweise umfasst der zweite 3D-Bilddatensatz Daten, welche Volumenelementen des biologischen Objekts zuordenbar sind. Vorzugsweise werden dann in Schritt d) des Verfahrens im zweiten 3D-Bilddatensatz zumindest Grauwerte zu solchen Volumenelementen geändert, welche aufgrund der Bildregistrierung räumlichen Positionen des Elements in dem biologischen Objekt zuordenbar sind. Es kann hierbei insbesondere ein Ersatz bzw. ein Austausch von Volumenelementen (Voxeln) im zweiten 3D-Bilddatensatz durch korrespondierende Volumenelemente des 3D-Bilddatensatzes erfolgen. Der modifizierte zweite 3D-Bilddatensatz ergibt sich dann insbesondere durch eine additive Kombination von Daten des ersten 3D-Bilddatensatzes mit Daten des zweiten 3D-Bilddatensatzes. Fehlerbehaftete Daten des zweiten 3D-Bilddatensatzes können auf diese Art besonders effektiv ergänzt werden. Auch einzelne fehlerbehaftete Voxel, welche zu Bildartfakten führen, lassen sich vermeiden. Preferably, the second 3D image data set comprises data which can be assigned to volume elements of the biological object. Preferably, in step d) of the method, at least gray values are then changed in the second 3D image data set to those volume elements which, due to the image registration, can be assigned to spatial positions of the element in the biological object. In this case, in particular, replacement or exchange of volume elements (voxels) in the second 3D image data record can be effected by corresponding volume elements of the 3D image data set. The modified second 3D image data record then results in particular by an additive combination of data of the first 3D image data set with data of the second 3D image data set. Erroneous data of the second 3D image data set can be added particularly effectively in this way. Even single errored voxels, which lead to image artifacts, can be avoided.
Vorzugsweise wird in Schritt a) der zumindest eine 3D-Bilddatensatz in einer Datenbank bereitgestellt, wobei die Datenbank zumindest zwei unterschiedliche 3D-Bildatensätze umfasst, welche verschiedene Elemente beschreiben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass jeder erste 3D-Bilddatensatz in der Datenbank einer spezifischen Art von Implantat zugeordnet ist. Im Rahmen der Bildregistrierung kann dann insbesondere vorgesehen sein, dass der erste 3D-Bilddatensatz für die Modifikation des zweiten 3D-Bilddatensatzes herangezogen wird, der die größte bildliche Ähnlichkeit zu einem bestimmten Bildbereich im ersten 3D-Bilddatensatz aufweist. Hierfür kann eine Bildregistrierung zwischen dem zweiten 3D-Bilddatensatz und allen ersten 3D-Bilddatensätzen in der Datenbank stattfinden, wobei dann genau der erste 3D-Bilddatensatz verwendet wird, der die größten Ähnlichkeitswerte aufweist. Preferably, in step a) the at least one 3D image data record is provided in a database, wherein the database comprises at least two different 3D image data records which describe different elements. In particular, it can be provided that each first 3D image data record in the database is assigned to a specific type of implant. In the context of image registration, it can then be provided, in particular, that the first 3D image data record is used for the modification of the second 3D image data set, which has the greatest pictorial similarity to a specific image area in the first 3D image data set. For this purpose, an image registration between the second 3D image data set and all first 3D image data sets in the database can take place, in which case exactly the first 3D image data set having the greatest similarity values is used.
Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass der in Schritt A bereitgestellte erste 3D-Bilddatensatz in einem vorausgehenden Schritt über eine Bilderfassung eines realen Elements gewonnen wird und/oder mittels eines Modells der konstruktiven Festkörpergeometrie gewonnen wird. It can preferably be provided that the first 3D image data set provided in step A is obtained in a preceding step via an image capture of a real element and / or is obtained by means of a model of the constructive solid state geometry.
Der erste 3D-Bilddatensatz kann also insbesondere durch eine fotographische oder tomographische Erfassung des realen Elements bereitgestellt werden. Es können Modelle von Standardimplantaten (Schrauben, Hüften, Stäbe, etc) mit Hilfe von Methoden der konstruktiven Festkörpergeometrie (CSG, constructive solid geometry) bereitgestellt werden. Auf diese Art lässt sich der erste 3D-Bilddatensatz besonders realitätsnah gestalten und trägt so zur besonders effektiven Kompensation von Bildartefakten bei. Die Verwendung einer Datenbank ist zweckmäßig, da üblicherweise nur eine überschaubare Zahl definierter Implantate Anwendung findet. The first 3D image data record can thus be provided in particular by a photographic or tomographic acquisition of the real element. Models of standard implants (screws, hips, rods, etc) can be provided using constructive solid geometry (CSG) methods. In this way, the first 3D image data set can be designed in a particularly realistic way, thereby contributing to the particularly effective compensation of image artifacts. The use of a database is expedient since usually only a manageable number of defined implants is used.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte:
- – Prüfen ob der in Schritt b) gewonnene zweite 3D-Bilddatensatz ein Messfeldüberschreitungsartefakt umfasst, welches von einer nicht vollständigen geometrischen Erfassung des biologischen Objekt im Schritt des Gewinnens des zweiten 3D-Bilddatensatzes verursacht ist, und falls dies der Fall ist:
- – Unterdrücken des Messfeldüberschreitungsartefakts mittels eines Extrapolationsverfahrens, welches an dem zweiten 3D-Bilddatensatz durchgeführt wird. Auf diese Art lassen sich auch solche Artefakte unterdrücken, die nicht nur auf das Material des Elements sondern auch auf seine nicht vollständige Erfassung im Rahmen der Computertomographiebildgewinnung zurückzuführen sind.
- Check whether the second 3D image data record obtained in step b) comprises a field-exceeding artifact, which is caused by an incomplete geometric detection of the biological object in the step of obtaining the second 3D image data set, and if this is the case:
- Suppressing the overfield artifact by means of an extrapolation method performed on the second 3-D image data set. In this way, even those artefacts can be suppressed, which are due not only to the material of the element but also its incomplete detection in the context of computed tomography image acquisition.
Im Rahmen des Extrapolationsverfahrens können insbesondere Daten des zweiten 3D-Bilddatensatzes in Abhängigkeit von Daten des ersten 3D-Bilddatensatzes verändert und/oder ergänzt und/oder ersetzt werden. Dann sind besonders wenige zusätzliche Annahmen erforderlich, um abgeschnittene Bildbereiche mittels Extrapolation zu ergänzen. Durch den ersten 3D-Bilddatensatz ist eine umfassende Datenbasis für eine besonders realistische Extrapolation geschaffen. Die sich ergebenden Computertomographiebilder sind dann besonders aussagekräftig und erleichtern es dem behandelnden Arzt ein Implantat im biologische Objekt zu identifizieren. In the context of the extrapolation method, in particular data of the second 3D image data set can be changed and / or supplemented and / or replaced depending on data of the first 3D image data set. In this case, extra few assumptions are required to supplement truncated image areas by extrapolation. The first 3D image dataset provides a comprehensive database for a particularly realistic extrapolation. The resulting computed tomography images are then particularly meaningful and make it easier for the attending physician to identify an implant in the biological object.
Ein erfindungsgemäßer Computertomograph umfasst eine Röntgenquelle, einen Detektor und eine Bildauswertevorrichtung, welche dazu ausgebildet ist, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen. Bei dem Computertomographen kann es sich insbesondere um einen verfahrbar ausgebildeten Röntgen-C-Bogen-Computertomographen handeln, welcher nur unter zuhilfenahme weicher Röntgenstrahlung (also Röntgenstrahlung geringer Intensität) arbeitet. In dieser Art von Computertomograph treten Metallartefakte besonders stark zutage, da Implantate die weiche Röntgenstrahlung nahezu vollständig vom Detektor abschirmen. A computer tomograph according to the invention comprises an X-ray source, a detector and an image evaluation device, which is designed to carry out the method according to the invention. The computer tomograph may in particular be a moveable X-ray C-arm CT scanner, which works only with the aid of soft X-radiation (ie X-ray radiation of low intensity). In this type of computed tomography, metal artifacts are particularly evident as implants almost completely shield the soft X-ray radiation from the detector.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für den erfindungsgemäßen Computertomographen. The preferred embodiments illustrated with reference to the process according to the invention Embodiments and their advantages apply correspondingly to the computer tomographs according to the invention.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen: Reference to exemplary embodiments, the invention is explained in more detail below. Show it:
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
Der Röntgen-C-Bogen
Der 3D-Bilddatensatz
Das Verfahren wird nun wie folgt durchgeführt:
Im Rechner
In the
Bereits im 3D-Bilddatensatz
Aufgrund der Schraube
In einem Schritt R erfolgt deshalb eine Bildregistrierung der 3D-Bildvorlage
Die Bildregistrierung im Schritt R erfolgt in drei Stufen:
- – Es wird eine einfache intensitätsschwellwertbasierte Segmentierung am 3D-
Bilddatensatz 22 durchgeführt, um Voxel zu entfernen, die sich Luft und Wasser zuordnen lassen. Hierbei wird der Schwellwert für Wasser so gewählt, dass Knochen oder Metallsegmente im 3D-Bilddatensatz 22 bestehen bleiben. Durch diesen Schritt ist sichergestellt, dass Rechenzeit und Rechenkosten gering gehalten werden und dennoch ein sehr guter Abgleich mit der 3D-Bildvorlage 20 gewährleistet ist. - – Nun wird ein Algorithmus ausgeführt, mit dem die 3D-
Bildvorlage 20 mit dem 3D-Bilddatensatz 22 abgeglichen wird. Dieser Algorithmus kann auf einem Kreuzkorrelationsverfahren beruhen, um die wahrscheinlichste Lage der implantierten Schraube16 (Schraubenposition24 ) im 3D-Bilddatensatz 22 zu identifizieren. - – Die 3D-
Bildvorlage 20 wird dem 3D-Bilddatensatz 22 überlagert, wobei ein rigides oder nicht nicht-rigides Verfahren zur Bildregistrierung Anwendung finden kann. Nicht rigide Bildregistrierungsverfahren eignen sich insbesondere für elastische Implantate.
- It becomes a simple intensity-threshold-based segmentation on the 3D image data set
22 performed to remove voxels that can be assigned to air and water. Here, the threshold for water is chosen so that bones or metal segments in the 3D image data set22 remain. This step ensures that computing time and computational costs are kept low and still a very good comparison with the3D image template 20 is guaranteed. - - Now an algorithm is executed, with which the 3D-
Bildvorlage 20 with the 3D image data set22 is adjusted. This algorithm may be based on a cross-correlation method to determine the most probable position of the implanted screw16 (Screw position24 ) in the 3D image data set22 to identify. - - The
3D image template 20 becomes the 3D image data set22 superimposed using a rigid or non-rigid image registration process. Non-rigid image registration methods are particularly suitable for elastic implants.
Auf diese Art wird ein modifizierter 3D-Bilddatensatz erzeugt, der dem 3D-Bild
Im Ausführungsbeispiel lässt sich die Schraubenposition
Um festzustellen, ob die Durchführung des Verfahrens erforderlich ist, kann anfangs anhand des 3D-Bilddatensatzes
Im Ausführungsbeispiel ist der Computertomograph
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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