DE102012216652B4 - Angiographisches Untersuchungsverfahren - Google Patents
Angiographisches Untersuchungsverfahren Download PDFInfo
- Publication number
- DE102012216652B4 DE102012216652B4 DE102012216652.1A DE102012216652A DE102012216652B4 DE 102012216652 B4 DE102012216652 B4 DE 102012216652B4 DE 102012216652 A DE102012216652 A DE 102012216652A DE 102012216652 B4 DE102012216652 B4 DE 102012216652B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- images
- volume images
- motion map
- image
- corrected
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims abstract description 66
- 238000002583 angiography Methods 0.000 claims abstract description 13
- 210000000746 body region Anatomy 0.000 claims abstract description 3
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 claims abstract description 3
- 230000002792 vascular Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000000747 cardiac effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 3
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 10,10-dioxo-2-[4-(N-phenylanilino)phenyl]thioxanthen-9-one Chemical compound O=C1c2ccccc2S(=O)(=O)c2ccc(cc12)-c1ccc(cc1)N(c1ccccc1)c1ccccc1 FGRBYDKOBBBPOI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001136792 Alle Species 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 230000003205 diastolic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 230000000877 morphologic effect Effects 0.000 description 1
- 230000010412 perfusion Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
- A61B6/504—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of blood vessels, e.g. by angiography
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
- A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
- A61B6/4435—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure
- A61B6/4441—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit and the detector unit being coupled by a rigid structure the rigid structure being a C-arm or U-arm
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
- A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
- A61B6/4458—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit or the detector unit being attached to robotic arms
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/44—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis
- A61B6/4429—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units
- A61B6/4464—Constructional features of apparatus for radiation diagnosis related to the mounting of source units and detector units the source unit or the detector unit being mounted to ceiling
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/48—Diagnostic techniques
- A61B6/486—Diagnostic techniques involving generating temporal series of image data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/50—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications
- A61B6/503—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment specially adapted for specific body parts; specially adapted for specific clinical applications for diagnosis of the heart
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
- A61B6/5264—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise due to motion
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5288—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving retrospective matching to a physiological signal
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Dentistry (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Pulmonology (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Cardiology (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Robotics (AREA)
- Physiology (AREA)
- Vascular Medicine (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Angiographisches Untersuchungsverfahren eines Organs, Gefäßsystems oder anderer Körperregionen als Untersuchungsobjekt eines Patienten mittels einer 4-D-Rotationsangiographie mit folgenden Schritten:S1) Akquisition von Projektionsbildern (24) in verschiedenen Herzphasen (c0bis cN) und Positionen,S2) Rekonstruktion von 3-D-Volumenbildern (26) in den verschiedenen Herzphasen (c0bis cN) aus den Projektionsbildern (24),S3) Berechnung einer Motion-Map (28, 38) aus den 3-D-Volumenbildern (26),S4) Bildkombination der 3-D-Volumenbilder (26) mit der Motion-Map (28, 38) zur Erzeugung von resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbildern (40) in den verschiedenen Herzphasen (c0bis cN) undS5) Darstellung der resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbilder (40), dadurch gekennzeichnet, dass aus den 3-D-Volumenbildern (26) ein Mittelwertbild (39)f(x, y, z) über alle Herzphasen gebildet wird, das in der Bildkombination gemäß Verfahrensschritt S4) mit einbezogen wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein angiographisches Untersuchungsverfahren eines Organs, Gefäßsystems oder anderer Körperregionen als Untersuchungsobjekt eines Patienten mittels einer 4-D-Rotationsangiographie.
- Ein derartiges oben genanntes angiographisches Untersuchungsverfahren lässt sich beispielsweise mit einem aus der
US 7 500 784 B2 bekanntem Angiographiesystem durchführen, das anhand der1 nachfolgend erläutert ist. - Die Standard-4-D-Rotationsangiographie resultiert in Rekonstruktionen von einzelnen Volumina pro Herz-Phase. Typischerweise sind diese Einzelvolumina sehr stark von Streifen-Artefakten beeinflusst, die durch die geringe Anzahl an vorhandenen Projektionen pro Herzphase entstehen.
- Die 4-D-Rotationsangiographie, eine sogenannte 4-D-DynaCT®, kann mit mehreren Rotationen durchgeführt werden, kann aber auch mit nur einer Rotation auskommen. Bei Standard-Verfahren spielt die Anzahl von vorhandenen Projektionen pro Phase eine Rolle. In der Regel sind es bei 4-D-DynaCT® mit einer Rotation ca. 30 Projektionen pro Phase. Dadurch entstehen Streifen-Artefakte in den rekonstruierten Schichten, wie dies nachfolgend noch erläutert wird. Je weniger Projektionen genutzt werden, desto mehr Streifen-Artefakte entstehen bei der Rekonstruktion, da diese Rekonstruktionsart keine redundanten Informationen nutzt. Die 4-D-DynaCT® ist beispielsweise aus „syngo DynaCT now takes it to the Heart“ von Andrew Hall, AXIOM Innovations, September 2007, Seiten 32 bis 39, bekannt.
- Andere aus der Literatur bekannte Verfahren arbeiten mit iterativer Rekonstruktion und Minimierungsverfahren auf Basis der Rohdaten, wie es beispielsweise in „Prior image constrained compressed sensing (PICCS): A method to accurately reconstruct dynamic CT imgages from highly undersampled projection data sets“ von Guang-Hong Chen et al., veröffentlicht in Med Phys. 2008 February, Vol. 35, No. 2, Seiten 660 bis 663 beschrieben ist. Dies ist in der Regel sehr aufwändig und benötigt eine neue Rekonstruktionskette.
- Die
1 zeigt ein als Beispiel dargestelltes biplanes Röntgensystem zur Durchführung einer 4-D-Rotationsangiographie mit zwei von je einem Ständer 1 und 1' in Form eines sechsachsigen Industrie- oder Knickarmroboters gehaltenen C-Bogen 2 und 2', an deren Enden je eine Röntgenstrahlungsquelle, beispielsweise Röntgenstrahler 3 und 3' mit Röntgenröhren und Kollimatoren, und je ein Röntgenbilddetektor 4 und 4' als Bildaufnahmeeinheit angebracht sind. Der Ständer 1 ist dabei auf dem Fußboden 5 montiert, während der zweite Ständer 1' an der Decke 6 befestigt sein kann. - Mittels des beispielsweise aus der
US 7 500 784 B2 bekannten Knickarmroboters, welcher bevorzugt sechs Drehachsen und damit sechs Freiheitsgrade aufweist, können die C-Bogen 2 und 2' beliebig räumlich verstellt werden, zum Beispiel indem sie um ihre Drehzentren zwischen den Röntgenstrahlern 3 und 3' sowie den Röntgenbilddetektoren 4 und 4' gedreht werden. Das erfindungsgemäße angiographische Röntgensystem 1 bis 4 ist insbesondere um Drehzentren und Drehachsen in der C-Bogen-Ebene der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' drehbar, bevorzugt um den Mittelpunkt der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' und um den Mittelpunkt der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' schneidende Drehachsen. - Der bekannte Knickarmroboter weist ein Grundgestell auf, welches beispielsweise auf dem Boden 5 oder an der Decke 6 fest montiert ist. Daran ist drehbar um eine erste Drehachse ein Karussell befestigt. Am Karussell ist schwenkbar um eine zweite Drehachse eine Roboterschwinge angebracht, an der drehbar um eine dritte Drehachse ein Roboterarm befestigt ist. Am Ende des Roboterarms ist drehbar um eine vierte Drehachse eine Roboterhand angebracht. Die Roboterhand weist ein Befestigungselement für den C-Bogen 2 oder 2' auf, welches um eine fünfte Drehachse schwenkbar und um eine senkrecht dazu verlaufende sechste Rotationsachse rotierbar ist.
- Die Realisierung der Röntgendiagnostikeinrichtung ist nicht auf den Industrieroboter angewiesen. Es können auch übliche C-Bogen-Geräte Verwendung finden.
- Die Röntgenbilddetektoren 4 und 4' können rechteckige oder quadratische, flache Halbleiterdetektoren sein, die vorzugsweise aus amorphem Silizium (a-Si) erstellt sind. Es können aber auch integrierende und eventuell zählende CMOS-Detektoren Anwendung finden.
- Im Strahlengang der Röntgenstrahler 3 und 3' befindet sich eine Tischplatte 7 eines Patientenlagerungstisches 8 zur Aufnahme eines zu untersuchenden Patienten als Untersuchungsobjekt. Der Patientenlagerungstisch 8 ist mit einem Bedienpult 9 versehen. An der Röntgendiagnostikeinrichtung ist eine Systemsteuerungseinheit 10 mit einem Bildsystem 11 angeschlossen, das die Bildsignale der Röntgenbilddetektoren 4 und 4' empfängt und verarbeitet (Bedienelemente sind beispielsweise nicht dargestellt.). Die Röntgenbilder können dann auf Displays einer Monitorampel 12 betrachtet werden. Das Bildsystem 11 weist eine Vorrichtung auf, deren Funktion noch genauer beschrieben wird.
- Anstelle des in
1 beispielsweise dargestellten Röntgensystems mit den Ständern 1 und 1' in Form des sechsachsigen Industrie- oder Knickarmroboters kann das angiographische Röntgensystem auch eine normale decken- oder bodenmontierte Halterung für den C-Bogen 2 aufweisen. - Anstelle der beispielsweise dargestellten C-Bogen 2 und 2' kann das angiographische Röntgensystem auch getrennte decken- und/oder bodenmontierte Halterungen für die Röntgenstrahler 3 und 3' und die Röntgenbilddetektoren 4 und 4' aufweisen, die beispielsweise elektronisch starr gekoppelt sind.
- Aus der
DE 10 2007 029 731 A1 ist ein Verfahren zur automatischen Bestimmung einer optimalen Herzphase für eine Cardio-CT-Rekonstruktion bekannt, bei dem durch: - - Abtastung einer Herzregion eines Patienten mit einem Spiral-CT entlang einer z-Achse und Rekonstruktion einer Vielzahl von tomographischen Bilddatensätzen an unterschiedlichen z-Positionen mit einer ersten Auflösung,
- - Messung der Herzaktivität, Bestimmung der Zyklen und Zyklusphasen des Herzens, und Zuordnung zu den rekonstruierten Bilddatensätzen erster Auflösung,
- - Erzeugung einer Motion Map,
- - Maskierung der Motion Map bezüglich jeweils eines Herzzyklus,
- - Bestimmung zweier Bewegungsminima je maskiertem Bereich in der Motion Map und Zuordnung der Minima zur systolischen beziehungsweise diastolischen Endphase des Herzens,
- - Rekonstruktion mindestens eines Bilddatensatzes mit Messdaten um die ermittelte Herzphase mindestens eines der ermittelten Minima mit einer zweiten Auflösung, und
- - Anzeige dieses mindestens einen rekonstruierten Bilddatensatzes mit der zweiten Auflösung erfolgt.
- Aus der
US 2006 / 0 133 564 A1 ist ein Verfahren zur Korrektur von Bewegungs-Artefakten bekannt, bei dem während einer Drehung eines C-Bogens mit Röntgenquelle und Detektor mehrere Projektionsbilder erfasst. Aus der Mehrzahl von Projektionsbildern werden phasenspezifische Rekonstruktionen erzeugt, wobei jede phasenspezifische Rekonstruktion im Allgemeinen aus Projektionen erzeugt wird, die bei oder nahe der jeweiligen Phase erfasst werden. Mehrere Bewegungsschätzungen werden erzeugt basierend auf den phasenspezifischen Rekonstruktionen. Unter Verwendung der jeweiligen Bewegungsschätzungen und Projektionen können bewegungskorrigierte Rekonstruktionen erzeugt werden. - In „Improvement of Cardiac CT-Reconstruction using local motion vector fields“ von Carsten Oliver Schirra et al., Computerized Medical Imaging and Graphics; Vol. 33; pp. 122 - 130, ist, um Bewegungsunschärfen zu verringern und das Signal/Rausch-Verhältnis (S/N) zu verbessern, eine bewegungskorrigierte Rekonstruktion beschrieben, die lokale Felder von Bewegungsvektoren von Hochkontrast-Objekten zur Bewegungskorrektur bei gefilterter Rückprojektion heranzieht. Während einer ruhigen Herzphase wird eine Bildregistrierung durchgeführt. Zeitliche Interpolation im Parameterraum dient zur Bestimmung der Bewegung während Herzphasen mit starker Bewegung. Die sich ergebenden Felder von Bewegungsvektoren werden bei der Bildrekonstruktion eingesetzt.
- Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein angiographisches Untersuchungsverfahren der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass eine Reduktion von Streifen-Artefakten in der herzkorrelierten 4-D-Rotationsangiographie, der sogenannten DynaCT®, unterdrückt wird.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß für ein angiographisches Untersuchungsverfahren der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
- Die Aufgabe wird für ein angiographisches Untersuchungsverfahren erfindungsgemäß durch folgende Schritte gelöst:
- S1) Akquisition von Projektionsbildern in verschiedenen Herzphasen und Positionen,
- S2) Rekonstruktion von 3-D-Volumenbildern in den verschiedenen Herzphasen aus den Projektionsbildern,
- S3) Berechnung einer Motion-Map aus den 3-D-Volumenbildern,
- S4) Bildkombination der 3-D-Volumenbilder mit der Motion-Map zur Erzeugung von resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbildern in den verschiedenen Herzphasen und
- S5) Darstellung der resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbilder,
- Dieses erfindungsgemäße Verfahren benutzt redundante Daten, um die Streifen-Artefakte in den Bildern der herzkorrelierten 4-D-Rotationsangiographie, wie beispielsweise bei DynaCT®, zu reduzieren.
- Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
-
1 ein bekanntes biplanes C-Bogen-Angiographiesystem mit je einem Industrieroboter als Tragvorrichtungen, -
2 die Verhältnisse bei einer EKG-korrelierten Akquisition während einer Rotation mit einem Rotations-Angiographiesystem gemäß1 , -
3 eine Serie von nach einem Standard-Verfahren der Rotationsangiographie gemäß2 akquirierten Projektionsbildern, -
4 Erstellung einer Motion-Map aus rekonstruierten 3-D-Volumenbildern, -
5 bis8 zeichnerische Erläuterungen zur Nachverarbeitung der gemäß4 erstellten Motion-Map, -
9 zeichnerische Darstellung einer linearen Bildkombination mit linearer Interpolation und -
10 bis13 zeichnerische Erläuterungen zum zeitlichen Ablauf der Nachverarbeitung und deren Ergebnisse. - In der
2 sind die Verhältnisse bei einer EKG-korrelierten Akquisition mit einem C-Bogen-Gerät gemäß1 während einer Rotation veranschaulicht, die bei einer Herzrate von 90 bis 131 bpm, einer Dauer von 10s bis 15s sowie mit oder ohne Herzphasensteuerung (Pacing) durchgeführt wird. Erfolgt kein Pacing, dann wird eine bekannte manuelle Sortierung der Phasen aus dem EKG bewirkt. - In dieser Figur ist ein erstes EKG 13 dargestellt, das verschiedene Herzphasen c0 bis cN aufweist. Diesen Herzphasen c0 bis cN sind verschiedene Projektionswinkel θ0 bis θ0+n*Δθ zugeordnet. So ergibt sich für ein erstes Bild 14 einer ersten Herzphase c0 ein Wert P(θ0, c0), ein erstes Bild 15 einer zweiten Herzphase P(θ0 + Δθ, c1), ein erstes Bild 16 einer dritten Herzphase P(θ0 + 2Δθ, c2) und ein erstes Bild 17 einer N-ten Herzphase P(θ0 + NΔθ, cN).
- Dies lässt sich fortsetzen, wie dies durch den Pfeil 18 symbolisiert wird, bis man zu einem zweiten EKG 19 gelangt.
- Diesen Herzphasen c0 bis cN sind wieder verschiedene Projektionswinkel θο+n*Δθ bis θ0+(n+N)*Δθ zugeordnet. So ergibt sich für ein zweites Bild 20 einer ersten Herzphase c0 ein Wert P(θ0 + nΔθ, c0), ein zweites Bild 21 einer zweiten Herzphase P(θ0 + (n+1)Δθ, c1), ein zweites Bild 22 einer dritten Herzphase P(θ0 + (n+2) Δθ, c2) und ein zweites Bild 23 einer N-ten Herzphase P(θ0 + (n+N) Δθ, cN).
- In der
3 ist die nach einem Standard-Verfahren mit ca. 30 Projektionen pro Herzphase bei 120 bpm und 13 s Scanzeit erstellte Serie von Projektionsbildern 24 dargestellt, die die störenden Streifen-Artefakte 25 aufweisen. Die Indizes c0 bis cN bezeichnen die Projektionsbilder 24 der aktuellen Herzphasen. - Die
4 zeigt eine Folge von rekonstruierten 3-D-Volumenbildern 26, erstellt mit ca. 30 Projektionen pro Herzphase, aus denen gemäß der Formel - Da die Motion-Map 28 auch störende Streifen-Artefakte 25 aufweist, wird eine Nachverarbeitung der Motion-Map 28 durchgeführt, die anhand der
5 bis8 näher erläutert wird. - Ein Verfahren ist die Analyse im Frequenzbereich. In
5 werden in einem 3-D-Volumenbild 26 sowie der Motion-Map 28 repräsentativ gewählte zwei Pixel 29 und 30 betrachtet, von denen das erste Pixel 29 eine große Bewegung mit niedriger Frequenz und das zweite Pixel 30 eine geringe Bewegung mit hoher Frequenz aufweisen. - Die
6 gibt die Signalverläufe der Pixel 29 und 30 wieder, wobei der Signalverlauf 31 des ersten Pixels 29 eine niedrigere Frequenz als der Signalverlauf 32 des zweiten Pixels 30 aufweist. - In der
7 sind nun die Gegebenheiten der Modulation der Herzbewegung und der Streifen-Artefakte 25 über der Ortsfrequenz u aufgetragen, wobei ein modulierter Signalverlauf 33 des ersten Pixels 29 und ein modulierter Signalverlauf 34 des zweiten Pixels 30 dargestellt sind, die eine Modulationsrichtung 35 aufweisen. - Die
8 stellt die Gegebenheiten nach einer Demodulation der Herzbewegung und der Streifen-Artefakte 25 aufgetragen über der Ortsfrequenz u mit einem demodulierten Signalverlauf 36 des ersten Pixels 29 und einem demodulierter Signalverlauf 37 des zweiten Pixels 30 dar. - Bei dem Prinzip der Modulation und Demodulation geht es im Wesentlichen darum, dass sich die Pixelwerte an einigen Stellen, beispielsweise beim zweiten Pixel 30, nur aufgrund der Streifen-Artefakte 25 quasiperiodisch ändern. Diese quasiperiodischen Änderungen der Streifen-Artefakte 25 beruhen auf dem sogenannten Windmühlen-Effekt. Sie sind Abtastartefakte als Funktion der Zeit. An anderen Stellen, beispielsweise beim ersten Pixel 29, ist die Änderung dieses Pixels 30 als Funktion der Zeit aufgrund des Windmühlen-Effekts und Herzbewegungs-Artefakten zurückzuführen. Diese Art der Änderung gilt es zu erkennen und diese mit Filtern, z.B. Demodulation, selektive Weichzeichnung zu bearbeiten.
- Die Prinzipien der Modulation und Demodulation sind allgemein aus der Signaltheorie oder Signalverarbeitung bekannt; dabei können Fourier-Analyse oder Bandfilterung eingesetzt werden. Die Modulation ist durch die Aufnahme selber gegeben; die Demodulation wird dazu genutzt, um das „Träger“-Signal von dem „Echten“-Signal zu trennen. Bei dieser hier vorliegenden bestimmten Aufnahmeform geht das relativ einfach, da die Windmühlen-Artefakte eine ziemlich definierte Frequenz aufweisen, die lediglich von der Aufnahmegeometrie abhängt und demnach einfach vorher zu berechnen ist.
- Als weitere Verfahren zur Nachverarbeitung der Motion-Map 28 sind morphologische Operationen wie beispielsweise Erosion und/oder Dilatation der Motion-Map 28 anwendbar.
- Auch kann das Verfahren des Sub-Sampling und der Interpolation, beispielsweise bilinear oder spline, der Motion-Map 28 zur Nachverarbeitung angewandt werden.
- Als Resultat der Nachverarbeitung der Motion-Map 28 durch eines dieser Verfahren erhält man eine korrigierte Motion-Map, die nahezu frei von Streifen-Artefakten 25 ist.
- Ein in
9 dargestelltes Beispiel einer Bildkombination ist eine lineare Kombination mit linearer Interpolation. Es sind jedoch auch andere Kombinationsarten wie beispielsweise polynomische oder quadratische Bildkombinationen möglich. Auch Bildkombinationen mit einem Faltungsoperator sind denkbar. -
- Die Pixel der rekonstruierten 3-D-Volumenbilder 26 f(x,y,z,cn) werden mit den Pixeln der korrigierten Motion-Map 38 MM(x, y, z) multipliziert. Dazu wird das Produkt aus Eins minus korrigierter Motion-Map 38 MM(x, y, z) und dem Mittelwertbild 39
f (x, y, z) über alle Phasenbilder addiert. Als Ergebnis F(x, y, z, cn) erhält man resultierende, korrigierte 3-D-Volumenbilder 40. - Diese Multiplikation stellt den einfachsten Fall einer Bildkombination dar, bei der eine pixel- oder voxelweise Multiplikation (Gewichtung) der zwei Bilder (oder Volumen) immer pro Phase durchgeführt wird, wobei die Motion-Map nach der Nachverarbeitung konstant bleibt.
-
- Dies ist beispielhaft für eine lineare Interpolation so dargestellt. Im Falle einer nicht-linearen Kombination müsste eine entsprechende Funktion f(MM(x,y,z)) definiert werden, z.B. polynomisch. Im vorliegenden Falle geht es hauptsächlich darum, die Einzelvolumina entsprechend der Motion-Map zu gewichten.
- Das Ergebnis der Nachverarbeitung kann auch anhand der
10 bis13 näher erläutert und symbolisch gezeigt werden, die die zeitliche Reihenfolge der Bildentstehungen wiedergeben. Der Ausgangspunkt ist die Bildserie „vor Motion-Map - Nachverarbeitung“ der rekonstruierten 3-D-Volumenbilder 26. Daraus wird die Motion-Map 28 berechnet. Diese Motion-Map 28 wird dann anhand der in den5 bis8 beschriebenen Bearbeitung in eine „Motion-Map - Nachverarbeitung“, der korrigierten Motion-Map 38 korrigiert. Zum Schluss werden gemäß oben genannter Gleichung die resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbilder 40 „nach Motion-Map - Nachverarbeitung“ berechnet. - Das oben vorgeschlagene Verfahren arbeitet auf Basis der rekonstruierten Schichten, der 3-D-Volumenbilder 26.
- Eine Akquisitionsart ist eine Rotation mit guter Winkelabtastung, beispielsweise einer Abtastzeit von 13 s, 0,5° Winkelinkrement und 2x2 Binning. Daraus resultieren in etwa 380 Projektionen über alle Phasen. Vorhandene, redundante Informationen werden ausgenutzt, da sich nur einige der Voxel im Bild ändern. Die Änderung der Voxel wird durch die Motion-Map 28 pro Schicht ausgerechnet. Die Motion-Map 28 gibt den Gehalt der Bewegung oder Änderung der Voxel-Werte über die Zeit wieder. Ein Voxel weist eine unterschiedliche Bewegungsfunktion, d.h. Änderungsfunktion oder Gradient, im Herzen auf, als wenn es sich in einem anderen Körperteil befände.
- Die Motion-Map 28 ist im ersten Schritt auch durch Streifen-Artefakte 25 beeinflusst. Um diese zu reduzieren, werden drei Nachverarbeitungsmethoden vorgeschlagen, um Änderungen durch Streifen-Artefakte 25 und Änderungen durch reine Herzbewegung zu trennen. Daraus resultiert eine Reduzierung der Streifen-Artefakte 25 in der Motion-Map 28.
- Die Motion-Map 28 wird als Kombinationsgewicht zwischen der Rekonstruktion einer einzelnen Phase (z.B. c0) und dem Mittelwertbild aus allen Phasen genutzt. Es wird dabei angenommen, dass die Voxel-Werte in der Motion-Map 28 mit einem kleinen Wert weniger zur Herzbewegung beitragen.
- Die Bildkombination kann durch lineare Interpolation gemacht werden, aber auch andere Kombinationsarten sind möglich.
- Die resultierenden korrigierten 3-D-Volumenbilder 40 weisen deutlich weniger Streifen-Artefakte 25 auf.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist für Monoplan- und Biplan-Systeme anwendbar. Entgegen vielen anderen bekannten Verfahren ist es ein reines bild-basiertes Verfahren. Es sind weder Rohdaten, noch Geometrie- oder andere Informationen erforderlich.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden Streifen-Artefakte 25 aus 4-D-Rotationsangiographien, sogenannte 4-D-DynaCT®-Bilder, nahezu vollständig mit begrenzten Raum- und Zeit-Auflösungsverlust eliminiert.
- Die Generierung und Nachverarbeitung der Motion-Map 28 verringert weiterhin störende Streifen-Artefakte 25.
- Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch anwendbar für andere Protokolle mit Änderungen in der Zeitrichtung, beispielsweise Perfusion.
- Für die Berechnungen wird die vorhandene Rekonstruktionskette effektiv ausgenutzt.
Claims (4)
- Angiographisches Untersuchungsverfahren eines Organs, Gefäßsystems oder anderer Körperregionen als Untersuchungsobjekt eines Patienten mittels einer 4-D-Rotationsangiographie mit folgenden Schritten: S1) Akquisition von Projektionsbildern (24) in verschiedenen Herzphasen (c0 bis cN) und Positionen, S2) Rekonstruktion von 3-D-Volumenbildern (26) in den verschiedenen Herzphasen (c0 bis cN) aus den Projektionsbildern (24), S3) Berechnung einer Motion-Map (28, 38) aus den 3-D-Volumenbildern (26), S4) Bildkombination der 3-D-Volumenbilder (26) mit der Motion-Map (28, 38) zur Erzeugung von resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbildern (40) in den verschiedenen Herzphasen (c0 bis cN) und S5) Darstellung der resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbilder (40), dadurch gekennzeichnet, dass aus den 3-D-Volumenbildern (26) ein Mittelwertbild (39)
f (x, y, z) über alle Herzphasen gebildet wird, das in der Bildkombination gemäß Verfahrensschritt S4) mit einbezogen wird. - Angiographisches Untersuchungsverfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die resultierenden, korrigierten 3-D-Volumenbilder (40) gemäß folgender Gleichung berechnen:f (x, y, z) ein Mittelwertbild (39) über alle Phasenbilder und - F(x, y, z, cn) resultierende, korrigierte 3-D-Volumenbilder (40) darstellen. - Angiographisches Untersuchungsverfahren nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Motion-Map (28, 38) eine nachverarbeitete, korrigierte Motion-Map (38) ist. - Angiographisches Untersuchungsverfahren nach einem der
Ansprüche 1 bis2 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Motion-Map (28) gemäß Verfahrensschritt S3) folgenderweise berechnet:
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012216652.1A DE102012216652B4 (de) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Angiographisches Untersuchungsverfahren |
CN201310371018.8A CN103654823B (zh) | 2012-09-18 | 2013-08-23 | 血管造影检查方法 |
US14/012,014 US20140081131A1 (en) | 2012-09-18 | 2013-08-28 | Angiographic examination method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102012216652.1A DE102012216652B4 (de) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Angiographisches Untersuchungsverfahren |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102012216652A1 DE102012216652A1 (de) | 2014-03-20 |
DE102012216652B4 true DE102012216652B4 (de) | 2023-01-26 |
Family
ID=50181664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102012216652.1A Active DE102012216652B4 (de) | 2012-09-18 | 2012-09-18 | Angiographisches Untersuchungsverfahren |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140081131A1 (de) |
CN (1) | CN103654823B (de) |
DE (1) | DE102012216652B4 (de) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9427200B2 (en) | 2014-03-21 | 2016-08-30 | Siemens Aktiengesellschaft | Determination of physiological cardiac parameters as a function of the heart rate |
EP3223704B1 (de) * | 2014-11-25 | 2019-05-22 | Koninklijke Philips N.V. | Digitale subtraktionsangiografie |
CN107106099B (zh) | 2014-12-18 | 2021-05-28 | 皇家飞利浦有限公司 | 用于对对象的细长感兴趣区域进行成像的成像系统 |
DE102016219709B3 (de) * | 2016-10-11 | 2018-03-01 | Siemens Healthcare Gmbh | Verfahren zur Ermittlung eines Perfusionsdatensatzes, sowie Röntgenvorrichtung, Computerprogramm und elektronisch lesbarer Datenträger |
CN109767468B (zh) * | 2019-01-16 | 2021-04-20 | 上海长征医院 | 脏器体积检测方法及装置 |
CN113395935B (zh) * | 2019-02-06 | 2023-11-24 | 威廉·E·巴特勒 | 重建心搏频率血管造影现象的表示的方法和计算机系统 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060133564A1 (en) | 2004-12-21 | 2006-06-22 | David Langan | Method and apparatus for correcting motion in image reconstruction |
DE102007029731A1 (de) | 2007-06-27 | 2009-01-02 | Siemens Ag | Verfahren zur automatischen Bestimmung einer optimalen Herzphase für eine Cardio-CT-Rekonstruktion und Cardio-CT-Rekonstruktion |
US7500784B2 (en) | 2005-03-18 | 2009-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray device |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5696848A (en) * | 1995-03-09 | 1997-12-09 | Eastman Kodak Company | System for creating a high resolution image from a sequence of lower resolution motion images |
US6539074B1 (en) * | 2000-08-25 | 2003-03-25 | General Electric Company | Reconstruction of multislice tomographic images from four-dimensional data |
AU2003227315A1 (en) * | 2002-04-02 | 2003-10-13 | Yeda Research And Development Co. Ltd. | Characterization of moving objects in a stationary background |
US6904118B2 (en) * | 2002-07-23 | 2005-06-07 | General Electric Company | Method and apparatus for generating a density map using dual-energy CT |
EP1761899B1 (de) * | 2004-06-18 | 2009-01-28 | Philips Intellectual Property & Standards GmbH | Reduktion von artefakten |
EP1869643B1 (de) * | 2005-04-07 | 2014-05-07 | Koninklijke Philips N.V. | Bildverarbeitungsgerät und -verfahren zur blutfluss-bildgebung |
DE102008016892A1 (de) * | 2008-04-02 | 2009-10-15 | Siemens Aktiengesellschaft | Betriebsverfahren für eine Bildgebungsanlage zur zeitaufgelösten Abbildung eines sich iterativ bewegenden Untersuchungsobjekts |
CN103349556B (zh) * | 2009-01-21 | 2015-09-23 | 皇家飞利浦电子股份有限公司 | 用于大视场成像及运动伪影的探测和补偿的方法和装置 |
WO2011073818A1 (en) * | 2009-12-15 | 2011-06-23 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Motion compensation with tissue density retention |
US20110148928A1 (en) * | 2009-12-17 | 2011-06-23 | General Electric Company | System and method to correct motion in gated-pet images using non-rigid registration |
US8761467B2 (en) * | 2010-10-04 | 2014-06-24 | General Electric Company | Method and apparatus for assessing motion correction |
US8600132B2 (en) * | 2011-05-03 | 2013-12-03 | General Electric Company | Method and apparatus for motion correcting medical images |
US8897527B2 (en) * | 2011-06-07 | 2014-11-25 | Varian Medical Systems, Inc. | Motion-blurred imaging enhancement method and system |
-
2012
- 2012-09-18 DE DE102012216652.1A patent/DE102012216652B4/de active Active
-
2013
- 2013-08-23 CN CN201310371018.8A patent/CN103654823B/zh active Active
- 2013-08-28 US US14/012,014 patent/US20140081131A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20060133564A1 (en) | 2004-12-21 | 2006-06-22 | David Langan | Method and apparatus for correcting motion in image reconstruction |
US7500784B2 (en) | 2005-03-18 | 2009-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray device |
DE102007029731A1 (de) | 2007-06-27 | 2009-01-02 | Siemens Ag | Verfahren zur automatischen Bestimmung einer optimalen Herzphase für eine Cardio-CT-Rekonstruktion und Cardio-CT-Rekonstruktion |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Schirra C O; u.a: Improvement of cardiac CT reconstruction using local motion vector fields. In: Computerized Medical Imaging and Graphics, 2009, 122 - 130. |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102012216652A1 (de) | 2014-03-20 |
US20140081131A1 (en) | 2014-03-20 |
CN103654823A (zh) | 2014-03-26 |
CN103654823B (zh) | 2016-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE102006041033B4 (de) | Verfahren zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildvolumens | |
DE102012216652B4 (de) | Angiographisches Untersuchungsverfahren | |
DE69831742T2 (de) | System zur rekonstruktion bei kegelstrahltomographie | |
DE102013217351B4 (de) | Bildbasierte Bewegungskompensation von Bilddaten | |
DE102010027227B4 (de) | Verfahren und Computertomographiegerät zur Durchführung einer angiographischen Untersuchung | |
DE102007061935A1 (de) | Verfahren zur Qualitätssteigerung von computertomographischen Aufnahmeserien durch Bildverarbeitung und CT-System mit Recheneinheit | |
DE102010022791A1 (de) | 3-D-Röntgenbildgebung von Koronargefäßen mit EKG-Gating und Bewegungskorrektur | |
DE102019001988B3 (de) | Röntgensystem für die iterative Bestimmung einer optimalen Koordinatentransformation zwischen sich überlappenden Volumina, die aus Volumendatensätzen von diskret abgetasteten Objektbereichen rekonstruiert wurden. | |
DE102008010006B4 (de) | Verfahren zur dreidimensionalen Darstellung einer bewegten Struktur durch ein tomographisches Verfahren | |
DE102014201559A1 (de) | Angiographisches Untersuchungsverfahren eines Gefäßsystems in einer interessierenden Körperregion eines Patienten | |
DE102012220028A1 (de) | Angiographisches Untersuchungsverfahren | |
DE102010013360B4 (de) | Verfahren zur Rekonstruktion von Bilddaten eines zyklisch sich bewegenden Untersuchungsobjektes | |
DE102009047867B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Korrektur von trunkierten Projektionsdaten | |
DE102007061934A1 (de) | Verfahren zur Qualitätssteigerung von computertomographischen Aufnahmeserien durch Projektionsdatenverarbeitung und CT-System mit Recheneinheit | |
DE102008016892A1 (de) | Betriebsverfahren für eine Bildgebungsanlage zur zeitaufgelösten Abbildung eines sich iterativ bewegenden Untersuchungsobjekts | |
DE102007045313B4 (de) | Verfahren zur getrennten dreidimensionalen Darstellung von Arterien und Venen in einem Untersuchungsobjekt | |
DE102012205245B4 (de) | Angiographisches Untersuchungsverfahren eines Patienten zur 3-D-Rotationsangiographie | |
DE102004017478B4 (de) | Vorrichtung für die Gewinnung von Strukturdaten eines sich bewegenden Objekts | |
DE102010062975B4 (de) | Verfahren zur Erzeugung einer vierdimensionalen Darstellung eines einer periodischen Bewegung unterworfenen Zielgebiets eines Körpers | |
DE102009007236A1 (de) | CT-Bildrekonstruktion eines sich bewegenden Untersuchungsobjektes | |
DE102007050889B4 (de) | Verfahren und Tomographiegerät zur Erzeugung tomographischer Bilder zu unterschiedlichen Bewegungsphasen eines sich periodisch bewegenden Organs eines Patienten | |
DE102011083703B4 (de) | Aufnahme von Bildern für einen Bilddatensatz der digitalen Subtraktionsangiographie und einen Perfusionsdatensatz | |
EP1061474A1 (de) | Computertomograph mit objektbezogener Bewegungsartefaktreduktion und Extraktion der Objektbewegungsinformation (Kymogramm) | |
DE102011005554A1 (de) | Verfahren zur Reduzierung von Bewegungsartefakten bei der Dual-Energy-Computertomographie | |
DE102012202648B3 (de) | Angiographisches Untersuchungsverfahren zur Abtastung von kleinen beweglichen Objekten |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT, 80333 MUENCHEN, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: SIEMENS HEALTHINEERS AG, DE Free format text: FORMER OWNER: SIEMENS HEALTHCARE GMBH, MUENCHEN, DE |