DE102017201162B4

DE102017201162B4 - Verfahren zum Betreiben eines Röntgengerätes mit verbesserter Darstellung einer medizinischen Komponente

Info

Publication number: DE102017201162B4
Application number: DE102017201162.9A
Authority: DE
Inventors: Oliver Baruth; Terrence Chen
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2017-01-25
Publication date: 2020-09-17
Anticipated expiration: 2037-01-26
Also published as: DE102017201162A1; US20180206807A1; US11000247B2

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines medizinischen bildgebenden Röntgengerätes (1), mit den Verfahrensschritten:a) Aufnehmen eines früheren Einzelbildes (10a-10n) einer Bildserie mit einer Vielzahl von Einzelbildern (10a-10n) eines Körperteils (3) eines Patienten (4), wobei in dem Körperteil (3) eine medizinische Komponente (5) verortet ist, durch eine Aufnahmeeinrichtung (2) des Röntgengerätes (1);b) Lokalisieren der medizinischen Komponente (5) in dem aufgenommenen früheren Einzelbild (10a-10n) durch eine Recheneinrichtung (6) des Röntgengerätes (1);c) Vorgeben eines Teilbereichs (ROIa-ROIn) des früheren Einzelbildes (10a-10n, 11a-11n), welcher durch die Lage der in dem früheren Einzelbild (10a-10n, 11a-11n) lokalisierten medizinischen Komponente (5) bestimmt ist und in welchem die lokalisierte medizinische Komponente (5) repräsentiert ist, durch die Recheneinrichtung (6); gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:d) Aufnehmen eines späteren Einzelbildes (10a-10n) der Bildserie und Lokalisieren der medizinischen Komponente (5) in dem späteren Einzelbild (10a-10n);e) Anzeigen des späteren Einzelbildes (11a-11n) durch eine Anzeigeeinrichtung (7) des Röntgengerätes (1), wobei das späteren Einzelbild (11a-11n) ausschließlich bereichsweise im Bereich (12a-12n) der medizinischen Komponente (5) mit dem Teilbereich (ROIa-ROIn) des früheren Einzelbildes (10a-10n, 11a-11n) gemittelt wird;f) wiederholtes Durchlaufen der Verfahrensschritte c) bis einschließlich e) oder f) mit dem angezeigten Einzelbild (11a-11n) als früheres Einzelbild.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches bildgebendes Röntgengerät, mit einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen von zumindest zwei Einzelbildern einer Bildserie mit einer Vielzahl von Einzelbildern eines Körperteils eines Patienten, wobei in dem Körperteil eine medizinische Komponente verortet ist, mit einer Recheneinrichtung zum Lokalisieren der medizinischen Komponente in den zumindest zwei aufgenommenen Einzelbildern und mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines jeweiligen Einzelbildes der Bildserie. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben eines solchen medizinischen bildgebenden Röntgengerätes.
In der röntgenbasierten medizinischen Bildgebung gilt der einfache Zusammenhang, dass ein Röntgenbild umso besser ist, je mehr Dosis investiert wird, da ein Bildrauschen mit der größeren Dosis abnimmt. Bei vielen operativen Eingriffen ist nun die gute Sichtbarkeit einer medizinischen Komponente in einem Körper eines Patienten, beispielsweise einer Gefäßstütze, eines sogenannten Stents, für eine erfolgreiche Therapie, beispielsweise eine kardiovaskuläre Therapie, notwendig. Eine gute Sichtbarkeit zeichnet sich hier durch einen hohen Kontrast, ein geringes Rauschen und eine gute Auflösung des Röntgenbilds aus. Bei einem solchen Eingriff muss sichergestellt werden können, dass die medizinische Komponente, beispielsweise der Stent, relativ zu anderen Stents und/oder Abgängen von einem Gefäß richtig positioniert ist und der Stent richtig entfaltet ist. Um dies zu verifizieren ist im Allgemeinen auch die Gabe von Kontrastmittel notwendig. Weiterhin ist es wichtig, beschädigte Elemente der medizinischen Komponente, so beispielsweise einen gebrochenen Stent, zu erkennen um geeignete Maßnahmen ergreifen zu können.
Um die Sichtbarkeit einer medizinischen Komponente bei einem operativen Eingriff in sich bewegenden Körperregionen zu verbessern ist es am besten, ein entsprechendes Röntgenbild in geringer Zeit und entsprechen mit hoher Dosis zu erstellen. So ist beispielsweise eine Aufnahmezeit für ein Röntgenbild oder eine Röntgenaufnahme bei einer kardiologischen Intervention am besten in weniger als 6 Millisekunden zu erstellen, da der Stent durch den Herzschlag bewegt wird. Daher kommt es dort bei längeren Aufnahmezeiten zu einer Bewegungsunschärfe und der Stent ist weniger gut sichtbar. Allerdings ist die Leistung heutiger Röntgenstrahlen limitiert, sodass die für eine gute Sichtbarkeit in kurzer Zeit erforderliche Dosis nicht in derartig kurzen Strahlungspulsen von weniger als 6 Millisekunden erreicht werden kann.
Eine Möglichkeit, die Sichtbarkeit auch in solch einer Situation mit einer bewegten medizinischen Komponente zu verbessern, ist es Marker, sogenannte Ballonmarker der medizinischen Komponente, beispielsweise die Ballonmarker eines Stents, in den einzelnen Röntgenbildern einer Röntgenbildserie oder eines solchen Filmes zu erkennen und die Bilder der Serie Markerpaar-basiert zueinander zu registrieren, das heißt jeweilige Bildpunkte der Bilder, welche die gleichen Ballonmarker repräsentieren einander zuzuordnen und anschließend die Bilder zu mitteln. Das Registrieren der Einzelbilder kann beispielsweise durch eine affine Transformation erfolgen. Eine Voraussetzung für das bestmögliche Durchführen dieses Verfahrens ist, dass die Ballonmarker etwa am Anfang und am Ende des in seiner Sichtbarkeit zu verbessernden Stents positioniert sind und es während der Serie in der Szene keine oder nur eine geringe Relativbewegung zwischen den Markern und der medizinischen Komponente, beispielsweise dem Stent gibt. Das resultierende Bild kann anschließend noch mit geeigneten Bildverarbeitungsroutinen optimiert werden, sodass beispielsweise die medizinische Komponente vor einem glatten Hintergrund zu sehen ist. Dieses Verfahren ist bereits bekannt und in zahlreichen Patenten, beispielsweise der US 8311308B2 oder der US 8433115B2 beschrieben und unter anderem in aktuellen Siemens Produkten als „Clear Stent“ oder „Clear Stent Live“ integriert.
Bei dem Clear Stent Verfahren wird zunächst eine Bildserie von Einzelbildern mit entsprechenden Markern und der medizinischen Komponente, den Ballonmarkern und dem Stent aufgenommen. Nach Beendigung der Aufnahme wertet ein Algorithmus die Einzelbilder nach dem beschriebenen Verfahren raus und erzeugt ein statisches Ergebnisbild. Dieser Arbeitsablauf ist dabei für operative Eingriffe teilweise zu langsam, da der Arzt die Summe von Aufnahmezeit und Rechenzeit des Algorithmus abwarten muss, bevor er mit der Therapie beginnen oder fortfahren kann.
In dem Clear Stent Live Verfahren wird nun zur Beschleunigung des Verfahrens zunächst in einer initialen Phase 1, beispielsweise über eine Sekunde oder 10-15 Einzelbilder hinweg, eine Anzahl von Einzelbildern aufgenommen. In einer anschließenden weiteren Phase 2 werden die Marker identifiziert, beispielsweise über eine statistische Analyse der in Phase 1 aufgenommenen Einzelbilder. Sobald die Marker erfolgreich identifiziert und lokalisiert sind, wird eine dritte Phase 3 gestartet. In dieser abschließenden Phase 3 wird dem Algorithmus fortlaufend, also insbesondere während der noch laufenden Aufnahme, jeweils das aktuelle Einzelbild übergeben und der Algorithmus berechnet basierend auf dem Ergebnis der Phase 2 die Koordinaten der Marker und somit des Stents in diesem aktuellen anzuzeigenden Einzelbild. Alle nachfolgend aufgenommenen Einzelbildern werden schließlich direkt oder indirekt über die identifizierten und lokalisierten Marker auf das erste Einzelbild der Phase 3 räumlich registriert und eine temporale, beispielsweise gleitende oder rekursive Mittelung über die zueinander registrierten Einzelbildern durchgeführt.
Aufgrund der Registrierung der Einzelbilder zueinander wird dabei jeweils über die Bildpunkte gemittelt, welche das gleiche Objekt, nämlich den Stent als medizinische Komponente und die Markerpaare als Marker sowie die Teile des Patienten, beispielsweise Gefäße, repräsentieren. Dabei kann auch zusätzlich noch der Ausschnitt des angezeigten Bildes, die sogenannte Fensterung des Bildes, optimiert werden und eine Kantenanhebung zur besseren Sichtbarkeit des Stents durchgeführt werden. Das Ergebnis ist eine auf das Markerpaar und damit den Stent bezogene bewegungsstabilisierte Szene in der Umgebung des Markerpaars mit verbesserter Bildqualität. Bildteile mit größerer Entfernung zum Markerpaar werden dabei bei dem Verfahren allerdings unschärfer. Dieses Verfahren liefert im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Verfahren Bilder in Echtzeit, sodass der Arzt sofort ein optisches Feedback zu einer Aktion, beispielsweise einem Verschieben des Stents erhält. Nachteilig ist hier, dass Teile des Bildes verschmiert werden und die Bewegungen des Arztes invers dargestellt werden, da sie bezogen auf das stillstehende Markerpaar dargestellt werden.
Aus der Druckschrift US 9 119 573 B2 ist eine automatische Erkennung von Stentmarkern bekannt. Die Marker werden in fluoroskopischen Bildern unter Verwendung eines maschinell erlernten Klassifikators detektiert. Hierarchische Klassifizierung kann verwendet werden, wie z.B. das Detektieren individueller Marker mit einem Klassifikator und das anschließende Detektieren von Gruppen von Markern, z.B. einem Markerpaar mit einem gemeinsamen Klassifikator.
Aus der Druckschrift EP 2 196 146 A1 ist es bekannt, aus einer Mehrzahl von Röntgenbildern in einer Zeitsequenz durch eine Koordinatenerfassungseinheit Koordinaten eines Stentmarkers in jedem Röntgenbild zu erfassen. Mit Koordinaten eines Stentmarkers, die in einem ersten Frame als Referenzkoordinaten erfasst wurden, wird ein Bewegungsvektor der Koordinaten des Stentmarkers für jeden zweiten und nachfolgenden Frame in Bezug auf die Referenzkoordinaten ermittelt.
Aus der Druckschrift EP 1 484 717 A2 ist ein Verfahren zum Verarbeiten eines radiographischen Bildes bekannt, bei dem eine Bildpunktversatzkorrektur im Ganzzahlformat durchgeführt wird. Dazu wird eine Sättigungsarithmetik durchgeführt, wobei alle negativen korrigierten Werte auf einen Wert von Null abgeschnitten werden. Die resultierenden Pixel werden in ein Gleitkommaformat umgewandelt und die konvertierten Pixel werden mit einem Verstärkungsfaktor multipliziert. Die resultierenden Pixel werden in ein Ganzzahlformat umgewandelt und die umgewandelten Pixelwerte werden unter Verwendung der Sättigungsarithmetik auf einen Maximalwert begrenzt.
Aus der Druckschrift US 9 082 158 B2 ist ein Verfahren zur Echtzeit-Stent-Verbesserung in einer Live-2D-Fluoroskopieszene bekannt. Ein bewegungskompensiertes Stentbild wird aus einem ersten Satz von Bildern in einer fluoroskopischen Bildsequenz erzeugt. Basierend auf dem bewegungskompensierten Stentbild wird ein Gewichtungsfeld erzeugt. In jedem neuen Frame in der fluoroskopischen Bildsequenz, der empfangen wird, wird das Stentbild verbessert, indem der neue Frame mit dem bewegungskompensierten Stentbild unter Verwendung des Gewichtungsfeldes zusammengesetzt wird.
Aus der Druckschrift US 2013 / 0 331 687 A1 ist ein Verfahren zum Kompensieren der Herz- und Atmungsbewegung bei Vorhofflimmerablationsverfahren bekannt. Das Verfahren umfasst (a) das gleichzeitige Bestimmen einer Position eines Rundum-Mapping-Katheters (CFM-Katheter) und eines Koronarsinus-Katheters (CS-Katheter) in zwei aufeinanderfolgenden Frames einer Reihe von ersten 2-D Frames; (b) das Bestimmen eines Abstandes zwischen einer virtuellen Elektrode an dem CS-Katheter und einer Mitte des CFM-Katheters für den ersten Frame und für den zweiten Frame der zwei aufeinanderfolgenden Frames; und (c) Kompensieren der Bewegung des CFM-Katheters in einem 2D-Frame, wenn eine absolute Differenz der Entfernung für den ersten Frame und der Entfernung für den zweiten Frame größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer medizinischen Komponente, insbesondere einem Stent, auf einem Röntgenbild die Sichtbarkeit zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und den Figuren.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines medizinischen bildgebenden Röntgengerätes mit einer Reihe von Verfahrensschritten. Ein Verfahrensschritt ist dabei ein Aufnehmen eines ersten oder früheren Einzelbildes, eines sogenannten Frame, einer Bildserie mit einer Vielzahl von aufeinanderfolgenden Einzelbildern eines Körperteils eines Patienten. Die Bildserie kann somit auch als Bildsequenz oder Film bezeichnet werden. Bei den Einzelbildern kann es sich insbesondere um zweidimensionale Bilder handeln, alternativ sind auch dreidimensionale Aufnahmen möglich. Bei einem Einzelbild kann es sich somit um eine Röntgenaufnahme handeln. Dabei ist in dem aufgenommenen Körperteil, welches auf der dem Einzelbild sichtbar ist, eine medizinische Komponente verortet, welche somit zusätzlich zu dem Körperteil auf dem Einzelbild repräsentiert ist. Dieses Aufnehmen erfolgt durch eine Aufnahmeeinrichtung des Röntgengerätes. Ein weiterer Schritt ist ein Lokalisieren der medizinischen Komponente in dem früheren oder ersten Einzelbild durch eine Recheneinrichtung des Röntgengerätes. Hierbei kann auf die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zurückgegriffen werden, beispielsweise die medizinische Komponente anhand vorbekannter Marker, beispielsweise der genannten Markerpaare, vollautomatisch detektiert, identifiziert und lokalisiert werden.
Ein weiterer Verfahrensschritt ist ein Vorgeben eines Teilbereiches, einer sogenannten region-of-interest oder ROI, des früheren Einzelbildes beziehungsweise für das frühere Einzelbild, welcher durch die Lage, das heißt beispielsweise den Ort und/oder die Orientierung, der in dem früheren Einzelbild lokalisierten medizinischen Komponente bestimmt ist, und in welchem die lokalisierte medizinische Komponente repräsentiert ist. Dieses Vorgeben erfolgt durch die Recheneinrichtung. Mit dem Teilbereich kann somit der Bildbereich des Einzelbildes, in welchem die medizinische Komponente lokalisiert ist, ausgeschnitten oder ausgewählt werden. Ein weiterer Verfahrensschritt ist sodann ein Aufnehmen eines zweiten oder späteren Einzelbildes der Bildserie und ein Lokalisieren der medizinischen Komponente in dem späteren Einzelbild. Es folgt ein Anzeigen des späteren Einzelbildes durch eine Anzeigeeinrichtung des Röntgengerätes, wobei das spätere Einzelbild ausschließlich bereichsweise in einem Bildbereich mit der medizinischen Komponente, also zum Beispiel in einem Teilbereich oder einer region-of-interest mit der medizinischen Komponente mit dem Teilbereich des ersten früheren Einzelbildes gemittelt wird.
Entsprechend werden in dem Bereich oder Bildbereich des späteren Einzelbildes der medizinischen Komponente jeweilige Informationen mit den Bildinformationen des in dem früheren Einzelbild vorgegebenen Teilbereichs gemittelt. Hierfür werden die beiden Einzelbilder zueinander registriert, das heißt ein eindeutiger räumlicher Bezug zwischen den Bildpunkten der jeweiligen Einzelbilder hergestellt. Dabei können Bildpunkte, welche Bildinformationen identischer realer Orte oder Positionen repräsentieren, zueinander zugeordnet werden. Damit kann der vorgegebene Teilbereich des früheren Einzelbildes ortsgenau mit dem Bereich der medizinischen Komponente auf dem späteren Einzelbild gemittelt, beispielsweise überlagert, werden, sodass in dem Bereich der medizinischen Komponente des angezeigten späteren Einzelbildes der Kontrast angehoben wird ohne dabei ein Bildrauschen anzuheben.
Schließlich erfolgt als weiterer Verfahrensschritt ein wiederholtes Vorgeben des Teilbereichs, Aufnehmen eines späteren Einzelbildes und Anzeigen des späteren Einzelbildes, mit dem späteren Einzelbild einer vorhergehenden Wiederholung als früheres Einzelbild einer nachfolgenden Wiederholung. Es wird somit ein fortlaufendes iteratives Verfahren bereitgestellt, bei welchem jeweils der Teilbereich des früheren oder älteren Einzelbildes mit dem späteren Einzelbild registriert wird, um in dem Bereich der medizinischen Komponente beziehungsweise um die medizinische Komponente herum die in der Vergangenheit erzeugte Bildinformation über einen Mittelungsvorgang mit der aktuell erzeugten Bildinformation des späteren Einzelbildes zusammenzuführen und so die Anzeige zu verbessern.
Es kann in dem Mittelungsprozess auch eine Wichtung der Bilder vorgenommen werden, um einen zeitlichen Horizont in der Vergangenheit zu setzen, hinter welchem die vergangene Bildinformation auf einem vorgegebenen Zeitpunkt verschwindet, wie weiter unten noch beschrieben wird.
Das Registrieren kann dabei beispielsweise wie eingangs beschrieben anhand von Markern an der medizinischen Komponente erfolgen. Beispielsweise kann wie eingangs beschrieben zunächst in einer ersten Phase 1 eine Sequenz von Einzelbildern aufgenommen werden und sodann in einer zweiten Phase 2 ein geeignetes Markerpaar auf den Bildern detektiert werden. Dann jedoch unterscheidet sich das beschriebene Verfahren, da vorliegend zwar auch für jedes Einzelbild der Bildserie die medizinische Komponente lokalisiert werden kann, also beispielsweise die Position oder der Ort der medizinischen Komponente anhand des Markerpaars bestimmt werden kann, jedoch nicht die vollständigen Einzelbilder zueinander registriert werden. Vielmehr wird jeweils nur eine vorgebbare region-of-interest, der vorgegebene Teilbereich um die Marker, beispielsweise das Markerpaar, aus dem letzten Einzelbild ausgeschnitten und auf den entsprechenden Bereich, insbesondere den Teilbereich oder die ROI, des jeweils angezeigten späteren Einzelbildes registriert. Dabei kann nun beispielsweise ausschließlich innerhalb des jeweiligen Bereichs um die medizinische Komponente noch eine zeitliche Mittelung, beispielsweise rekursive zeitliche Mittelung angewendet werden. Dabei kann der Teilbereich des jeweils früheren Einzelbildes, beispielsweise rotiert werden müssen, damit die medizinische Komponente, also der Marker, die korrekte Ausrichtung hat und die Mittelung ortsgenau durchführbar ist und in einer verbesserten Anzeige mündet. Auf die erste Phase 1 und die weitere Phase 2 kann bei entsprechenden für ein direktes Detektieren, Identifizieren und/oder Lokalisieren geeigneten Markern auch verzichtet werden und die Bildserie der Einzelbilder direkt ab dem zweiten Einzelbild mit einem verbesserten Bereich um die medizinische Komponente herum angezeigt werden.
Das hat den Vorteil, dass durch das Mitteln über die jeweiligen Teilbereiche oder Bereiche mit der medizinischen Komponente lokal eine effektive Aufnahmezeit vergrößert wird, sodass ohne eine Veränderung der Dosis in dem Bereich der medizinischen Komponente der Kontrast verstärkt wird ohne dabei das Rauschen anzuheben. Damit wird die Sichtbarkeit der medizinischen Komponente auf dem Röntgenbild oder der Röntgenaufnahme verbessert. Da die Mittelung jedoch ausschließlich in einem begrenzten Bereich des späteren Einzelbildes um die medizinische Komponente herum erfolgt, wird vermieden, dass Bildteile der angezeigten Aufnahme des angezeigten späteren Einzelbildes außerhalb des Bereichs um die medizinischen Komponente herum, welche einen Großteil des Einzelbildes ausmachen können, aufgrund der Mittelung verschmiert werden. Überdies kann so bei der Anzeige über das jeweilige Verschieben des Teilbereiches während des Registrierens auch auf einfache Weise eine Anzeige realisiert werden, in welcher beispielsweise Werkzeugbewegungen nicht invertiert sind, da das Markerpaar, und so die medizinische Komponente in der Bildserie relativ zu einer Bildbegrenzung verschoben werden kann und nicht dem Stand der Technik an einer Position fixiert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass es sich bei der medizinischen Komponente um eine Gefäßstütze, einen sogenannten Stent, oder um einen Dilatationsballon handelt. Beide medizinischen Komponenten können insbesondere mit auf einem Röntgenbild (bevorzugt automatisch) identifizierbaren Markern versehen sein. Beispielsweise können für die Marker auch jeweils ein geometrischer Zusammenhang wie ein Abstand vorgegeben sein, sodass diese auf einem Röntgenbild besonders leicht identifizierbar sind und folglich auch eine Lage der medizinischen Komponente in dem Einzelbild automatisch ermittelbar ist.
In diesem Kontext ist das beschriebene Verfahren besonders vorteilhaft, da gerade bei einem Stent im Rahmen einer kardiologischen Intervention aufgrund des Herzschlag eine große Bewegung zwischen Einzelbildern vorhanden ist, sodass ohne eine entsprechende Mittelung wie sie hier beschrieben wird die Sichtbarkeit des Stents eingeschränkt ist. Gleiches gilt entsprechend für einen Dilatationsballon bei einem kardiologischen Eingriff.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Teilbereich in seiner Größe und insbesondere auch in seiner Form in Abhängigkeit der Größe und insbesondere auch der Orientierung der lokalisierten medizinischen Komponente vorgegeben wird. Es kann somit beispielsweise vorgegeben sein, dass der Teilbereich jeweils nur Bildpunkte des entsprechenden Einzelbildes umfasst, welche von der medizinischen Komponente weniger weit als ein vorgegebener Maximalabstand entfernt sind.
Das hat den Vorteil, dass die Sichtbarkeit der medizinischen Komponente verbessert wird und ein größtmöglicher Restbereich des Einzelbildes von der statistischen Mittelung unberührt bleibt und somit in maximaler Bildschärfe angezeigt werden kann. Dies erleichtert die Orientierung eines Betrachters des Einzelbildes in dem Körperteil, sodass die erhöhte Sichtbarkeit der medizinischen Komponente mit einem bestmöglichen Gesamtüberblick kombiniert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Teilbereich eine rechteckige, insbesondere quadratische oder eine kreisförmige oder eine elliptische Form hat. Die Kantenlänge und/oder der Radius oder die Radien können dabei beispielsweise in Abhängigkeit der Größe der medizinischen Komponente vorgegeben werden. Für den Teilbereich kann auch ein Minimal- und/oder eine Maximalgröße vorgegeben sein, um beispielsweise bei einer erforderlichen Rotation des Teilbereiches nicht über einen Bildrand des Einzelbildes beziehungsweise der Bildserie hinaus zu geraten und so undefinierte Bildinformation und infolge bei dem Mitteln Artefakte in dem angezeigten Einzelbild zu produzieren.
Das hat den Vorteil, dass über die vorgegebene Form und insbesondere vorgegebene Größe des Teilbereiches eine Irritation eines Betrachters, wie sie beispielsweise aufgrund von Artefakten bei sich in Form und oder Größe verändernden Teilbereichen während der Bildserie ergeben kann, vermieden wird. Überdies kann gerade bei kreisförmigen und quadratischen Teilbereichen auch eine entsprechende Rotation des Teilbereichs wie sie beispielsweise aufgrund einer Drehung der medizinischen Komponente erforderlich wird, leicht realisiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei dem Anzeigen der Bereich des angezeigten Einzelbildes, in welchem das Einzelbild mit dem Teilbereich gemittelt wird, fließend in das sonstige angezeigte Einzelbild übergeht. Beispielsweise kann dies durch einen abstandsabhängiges Alpha-Blending, also ein Überblenden welches von dem Abstand zu der medizinischen Komponente abhängt, realisiert werden.
Damit wird ein langsamer Übergang zwischen dem durch das Mitteln verbesserten Bereich des angezeigten Einzelbildes und dem restlichen angezeigten Einzelbild realisiert, bei welchem beispielsweise die Kanten des Teilbereiches nicht deutlich sichtbar und somit ebenfalls weniger störend dargestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass bei dem Anzeigen der Bereich des angezeigten Einzelbildes, in welchem das Einzelbild mit dem Teilbereich gemittelt wird, durch eine scharfe Grenze von dem sonstigen Einzelbild getrennt wird. Beispielsweise können die Kanten auch durch eine zusätzliche Markierung sichtbar hervorgehoben werden.
Das hat den Vorteil, dass deutlich angezeigt wird, wo die Grenzen des verbesserten Bereichs des angezeigten Einzelbildes verlaufen und somit dass innerhalb dieser Grenzen die Bildverarbeitung von der Bildverarbeitung in dem Rest des angezeigten Einzelbildes verschieden ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Bereich der medizinischen Komponente des angezeigten Einzelbildes dem vorgegebenen Teilbereich entspricht oder dieser ist. Der Teilbereich, welcher für das jeweilige frühere Einzelbild vorgegeben ist, wird somit nur ein einziges Mal, nämlich für das allererste frühere Einzelbild vorgegeben und bleibt sodann in Form und Größe und relativer Orientierung zu der medizinischen Komponente gleich.
Das hat den Vorteil, dass Artefakte, welche gerade an den Grenzen zwischen dem Bereich der medizinischen Komponente auf dem späteren Einzelbild und dem restlichen Teilbereich auftreten relativ zu der medizinischen Komponente an stets dem gleichen Ort stattfinden, sodass eine visuelle Irritation des Betrachters minimiert ist.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass das angezeigte Einzelbild im Bereich der medizinischen Komponente rekursiv mit dem Teilbereich des früheren Einzelbildes gemittelt wird. Der Bereich wird also anhand einer Rekursionsvorschrift gemittelt. Damit kann beispielsweise ein Wichtungsverhältnis zwischen dem früheren und dem späteren Einzelbild vorgegeben werden, welches den bereits erwähnten zeitlichen Horizont der Mittelung in die Vergangenheit bestimmt. Je stärker hier das spätere (also neuere) Einzelbild gegenüber dem früheren (also älteren) Einzelbild gewichtet ist, desto schneller wird so eine vergangene Bildinformation nicht mehr in dem angezeigten Einzelbild berücksichtigt und somit vergessen.
Dabei kann vorgesehen sein, dass eine Bildinformation, beispielsweise Intensitätsverteilung, ROI_t des Bereichs mit der medizinischen Komponente in dem späteren Einzelbild durch die Gleichung $R O I_{t} = (1 - \frac{1}{k}) R o T r {R O I_{t - 1}} + \frac{1}{k} R O I_{t}$
gegeben ist. Dabei ist ROI_t-1 die entsprechende Bildinformation des vorgegebenen Teilbereichs des früheren Einzelbildes. Dabei wird initial für das erste Bild mit der Bildinformation ROI₁ keine Mittelung durchgeführt. Der Parameter k repräsentiert dabei eine Wichtung des früheren und des späteren Einzelbildes bei Mitteln und somit ein Ausmaß des Mittelns. Die Funktion ROTR {x} beschreibt dabei eine Rotation und/oder Translation der Bildinformation x, welche erforderlich ist, um den jeweiligen Teilbereich des früheren Einzelbildes in Deckung mit dem Bereich der medizinischen Komponente in dem späteren Einzelbild zu bringen. Mit dem Parameter k wird auch eine Stärke der zeitlichen Filterung eingestellt.
Zusätzlich können auch noch ein oder mehrere weitere Bildbearbeitungsschritte zur Verbesserung der Sichtbarkeit durchgeführt werden, beispielsweise eine Kantenanhebung und/oder eine Verkleinerung einer Fensterbreite, also insbesondere des Teilbereichs oder der region-of-interest. In diesem Fall wird somit zusätzlich eine Verbesserungs- oder Enhancementfunktion E{x} auf die Bildinformation ROI angewendet, welche Kontrast und Schärfe für die medizinische Komponente verbessert und beispielsweise gegebenenfalls zusätzlich die Helligkeit in dem Bereich um die medizinische Komponente an die Helligkeit des restlichen angezeigten Einzelbildes anpasst. In diesem Fall gilt somit $R O I_{t} = E {(1 - \frac{1}{k}) * R o T r {R O I_{t - 1}} + \frac{1}{k} * R O I_{t}}$
.
Die genannte rekursive Mittelung oder Filterung hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, gerade die Stärke der zeitlichen Filterung, also die Gewichtung des Mittelns ist hier ein wichtiger Parameter um eine optimale Sichtbarkeit des der medizinischen Komponente zu erzielen.
Die Erfindung betrifft auch ein medizinisches bildgebendes Röntgengerät, mit einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen von zumindest zwei Einzelbildern einer Bildserie mit einer Vielzahl von Einzelbildern eines Körperteils eines Patienten, wobei in dem Körperteil eine medizinische Komponente verortet ist, und mit einer Recheneinrichtung zum Lokalisieren der medizinischen Komponente in den zumindest zwei aufgenommenen Einzelbildern, sowie mit einer Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines jeweiligen Einzelbildes der Bildserie oder einer aus diesen beiden Einzelbildern gewonnenen Bildinformation.
Wichtig ist dabei, dass die Recheneinrichtung ausgebildet ist, einen Teilbereich eines früheren Einzelbildes vorzugeben, welcher durch die Lage der in dem früheren Einzelbild lokalisierten medizinischen Komponente bestimmt ist, und in welchem die lokalisierte medizinische Komponente repräsentiert ist, und jeweils ein späteres Einzelbild ausschließlich bereichsweise im (Bild-)Bereich der medizinischen Komponente mit dem Teilbereich des früheren Einzelbildes zu mitteln oder zu überlagern, wobei durch ein jeweiliges Verwenden des späteren Einzelbildes der früheren Wiederholung als früheres Einzelbild einer späteren Wiederholung mit dem entsprechenden Lokalisieren und Vorgeben des Teilbereiches das Mitteln iterativ erfolgt.
Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen des medizinischen bildgebenden Röntgengerätes entsprechen Vorteilen und vorteilhaften Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen, sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen. Es sind darber hinaus Ausführungen und Merkmalskombinationen, insbesondere durch die oben dargelegten Ausführungen, als offenbart anzusehen, die über die in den Rückbezügen der Ansprüche dargelegten Merkmalskombinationen hinausgehen oder von diesen abweichen.
Beispielhafte Ausführungsformen des Verfahrens und des bildgebenden Röntgengerätes werden nachfolgend anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:

1 eine beispielhafte Ausführungsform eines medizinischen bildgebenden Röntgengerätes; und
2 eine beispielhafte Bildserie mit einer Reihe von Einzelbildern, in welchen ein jeweiliger Teilbereich vorgegeben ist.

In den Figuren werden dabei gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines medizinischen bildgebenden Röntgengerätes dargestellt. Das medizinische bildgebende Röntgengerät 1 weist dabei eine Aufnahmeeinrichtung 2 zum Aufnehmen von zumindest zwei Einzelbildern einer Bildserie mit einer Vielzahl von Einzelbildern eines Körperteils 3 eines Patienten 4 auf, wobei in dem Körperteil 3 eine medizinische Komponente 5 verortet ist.
Des Weiteren weist das Röntgengerät 1 eine Recheneinrichtung 6 auf, mittels welcher die medizinische Komponente 5 in einer Röntgenaufnahme, das heißt den aufgenommenen Einzelbildern lokalisierbar ist. Des Weiteren weist das Röntgengerät 1 eine Anzeigeeinrichtung 7 zum Anzeigen eines jeweiligen Einzelbildes 8 der Bildserie auf.
Dabei ist die Rechnerleistung 6 ausgebildet, wiederholt einen Teilbereich eines früheren Einzelbildes vorzugeben, welcher durch die Lage der in dem früheren Einzelbild lokalisierten medizinischen Komponente 5 bestimmt ist und in welchem die lokalisierte medizinische Komponente 5 repräsentiert ist. Des Weiteren ist die Recheneinrichtung 6 ausgebildet, jeweils ein späteres angezeigtes Einzelbild 8 ausschließlich bereichsweise im Bereich der medizinischen Komponente 5 mit dem Teilbereich des früheren Einzelbildes zu mitteln, wobei durch ein jeweiliges Verwenden des späteren Einzelbildes 8 einer früheren Wiederholung mit dem entsprechenden Lokalisieren und Vorgeben des Teilbereiches als früheres Einzelbild einer späteren Wiederholung das Mitteln iterativ erfolgt.
In der gezeigten Darstellung ist nun vorliegend ein Blutgefäß als Körperteil 3 auf der Anzeigeeinrichtung 7 angezeigten Einzelbild 8 dargestellt. In dieses wird die medizinische Komponente 5, vorliegend eine Gefäßstütze, eingeführt. Dabei weist die Gefäßstütze zwei Marker 9A, 9B auf, welche jeweils an den Enden der Gefäßstütze angeordnet sind und so ein automatisiertes Lokalisieren der medizinischen Komponente 5 ermöglichen.
In 2 sind Einzelbilder dargestellt, anhand derer eine beispielhafte Ausführungsform des Verfahrens beschrieben werden soll. Dabei sind in einer ersten oberen Reihe aufgenommene Einzelbilder 10a bis lOn dargestellt. Das Einzelbild 10n ist dabei beispielsweise das letzte Einzelbild einer Bildserie von Röntgenaufnahmen mit einer Vielzahl von Einzelbildern. In jedem der Einzelbilder 10a bis 10n ist dabei die medizinische Komponente 5, beispielsweise eine Gefäßstütze, dargestellt. Ebenfalls dargestellt sind zwei jeweilige Marker 9A, 9B, anhand derer die medizinische Komponente 5 automatisch detektiert und lokalisiert werden kann.
Nach dem Aufnehmen des entsprechenden Einzelbildes 10a bis 10n durch die Aufnahmeeinrichtung 2 kann entsprechend die medizinische Komponente 5 in jedem Einzelbild 10a bis 10n automatisch durch die Recheneinrichtung 6 (1) lokalisiert werden. Entsprechend wird durch die Recheneinrichtung 6 ein für jedes Einzelbild 10a bis 10n ein jeweiliger Teilbereich ROIa bis ROIn vorgegeben. Dieser ist durch die Lage, das heißt durch Ort und Orientierung der in dem jeweils zugeordneten Einzelbild 10a bis 10n lokalisierten medizinischen Komponente 5 bestimmt, und vorliegend auch an die Größe der zu lokalisierenden medizinischen Komponente 5 angepasst. Auf oder in dem Teilbereich ROIa bis ROIn ist dabei jeweils die medizinische Komponente 5 repräsentiert. Im gezeigten Beispiel ist der jeweilige Teilbereich ROIa bis ROIn quadratisch ausgeführt.
In einer zweiten unteren Reihe von 2 ist vorliegend entsprechend der ersten Reihe der aufgenommenen Einzelbilder 10a bis 10n eine entsprechende Reihe der angezeigten Einzelbilder 11a bis 11n dargestellt. In diesen wird nun in einem jeweiligen Bereich 12a bis 12n um die medizinische Komponente 5 herum das jeweilige Einzelbild 11a bis 11n mit den Bildinformationen der Teilbereiche ROIa bis ROIn der aufgenommenen Einzelbilder 10a bis 10n gemittelt, beispielsweise überlagert.
So ist in dem ersten angezeigten Einzelbild 11a in dem Bereich 12a lediglich die Bildinformation des Teilbereichs ROIa oder des Bereichs 12a also solches enthalten. Bereits in dem zweiten angezeigten Einzelbild 11b ist in dem Bildbereich 12b um die medizinische Komponente 5 herum bereits die gemittelte Bildinformation der Teilbereiche ROIa, ROIb der ersten beiden aufgenommenen Einzelbilder 10a, 10b enthalten, das heißt der Bildbereich 12b mit dem Teilbereich ROIa gemittelt. In dem dritten angezeigten Einzelbild 11c ist in dem Bildbereich 12c um die medizinische Komponente 5 herum dann die gemittelte Bildinformation der Teilbereiche ROIa, ROIb, ROIc der ersten drei aufgenommenen Einzelbilder 10a, 10b, 10c enthalten, das heißt der Bildbereich 12c mit den Teilbereichen ROIa und ROIb gemittelt. Im Bildbereich 12n des n-ten angezeigten Einzelbildes 11n ist schließlich die Bildinformation der n Teilbereiche ROIa, ROIb,.. ROI_n der aufgenommenen Einzelbilder 10a, 10b,.. 10n gemittelt.
Für das erste angezeigte Einzelbild 11a erfolgt dabei naturgemäß für ein iteratives Verfahren noch keine Mittelung, das angezeigte Einzelbild 11a ist somit identisch zu dem aufgenommenen Einzelbild 10a.
Sind dann ein früheres Einzelbild 10a und ein späteres Einzelbild 10b aufgenommen, so wird das spätere Einzelbild 10b als angezeigtes Einzelbild 11b bereichsweise im Bereich 12b mit dem Teilbereich ROIa gemittelt. Entsprechend ist dann die Bildinformation im Bereich 12b aus dem Teilbereich ROIa im früheren Einzelbild 10a und (da der Teilbereich hier jeweils gleich für alle aufgenommenen Einzelbilder 10a bis 10n vorgegeben ist) dem Teilbereich ROIb (der allerdings al s solcher erst im nächsten Iterationsschritt vorgegeben wird) gemittelt.
Ist nun das dritte Einzelbild 10c aufgenommen, so wird das angezeigte Einzelbild 11c im Bereich 12c um die medizinische Komponente 5 mit dem Teilbereich 12b des angezeigten vorherigen Einzelbildes 11b gemittelt. Da dieser sich mit dem Bereich 12b überschneidet, vorliegend sogar deckungsgleich mit ihm ist, fließt so auch die Bildinformation des Teilbereichs 12a mit in das Mitteln ein, sodass zusätzlich zur Bildinformation des Bereichs 12 noch die Bildinformationen der Teilbereiche 12a und 12b in dem Einzelbild 11c angezeigt werden.
Entsprechend sind im n-ten Einzelbild 11n die Bildinformationen aller Teilbereiche 12a bis 12(n-1) enthalten. Damit ist über einen Mittelungsprozess über alle diese Bildinformation sowie über die Bildinformation des Bereichs 12n des aufgenommenen n-ten Einzelbildes 10n eine verbesserte Sichtbarkeit der medizinischen Komponente erreicht.

Claims

Verfahren zum Betreiben eines medizinischen bildgebenden Röntgengerätes (1), mit den Verfahrensschritten: a) Aufnehmen eines früheren Einzelbildes (10a-10n) einer Bildserie mit einer Vielzahl von Einzelbildern (10a-10n) eines Körperteils (3) eines Patienten (4), wobei in dem Körperteil (3) eine medizinische Komponente (5) verortet ist, durch eine Aufnahmeeinrichtung (2) des Röntgengerätes (1); b) Lokalisieren der medizinischen Komponente (5) in dem aufgenommenen früheren Einzelbild (10a-10n) durch eine Recheneinrichtung (6) des Röntgengerätes (1); c) Vorgeben eines Teilbereichs (ROIa-ROIn) des früheren Einzelbildes (10a-10n, 11a-11n), welcher durch die Lage der in dem früheren Einzelbild (10a-10n, 11a-11n) lokalisierten medizinischen Komponente (5) bestimmt ist und in welchem die lokalisierte medizinische Komponente (5) repräsentiert ist, durch die Recheneinrichtung (6); gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte: d) Aufnehmen eines späteren Einzelbildes (10a-10n) der Bildserie und Lokalisieren der medizinischen Komponente (5) in dem späteren Einzelbild (10a-10n); e) Anzeigen des späteren Einzelbildes (11a-11n) durch eine Anzeigeeinrichtung (7) des Röntgengerätes (1), wobei das späteren Einzelbild (11a-11n) ausschließlich bereichsweise im Bereich (12a-12n) der medizinischen Komponente (5) mit dem Teilbereich (ROIa-ROIn) des früheren Einzelbildes (10a-10n, 11a-11n) gemittelt wird; f) wiederholtes Durchlaufen der Verfahrensschritte c) bis einschließlich e) oder f) mit dem angezeigten Einzelbild (11a-11n) als früheres Einzelbild.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der medizinischen Komponente (5) um eineGefäßstütze oder einen Dilatationsballon handelt, welche insbesondere mit auf einem Röntgenbild automatischidentifizierbaren Marken (9a, 9b) versehen sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (ROIa-ROIn) in seiner Größe und in Abhängigkeit der Größe der lokalisierten medizinischen Komponente (5) vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilbereich (ROIa-ROIn) eine rechteckige, insbesondere quadratische, oder kreisförmige oder elliptische Form hat.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Anzeigen gemäß Verfahrensschritt e) der Bereich (12a-12n) des angezeigten Einzelbildes (11a-11n), in welchem das Einzelbild (11a-11n) mit dem Teilbereich (ROIa-ROIn) gemittelt wird, fließend in das sonstige Einzelbild (11a-11n) übergeht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Anzeigen gemäß Verfahrensschritt e) der Bereich (12a-12n) des angezeigten Einzelbildes (11a-11n), in welchem das Einzelbild (11a-11n) mit dem Teilbereich (ROIa-ROIn) gemittelt wird, durch eine scharfe Grenze von dem sonstigen angezeigten Einzelbild (11a-11n) getrennt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (12a-12n) der medizinischen Komponente (5) des angezeigten Einzelbildes (11a-11n) dem vorgegebenen Teilbereich (ROIa-ROIn) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das angezeigte Einzelbild (11a-11n) im Bereich (12a-12n) der medizinischen Komponente (5) rekursiv mit dem Teilbereich (ROIa-ROIn) gemittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bildinformation ROI_t des Bereichs der medizinischen Komponente (5) durch $R O I_{t} = (1 - \frac{1}{k}) R o T r {R O I_{t - 1}} + \frac{1}{k} R O I_{t}$
mit ROI_t-1 als Bildinformation des Teilbereichs (ROIa-ROIn) gegeben ist, wobei der Parameter k eine Wichtung des Mittelns bestimmt und RoTr{} eine Rotation und/oder Translation repräsentiert.
Medizinisches bildgebendes Röntgengerät (1), mit - einer Aufnahmeeinrichtung (2) zum Aufnehmen von zumindest zwei Einzelbildern (10a-10n) einer Bildserie mit einer Vielzahl von Einzelbildern (10a-10n) eines Körperteils (3) eines Patienten (4), wobei in dem Körperteil (3) eine medizinische Komponente (5) verortet ist; - einer Recheneinrichtung (6) zum Lokalisieren der medizinischen Komponente (5) in den zumindest zwei aufgenommenen Einzelbildern (10a-10n); und - einer Anzeigeeinrichtung (7) zum Anzeigen eines jeweiligen Einzelbildes (11a-11n) der Bildserie, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinrichtung (6) ausgebildet ist, wiederholt einen Teilbereich (ROIa-ROIn) eines früheren Einzelbildes (10a-10n, 11a-11n) vorzugeben, welcher durch die Lage der in dem früheren Einzelbild (10a-10n, 11a-11n) lokalisierten medizinischen Komponente (5) bestimmt ist und in welchem die lokalisierte medizinische Komponente (5) repräsentiert ist, und jeweils ein späteres Einzelbild (10a-10n, 11a-11n) ausschließlich bereichsweise im Bereich (12a-12n) der medizinischen Komponente (5) mit dem Teilbereich (ROIa-ROIn) des früheren Einzelbildes (10a-10n, 11a-11n) zu mitteln, wobei durch ein jeweiliges Verwenden des angezeigten Einzelbildes (11a-11n) einer früheren Wiederholung als früheres Einzelbild (10a-10n, 11a-11n) einer späteren Wiederholung das Mitteln iterativ erfolgt.