DE102016226336A1

DE102016226336A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz

Info

Publication number: DE102016226336A1
Application number: DE102016226336.6A
Authority: DE
Inventors: Robert Grimm
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2018-07-05
Also published as: US20180189985A1; CN108269292A; US10504249B2; CN108269292B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes (P) aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz (B) eines Untersuchungsobjektes (O) mit folgenden Schritten:- ein dreidimensionaler Bilddatensatz (B) des Untersuchungsobjektes (O) mit mehreren Voxel (V) wird bereitgestellt, wobei einem Voxel (V) des Untersuchungsobjektes (O) jeweils ein Messwert (M)zugeordnet ist,- aus jeweils entlang einer Blickrichtung (R) des dreidimensionalen Bilddatensatzes (B) liegenden Voxeln (V) und deren Messwerten (M), wird anhand zumindest eines Auswahlkriteriums zumindest ein Wert (W) ermittelt, wobei der zumindest eine ermittelte Wert (W) ein von einem oberen und einem unteren Grenzwert der Messwerte (M) der entlang der Blickrichtung (R) liegenden Voxel (M) abweichender Wert (W) ist, und- der zumindest eine Wert (W) wird zur Erzeugung eines Bildpunktes in dem zweidimensionalen Projektionsbild (P) verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz.
In der Medizin ist es heutzutage üblich, bildgebende medizintechnische Geräte, wie z.B. Röntgen-, Computertomographie-, Magnetresonanz-, Ultraschallgeräte oder PET-Scanner einzusetzen, die es ermöglichen, Bilddatensätze mit einer hohen Auflösung im Submillimeterbereich in allen Raumrichtungen zu erzeugen, so dass dreidimensionale Aufnahmen bzw. Volumendatensätze erstellt werden können. Die so erstellten Volumendatensätze weisen jedoch eine größere Datenmenge auf als Bilddatensätze herkömmlicher zweidimensionaler Bilder, sodass eine Auswertung der Bilddatensätze relativ zeitaufwändig ist, wenn beispielsweise eine Auswertung anhand einzelner Schnittbilder oder Schichten erfolgen muss oder man sich für den Befund zumindest überwiegend an den Schnittbildern bzw. Schichten orientieren muss. Ferner besteht das Risiko, dass Details, die lediglich in einem Teil der Schnittbilder bzw. Schichten sichtbar sind, übersehen werden.
Daher ist es üblich, die dreidimensionalen Bilddatensätze rechnergestützt aufzubereiten, um eine verbesserte Darstellung zu erreichen und einem Arzt gegebenenfalls Interpretationshilfen zu geben. Derzeit werden hierzu insbesondere zwei Methoden angewandt, die eine Visualisierung der dreidimensionalen Bilddatensätze in einem zweidimensionalen Projektionsbild erlauben. Bei der Maximumintensitätsprojektion (Maximum Intensity Projection, MIP) wird entlang der Blickrichtung der bildgebenden medizinischen Einrichtung jeweils der Datenpunkt bzw. Voxel ausgewählt, welcher die größte bzw. maximale Intensität aufweist. Es wird also jeweils der hellste Punkt entlang jeder Blickrichtung ermittelt und nur dieser zur Darstellung in dem zweidimensionalen Projektionsbild verwendet. Bei der so genannten Thin MIP wird nur ein Teilvolumen dargestellt. MIP wird zur Darstellung signalstarker Untersuchungsobjekte, beispielsweise zur Darstellung von Blutgefäßen, verwendet.
Bei der Minimumintensitätsprojektion (Minimum Intensity Projection, minIP) wird entlang der Blickrichtung der bildgebenden medizinischen Einrichtung jeweils der Datenpunkt bzw. Voxel ausgewählt, welcher die kleinste bzw. minimale Intensität aufweist. Es wird also jeweils der dunkelste Punkt entlang jeder Blickrichtung ermittelt und nur dieser zur Darstellung in dem zweidimensionalen Projektionsbild verwendet. MinIP kommt zur Darstellung von Untersuchungsobjekten mit geringer Signalintensität, also signalarmer Untersuchungsobjekte wie beispielsweise der Lunge oder der Bronchien zum Einsatz.
Die beiden Methoden bieten jedoch lediglich eine eingeschränkte Möglichkeit dreidimensionale Bilddatensätze darzustellen, da lediglich signalstarke oder signalarme Bereiche eines Untersuchungsobjektes hervorgehoben werden können. Bereiche mit mittlerer Signalintensität können dadurch nicht hinreichend visualisiert werden, deren genauere Betrachtung ist jedoch oftmals ebenfalls wünschenswert.
Bei der Erstellung dreidimensionaler Bilddatensätze können ferner verschiedene Auswertungen erfolgen, also verschiedene Parameter, die das aufgenommene Untersuchungsobjekt kennzeichnen, als Messwerte ermittelt werden, wie beispielsweise eine Durchblutung oder eine scheinbare Diffusivität, also eine richtungsabhängige Ausbreitung von Flüssigkeit in dem Untersuchungsobjekt (Apparent Diffusion Coefficient, ADC). Um mehrere dieser Messwerte in einem zweidimensionalen Bild darzustellen, werden bisher aus mehreren Bilddatensätzen jeweils Projektionsbilder erzeugt, die anschließend mittels bekannter Bildverarbeitungsverfahren zusammengeführt werden, was jedoch ebenfalls sehr zeitaufwendig ist. Ferner werden dabei die mehreren Bilddatensätze zur Erzeugung des jeweiligen Projektionsbildes zunächst vollständig unabhängig voneinander analysiert, d.h. die Bildpunkte eines ersten Projektionsbildes werden möglicherweise anhand von anderen Voxeln bzw. Tiefenbereichen ermittelt als die Bildpunkte eines zweiten Projektionsbildes. Dies hat den Nachteil, dass beim anschließenden Zusammenführen der mehreren Projektionsbildern möglicherweise unterschiedliche bzw. inkonsistente Informationen dargestellt werden.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Erzeugung zweidimensionaler Projektionsbilder anzugeben, welches eine verbesserte Visualisierung von dreidimensionalen Bilddatensätzen erlaubt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zunächst wird ein dreidimensionaler Bilddatensatz des Untersuchungsobjektes mit mehreren Voxeln bereitgestellt, wobei einem Voxel des Untersuchungsobjektes jeweils ein Messwert zugeordnet ist. In einem weiteren Schritt wird aus jeweils entlang einer Blickrichtung bzw. Projektionsrichtung des dreidimensionalen Bilddatensatzes liegenden Voxeln und deren Messwerten, anhand zumindest eines Auswahlkriteriums zumindest ein Wert ermittelt bzw. ausgewählt, wobei der zumindest eine ermittelte Wert ein von einem oberen und einem unteren Grenzwert der Messwerte der entlang der Blickrichtung liegenden Voxel abweichender Wert ist. Der auf diese Weise ermittelte zumindest eine Wert wird anschließend zur Erzeugung bzw. Darstellung eines Bildpunktes in dem zweidimensionalen Projektionsbild verwendet.
Unter dem Messwert eines Voxels ist dabei ein Grauwert des Voxels oder bereits ein eine Eigenschaft des Untersuchungsobjektes kennzeichnender medizinischer Parameter, wie beispielsweise der scheinbare Diffusionskoeffizient ADC zu verstehen. Der obere Grenzwert ist dabei durch den Messwert mit der maximalen Intensität bzw. dem maximalen oder größten Wert definiert, der untere Grenzwert durch den Messwert mit der minimalen Intensität bzw. dem minimalen oder kleinsten Wert. Als Wert, der anhand der Messwerte der entlang der Blickrichtung liegenden Voxel ermittelt wird, wird somit weder der Messwert mit der minimalen noch der Messwert mit der maximalen Intensität ausgewählt. Der Wert wird vielmehr anhand eines weiteren Auswahlkriteriums ermittelt. Dies bietet den Vorteil, dass eine gezielte Auswahl, der in dem Projektionsbild darzustellenden Werte erfolgen kann, beispielsweise aufgrund von Kriterien, die mit einem Zustand des Untersuchungsobjektes korrelieren und als Identifizierungshilfe dienen können. Ist beispielsweise bekannt, dass ein Messwert in einem bestimmten Größenintervall einen Hinweis auf einen Tumor darstellt und als Wert wird eine Anzahl oder Summe aller in diesem Größenintervall liegenden Messwerte ermittelt, lässt sich der Tumor gezielter darstellen.
Um nicht nur eine visuelle, sondern auch eine quantitative Darstellung des Untersuchungsobjektes zu erreichen, werden bei einer vorteilhaften Ausgestaltung eines Verfahren zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes ein erster dreidimensionaler Bilddatensatz des Untersuchungsobjektes mit mehreren ersten Voxeln, wobei einem ersten Voxel jeweils ein erster Messwert zugeordnet ist, und ein zweiter dreidimensionaler Bilddatensatz des Untersuchungsobjektes mit mehreren zweiten Voxeln, wobei einem zweiten Voxel jeweils ein zweiter Messwert zugeordnet ist, bereitgestellt. Anhand von jeweils entlang einer Blickrichtung des ersten dreidimensionalen Bilddatensatzes liegenden ersten Voxeln und deren Messwerten wird anhand zumindest eines Auswahlkriteriums zumindest ein erster Wert und zumindest eine Position des zumindest einen ersten Voxels dessen Messwert zur Ermittlung des zumindest einen Wertes herangezogen wird, ermittelt bzw. ausgewählt. Ferner wird zur Ermittlung eines zweiten Wertes zumindest ein Messwert eines der zumindest einen Position des zumindest einen ersten Voxels entsprechenden zweiten Voxels des zweiten dreidimensionalen Bilddatensatzes ermittelt. Zur Erzeugung bzw. Darstellung des Bildpunktes in dem zweidimensionalen Projektionsbild wird nachfolgend zumindest der zweite Wert verwendet. Mit anderen Worten: Im zweiten Bilddatensatz wird derjenige Voxel bzw. dessen Messwert oder diejenigen Voxel bzw. deren Messwerte zur Ermittlung des Bildpunktes ausgewählt, welcher oder welche denselben räumlichen Koordinaten innerhalb des Untersuchungsobjektes zuzuordnen ist oder sind wie der oder die Voxel des ersten Bilddatensatzes, anhand dessen oder denen der erste Wert ermittelt wird. Der anhand des ersten Bilddatensatzes ermittelte Wert wird also eindeutig räumlich einem oder mehreren Voxeln zugeordnet. Bei der Ermittlung des zweiten Wertes aus dem zweiten dreidimensionalen Bilddatensatz werden anschließend nur noch diese eingeschränkten Positionen berücksichtigt. Eine Projektion erfolgt somit lediglich für den ersten Bilddatensatz anhand eines Auswahlkriteriums („Projektionsvorschrift“). Der zweite Bilddatensatz wird anschließend lediglich anhand des zur Projektion verwendeten ersten Wertes analysiert, indem nur noch diejenigen Voxel des zweiten Bilddatensatzes berücksichtigt werden, die auch bei der Ermittlung des ersten Wertes berücksichtigt wurden, beispielsweise nur diejenigen Voxel, deren Messwerte in einem bestimmten Wertebereich liegen („Selektionsvorschrift“). Tragen mehrere erste Voxel zur Ermittlung des ersten Wertes bei, werden somit auch mehrere Positionen bzw. mehrere zweite Voxel an diesen Positionen bei der Ermittlung des zweiten Wertes berücksichtigt. Dadurch lassen sich mehrere dreidimensionale Bilddatensätze in einem zweidimensionalen Projektionsbild verknüpfen, wobei sichergestellt ist, dass in dem zweidimensionalen Projektionsbild jeweils die gleichen Voxel bwz. die exakt gleichen räumlichen Koordinaten visualisiert werden. Dadurch wird eine konsistente räumliche Zuordnung ermöglicht.
Der dreidimensionale Bilddatensatz und/oder der erste dreidimensionale Bilddatensatz und/oder der zweite dreidimensionale Bilddatensatz werden vorzugsweise anhand von Rohdaten des Untersuchungsbereiches erzeugt, wobei die Rohdaten mit einer bildgebenden medizinischen Einrichtung erfasst werden. Eine solche bildgebende Einrichtung ist beispielsweise ein Magnetresonanztomograph, wodurch das Untersuchungsobjekt als Rohdaten zunächst elektrische Signale bzw. Magnetresonanzsignale erzeugt, die anschließend einzelnen Voxeln zugeordnet werden, um einen dreidimensionalen Bilddatensatz zu erstellen. Bei der Verwendung eines Computertomographen beispielsweise werden als Rohdaten Absorptionsprofile des Untersuchungsobjektes aus verschiedenen Richtungen erstellt und anhand dessen wird eine Volumenstruktur des Untersuchungsobjektes ermittelt. Der erste und der zweite dreidimensionale Bilddatensatz können dabei sowohl mit derselben als auch mit unterschiedlichen bildgebenden medizinischen Einrichtungen erfasst bzw. erzeugt werden.
Ferner ist es bevorzugt, als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes eine Summe oder Anzahl der Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes eine Summe oder Anzahl der ersten Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel heranzuziehen. Dadurch wird die gesamte entlang der Blickrichtung auftretende Intensität eines Signals berücksichtigt.
Um weiter zu differenzieren, ist es von Vorteil, als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes eine Summe oder Anzahl der Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel, die zumindest einen Schwellwert unter- oder überschreiten und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes eine Summe der ersten Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel, die zumindest einen Schwellwert unter- oder überschreiten, heranzuziehen. Unter zumindest einem Schwellwert ist dabei zu verstehen, dass auch mehrere Schwellwerte definiert werden können und beispielsweise die Messwerte derjenigen Voxel, die einen ersten Schwellwert unterschreiten und zudem die Messwerte derjenigen Voxel, die einen zweiten Schwellwert überschreiten, bei der Ermittlung des Wertes berücksichtigt werden. Dadurch können beispielsweise Aussagen darüber getroffen werden, über welchen Tiefenbereich sich eine auffällige Gewebestruktur erstreckt.
Insbesondere wird als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes als Schwellwert ein Quantil, beispielsweise ein 25th Perzentil und/oder ein Median der Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes ein Quantil, beispielsweise ein 25th Perzentil und/oder ein Median der ersten Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel herangezogen. Dadurch lässt sich eine bestimmte Verteilung der Messwerte gezielt darstellen, beispielsweise alle Werte, die einen bestimmten Schwellenwert unterschreiten und daher kennzeichnend für ein auffälliges Gewebe sind. Auch hier tragen die Messwerte aller in Blickrichtung liegenden Voxel zur Bildung des Wertes bei, stark abweichende, einzelne Messwerte sind jedoch weniger ausschlaggebend.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes eine Summe oder Anzahl der Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel, die innerhalb zumindest eines Wertebereiches, also zumindest zwischen einem unteren und einem oberen Schwellwert liegen und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes eine Summe oder Anzahl der ersten Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel, die innerhalb zumindest eines Wertebereiches, also zumindest zwischen einem unteren und einem oberen Schwellwert liegen, herangezogen. Unter innerhalb zumindest eines Wertebereichs liegend ist dabei zu verstehen, dass auch mehrere Wertebereiche definiert werden können und beispielsweise die Messwerte derjenigen Voxel, die innerhalb eines ersten Wertebereichs zwischen einem ersten Schwellwert und einem zweiten Schwellwert liegen, und zudem die Messwerte derjenigen Voxel, die innerhalb eines zweiten Wertebereichs zwischen einem dritten Schwellwert und einem vierten Schwellwert liegen, bei der Ermittlung des Wertes berücksichtigt werden. Bei verschiedenen Krankheitsbildern können bestimmte Wertebereiche oder -intervalle als Normwerte festgelegt sein, sodass gezielt Abweichungen von dem Normbereich dargestellt werden können.
Eine weitere Möglichkeit besteht insbesondere darin, als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes einen prozentualen Anteil der Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel, die zumindest einen Schwellwert unter- oder überschreiten und/oder die zumindest innerhalb eines Wertebereichs liegen, und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes einen prozentualen Anteil der ersten Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel, die zumindest einen Schwellwert unter- oder überschreiten und/oder die zumindest innerhalb eines Wertebereichs liegen, heranzuziehen. Der Vorteil besteht hier wiederum darin, dass zusätzlich eine Tiefeninformation berücksichtigt wird, d.h. es wird sofort ersichtlich, ob beispielsweise nur ein einziger oder mehrere Voxel entlang der Blickrichtung einen tumorbehaftetes Gewebe kennzeichnenden Messwert aufweisen.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes ein Mittelwert der Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel, insbesondere ein Mittelwert der Messwerte der entlang der Blickrichtung liegenden mehreren Voxel, zumindest einen Schwellwert unter- oder überschreiten und/oder die zumindest innerhalb eines Wertebereichs liegen, herangezogen und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes ein Mittelwert der ersten Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel, insbesondere ein Mittelwert der Messwerte der entlang der Blickrichtung liegenden mehreren Voxel, die zumindest einen Schwellwert unter- oder überschreiten und/oder die zumindest innerhalb eines Wertebereichs liegen, herangezogen. Mit anderen Worten: Der ermittelte Wert entspricht einem Mittelwert aller entlang einer Blickrichtung Voxel bzw. deren Messwerten, sodass die Messwerte aller in Blickrichtung liegenden Voxel gleichermaßen berücksichtigt sind, oder insbesondere derjenigen Voxel bzw. Messwerte innerhalb bestimmter Wertebereiche oder ober- bzw. unterhalb bestimmter Schwellwerte.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, werden als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes ein oder mehrere Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel herangezogen, die bezogen auf die Blickrichtung in zumindest einem bestimmten Tiefenintervall liegen, und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes werden ein oder mehrere erste Messwerte der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel, die bezogen auf die Blickrichtung in einem bestimmten Tiefenintervall liegen, herangezogen. Mit anderen Worten: Die Ermittlung des Wertes erfolgt anhand eines bestimmten räumlichen Bereiches, d.h. es werden nur diejenigen in Blickrichtung hintereinander liegenden Voxel bzw. nur Messwerte dieser Voxel berücksichtigt, die in einer bestimmten Tiefe innerhalb des Untersuchungsobjektes, beispielsweise innerhalb eines bestimmten Organes liegen, dessen Ausdehnung und Lage bekannt ist.
Insbesondere bei der Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes aus dem ersten Bilddatensatz kann ferner ein Voxel mit einem maximalen Messwert und/oder ein Voxel mit einem minimalen Messwert als erster Wert ausgewählt werden. Durch Zusammenfügen des ersten Bilddatensatzes und des zweiten Bilddatensatzes lassen sich dadurch Bereiche mit maximaler und/oder minimaler Signalintensität zudem quantitativ erfassen, da der in dem zweidimensionalen Projektionsbild dargestellte Bildpunkt Werte des ersten und des zweiten Bilddatensatzes derselben räumlichen Position bzw. Positionen innerhalb des Untersuchungsobjektes zeigt.
Zur besseren Visualisierung werden bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zumindest zwei Wertebereiche und/oder zumindest ein Schwellwert definiert und der Bildpunkt in dem zweidimensionalen Projektionsbild wird in einer ersten Darstellungsform, insbesondere einer ersten Farbe dargestellt, wenn der ermittelte Wert innerhalb eines ersten Wertebereichs liegt und/oder den zumindest einen Schwellwert unterschreitet und/oder der Bildpunkt wird in dem zweidimensionalen Projektionsbild in einer zweiten Darstellungsform, insbesondere einer zweiten Farbe dargestellt, wenn der ermittelte Wert innerhalb eines zweiten Wertebereichs liegt und/oder den zumindest einen Schwellwert überschreitet. Dadurch werden auffällige und nichtauffällige Bereiche des Untersuchungsobjekts klar voneinander abgegrenzt dargestellt. Die Wertebereiche und Schwellenwerte werden dabei beispielsweis anhand von Normwerten festgelegt, die als Interpretationshilfe für einen Befund des Untersuchungsobjektes dienen können.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Vorrichtung zur Durchführung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren, die eine bildgebende medizinische Einrichtung umfasst, die dazu ausgebildet ist, Rohdaten eines Untersuchungsbereiches zu erfassen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Steuer- und Auswerteeinheit zur Ermittlung von dreidimensionalen Bilddatensätzen anhand der Rohdaten sowie zur Erzeugung zweidimensionaler Projektionsbilder.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

1 einen dreidimensionalen Bilddatensatz entlang einer Blickrichtung, aus welchem zumindest ein Wert zur Erzeugung eines Bildpunktes in einem zweidimensionalen Projektionsbild ermittelt wird,
2A ein zweidimensionales Projektionsbild, bei dem der Wert der Bildpunkte anhand eines ersten Auswahlkriteriums ermittelt wird,
2B ein zweidimensionales Projektionsbild, bei dem der Wert der Bildpunkte anhand eines zweiten Auswahlkriteriums ermittelt wird,
2C ein zweidimensionales Projektionsbild, bei dem der Wert anhand eines dritten Auswahlkriteriums ermittelt wird,
3 einen ersten und einen zweiten dreidimensionalen Bilddatensatz entlang einer Blickrichtung, aus welchem ein erster und ein zweiter Wert zur Erzeugung eines Bildpunktes in einem zweidimensionalen Projektionsbild ermittelt werden,
4 Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einer medizinischen Bildaufnahmeeinrichtung und einer Steuer- und Auswerteeinheit.

1 zeigt schematisch ein Verfahren zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz eines Untersuchungsobjektes, genauer einen dreidimensionalen Bilddatensatz B entlang einer Blickrichtung R, welche vorliegend in y-Richtung verläuft. Der dreidimensionale Bilddatensatz des Untersuchungsobjektes umfasst mehrere Voxel V_i, vorliegend V₁ bis V₆, denen jeweils ein Messwert M_i, vorliegend M₁ bis M₆ zugeordnet ist und die entlang der Blickrichtung R des dreidimensionalen Bilddatensatzes B liegen. Die einzelnen Voxel V_i sind jeweils Teil einer Schicht des Untersuchungsobjektes O. Der dreidimensionale Bilddatensatz B wurde anhand von Rohdaten des Untersuchungsobjektes erzeugt, die mit einer bildgebenden medizinischen Einrichtung, wie beispielsweise der in 4 dargestellten, erfasst wurden.
Anhand eines Auswahlkriteriums wird aus den Voxeln V₁ bis V₆ und deren Messwerten M₁ bis M₆ ein Wert W ermittelt. Vorliegend repräsentieren die Messwerte M₁ bis M₆ Signalintensitäten zwischen 0 und 100 a.u., die von dem jeweiligen Voxel V₁ bis V₆ erzeugt wurden. Als Auswahlkriterium soll beispielhaft ein Schwellwert S von 20 a.u. gelten und eine Anzahl der Messwerte M₁ bis M₆, die diesen Schwellwert S unterschreiten, soll als Wert W zur Darstellung eines Bildpunktes in einem zweidimensionalen Projektionsbild P verwendet werden. Vorliegend sind die Messwerte M₂ und M₅ kleiner als der Schwellwert S und tragen somit zur Ermittlung des Wertes W bei.
Als weiteres Auswahlkriterium könnten ein Mittelwert, eine Summe oder Anzahl der Messwerte, eine Summe der Messwerte, die innerhalb eines Wertebereichs liegen oder ein prozentualer Anteil der Messwerte, die einen bestimmten Schwellwert unter- oder überschreiten und/oder die innerhalb eines bestimmten Wertebereiches, also zwischen einem unteren und einem oberen Grenzwert liegen, herangezogen werden. Ferner können Messwerte einzelner Voxel ausgewählt werden, die einem bestimmten Tiefenbereich entlang der Blickrichtung B zuzuordnen sind.
2A zeigt ein Projektionsbild P eines Untersuchungsobjektes O, bei dem jeweils der Messwert M_i von entlang einer Blickrichtung B liegenden Voxel V_i mit maximaler Intensität ermittelt und als Bildpunkt dargestellt wird. Liegt der Messwert M_i oberhalb eines ersten Schwellwertes S₁ ist dies durch einen horizontal schraffierten Bereich dargestellt. Liegt der Messwert M_i mit maximaler Intensität von entlang der Blickrichtung B liegenden Voxeln V_i unterhalb eines zweiten Schwellwertes S₂, ist dies in 2A durch den vertikal schraffierten Bereich dargestellt. Liegt der Messwert M_i mit maximaler Intensität von entlang der Blickrichtung B liegenden Voxel V_i zwischen dem ersten Schwellwert S₁ und dem zweiten Schwellwert S₂, also innerhalb eines Wertebereiches G, ist dies durch einen unschraffierten Bereich gekennzeichnet. Beispielhaft sind die Messwerte vorliegend scheinbare Diffusionskoeffizienten (ADC), sodass sich beispielsweise nekrotisches Gewebe, welches durch Messwerte M_i hoher Intensität in Verbindung gebracht wird, gezielt darstellen lässt.
Bei dem Projektionsbild P gemäß 2B desselben Untersuchungsobjektes O wurde hingegen jeweils der Messwert M_i von entlang einer Blickrichtung B liegenden Voxel V_i mit minimaler Intensität als Wert und somit als Bildpunkt dargestellt. Liegt dieser unterhalb des zweiten Schwellwertes S₂ wird dies durch einen vertikal schraffierten Bereich dargestellt. Liegt der ausgewählte Wert von entlang der Blickrichtung B liegenden Voxel V_i oberhalb eines ersten Schwellwertes S₁, ist dies in 2B durch horizontal schraffierte Bereiche dargestellt. Liegen alle Messwerte M_i von entlang der Blickrichtung B liegenden Voxel V_i zwischen dem ersten Schwellwert S₁ und dem zweiten Schwellwert S₂, also innerhalb eines Wertebereiches G, ist dies durch unschraffierte Bereiche gekennzeichnet. Dadurch lässt sich beispielsweise tumorbehaftetes Gewebe, welches durch Messwerte M_i niedriger Intensität in Verbindung gebracht wird, gezielt darstellen.
In 2C ist nun ein erfindungsgemäß erzeugtes Projektionsbild P des Untersuchungsobjektes O gezeigt, bei welchem ein Wert der jeweiligen Bildpunkte anhand eines von dem Messwert M_i mit der maximalen oder minimalen Intensität abweichenden Auswahlkriterium ermittelt wird, vorliegend anhand von drei Wertebereichen G₁, G₂, G₃ bzw. zwei die Wertebereiche voneinander trennenden Schwellwerten, einem ersten Schwellwert, welcher die Wertebereich G₁ und G₂ voneinander trennt, und einem zweiten Schwellwert welcher die Wertebereich G₁ und G₂ voneinander trennt. Dabei werden bei der Visualisierung im Projektionsbild alle Messwerte M_i berücksichtigt. Sofern zumindest einer der Messwerte M_i der entlang der Blickrichtung B liegenden Voxel V_i den ersten Schwellwert überschreitet, aber unterhalb eines zweiten Schwellwertes liegt, sich also im mittleren Wertebereich G₂ befinden, und zudem keiner der Messwerte M_i den ersten Schwellwert unterschreitet, werden die Bildpunkte in einer ersten Farbe dargestellt (nicht schraffierter Bereich). Sofern zumindest einer der Messwerte M_i der entlang der Blickrichtung B liegenden Voxel V_i einen ersten Schwellwert unterschreitet und somit innerhalb eines Wertebereichs G₁ liegt, wird der Bildpunkt in einer zweiten Farbe (horizontal schraffierte Form) dargestellt. In allen anderen Fällen, in denen zumindest einer der Messwerte M_i innerhalb eines Wertebereichs G₃ liegt, wird der Bildpunkt in einer dritten Farbe (vertikal schraffierte Form) dargestellt. Dadurch lassen sich die innerhalb des zweiten Wertebereichs G₂ liegende Messwerte gut darstellen.
3 zeigt schematisch ein Verfahren zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes aus dreidimensionalen Bilddatensätzen eines Untersuchungsobjektes, genauer aus zwei dreidimensionalen Bilddatensätzen B₁ und B₂ entlang einer Blickrichtung R, welche vorliegend wiederum in y-Richtung verläuft. Der erste dreidimensionale Bilddatensatz B₁ und der zweite dreidimensionale Bilddatensatz B₂ wurden wiederum aus Rohdaten des Untersuchungsbereiches erzeugt, die jeweils mit einer bildgebenden medizinischen Einrichtung, beispielsweise aus 4, erfasst wurden.
Der erste dreidimensionale Bilddatensatz B₁ des Untersuchungsobjektes O umfasst wiederum mehrere Voxel V1_i, denen jeweils ein erster Messwert M1_i zugeordnet ist. Der zweite dreidimensionale Bilddatensatz B₂ des Untersuchungsobjektes O umfasst ebenfalls mehrere Voxel V2_i, denen jeweils ein zweiter Messwert M2_i zugeordnet ist. Insgesamt wurden beispielhaft fünf Schichten des Untersuchungsobjektes O entlang der y-Richtung erstellt, sodass die Bilddatensätze entlang der Blickrichtung jeweils fünf Voxel V1₁ bis V1₅ bzw. V2₁ bis V2₅ mit Messwerten M1₁ bis M1₅ bzw. M2₁ bis M2₅ umfassen. Das Untersuchungsobjekt O hat also beispielhaft eine Dicke von fünf Voxeln V1₁ bis V1₅ bzw. V2₁ bis V2₅ entlang der Blickrichtung B mit Messwerten M1₁ bis M1₅ bzw. M2₁ bis M2₅.
Aus entlang der Blickrichtung R des ersten dreidimensionalen Bilddatensatzes B₁ liegenden ersten Voxeln V1_i bzw. V1₁ bis V1₅ und deren Messwerten M1_i bzw. M1₁ bis M1₅ wird ein erster Wert W₁ ermittelt. Ferner wird eine Position der ersten Voxel V1_i, deren Messwerte M1_i zur Ermittlung des ersten Wertes W₁ beitragen, ermittelt. Als Auswahlkriterium wird beispielhaft der Voxel mit dem maximalen Messwert bzw. mit maximaler Intensität herangezogen, vorliegend der Voxel V1₂ mit dem zugehörigen Messwert M1₂, welcher bezogen auf die Blickrichtung der zweiten Position zugeordnet ist. Als zweiter Wert W₂ wird nachfolgend der Messwert desjenigen Voxels des zweiten Bilddatensatzes B₂ ermittelt, dessen Position der des den ersten Wert W₁ bildenden ersten Voxels V1₂ entspricht, vorliegend also der Voxel V2₂ mit dem zugehörigen Messwert M2₂. Dabei können zunächst ein erstes Projektionsbild P₁ aus dem Wert W₁ und ein zweites Projektionsbild P₂ aus dem Wert W₂ aus den dreidimensionalen Bilddatensätzen B₁ und B₂ erzeugt und getrennt voneinander betrachtet werden. Beispielsweise sind in dem ersten Projektionsbild P₁ anatomische Strukturen hervorgehoben, während das zweite Projektionsbild P₂ die dazugehörige quantitative Betrachtung erlaubt. Um die Interpretation der Projektionsbilder P₁ und P₂ zu erleichtern, werden diese anschließend in einem Projektionsbild P überlagert dargestellt, wodurch bei der Erzeugung eines Bildpunktes in dem zweidimensionalen Projektionsbild P sowohl der erste Wert W₁ und der zweite Wert W₂ berücksichtigt werden. Dadurch tragen zwei sich unterscheidende Messwerte, die jedoch von derselben räumlichen Position stammen, zu der Darstellung des Bildpunktes bei, wodurch vorteilhafterweise eine Quantifizierung der Messwerte erfolgt Anstelle wie vorstehend beschrieben einen einzelnen Voxel V1₂ auszuwählen, lässt sich der Wert W₁ beispielsweise auch anhand einer Summe der Messwerte M1_i, die innerhalb eines bestimmten Wertebereiches liegen ermitteln. Gemäß dieses Auswahlkriteriums bzw. anhand dieser Abbildungsvorschrift für das erste Projektionsbild P₁, werden vorliegend die Voxel V1₁ und V1₄ entlang der Blickrichtung R für die Ermittlung des Wertes W₁ ausgewählt (in 3 gestrichelt dargestellt). In dem zweiten Bilddatensatz B₂ werden anschließend ebenfalls die Messwerte M2₁ und M2₄ der Voxel M2₁ und M2₄ zur Erzeugung des zweiten Wertes W₂ berücksichtigt, beispielsweise ebenfalls deren Summe.
Als weiteres Auswahlkriterium kommen auch diejenigen in Frage, die eine eindeutige räumliche Zuordnung für die aus dem zweiten dreidimensionalen Bilddatensatz zu verwendenden Voxel erlauben, beispielsweise eine Summe oder Anzahl der ersten Messwerte, eine Summe der ersten Messwerte, die zwischen einem unteren und einem oberen Grenzwert liegen oder Messwerte bzw. deren prozentualer Anteil, die bestimmte Schwellwert unter- oder überschreiten und/oder innerhalb bestimmter Wertebereiche liegen. Ferner können Messwerte einzelner Voxel ausgewählt werden, die einem bestimmten Tiefenbereich entlang der Blickrichtung zuzuordnen sind.
In 4 ist schematisch eine Vorrichtung 20 zur Durchführung des Verfahrens dargestellt. Die Vorrichtung 20 umfasst eine bildgebende medizinische Einrichtung 22 zur Erfassung von Rohdaten eines Untersuchungsbereiches eines Patienten 30, welche beispielhaft ein Magnetresonanztomograph ist. Die bildgebende medizinische Einrichtung weist ein Magnetsystem 24 zur Erzeugung eines Gradientenfeldes auf, welches in einem röhrenförmigen Grundkörper 26 untergebracht ist. Die einzelnen, unterschiedliche Wirkrichtungen aufweisenden Gradientenspulen des Magnetsystems 24 sind in 4 aus Vereinfachungsgründen nicht näher dargestellt. Die Vorrichtung 20 umfasst eine Einrichtung 28 zur Aufnahme des Patienten 30, vorliegend einen Patiententisch, auf welchem der Patient 30 gelagert ist und der innerhalb des röhrenförmigen Grundkörpers 26 positioniert und durch das Magnetsystem 24 der bildgebenden medizinischen Einrichtung 22 bewegt werden kann. In der in 4 gezeigten Situation ist der Patiententisch 28 innerhalb des Grundkörpers 26 angeordnet, sodass zumindest ein zu untersuchender Bereich des Patienten 30 jeweils von dem Magnetfeld der Gradientenspulen durchsetzt ist.
Die Vorrichtung 20 umfasst ferner eine Steuer- und Auswerteeinheit 32 zum Zu- und Abschalten des Magnetsystems 24. Ferner ist die Steuer- und Auswerteeinheit zur Ermittlung von dreidimensionalen Bilddatensätzen anhand der Rohdaten und zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes ausgebildet Zwischen der Steuer- und Auswerteeinheit 32 und dem Magnetsystem 24 ist zweckmäßiger Weise ein Gradientenverstärker 34 zwischengeschaltet.
Die von dem Magnetsystem 24 gelieferten Signale, vorliegend Magnetresonanzsignale des untersuchten Bereiches des Patienten 30 bzw. des Untersuchungsobjektes werden über eine Signalleitung 36 an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 32 übertragen. Die Steuer- und Auswerteeinheit 32 ist ferner mit einem Monitor 38 verbunden, auf welchem das erzeugte zweidimensionale Projektionsbild dargestellt wird.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes (P) aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz (B) eines Untersuchungsobjektes (O) mit folgenden Schritten: - ein dreidimensionaler Bilddatensatz (B) des Untersuchungsobjektes (O) mit mehreren Voxel (V_i) wird bereitgestellt, wobei einem Voxel (V_i) des Untersuchungsobjektes (O) jeweils ein Messwert (M_i) zugeordnet ist, - aus jeweils entlang einer Blickrichtung (R) des dreidimensionalen Bilddatensatzes (B) liegenden Voxeln (V_i) und deren Messwerten (M_i), wird anhand zumindest eines Auswahlkriteriums zumindest ein Wert (W) ermittelt, wobei der zumindest eine ermittelte Wert (W) ein von einem oberen und einem unteren Grenzwert der Messwerte (M_i) der entlang der Blickrichtung (R) liegenden Voxel (M_i) abweichender Wert (W) ist, und - der zumindest eine Wert (W) wird zur Erzeugung eines Bildpunktes in dem zweidimensionalen Projektionsbild (P) verwendet.
Verfahren zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes (P) aus einem dreidimensionalen Bilddatensatz (B) eines Untersuchungsobjektes (O) mit folgenden Schritten: - ein erster dreidimensionaler Bilddatensatz (B₁) des Untersuchungsobjektes (O) mit mehreren ersten Voxeln (V1_i) wird bereitgestellt, wobei einem ersten Voxel (V1_i) jeweils ein erster Messwert (M1_i) zugeordnet ist, - ein zweiter dreidimensionaler Bilddatensatz (B₂) des Untersuchungsobjektes (O) mit mehreren zweiten Voxeln (V2_i) wird bereitgestellt, wobei einem zweiten Voxel (V2_i) jeweils ein zweiter Messwert (M2_i) zugeordnet ist, - aus jeweils entlang einer Blickrichtung (R) des ersten dreidimensionalen Bilddatensatzes (B₁) liegenden ersten Voxeln (V1_i) und deren Messwerten (M1_i) wird anhand zumindest eines Auswahlkriteriums zumindest ein erster Wert (W₁) und zumindest eine Position des zumindest einen ersten Voxels (V1_i) dessen Messwert (M1_i) zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) herangezogen wird, ermittelt, und - als ein zweiter Wert (W₂) wird zumindest ein Messwert (M2_i) eines der zumindest einen Position des zumindest einen ersten Voxels (V1_i) entsprechenden zweiten Voxels (V2_i) des zweiten dreidimensionalen Bilddatensatzes (B₂) ermittelt, - zumindest der zweite Wert (W₂) wird zur Erzeugung des Bildpunktes in dem zweidimensionalen Projektionsbild (P) verwendet.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der dreidimensionale Bilddatensatz (B) und/oder der erste dreidimensionale Bilddatensatz (B₁) und/oder der zweite dreidimensionale Bilddatensatz (B₂) anhand von Rohdaten des Untersuchungsbereiches (O) erzeugt werden, wobei die Rohdaten mit einer bildgebenden medizinischen Einrichtung (22) erfasst werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes (W) eine Summe oder Anzahl der Messwerte (M_i)der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren Voxel (V_i) und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) eine Summe oder Anzahl der ersten Messwerte (M1_i)der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren ersten Voxel (V1_i)herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes (W) eine Summe oder Anzahl der Messwerte (M_i) der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel (V_i), die zumindest einen Schwellwert (S, S₁, S₂) unter- oder überschreiten und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) eine Summe oder Anzahl der ersten Messwerte (M1_i) der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren ersten Voxel (V1_i), die zumindest einen Schwellwert (S, S₁, S₂) unter- oder überschreiten, herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes (W) als Schwellwert (S, S₁, S₂) ein Quantil der Messwerte (M_i)der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren Voxel (V_i) herangezogen wird und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) als Schwellwert (S, S₁, S₂) ein Quantil der ersten Messwerte (M1_i)der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren ersten Voxel (V1_i)herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes (W) eine Summe oder Anzahl der Messwerte (M_i)der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren Voxel (V_i), die innerhalb zumindest eines Wertebereichs (G_i) liegen und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) eine Summe oder Anzahl der ersten Messwerte (M1_i) der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren ersten Voxel (V1_i), die innerhalb zumindest eines Wertebereichs (G_i) liegen, herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes (W) ein prozentualer Anteil der Messwerte (M_i) der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren Voxel (V_i), die zumindest einen Schwellwert (S, S₁, S₂) unter- oder überschreiten und/oder die zumindest innerhalb eines Wertebereichs (G_i) liegen, und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) ein prozentualer Anteil der ersten Messwerte (M1_i) der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren ersten Voxel (V1_i), die zumindest einen Schwellwert (S, S₁, S₂) unter- oder überschreiten und/oder die zumindest innerhalb eines Wertebereichs (G₁) liegen, herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes (W) ein Mittelwert der Messwerte (M_i) der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren Voxel (V_i) herangezogen wird und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) ein Mittelwert der ersten Messwerte (M1_i) der entlang einer Blickrichtung liegenden mehreren ersten Voxel (V1_i) herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen Wertes (W) ein oder mehrere Messwerte (M_i) der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren Voxel (V_i), die bezogen auf die Blickrichtung (R) in einem bestimmten Tiefenintervall liegen, und/oder zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) ein oder mehrere erste Messwerte (M1_i) der entlang einer Blickrichtung (R) liegenden mehreren ersten Voxel (V1_i), die bezogen auf die Blickrichtung (R) in einem bestimmten Tiefenintervall liegen, herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, wobei als ein Auswahlkriterium zur Ermittlung des zumindest einen ersten Wertes (W₁) ein Voxel (V_i) mit einem maximalen Messwert (M_i) und/oder ein Voxel (V_i) mit einem minimalen Messwert (M_i) ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest zwei Wertebereiche (G_i) und/oder zumindest ein Schwellwert (S, S₁, S₂) definiert werden und der Bildpunkt in dem zweidimensionalen Projektionsbild (P) in einer ersten Darstellungsform, insbesondere einer ersten Farbe dargestellt wird, wenn der ermittelte Wert (W, W₁, W₂) innerhalb eines ersten Wertebereichs (G₁) liegt und/oder den zumindest einen Schwellwert (S, S₁, S₂) unterschreitet und/oder der Bildpunkt in dem zweidimensionalen Projektionsbild (P) in einer zweiten Darstellungsform, insbesondere einer zweiten Farbe dargestellt wird, wenn der ermittelte Wert (W, W₁, W₂) innerhalb des zweiten Wertebereichs (G₂) liegt und/oder den zumindest einen Schwellwert (S, S₁, S₂) überschreitet.
Vorrichtung (20)zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer bildgebenden medizinischen Einrichtung (22) zur Erfassung von Rohdaten eines Untersuchungsbereiches (O) und mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (32) zur Ermittlung von dreidimensionalen Bilddatensätzen (B, B₁, B₂) anhand der Rohdaten und zur Erzeugung eines zweidimensionalen Projektionsbildes (P) .