DE102015217317A1 - Transformations-Bestimmungseinrichtung und Verfahren zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Ermitteln einer Testreihe von Testelementen, wobei jedes Testelement eine Testtransformation und einen Testwert umfasst, wobei jedes Testelement der Testreihe wie folgt ermittelt wird: – Ermitteln der Testtransformation des Testelements basierend auf einer vorbestimmten Folge von Testtransformationen und/oder basierend auf einem oder mehreren zuvor ermittelten Testelementen der Testreihe, – Transformieren des ersten Bildes mit der ermittelten Testtransformation, – Ermitteln eines Differenzbildes basierend auf dem transformierten ersten Bild und dem zweiten Bild, – Ermitteln des Testwerts des Testelements basierend auf dem Differenzbild derart, dass der Testwert ein Maß für eine Erstreckung einer Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln des Differenzbildes in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, ist, – Bestimmen eines minimalen Testwerts basierend auf den von den Testelementen der Testreihe umfassten Testwerten, – Bestimmen der Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes, eine Transformations-Bestimmungseinrichtung, eine Bild-Bestimmungseinrichtung, eine Bildgebungsvorrichtung, ein Computerprogrammprodukt und ein computerlesbares Medium.
  • In der digitalen Bildverarbeitung dient eine Bildregistrierung insbesondere dazu, einen Zusammenhang zwischen mehreren Bildern eines abzubildenden Bereichs derart herzustellen, dass beim pixelweisen Kombinieren der mehreren Bilder diejenigen Pixel miteinander kombiniert werden, die denselben Teil des abzubildenden Bereichs betreffen. Beispielsweise kann bei der Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild das erste Bild derart transformiert werden, dass sich diejenigen Pixel, die denselben Teil des abzubildenden Bereichs betreffen, in dem ersten Bild und in dem zweiten Bild an derselben Position befinden.
  • Bei der digitalen Subtraktionsangiographie (DSA) wird typischerweise von demselben abzubildenden Bereich eines Patienten ein Ursprungs-Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren Ursprungs-Bildpaaren erfasst, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Kontrastmittel-Bild und ein Masken-Bild aufweist. Das Kontrastmittel-Bild wird typischerweise erfasst, während sich in dem abzubildenden Bereich ein Kontrastmittel befindet. Das Masken-Bild wird typischerweise erfasst, während sich in dem abzubildenden Bereich kein oder äußerst wenig Kontrastmittel befindet. Durch eine pixelweise Subtraktion des Masken-Bildes von dem Kontrastmittel-Bild kann eine Struktur des abzubildenden Bereichs, in der sich Kontrastmittel befindet, gegenüber einer Kontrastmittelfreien Umgebung der Struktur deutlicher dargestellt werden.
  • Bei der dreidimensionalen digitalen Subtraktionsangiographie (3D-DSA) wird basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz mit mehreren Ursprungs-Bildpaaren ein 3D-Subtraktionsangiographie-Bild bestimmt, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Masken-Bild und ein Kontrastmittel-Bild aufweist. Insbesondere kann das 3D-Subtraktionsangiographie-Bild durch eine sogenannte Dual-Volumen-Rekonstruktion (Dual Volume Reconstruction) bestimmt werden. Dabei kann basierend auf den Masken-Bildern und/oder transformierten Masken-Bilder ein 3D-Masken-Bilddatensatz und basierend auf den Kontrastmittel-Bildern ein 3D-Kontrastmittel-Bilddatensatz bestimmt werden. Das 3D-Subtraktionsangiographie-Bild kann durch Kombination des 3D-Masken-Bilddatensatzes mit dem 3D-Kontrastmittel-Bilddatensatz bestimmt werden.
  • Das Masken-Bild und das Kontrastmittel-Bild werden zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst. In dem dazwischen liegenden Zeitabschnitt kann sich die Position des abzubildenden Bereichs verändern. Ursachen dafür können z. B. eine Bewegung des Patienten, mechanische Vibrationen der Rohdatenakquisitionsvorrichtung und/oder des C-Bogens, Fluktuationen eines Röntgenstrahlen-Fokus oder pulsierende Blutgefäße sein. Das kann eine Fehlregistrierung des Masken-Bildes relativ zu dem Kontrastmittel-Bild verursachen, so dass bei einer pixelweisen Kombination, insbesondere einer Subtraktion, des Masken-Bildes und des Kontrastmittel-Bildes nicht diejenigen Pixel miteinander kombiniert werden, die denselben Teil des abzubildenden Bereichs betreffen. Die Fehlregistrierung kann zu einer Beeinträchtigung eines Subtraktionsangiographie-Bildes, das basierend auf dem Masken-Bild und dem Kontrastmittel-Bild bestimmt wird, durch Artefakte und damit zu Fehldiagnosen führen. Die Beeinträchtigung ist typischerweise dann besonders stark, wenn sich in dem abzubildenden Bereich Metall, z. B. eine in ein Aneurysma eingeführte Spule, befindet. Bei der 3D-DSA kann auf diese Weise ein sogenanntes Eggshell-Artefakt entstehen. Insbesondere bei Eggshell-Artefakten ist es oft schwierig zu entscheiden, inwieweit eine Blutzirkulation in dem Aneurysma durch die Spule unterdrückt ist.
  • Vor diesem Hintergrund kommt der Bildregistrierung des Masken-Bildes relativ zu dem Kontrastmittel-Bild eine hohe Bedeutung zu. Ein Beispiel für ein bekanntes Verfahren zur Bildregistrierung ist der Flexible Pixel Shift-Algorithmus, der z. B. in der 3D-Rekonstruktions-Software des syngo X-Workplace-Produkts implementiert ist.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, eine verbesserte Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild zu ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1, durch ein Verfahren nach Anspruch 10, durch eine Transformations-Bestimmungseinrichtung nach Anspruch 11, durch eine Bild-Bestimmungseinrichtung nach Anspruch 13, durch eine Bildgebungsvorrichtung nach Anspruch 15, durch ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 16 sowie durch ein computerlesbares Medium nach Anspruch 17.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild wird eine Testreihe von Testelementen ermittelt, wobei jedes Testelement eine Testtransformation und einen Testwert umfasst, wobei jedes Testelement der Testreihe wie folgt ermittelt wird:
    • – Ermitteln der Testtransformation des Testelements basierend auf einer vorbestimmten Folge von Testtransformationen und/oder basierend auf einem oder mehreren zuvor ermittelten Testelementen,
    • – Transformieren des ersten Bildes mit der ermittelten Testtransformation,
    • – Ermitteln eines Differenzbildes basierend auf dem transformierten ersten Bild und dem zweiten Bild,
    • – Ermitteln des Testwerts des Testelements basierend auf dem Differenzbild derart, dass der Testwert ein Maß für eine Erstreckung einer Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln des Differenzbildes in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, ist.
  • Basierend auf den von den Testelementen der Testreihe umfassten Testwerten wird ein minimaler Testwert bestimmt. Es wird die Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist, bestimmt.
  • Der Testwert ist insbesondere dann ein Maß für die Erstreckung einer Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, wenn der Testwert derart von den Werten der Pixel abhängt, dass eine Änderung der Werte der Pixel, die einer Verschiebung und/oder Streckung der Häufigkeitsverteilung in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, entspricht, eine Zunahme des Testwerts zur Folge hat.
  • Die Erfinder haben erkannt, dass eine optimale Transformation zur Bildregistrierung bestimmt werden kann, indem verschiedene Testtransformationen in Bezug auf die Eignung zur Bildregistrierung getestet und mit einem Testwert bewertet werden. Die Erfinder schlagen vor, den Testwert so zu ermitteln, dass eine Testtransformation, die zur Folge hat, dass das Differenzbild einen oder mehrere Pixel mit vergleichsweise größeren Werten aufweist, stärker bestraft, insbesondere als für die Bildregistrierung weniger geeignet bewertet wird. Der Testwert kann insbesondere basierend auf den Werten der Pixel des Differenzbildes ermittelt werden. Dabei können der eine oder die mehreren Pixel mit den größten, mit anderen Worten maximalen, Werten gegenüber Pixeln mit kleineren Werten stärker gewichtet werden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass Testtransformationen, die zur Bildregistrierung weniger geeignet sind, größere Testwerte zugeordnet werden. Die optimale Transformation zur Bildregistrierung kann somit bestimmt werden, indem unter den Testtransformationen der Testreihe die Testtransformation mit dem minimalen Testwert ermittelt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in diesem Sinne als „Minimum of Maximum(MoM)“-Verfahren bezeichnet werden.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das erste Bild und das zweite Bild mit Hilfe einer den abzubildenden Bereich durchdringenden Strahlung aufgenommen werden und dass die Werte der Pixel des ersten Bildes und die Werte der Pixel des zweiten Bildes von einer Absorption der Strahlung derart abhängen, dass eine stärkere Absorption der Strahlung in einem Teil des abzubildenden Bereichs, den ein gegebenes Pixel betrifft, einen kleineren Wert des gegebenen Pixels zur Folge hat. Bei den Werten der Pixel kann es sich insbesondere um Grauwerte und/oder um Helligkeitswerte handeln. Bei den Werten der Pixel kann es sich insbesondere um Absorptionswerte und/oder um Intensitätswerte handeln.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Differenzbild ermittelt wird, indem das transformierte erste Bild von dem zweiten Bild pixelweise subtrahiert wird. Das Differenzbild weist typischerweise dann einen Pixel mit einem vergleichsweise großen Wert auf, wenn ein kleiner Wert eines Pixels des transformierten ersten Bildes von einem großen Wert eines Pixels des zweiten Bildes subtrahiert wird. Dieser Fall tritt insbesondere dann auf, wenn auf Grund der Fehlregistrierung ein Pixel, welches einen Teil des abzubildenden Bereichs mit stärkerer Absorption betrifft, von einem Pixel, welches einen Teil des abzubildenden Bereichs mit schwächerer Absorption betrifft, subtrahiert wird. Ein Teil des abzubildenden Bereichs mit stärkerer Absorption kann z. B. einen Teil eines Blutgefäßes und/oder eines Aneurysmas und/oder eines Metall-Objekts, insbesondere einer in ein Aneurysma eingeführten Spule, umfassen. Ein Teil des abzubildenden Bereichs mit schwächerer Absorption kann z. B. einen Teil eines Gewebes umfassen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann insbesondere eine Transformation zur Bildregistrierung derart bestimmt werden, dass beim Ermitteln des Differenzbildes von Pixeln des zweiten Bildes mit jeweils großem Wert bzw. starker Absorption Pixel des ersten Bildes, ebenfalls mit jeweils großem Wert bzw. schwacher Absorption, subtrahiert werden. Das hat zur Folge, dass die Erstreckung der Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln des Differenzbildes in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, verringert ist. Der Testwert zu dieser Transformation ist damit vergleichsweise gering, so dass die Transformation mit einer Minimum-Suche, die den Testwert betrifft, aus der Menge der Testtransformationen der Testreihe bestimmt werden kann.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Testwert basierend auf einer Pixel-Gruppe des Differenzbildes ermittelt, wobei für jedes Pixel der Pixel-Gruppe eine Pixelposition-Bedingung, welche eine Position des Pixels betrifft, und/oder eine Pixelwert-Bedingung, welche einen Wert des Pixels betrifft, erfüllt ist.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Pixel-Gruppe die Pixel des Differenzbildes umfasst, für welche eine Positionsbedingung, welche eine Position des jeweiligen Pixels betrifft, und/oder eine Pixelwert-Bedingung, welche einen Wert des jeweiligen Pixels betrifft, erfüllt ist. Die Häufigkeitsverteilung kann das gesamte Differenzbild und/oder eine Pixel-Gruppe des Differenzbildes betreffen, wobei für jedes Pixel der Pixel-Gruppe eine Pixelposition-Bedingung, welche eine Position des Pixels betrifft, und/oder eine Pixelwert-Bedingung, welche einen Wert des Pixels betrifft, erfüllt ist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Pixel-Gruppe von Pixeln des Differenzbildes ermittelt wird, wobei für jedes Pixel der Pixel-Gruppe eine Pixelposition-Bedingung, welche eine Position des Pixels betrifft, und/oder eine Pixelwert-Bedingung, welche einen Wert des Pixels betrifft, erfüllt ist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Testwert des Testelements basierend auf den Werten der Pixel der Pixel-Gruppe ermittelt und/oder berechnet wird und/oder dass der Testwert ein Maß für die Werte der Pixel der Pixel-Gruppe ist. Indem der Testwert derart ermittelt wird, dass mehrere Werte von Pixeln jeweils zu dem Testwert beitragen, kann die Fehleranfälligkeit des Verfahrens in Bezug auf Ausreißer verringert werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Testwert ein Parameter der Pixel-Gruppe und/oder des Differenzbildes und/oder wird der Testwert basierend auf einem Parameter der Pixel-Gruppe und/oder des Differenzbildes ermittelt, wobei der Parameter aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einem Maximum der Werte der Pixel, einer Summe der Werte der Pixel und einem Lageparameter einer Häufigkeitsverteilung der Werte der Pixel besteht. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Testwert basierend auf einer Mehrzahl von Parametern der Pixel-Gruppe und/oder des Differenzbildes ermittelt wird, wobei jeder der Parameter der Mehrzahl der Parameter aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einem Maximum der Werte der Pixel, einer Summe der Werte der Pixel und einem Lageparameter einer Häufigkeitsverteilung der Werte der Pixel besteht. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Testwert basierend auf dem Parameter und/oder basierend auf der Mehrzahl der Parameter ermittelt wird, wobei der Testwert von dem Parameter bzw. von jedem der Parameter der Mehrzahl der Parameter monoton steigend abhängt. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Testwert das Maximum der Werte der Pixel der Pixel-Gruppe und/oder des Differenzbildes ist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Testwert die Summe der Werte der Pixel der Pixel-Gruppe ist. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist der Lageparameter aus der Gruppe gewählt, welche aus einem Mittelwert, einem Modus und einem Quantil besteht.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Pixelposition-Bedingung für ein gegebenes Pixel des Differenzbildes dann erfüllt, wenn sich die Position des gegebenen Pixels in einem Bereich von Interesse (Region of Interest) befindet. Mit Hilfe der Pixelposition-Bedingung kann die Pixel-Gruppe in Bezug auf die Positionen der Pixel der Pixel-Gruppe eingeschränkt werden. Bevorzugt wird der Bereich von Interesse derart bestimmt, dass der von den Pixeln der Pixel-Gruppe betroffene Teil des abzubildenden Bereichs besonders empfindlich in Bezug auf eine Fehlregistrierung ist. Das ist typischerweise dann der Fall, wenn in dem Bereich von Interesse ein Abschnitt mit großen Werten der Pixel an einen Abschnitt mit kleinen Werten der Pixel angrenzt. In einem solchen Fall kann schon eine geringe Fehlregistrierung, welche z. B. einer Translation um einen Pixel entspricht, große Werte von Pixeln des Differenzbildes und damit eine starke Beeinträchtigung, z. B. des DSA-Bildes, durch Artefakte zur Folge haben.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in dem ersten Bild und/oder in dem zweiten Bild ein Teilbereich ermittelt wird, wobei die Pixel des Teilbereichs relativ zu einer Umgebung des Teilbereichs kleinere Werte aufweisen und/oder wobei der Teilbereich sowohl Pixel mit großen Werten als auch Pixel mit kleinen Werten umfasst und/oder wobei die Werte der Pixel des Teilbereichs einen Gradienten, dessen Gradientenbetrag einen Gradientenbetrag-Schwellwert überschreitet, bilden. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Bereich von Interesse den Teilbereich und/oder die Umgebung des Teilbereichs umfasst.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Pixelwert-Bedingung für ein gegebenes Pixel des Differenzbildes dann erfüllt, wenn der Wert des gegebenen Pixels einen Pixel-Schwellwert überschreitet. Mit Hilfe der Pixelposition-Bedingung und/oder der Pixelwert-Bedingung können Pixel aus für die Bildregistrierung besonders relevanten Bereichen für die Pixel-Gruppe ausgewählt werden und/oder Pixel aus für die Bildregistrierung weniger relevanten Bereichen von der Pixel-Gruppe ausgeschlossen werden. Auf diese Weise ist eine Verringerung des Rechenaufwandes und der Fehleranfälligkeit des Verfahrens realisierbar.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die Testtransformation eine Translation und/oder eine Rotation. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Testtransformation alternativ oder zusätzlich eine weitere Bildoperation, z. B. eine lokale oder eine globale Bildoperation, umfasst. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Testtransformation eine Testtransformation in der Ebene des ersten Bildes ist und/oder dass die Translation eine Translation in der Ebene des ersten Bildes ist und/oder dass die Rotation eine Rotation in der Ebene des ersten Bildes ist.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass eine Folge von Testtransformationen vorbestimmt wird. Die vorbestimmte Folge von Testtransformationen kann aus einer Testtransformation oder aus mehreren Testtransformationen bestehen. Beginnend mit einer ersten Testtransformation der vorbestimmten Folge von Testtransformationen wird ein erster Testwert ermittelt. Die erste Testtransformation der vorbestimmten Folge und der erste Testwert bilden das erste Testelement der Testreihe. Anschließend kann mit einer weiteren Testtransformation der vorbestimmten Folge von Testtransformationen ein weiterer Testwert ermittelt werden. Die weitere Testtransformation der vorbestimmten Folge und der weitere Testwert bilden ein weiteres Testelement der Testreihe. Dieser Schritt kann z. B. für eine oder mehrere oder alle Testtransformationen der vorbestimmten Folge von Testtransformationen wiederholt werden.
  • Die Testtransformation des Testelements kann insbesondere basierend auf einer vorbestimmten Folge von Testtransformationen ermittelt werden. Z. B. kann sich jede Testtransformation der vorbestimmten Folge von Testtransformationen mit Ausnahme der ersten Testtransformation der vorbestimmten Folge gegenüber der jeweils vorhergehenden Testtransformation um eine Translation um einen Pixel in die gleiche oder in eine andere Richtung unterscheiden. Z. B. kann die vorbestimmte Folge von Testtransformationen alle Translationen bis zu einer gegebenen Anzahl von Pixeln, beispielsweise bis zu fünf Pixeln, umfassen.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Testtransformation mittels eines Suchalgorithmus ermittelt. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Testtransformation des Testelements mittels eines Suchalgorithmus basierend auf einem oder mehreren zuvor ermittelten Testelementen ermittelt wird. Der Suchalgorithmus kann ein Minimum-Suchalgorithmus und/oder z. B. ein Downhill-Simplex-Algorithmus sein.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird der Testwert mit einem Test-Schwellwert verglichen, wobei das Ermitteln der Testreihe nicht weiter fortgeführt wird, wenn der Testwert den Test-Schwellwert unterschreitet. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Testwert mit einem Test-Schwellwert verglichen wird, wobei das Ermitteln der Testreihe beendet wird, wenn der Testwert den Test-Schwellwert unterschreitet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren Ursprungs-Bildpaaren, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Masken-Bild und ein Kontrastmittel-Bild aufweist, wird ein Ursprungs-Bildpaar-Satz bereitgestellt. Es wird ein registrierter Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren registrierten Bildpaaren ermittelt, indem für jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes die folgenden Schritte ausgeführt werden:
    • – Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild, wobei das erste Bild das Masken-Bild des Ursprungs-Bildpaares und das zweite Bild das Kontrastmittel-Bild des Ursprungs-Bildpaares ist,
    • – Transformieren des Masken-Bildes mit der bestimmten Transformation, wobei das transformierte Masken-Bild und das Kontrastmittel-Bild ein registriertes Bildpaar des registrierten Bildpaar-Satzes bilden.
  • Basierend auf dem registrierten Bildpaar-Satz wird das Subtraktionsangiographie-Bild bestimmt.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das erste Bild zweidimensional (2D) ist und/oder dass das zweite Bild zweidimensional (2D) ist und/oder dass die Bildregistrierung eine 2D-2D-Bildregistrierung ist. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Subtraktionsangiographie-Bild ein 2D-Subtraktionsangiographie-Bild oder dass das Subtraktionsangiographie-Bild ein 3D-Subtraktionsangiographie-Bild ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ferner auch bei einem Verfahren zum Bestimmen von sogenannten 2D-Roadmap-Bildern und/oder Fluoroskopie-Bildern vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Unter einer starken und/oder unter einer stärkeren Absorption kann insbesondere eine Absorption durch ein mit Kontrastmittel gefülltes Blutgefäß und/oder eine Absorption durch ein Metall-Objekt verstanden werden. Unter einer schwachen und/oder unter einer schwächeren Absorption kann insbesondere eine Absorption durch ein Gewebe, in welches ein oder mehrere Blutgefäße eingebettet sind, verstanden werden. Unter einem kleinen und/oder unter einem kleineren Wert eines Pixels kann insbesondere ein Wert aus dem Wertebereich verstanden werden, welcher Wertebereich von den Werten der Pixel des zweiten Bildes und/oder des Kontrastmittel-Bildes, die ein oder mehrere mit Kontrastmittel gefüllte Blutgefäße und/oder ein Metall-Objekt betreffen, gebildet ist. Unter einem großen und/oder unter einem größeren Wert eines Pixels kann insbesondere ein Wert aus dem Wertebereich verstanden werden, welcher Wertebereich von den Werten der Pixel des ersten Bildes und/oder des Masken-Bildes, die ein Gewebe, in welches ein oder mehrere Blutgefäße eingebettet sind, betreffen, gebildet ist.
  • Die Erfindung ermöglicht eine verbesserte Bildregistrierung des ersten Bildes relativ zu dem zweiten Bild. Die Erfindung ermöglicht insbesondere, Eggshell-Artefakte wirksam zu unterdrücken und/oder zu vermeiden.
  • Die erfindungsgemäße Transformations-Bestimmungseinrichtung ist zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild ausgebildet und weist ein Testreihen-Ermittlungsmodul, ein Minimaler-Testwert-Bestimmungsmodul und ein Transformations-Bestimmungsmodul auf. Das Testreihen-Ermittlungsmodul ist zum Ermitteln einer Testreihe von Testelementen ausgebildet, wobei jedes Testelement eine Testtransformation und einen Testwert umfasst. Das Testreihen-Ermittlungsmodul ist zum Ausführen der folgenden Schritte für jedes Testelement der Testreihe ausgebildet:
    • – Ermitteln der Testtransformation des Testelements basierend auf einer vorbestimmten Folge von Testtransformationen und/oder basierend auf einem oder mehreren zuvor ermittelten Testelementen,
    • – Transformieren des ersten Bildes mit der ermittelten Testtransformation,
    • – Ermitteln eines Differenzbildes basierend auf dem transformierten ersten Bild und dem zweiten Bild,
    • – Ermitteln des Testwerts des Testelements basierend auf dem Differenzbild derart, dass der Testwert ein Maß für eine Erstreckung einer Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln des Differenzbildes in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, ist.
  • Das Minimaler-Testwert-Bestimmungsmodul ist zum Bestimmen eines minimalen Testwerts basierend auf den von den Testelementen der Testreihe umfassten Testwerten ausgebildet. Das Transformations-Bestimmungsmodul ist zum Bestimmen der Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist, ausgebildet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die erfindungsgemäße Transformations-Bestimmungseinrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung ausgebildet. Insbesondere können das Ermitteln der Testreihe von Testelementen mittels des Testreihen-Ermittlungsmoduls, das Bestimmen des minimalen Testwerts mittels des Minimaler-Testwert-Bestimmungsmoduls und das Bestimmen der Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist, mittels des Transformations-Bestimmungsmoduls ausgeführt werden.
  • Die erfindungsgemäße Bild-Bestimmungseinrichtung ist zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren Ursprungs-Bildpaaren ausgebildet, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Masken-Bild und ein Kontrastmittel-Bild aufweist. Die erfindungsgemäße Bild-Bestimmungseinrichtung weist ein Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmodul, ein Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul und ein Bild-Bestimmungsmodul auf.
  • Das Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmodul ist zum Bereitstellen des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ausgebildet. Das Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul weist die erfindungsgemäße Transformations-Bestimmungseinrichtung und ein Transformationsmodul auf. Das Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul ist zum Ermitteln eines registrierten Bildpaar-Satzes mit einem oder mehreren registrierten Bildpaaren durch das Ausführen der folgenden Schritte für jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ausgebildet:
    • – Bestimmen einer Transformation mittels der erfindungsgemäßen Transformations-Bestimmungseinrichtung, wobei das erste Bild das Masken-Bild des Ursprungs-Bildpaares und das zweite Bild das Kontrastmittel-Bild des Ursprungs-Bildpaares ist,
    • – Transformieren des Masken-Bildes mit der bestimmten Transformation mittels des Transformationsmoduls, wobei das transformierte Masken-Bild und das Kontrastmittel-Bild ein registriertes Bildpaar des registrierten Bildpaar-Satzes bilden.
  • Das Bild-Bestimmungsmodul ist zum Bestimmen des Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf dem registrierten Bildpaar-Satz ausgebildet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die erfindungsgemäße Bild-Bestimmungseinrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes ausgebildet. Insbesondere können das Bereitstellen des Ursprungs-Bildpaar-Satzes mittels des Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmoduls, das Ermitteln eines registrierten Bildpaar-Satzes mittels des Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmoduls, das Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung mittels der Transformations-Bestimmungseinrichtung, das Transformieren des Masken-Bildes mittels des Transformationsmoduls und das Bestimmen des Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf dem registrierten Bildpaar-Satz mittels des Bild-Bestimmungsmoduls ausgeführt werden.
  • Unter einer erfindungsgemäßen Bestimmungseinrichtung soll eine Einrichtung verstanden werden, die aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einer erfindungsgemäßen Transformations-Bestimmungseinrichtung und einer erfindungsgemäßen Bild-Bestimmungseinrichtung besteht. Die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung weist die erfindungsgemäße Bestimmungseinrichtung auf. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Bildgebungsvorrichtung eine medizinische Bildgebungsvorrichtung ist und/oder dass die Bildgebungsvorrichtung eine Rohdatenakquisitionsvorrichtung und/oder eine Patientenlagerungsvorrichtung aufweist. Die Rohdatenakquisitionsvorrichtung ist zur Akquisition eines Rohdatensatzes ausgebildet. Insbesondere kann die Rohdatenakquisitionsvorrichtung eine Strahlungsquelle und einen Detektor aufweisen. Bei einem C-Bogen-Röntgengerät können die Strahlungsquelle eine Röntgenquelle und der Detektor ein Röntgendetektor sein. Bei einem Magnetresonanztomographiegerät können die Strahlungsquelle eine Hochfrequenz-Antenne und der Detektor dieselbe Hochfrequenz-Antenne oder eine weitere Hochfrequenz-Antenne sein. Die Patientenlagerungsvorrichtung ist zum Lagern eines Patienten ausgebildet.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Bildgebungsvorrichtung eine Steuerungsvorrichtung und eine Bildrekonstruktionseinrichtung aufweist. Die Steuerungsvorrichtung kann beispielsweise ein Computer sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Bestimmungseinrichtung als Teil einer Steuerungsvorrichtung einer Bildgebungsvorrichtung ausgebildet sein. Die Bildrekonstruktionseinrichtung ist zum Ermitteln eines ersten Bildes und eines zweiten Bildes, insbesondere eines Masken-Bildes und eines Kontrastmittel-Bildes, eines abzubildenden Bereichs eines mit der Bildgebungsvorrichtung untersuchten Objekts basierend auf einem Rohdatensatz, z. B. unter Verwendung eines Rekonstruktionsverfahrens, ausgebildet.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erfindungsgemäße Bestimmungseinrichtung und/oder eine oder mehrere Komponenten der erfindungsgemäßen Bestimmungseinrichtung zumindest teilweise in Form von Software auf einem Prozessorsystem realisiert sind. Insbesondere das Testreihen-Ermittlungsmodul, das Minimaler-Testwert-Bestimmungsmodul, das Transformations-Bestimmungsmodul, das Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmodul, das Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul, das Transformationsmodul und das Bild-Bestimmungsmodul bilden jeweils eine Komponente der erfindungsgemäßen Bestimmungseinrichtung. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die erfindungsgemäße Bestimmungseinrichtung und/oder eine oder mehrere Komponenten der erfindungsgemäßen Bestimmungseinrichtung zumindest teilweise in Form von softwareunterstützter Hardware, beispielsweise FPGAs oder dergleichen, realisiert sind.
  • Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Ursprungs-Bildpaar-Satz mit Hilfe eines Datentransfers von dem Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmodul an das Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul bereitgestellt wird. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmodul Zugriffsmöglichkeiten auf einen Speicherbereich, z. B. eines Computers und/oder einer Steuerungsvorrichtung einer Bildgebungsvorrichtung, in dem der Ursprungs-Bildpaar-Satz hinterlegt ist, aufweist. Der Datentransfer kann z. B. mittels einer geeigneten Schnittstelle erfolgen. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass Schnittstellen zum Datentransfer an und/oder von Komponenten der erfindungsgemäßen Bestimmungseinrichtung zumindest teilweise in Form von Software realisiert sind. Insbesondere können die Schnittstellen Zugriffsmöglichkeiten auf geeignete Speicherbereiche, in denen Daten geeignet zwischengelagert, aufgerufen und aktualisiert werden können, aufweisen. Die Schnittstellen können auch als hardwaremäßig aufgebaute Schnittstellen ausgebildet sein, die durch geeignete Software angesteuert werden.
  • Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Steuerungsvorrichtungen auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die erfindungsgemäße Weise zu arbeiten. Insofern wird die Aufgabe auch durch ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm gelöst, welches in eine Speichereinrichtung eines Computers ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm in der Steuerungsvorrichtung ausgeführt wird. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm zusätzliche Software-Komponenten, z. B. eine Dokumentation, und/oder Hardware-Komponenten, z. B. einen Hardware-Schlüssel (Dongle etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
  • Zum Transport des Computerprogramms zur Steuerungsvorrichtung und/oder zur Speicherung des Computerprogramms an oder in der Steuerungsvorrichtung kann ein computerlesbares Medium, beispielsweise ein Memorystick, eine Festplatte oder ein sonstiger transportabler oder fest eingebauter Datenträger dienen, auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, welches in eine Speichereinrichtung eines Computers ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf dem Computer ausgeführt wird. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Steuerungsvorrichtung ein Prozessorsystem aufweist. Das Prozessorsystem kann z. B. von einem oder mehreren zusammenarbeitenden Mikroprozessoren gebildet sein.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Bildgebungsvorrichtung aus der Gruppe gewählt, welche aus einem C-Bogen-Röntgengerät, einem Computertomographiegerät, einem Einzelphotonen-Emissions-Computertomographiegerät (SPECT-Gerät), einem Positronen-Emissions-Tomographiegerät (PET-Gerät), einem Magnetresonanztomographiegerät und Kombinationen davon besteht. Insbesondere kann die Bildgebungsvorrichtung ein Röntgengerät, ein Ultraschallgerät und ähnliches aufweisen. Die Bildgebungsvorrichtung kann ferner eine Kombination von mehreren Bildgebungs- und/oder Bestrahlungsmodalitäten sein. Dabei kann eine Bestrahlungsmodalität beispielsweise ein Bestrahlungsgerät zur therapeutischen Bestrahlung aufweisen.
  • Im Rahmen der Erfindung können Merkmale, welche in Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen und/oder unterschiedliche Anspruchskategorien (Verfahren, Einrichtung usw.) beschrieben sind, zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden. Insbesondere sind die in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen auch auf die erfindungsgemäße Bestimmungseinrichtung, die erfindungsgemäße Bildgebungsvorrichtung, das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt und das erfindungsgemäße computerlesbare Medium zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Funktionale Merkmale eines erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei durch entsprechend ausgebildete Komponenten bzw. Module der erfindungsgemäßen Transformations-Bestimmungseinrichtung und/oder der erfindungsgemäßen Bild-Bestimmungseinrichtung ausgeführt werden. Die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ schließt nicht aus, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können.
  • Bei dem beschriebenen Verfahren, der beschriebenen Transformations-Bestimmungseinrichtung, der beschriebenen Bild-Bestimmungseinrichtung und der beschriebenen Bildgebungsvorrichtung handelt es sich lediglich um Ausführungsformen der Erfindung. Die Erfindung kann vom Fachmann variiert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist.
  • Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Die Darstellung in den Figuren ist schematisch und stark vereinfacht sowie nicht zwingend maßstabsgetreu.
  • Es zeigen:
  • 1 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
  • 2 eine Darstellung einer Transformations-Bestimmungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
  • 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
  • 4 eine Darstellung einer Bild-Bestimmungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
  • 5 eine Darstellung einer Bildgebungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung,
  • 6 in stark vereinfachter Darstellung ein erstes Bild, ein zweites Bild und ein transformiertes erstes Bild gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
  • 7 ein Differenzbild, welches durch pixelweise Subtraktion eines Masken-Bildes von einem Kontrastmittel-Bild ermittelt wurde,
  • 8 ein Differenzbild, welches durch pixelweise Subtraktion eines transformierten Masken-Bildes von einem Kontrastmittel-Bild ermittelt wurde,
  • 9 ein 3D-Subtraktionsangiographie-Bild, welches basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz bestimmt wurde, und
  • 10 ein 3D-Subtraktionsangiographie-Bild, welches basierend auf einem registrierten Bildpaar-Satz bestimmt wurde.
  • 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes relativ zu einem zweiten Bild gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei dem Schritt DTR wird eine Testreihe von Testelementen ermittelt, wobei jedes Testelement eine Testtransformation und einen Testwert umfasst. Jedes Testelement der Testreihe wird ermittelt, indem die Schritte TT, T1, DI und TV jeweils ausgeführt werden. Bei dem Schritt TT wird die Testtransformation des Testelements basierend auf einer vorbestimmten Folge von Testtransformationen und/oder basierend auf einem oder mehreren zuvor ermittelten Testelementen ermittelt. Bei dem Schritt T1 wird das erste Bild I1 mit der ermittelten Testtransformation transformiert. Bei dem Schritt DI wird ein Differenzbildes basierend auf dem transformierten ersten Bild TI1 und dem zweiten Bild I2 ermittelt. Bei dem Schritt TV wird der Testwert des Testelements basierend auf dem Differenzbild derart ermittelt, dass der Testwert ein Maß für eine Erstreckung einer Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln des Differenzbildes in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, ist. Bei dem Schritt MIN wird ein minimaler Testwert basierend auf den von den Testelementen der Testreihe umfassten Testwerten bestimmt. Bei dem Schritt DT1 wird die Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist, bestimmt.
  • 2 zeigt eine Darstellung einer Transformations-Bestimmungseinrichtung 35 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Die Transformations-Bestimmungseinrichtung 35 ist zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes I1 relativ zu einem zweiten Bild I1 ausgebildet und weist ein Testreihen-Ermittlungsmodul 51, ein Minimaler-Testwert-Bestimmungsmodul 52 und ein Transformations-Bestimmungsmodul 53 auf.
  • Die Transformations-Bestimmungseinrichtung 35 ist insbesondere zum Ausführen des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet. Insbesondere können das Ermitteln DTR der Testreihe von Testelementen mittels des Testreihen-Ermittlungsmoduls 51, das Bestimmen MIN des minimalen Testwerts mittels des Minimaler-Testwert-Bestimmungsmoduls 52 und das Bestimmen DT1 der Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist, mittels des Transformations-Bestimmungsmodul 53 ausgeführt werden.
  • Bei den nachfolgend gezeigten Ausführungsformen werden insbesondere weiterbildende Merkmale mit Bezug auf die jeweils zuvor erläuterten Ausführungsformen beschrieben. Im Wesentlichen gleich bleibende Merkmale, insbesondere Schritte und Komponenten, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren Ursprungs-Bildpaaren, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Masken-Bild und ein Kontrastmittel-Bild aufweist, gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
  • Bei dem Schritt PI wird der Ursprungs-Bildpaar-Satz bereitgestellt. Bei dem Schritt RI wird ein registrierter Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren registrierten Bildpaaren ermittelt, indem für jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes die Schritte DT3 und T3 ausgeführt werden. Bei dem Schritt DT3 wird eine Transformation zur Bildregistrierung mittels des Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung bestimmt, wobei das erste Bild das Masken-Bild des Ursprungs-Bildpaares und das zweite Bild das Kontrastmittel-Bild des Ursprungs-Bildpaares ist. Bei dem Schritt T3 wird das Masken-Bild mit der bestimmten Transformation transformiert, wobei das transformierte Masken-Bild und das Kontrastmittel-Bild ein registriertes Bildpaar des registrierten Bildpaar-Satzes bilden. Bei dem Schritt DS wird das Subtraktionsangiographie-Bild basierend auf dem registrierten Bildpaar-Satz bestimmt.
  • 4 zeigt eine Darstellung einer Bild-Bestimmungseinrichtung 60 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Bild-Bestimmungseinrichtung 60 ist zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren Ursprungs-Bildpaaren ausgebildet, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Masken-Bild und ein Kontrastmittel-Bild aufweist. Die Bild-Bestimmungseinrichtung 60 weist ein Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmodul 61, ein Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul 62 und ein Bild-Bestimmungsmodul 64 auf. Das Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul 62 weist eine Transformations-Bestimmungseinrichtung 35 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und ein Transformationsmodul 63 auf.
  • Die Bild-Bestimmungseinrichtung 60 ist insbesondere zum Ausführen des Verfahrens gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet. Insbesondere können das Bereitstellen PI des Ursprungs-Bildpaar-Satzes mittels des Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmoduls 61, das Ermitteln RI eines registrierten Bildpaar-Satzes mittels des Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmoduls 62, das Bestimmen DT3 einer Transformation mittels der Transformations-Bestimmungseinrichtung 35, das Transformieren T3 des Masken-Bildes mittels des Transformationsmoduls 63 und das Bestimmen DS des Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf dem registrierten Bildpaar-Satz mittels des Bild-Bestimmungsmoduls 64 ausgeführt werden.
  • 5 zeigt eine Bildgebungsvorrichtung 1 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist für die Bildgebungsvorrichtung 1 beispielhaft ein C-Bogen-Röntgengerät 1 gezeigt. Die fünfte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Rohdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 eine Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 ist, dass der Rohdatensatz ein Projektionsdatensatz ist, dass die Strahlungsquelle 26 eine Röntgenquelle 26 ist und dass der Detektor 28 ein Röntgendetektor 28, insbesondere ein Flachbilddetektor, ist.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist eine C-Bogen-Vorrichtung 20, eine Patientenlagerungsvorrichtung 10 und eine Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 auf. Die Patientenlagerungsvorrichtung 10 weist einen Lagerungstisch 11 und eine Lagerungsplatte 12 zur Lagerung des Patienten 13 auf. Die C-Bogen-Vorrichtung 20 weist einen stationären Tragrahmen 21 und einen C-Bogen 24 auf. Der C-Bogen 21 ist relativ zu der Patientenlagerungsvorrichtung 10 bewegbar, insbesondere schwenkbar. Damit sind unterschiedliche Anordnungen der Strahlungsquelle 26 und des Detektors 28 relativ zu dem abzubildenden Bereich des Patienten 13 einstellbar.
  • Die Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 ist zur Akquisition eines Projektionsdatensatzes ausgebildet. Die Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 weist eine Strahlungsquelle 26, die zur Emission von Strahlungsquanten 27 ausgebildet ist, und einen Detektor 28, der zur Detektion der Strahlungsquanten 27 ausgebildet ist, auf. Zwischen der Strahlungsquelle 26 und dem Detektor 28 ist ein abzubildender Bereich eines Objekts, insbesondere des Patienten 13, anordenbar. Die Strahlungsquanten 27 können von der Strahlungsquelle 26 zu dem abzubildenden Bereich des Patienten 13 gelangen und nach einer Wechselwirkung mit dem abzubildenden Bereich auf den Detektor 28 auftreffen. Auf diese Weise kann ein Projektionsprofil des abzubildenden Bereichs erfasst werden. Das Projektionsprofil kann insbesondere zweidimensional sein. Von der Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 akquirierte Projektionsdaten werden an die Steuerungsvorrichtung 30 weitergegeben. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist insbesondere dazu ausgebildet, die Projektionsdaten in Form eines Projektionsprofils und/oder in Form eines Projektionsdatensatzes zu erfassen, abzuspeichern, aufzurufen, weiterzuverarbeiten und bereitzustellen. Ein Projektionsdatensatz kann ein oder mehrere Projektionsprofile aufweisen.
  • Durch Bewegen der Projektionsdatenakquisitionsvorrichtung 26, 28 relativ zu der Patientenlagerungsvorrichtung kann für unterschiedliche Anordnungen der Strahlungsquelle 26 und des Detektors 28 relativ zu dem abzubildenden Bereich jeweils zumindest ein Projektionsprofil erfasst werden.
  • Das erste Bild und/oder das Maskenbild kann insbesondere ein erstes Projektionsprofil sein und/oder basierend auf einem ersten Projektionsdatensatz ermittelt sein. Dabei können das erste Projektionsprofil und/oder der erste Projektionsdatensatz einen Masken-Untersuchungszustand des abzubildenden Bereichs betreffen, in dem der abzubildende Bereich kein Kontrastmittel oder Kontrastmittel in einer für die Kontrastmittel-Bildgebung nicht relevanten Konzentration aufweist.
  • Das zweite Bild und/oder das Kontrastmittel-Bild kann insbesondere ein zweites Projektionsprofil sein und/oder basierend auf einem zweiten Projektionsdatensatz ermittelt sein. Dabei können das zweite Projektionsprofil und/oder der zweite Projektionsdatensatz einen Kontrastmittel-Untersuchungszustand des abzubildenden Bereichs betreffen, in dem der abzubildende Bereich ein Kontrastmittel, insbesondere in einer zur Kontrastmittel-Bildgebung geeigneten Konzentration, aufweist.
  • Optional kann die Bildgebungsvorrichtung 1 eine Kontrastmittel-Injektionsvorrichtung zur Injektion eines Kontrastmittels in den Patienten 13 aufweisen. Eine Kontrastmittel-Injektion kann z. B. zumindest teilweise automatisiert mit Hilfe eines Kontrastmittel-Injektions-Moduls der Steuerungsvorrichtung 30 und/oder manuell durch eine Bedienperson erfolgen.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist eine Steuerungsvorrichtung 30, eine Eingabevorrichtung 38 und eine Ausgabevorrichtung 39 auf. Die Steuerungsvorrichtung 30 ist ein Computer, insbesondere ein digitaler Computer, und zum Steuern der Bildgebungsvorrichtung 1 ausgebildet. Die Eingabevorrichtung 38 ist zum Eingeben von Steuerungsinformationen, z. B. Bildrekonstruktionsparametern und/oder Untersuchungsparametern, ausgebildet. Die Ausgabevorrichtung 39 ist zum Ausgeben von Steuerungsinformationen und/oder Bildern, insbesondere zum Ausgeben des Subtraktionsangiographie-Bildes, ausgebildet. Die Steuerungsvorrichtung 30 weist eine Speichereinrichtung 31 auf. Die Speichereinrichtung 31 ist zum Laden eines Computerprogramms ausgebildet, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf der Steuerungsvorrichtung 30 ausgeführt wird.
  • Die Bildgebungsvorrichtung 1 weist eine Bildrekonstruktionseinrichtung 34, die Transformations-Bestimmungseinrichtung 35 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und die Bild-Bestimmungseinrichtung 60 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung auf. Sowohl die Bildrekonstruktionseinrichtung 34 als auch die Bild-Bestimmungseinrichtung 60 mit der Transformations-Bestimmungseinrichtung 35 sind in Form von Software auf einem Prozessorsystem der Steuerungsvorrichtung 30 realisiert.
  • Mittels der Bildrekonstruktionseinrichtung 34 kann basierend auf einem Projektionsdatensatz ein Bilddatensatz ermittelt werden. Der Bilddatensatz kann z. B. das erste Bild und/oder das zweite Bild und/oder ein oder mehrere Masken-Bilder und/oder ein oder mehrere Kontrastmittel-Bilder und/oder ein oder mehrere Ursprungs-Bildpaare und/oder einen Ursprungs-Bildpaar-Satz umfassen. Der Bilddatensatz kann insbesondere von der Bildrekonstruktionseinrichtung 34 und/oder von der Steuerungsvorrichtung 30 in einem Speicherbereich der Steuerungsvorrichtung 30 hinterlegt werden.
  • 6 zeigt in stark vereinfachter Darstellung ein erstes Bild I1, ein zweites Bild I2 und ein transformiertes erstes Bild TI1 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Die sechste Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Werte der Pixel des ersten Bildes I1 und die Werte der Pixel des zweiten Bildes I2 Grauwerte sind. In 6 entspricht ein hellerer Grauton eines Pixels einem größeren Wert, insbesondere Grauwert, des Pixels. Das erste Bild I1 ist ein Masken-Bild. Das zweite Bild I2 ist ein Kontrastmittel-Bild. Auf Grund des Kontrastmittels ist der Wert der Pixel, die das Blutgefäß BV betreffen, in dem zweiten Bild I2 deutlich kleiner als im ersten Bild. Das Blutgefäß BV ist in ein Gewebe ST mit großem Grauwert eingebettet. Der Wert des Pixels, welches eine in ein Aneurysma eingeführte Metall-Spule CA betrifft, ist besonders klein. Es liegt eine Fehlregistrierung des ersten Bildes I1 relativ zu dem zweiten Bild I2 vor. Die Fehlregistrierung hat insbesondere zur Folge, dass bei einer pixelweisen Kombination des ersten Bildes I1 und des zweiten Bildes I2 das Pixel des ersten Bildes I1, welches die in ein Aneurysma eingeführte Metall-Spule CA betrifft, mit einem Pixel des zweiten Bildes I2, welches das Gewebe ST betrifft, kombiniert wird. Insbesondere weist ein Differenzbild, welches durch pixelweise Subtraktion des ersten Bildes I1 von dem zweiten Bild I2 ermittelt wird, an der Position, an der sich das Pixel, welches eine in ein Aneurysma eingeführte Metall-Spule CA betrifft, in dem ersten Bild I1 befindet, einen großen Wert auf. Dieser Wert ist annähernd gleich dem Wert der das Gewebe ST betreffenden Pixel.
  • Das transformierte erste Bild TI1 ist mittels einer Transformation zur Bildregistrierung, die mit Hilfe eines Verfahrens gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung bestimmt wurde, aus dem ersten Bild hervorgegangen. Bei einer pixelweisen Kombination des transformierten ersten Bildes TI1 und des zweiten Bildes I2 werden die Pixel des zweiten Bildes I2, welche das Gewebe ST betreffen, mit den Pixeln des transformierten ersten Bildes TI1, welche das Gewebe ST betreffen, kombiniert. Insbesondere weist ein Differenzbild, welches durch eine pixelweise Subtraktion des transformierten ersten Bildes TI1 von dem zweiten Bild I2 ermittelt wird, an keiner Position einen großen Wert auf.
  • Die Tatsache, dass das Kontrastmittel-Bild Pixel umfasst, welche ein mit Kontrastmittel gefülltes Blutgefäß BV betreffen und somit kleine Werte aufweisen, wirkt sich nicht störend auf das Verfahren zum Bestimmen der Transformation zur Bildregistrierung gemäß der ersten Ausführungsformen der Erfindung aus, da die Transformation derart bestimmt wird, dass große Werte von Pixeln des Differenzbildes vermieden werden. Bei herkömmlichen Verfahren zum Bestimmen einer Transformation zur 2D-2D-Bildregistrierung kann es vorkommen, dass Pixel des zweiten Bildes, welche ein mit Kontrastmittel gefülltes Blutgefäß betreffen, und Pixel des ersten Bildes, welche ein Metall-Objekt betreffen, aufeinander registriert und/oder beim pixelweisen Kombinieren des transformierten ersten Bildes und des zweiten Bildes miteinander kombiniert werden.
  • Anhand der 7 bis 10 werden Vorteile der Erfindung am Beispiel klinischer Daten erläutert.
  • 7 zeigt ein Differenzbild, welches durch pixelweise Subtraktion eines Masken-Bildes von einem Kontrastmittel-Bild ermittelt wurde, wobei das Masken-Bild relativ zu dem Kontrastmittel-Bild fehlregistriert ist. Konturen einer Spule aus Metall, welche in ein Aneurysma eingeführt ist, sind klar erkennbar und durch einen Pfeil markiert.
  • 8 zeigt ein Differenzbild, welches durch pixelweise Subtraktion eines transformierten Masken-Bildes von einem Kontrastmittel-Bild ermittelt wurde. Dabei handelt es sich um das Masken-Bild und das Kontrastmittel-Bild, die auch dem in 7 gezeigten Differenzbild zu Grunde liegen. Das Masken-Bild wurde mit einer Transformation transformiert, die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung bestimmt wurde. Die Fehlregistrierung sowie die Konturen der Spule sind dadurch vermieden.
  • 9 zeigt ein 3D-Subtraktionsangiographie-Bild (3D-DSA-Bild), welches basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz bestimmt wurde. Der Ursprungs-Bildpaar-Satz weist dabei ein Ursprungs-Bildpaar mit dem Masken-Bild und dem Kontrastmittel-Bild, die dem in 7 gezeigten Differenzbild zu Grunde liegen, auf. Auf Grund der in 7 dargestellten Fehlregistrierung des Masken-Bildes relativ zu dem Kontrastmittel-Bild weist das 3D-DSA-Bild ein Artefakt, insbesondere ein sogenanntes Eggshell-Artefakt, auf. Der Pfeil markiert das Aneurysma, in das die Spule eingeführt ist. Anhand des in 9 gezeigten 3D-DSA-Bild könnte der Eindruck entstehen, dass ein Blutfluss in das Aneurysma, in welche die Spule eingeführt ist, stattfindet, was eine Fehldiagnose zur Folge haben könnte.
  • 10 zeigt ein 3D-Subtraktionsangiographie-Bild (3D-DSA-Bild), welches mit einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes bestimmt wurde. Dem in 9 gezeigten 3D-DSA-Bild und dem in 10 gezeigten 3D-DSA-Bild liegt derselbe Ursprungs-Bildpaar-Satz zu Grunde. Beim Bestimmen des in 10 gezeigten 3D-DSA-Bildes wurde für jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes das Masken-Bild mit einer Transformation transformiert, die mit Hilfe eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung bestimmt wurde. Das Eggshell-Artefakt ist dadurch vermieden.

Claims (17)

  1. Verfahren zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes (I1) relativ zu einem zweiten Bild (I2), wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Ermitteln (DTR) einer Testreihe von Testelementen, wobei jedes Testelement eine Testtransformation und einen Testwert umfasst, wobei jedes Testelement der Testreihe wie folgt ermittelt wird: – Ermitteln (TT) der Testtransformation des Testelements basierend auf einer vorbestimmten Folge von Testtransformationen und/oder basierend auf einem oder mehreren zuvor ermittelten Testelementen der Testreihe, – Transformieren (T1) des ersten Bildes (I1) mit der ermittelten Testtransformation, – Ermitteln (DI) eines Differenzbildes basierend auf dem transformierten ersten Bild (TI1) und dem zweiten Bild (I2), – Ermitteln (TV) des Testwerts des Testelements basierend auf dem Differenzbild derart, dass der Testwert ein Maß für eine Erstreckung einer Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln des Differenzbildes in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, ist, – Bestimmen (MIN) eines minimalen Testwerts basierend auf den von den Testelementen der Testreihe umfassten Testwerten, – Bestimmen (DT1) der Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Testwert basierend auf einer Pixel-Gruppe des Differenzbildes ermittelt wird, wobei für jedes Pixel der Pixel-Gruppe eine Pixelposition-Bedingung, welche eine Position des Pixels betrifft, und/oder eine Pixelwert-Bedingung, welche einen Wert des Pixels betrifft, erfüllt ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Testwert ein Parameter der Pixel-Gruppe und/oder des Differenzbildes ist und/oder basierend auf einem Parameter der Pixel-Gruppe und/oder des Differenzbildes ermittelt wird, wobei der Parameter aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einem Maximum der Werte der Pixel, einer Summe der Werte der Pixel und einem Lageparameter einer Häufigkeitsverteilung der Werte der Pixel besteht.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Lageparameter aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einem Mittelwert, einem Modus und einem Quantil besteht.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Pixelposition-Bedingung für ein gegebenes Pixel des Differenzbildes dann erfüllt ist, wenn sich die Position des gegebenen Pixels in einem Bereich von Interesse befindet.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Pixelwert-Bedingung für ein gegebenes Pixel des Differenzbildes dann erfüllt ist, wenn der Wert des gegebenen Pixels einen Pixel-Schwellwert überschreitet.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Testtransformation eine Translation und/oder eine Rotation umfasst.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Testtransformation mittels eines Suchalgorithmus ermittelt wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Testwert mit einem Test-Schwellwert verglichen wird, wobei das Ermitteln (DTR) der Testreihe nicht weiter fortgeführt wird, wenn der Testwert den Test-Schwellwert unterschreitet.
  10. Verfahren zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren Ursprungs-Bildpaaren, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Masken-Bild und ein Kontrastmittel-Bild aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Bereitstellen (PI) des Ursprungs-Bildpaar-Satzes, – Ermitteln (RI) eines registrierten Bildpaar-Satzes mit einem oder mehreren registrierten Bildpaaren, indem für jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes die folgenden Schritte ausgeführt werden: – Bestimmen (DT3) einer Transformation zur Bildregistrierung mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das erste Bild (I1) das Masken-Bild des Ursprungs-Bildpaares und das zweite Bild (I2) das Kontrastmittel-Bild des Ursprungs-Bildpaares ist, – Transformieren (T3) des Masken-Bildes mit der bestimmten Transformation, wobei das transformierte Masken-Bild und das Kontrastmittel-Bild ein registriertes Bildpaar des registrierten Bildpaar-Satzes bilden, – Bestimmen (DS) des Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf dem registrierten Bildpaar-Satz.
  11. Transformations-Bestimmungseinrichtung (35), welche zum Bestimmen einer Transformation zur Bildregistrierung eines ersten Bildes (I1) relativ zu einem zweiten Bild (I2) ausgebildet ist, aufweisend: – ein Testreihen-Ermittlungsmodul (51), welches zum Ermitteln (DTR) einer Testreihe von Testelementen ausgebildet ist, wobei jedes Testelement eine Testtransformation und einen Testwert umfasst, wobei das Testreihen-Ermittlungsmodul (51) zum Ausführen der folgenden Schritte für jedes Testelement der Testreihe ausgebildet ist: – Ermitteln (TT) der Testtransformation des Testelements basierend auf einer vorbestimmten Folge von Testtransformationen und/oder basierend auf einem oder mehreren zuvor ermittelten Testelementen der Testreihe, – Transformieren (T1) des ersten Bildes (I1) mit der ermittelten Testtransformation, – Ermitteln (DI) eines Differenzbildes basierend auf dem transformierten ersten Bild (TI1) und dem zweiten Bild (I2), – Ermitteln (TV) des Testwerts des Testelements basierend auf dem Differenzbild derart, dass der Testwert ein Maß für eine Erstreckung einer Häufigkeitsverteilung von Werten von Pixeln des Differenzbildes in die Richtung, in der die Werte der Pixel zunehmen, ist, – ein Minimaler-Testwert-Bestimmungsmodul (52), welches zum Bestimmen (MIN) eines minimalen Testwerts basierend auf den von den Testelementen der Testreihe umfassten Testwerten ausgebildet ist, – ein Transformations-Bestimmungsmodul (53), welches zum Bestimmen (DT1) der Transformation, welche die Testtransformation eines den minimalen Testwert umfassenden Testelements ist, ausgebildet ist.
  12. Transformations-Bestimmungseinrichtung (35) nach Anspruch 11, welche zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
  13. Bild-Bestimmungseinrichtung (60), welche zum Bestimmen eines Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf einem Ursprungs-Bildpaar-Satz mit einem oder mehreren Ursprungs-Bildpaaren, wobei jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ein Masken-Bild und ein Kontrastmittel-Bild aufweist, ausgebildet ist, aufweisend: – ein Ursprungs-Bildpaar-Satz-Bereitstellungsmodul (61), welches zum Bereitstellen (PI) des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ausgebildet ist, – ein Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul (62), aufweisend eine Transformations-Bestimmungseinrichtung (35) nach Anspruch 11 oder 12 und ein Transformationsmodul (63), wobei das Registrierte-Bildpaare-Ermittlungsmodul (62) zum Ermitteln (RI) eines registrierten Bildpaar-Satzes mit einem oder mehreren registrierten Bildpaaren durch das Ausführen der folgenden Schritte für jedes Ursprungs-Bildpaar des Ursprungs-Bildpaar-Satzes ausgebildet ist: – Bestimmen (DT3) einer Transformation mittels der Transformations-Bestimmungseinrichtung (35), wobei das erste Bild (I1) das Masken-Bild des Ursprungs-Bildpaares und das zweite Bild (I2) das Kontrastmittel-Bild des Ursprungs-Bildpaares ist, – Transformieren (T3) des Masken-Bildes mit der bestimmten Transformation mittels des Transformationsmoduls (63), wobei das transformierte Masken-Bild und das Kontrastmittel-Bild ein registriertes Bildpaar des registrierten Bildpaar-Satzes bilden, – ein Bild-Bestimmungsmodul (64), welches zum Bestimmen (DS) des Subtraktionsangiographie-Bildes basierend auf dem registrierten Bildpaar-Satz ausgebildet ist.
  14. Bild-Bestimmungseinrichtung (60) nach Anspruch 13, welche zum Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 10 ausgebildet ist.
  15. Bildgebungsvorrichtung (1), aufweisend eine Bestimmungseinrichtung, die aus der Gruppe gewählt ist, welche aus einer Transformations-Bestimmungseinrichtung (35) nach Anspruch 11 oder 12 und einer Bild-Bestimmungseinrichtung (60) nach Anspruch 13 oder 14 besteht.
  16. Computerprogrammprodukt, umfassend ein Computerprogramm, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung (31) eines Computers (30) ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf dem Computer (30) ausgeführt wird.
  17. Computerlesbares Medium (32), auf welchem ein Computerprogramm gespeichert ist, wobei das Computerprogramm in eine Speichereinrichtung eines Computers (30) ladbar ist, wobei mit dem Computerprogramm die Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgeführt werden, wenn das Computerprogramm auf dem Computer (30) ausgeführt wird.
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