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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bereitstellung eines Übersichtsbildes, insbesondere in einem Mikroskopierverfahren, unter Verwendung eines Lichtblatts.
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Übersichtsbilder werden beispielsweise vor, während oder nach der Erfassung von Bilddaten eines Objekts bereitgestellt, um einem Benutzer eines Verfahrens oder einer Vorrichtung zur Erfassung von Bilddaten einen schnellen Überblick über das Objekt zu geben. Mithilfe des Übersichtsbildes können zum Beispiel abzubildende Bereiche (region of interest, ROI) ausgewählt und/oder die Qualität erfasster Bilddaten bewertet werden.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Möglichkeiten zur Bereitstellung eines Übersichtsbildes sind die sogenannte Maximumintensitätsprojektion (maximum intensity projection, MIP) und die Minimumintensitätsprojektion. Im Folgenden wird auf die Maximumintensitätsprojektion eingegangen, die auch kurz als MIP bezeichnet wird.
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Das Prinzip der MIP (Standard-MIP) ist stark schematisch in 1 dargestellt. Im Volumen eines Objekts 1, beispielsweise einer biologischen Probe, werden gleichzeitig oder sequentiell Bilddaten 9 erfasst. Diese Bilddaten 9 geben beispielsweise Marker 2 unterschiedlicher Intensitäten wieder. Die Marker 2 können beispielsweise mit einem lichtemittierenden Farbstoff versehene Strukturen oder Moleküle sein, die mittels einer Anregungsstrahlung zur Emission beispielsweise einer Fluoreszenzstrahlung angeregt worden sind. Die Emissionsorte sowie die jeweiligen Intensitäten der emittierten Detektionsstrahlung wurden erfasst. Der Begriff „Marker“ umfasst im Sinne dieser Beschreibung sowohl den Farbstoff als auch eine mit diesem markierte Struktur beziehungsweise ein derart markiertes Molekül.
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Wird nun virtuell ein Bündel zueinander paralleler Achse durch das Objekt 1 gelegt (beispielhaft durch Pfeile gezeigt), können entlang jeder der Achsen diejenigen Bildpunkte mit der höchsten (maximalen) Intensität auf eine Projektionsebene 3 projiziert werden. Der Einfachheit halber werden hier Marker 2 und Bildpunkte gleichgesetzt, falls in dieser Beschreibung nicht ausdrücklich eine andere Bedeutung erwähnt wird. Befinden sich dabei auf einer der Achsen Marker 2 mit geringer und Marker 2 mit hoher Intensität, wird jeweils der Marker 2 mit der höheren Intensität projiziert während der Marker 2 mit der niedrigeren Intensität durch den Bereich 2 mit der höheren Intensität überlagert und nicht dargestellt wird. In 1 sind Marker 2 hoher Intensität jeweils mit einem ausgefüllten Kreis und Marker 2 mit niedriger Intensität mit einem unausgefüllten Kreis dargestellt.
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Die MIP erlaubt eine schnelle Erstellung eines Übersichtsbildes mit vergleichsweise geringem Rechenaufwand. Die Informationen zur zweidimensionalen Position der jeweiligen Marker 2 bleiben erhalten, während die Informationen zur räumlichen Lage der Marker 2 verloren gehen. Werden mehrere MIP's aus unterschiedlichen Richtungen ausgeführt, kann ein Übersichtsbild erzeugt werden, das bei Bedarf in verschiedene Betrachtungsrichtungen gedreht werden kann.
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Lediglich beispielhaft sei die
DE 10 2005 029 225 A1 genannt, in der ein System und ein Verfahren zur Erzeugung von Maximum-/Minimumintensitätsprojektionen offenbart sind.
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Verwendungen der MIP im Bereich der medizinischen Bildgebung sind beispielsweise in Prokop, M. et al. (1997: Use of Maximum Intensity Projections in CT Angiography: A Basic Review; RadioGraphics 1997, 17: 433 - 451) beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine verbesserte Möglichkeit zur Erzeugung eines Übersichtsbildes in der Lichtblattmikroskopie anzugeben.
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Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das Verfahren dient zur Bereitstellung eines Übersichtsbildes eines in einer Probenebene angeordneten Objekts, beispielsweise einer biologischen Probe. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte A bis F, die nacheinander ausgeführt werden. In weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens können weitere Schritte und/oder Zwischenschritte ausgeführt werden.
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In einem Schritt A wird ein Lichtblatt erzeugt, wobei das Lichtblatt entlang einer ersten optischen Achse und wenigstens teilweise auf der Probenebene erzeugt wird. In einem Schritt B wird aus der Probenebene kommendes Licht (Detektionslicht) entlang einer zweiten optischen Achse erfasst, wobei sich die erste optische Achse und die zweite optische Achse in der Probenebene schneiden und miteinander einen rechten Winkel einschließen. Außerdem schließen die erste optische Achse und die zweite optische Achse mit einer orthogonal zur Probenebene gerichteten Bezugsachse jeweils einen von Null verschiedenen Winkel ein.
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In einem Schritt C erfolgt ein Abbilden des erfassten Lichts mittels eines Detektors in einer Detektionsebene als Bilddaten mindestens eines erfassten Bildes, wobei sich das erfasste Bild in einer Bildebene erstreckt, die gegenüber der Probenebene geneigt ist. Die Neigung entspricht der Neigung der ersten optischen Achse zur Probenebene. Weiterhin wird in einem Schritt D eine Anzahl von Bildern mindestens eines Bereichs des Objekts erfasst, indem in einer Relativbewegung des Lichtblatts und des Objekts das Lichtblatt in der Probenebene verschoben wird. Die Relativbewegung kann schrittweise oder kontinuierlich erfolgen oder eine sequentiell abfolgende Kombination beider Möglichkeiten sein. Die erfassten und gegenüber der Probenebene geneigten Bilder bilden einen geneigten Stapel von Bildern. Die Bildebenen verlaufen zueinander parallel.
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Der geneigte Stapel wird in einem Schritt E virtuell in einen normalisierten Z-Stapel überführt, in dem Bilddaten der erfassten Bilder bezüglich der Bezugsachse lagerichtig zugeordnet sind. Dieser Vorgang wird auch als „deskewing“ oder „deskew“ bezeichnet. Eine Betrachtung von Darstellungen, insbesondere von Schichten und/oder Bereichen des normalisierten Z-Stapels erfolgt vorzugsweise entlang der Bezugsachse oder einer dazu parallelen Achse.
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Gekennzeichnet ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch, dass in einem Schritt E in dem normalisierten Z-Stapel eine Maximumintensitätsprojektion ausgeführt wird, wobei entlang der optischen Achse des Detektionsobjektivs, also entlang der zweiten optischen Achse, alle entlang der optischen Achse oder entlang dazu paralleler Achsen hintereinander liegende Bildpunkte hinsichtlich ihrer jeweiligen Intensität ausgewertet werden und entlang jeder Achse derjenige Bildpunkt mit der höchsten Intensität ausgewählt wird. Bei dem Prozess der Auswahl der Bildpunkte kann optional ein unterer Schwellwert der Intensität festgelegt werden, unterhalb dem keine Auswahl erfolgt.
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Ein resultierendes Übersichtsbild wird in einem Schritt F generiert, indem jeder der ausgewählten Bildpunkte als virtuelle Projektion in eine zur Bildebene des Detektors parallele Projektionsebene abgebildet wird.
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In dieser Beschreibung wird der Einfachheit halber eine Oberfläche eines Probenträgers, z. B. ein Glas oder ein Probentisch, mit der Probenebene gleichgesetzt.
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Als Bildpunkte werden hier auch Bildelemente (Pixel) verstanden. So kann der Detektor eine bestimmte Auflösung besitzen (Pixel pro Fläche). Die Intensität eines Bildelements oder Pixels wird als die Intensität eines Bildpunktes verstanden.
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Unter einem Lichtblatt wird auf dem Gebiet der Mikroskopie, insbesondere der hochauflösenden Mikroskopie und/oder der Fluoreszenzmikroskopie, ein scheiben- oder blattförmig beleuchteter Raum verstanden. Die räumliche Ausrichtung des Lichtblattes ist vorzugsweise definiert durch die Propagationsrichtung einer zu dem Lichtblatt geformten Beleuchtungsstrahlung.
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Das Lichtblatt ist der zur Beleuchtung des Probenvolumens vorgesehene Bereich eines Beleuchtungsstrahlengangs, in dem die Beleuchtungsstrahlung eine in Detektionsrichtung beziehungsweise in Richtung der optischen Achse eines Detektionsobjektivs gemessene räumliche Ausdehnung von beispielsweise 10 µm nicht überschreitet und daher zur Detektion bzw. Messung eines Probenvolumens nach dem Prinzip der Lichtblattmikroskopie geeignet ist.
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Es wurde in der Praxis der Lichtblattmikroskopie erkannt, dass es bei der Erzeugung eines Lichtblatts oftmals zu Nebenmaxima (auch als „side lobes“ oder „Sidelobes“ bezeichnet) kommen kann. Diese Nebenmaxima verlaufen im Wesentlichen parallel zu dem eigentlichen Lichtblatt, stellen in ihrer Wirkung eigene Lichtblätter dar und weisen eine geringere Strahlungsintensität als das eigentliche Lichtblatt auf. Trotz der geringeren Strahlungsintensität können die Nebenmaxima beispielsweise zur Anregung emittierender Marker oder zur Reflexion der Beleuchtungsstrahlung führen. Infolge dieser ungewollten Anregungen und Emissionen beziehungsweise Reflexionen werden durch den Detektor zusätzliche Bilddaten erfasst, die in einem resultierendem Bild, in diesem Falle in einem resultierenden Übersichtsbild, zu unscharf abgebildeten Bereichen oder Strukturen und/oder zu Geisterstrukturen führen. Geisterstrukturen sind Bilddaten, die nicht vorhandene Strukturen des abzubildenden Objekts suggerieren oder zu Abbildungen von Strukturen an falschen Orten führen.
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Die Ausführung der MIP in dem normalisierten Z-Stapel entlang der optischen Achse des Detektionsobjektivs führt zu der vorteilhaften Wirkung, dass wenigstens ein Anteil der fehlerhaft erfassten Bereiche oder Strukturen durch tatsächliche Strukturen höherer Intensität überlagert werden. Im Ergebnis wird ein verbessertes Übersichtsbild erhalten. Ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltenes Bild wird hier auch als LSFM-MIP bezeichnet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird das Übersichtsbild, genauer dessen Bilddaten, als Übersichtsbilddatensatz erfasst. In einem Schritt G wird eine Kopie des Übersichtsbilddatensatzes mit einer gegenüber der Kontrastierung des resultierenden Übersichtsbildes verringerten Kontrastierung als Kopie-Bilddatensatz erstellt. Die Bilddaten des Kopie-Bilddatensatzes werden mit den jeweils entsprechenden Bilddaten des Übersichtsbilddatensatzes pixelweise verrechnet, so dass ein errechnetes Übersichtsbild mit einer gegenüber dem resultierenden Übersichtsbild erhöhten Kontrastierung erhalten wird. Diese Vorgehensweise ist im Bereich der Bildbearbeitung auch als „unsharp-masking“ oder Unscharfmaskierung bekannt.
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Das resultierende Übersichtsbild beziehungsweise das errechnete Übersichtsbild kann in eine sich orthogonal zur Bezugsachse erstreckende Bildebene überführt werden. Durch eine solche Transformation liegt das jeweilige Übersichtsbild so vor, als ob der Nutzer entlang der Bezugsachse auf das Übersichtsbild sehen würde. Damit ist dem Nutzer eine intuitive Verwendung und Interpretation des Übersichtsbildes erleichtert.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Abbildungen und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung des Prinzips der Maximumintensitätsprojektion gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Lichtblattmikroskopie sowie ausgewählter Verfahrensschritte der Bilddatenerfassung und Bildbearbeitung,
- 3 eine schematische Darstellung ausgewählter Verfahrensschritte der Bildbearbeitung und Erzeugung eines Übersichtsbilds,
- 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zur Lichtblattmikroskopie sowie ausgewählter erfindungsgemäßer Verfahrensschritte der Bilddatenerfassung und Bildbearbeitung,
- 5 eine schematische Darstellung ausgewählter Verfahrensschritte der Erfindung zur Bildbearbeitung und Erzeugung eines resultierenden Übersichtsbilds, und
- 6 vergleichende Darstellungen eines Objektausschnittes und resultierender Übersichtsbilder a) unter Verwendung einer MIP gemäß dem Stand der Technik, b) einer MIP entsprechend einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie c) eines errechneten Übersichtsbildes einer zweiten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und d) eines Übersichtsbildes unter Verwendung eines Dekonvolutionsschrittes und einer MIP gemäß dem Stand der Technik.
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In 2 ist vereinfacht eine Anordnung zur Lichtblattmikroskopie dargestellt. Ein abzubildendes Objekt 1 ist auf einem Probenträger 4 angeordnet, dessen nach oben weisende Oberfläche als Probenebene 5 dient. Ein Beleuchtungsobjektiv 6 ist mit seiner ersten optischen Achse A1 durch den Probenträger 4 in die Probenebene 5 und in das Objekt 1 gerichtet. Das Beleuchtungsobjektiv 6 ist derart gestaltet, dass mittels diesem und gegebenenfalls weiteren, hier nicht dargestellten Elementen wie z. B. Zylinderlinse oder Scanner, ein Lichtblatt 8 entlang der ersten optischen Achse A1 und senkrecht zur Zeichnungsebene erzeugt werden kann. Das Lichtblatt 8 ist daher im Querschnitt zu sehen.
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Ein ebenfalls vorhandenes Detektionsobjektiv 7 ist mit seiner optischen Achse, die als zweite optische Achse A2 bezeichnet wird, ebenfalls durch den Probenträger 4 in die Probenebene 5 und das Objekt 1 gerichtet. Erste optische Achse A1 und zweite optische Achse A2 schneiden sich in der Probenebene 5 und stehen in einem Winkel von 90° zueinander. Vereinfachend wird der Raum oberhalb der nach oben weisenden Oberfläche des Probenträgers 4 ebenfalls als Probenebene 5 bezeichnet. Eine Fokuslage oder Fokusebene des Detektionsobjektivs 7 fällt mit dem Lichtblatt 8 zusammen, sodass ein in dem Lichtblatt 8 befindlicher Bereich mittels des Detektionsobjektivs 7 scharf in einer Bildebene abgebildet wird und als Bereich scharf abgebildeter Bilddaten 9s bezeichnet wird. Der Bereich scharf abgebildeter Bilddaten 9s wird durch eine dicke Volllinie visualisiert (siehe unten).
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In der 2 sind zwei Koordinatensysteme angegeben. Das kartesische Koordinatensystem mit den Achsen x, y und z ist insbesondere auf den Probenträger 4, die Probenebene 5 und die Bezugsachse B bezogen. Die Probenebene 5 erstreckt sich in einer von den Achsen x und y (x-Achse beziehungsweise y-Achse) aufgespannten xy-Ebene, während die Bezugsachse B in Richtung der Achse z (z-Achse) verläuft. Dieses Koordinatensystem wird auch als Koordinatensystem des normalisierten Z-Stapels 12 (siehe 3) bezeichnet.
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Ein zweites Koordinatensystem mit den Achsen X', Y' und Z' ist insbesondere auf die erste und die zweite optische Achse A1 und A2 bezogen. Die erste optische Achse A1 ist parallel einer durch die beiden Achsen X' und Y' aufgespannten X'Y'-Ebene gerichtet. Die zweite optische Achse A2 ist in Richtung der Achse Z gerichtet. Dieses Koordinatensystem wird auch als Detektions-Koordinatensystem 11 (siehe 3) bezeichnet.
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Bezüglich einer senkrecht auf der Probenebene 5 stehenden Bezugsachse B schließen sowohl die erste optische Achse A1 als auch die zweite optische Achse A2 jeweils einen von Null verschiedenen Winkel ein, die hier als α1 beziehungsweise α2 bezeichnet sind.
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In dem Objekt 1 sind beispielhaft vier etwa kugelförmige Objektbereiche dargestellt, die sich auf derselben Horizontalen befinden. Diese Objektbereiche sind beispielsweise mit einem Fluoreszenzfarbstoff markierte Proteine und werden daher im Folgenden vereinfachend als Marker 2.1 bis 2.4 bezeichnet. Der Fluoreszenzfarbstoff ist mittels der Beleuchtungsstrahlung des Beleuchtungsobjektivs 6 und des Lichtblatts 8 anregbar und emittiert im angeregten Zustand eine Fluoreszenzstrahlung als Detektionsstrahlung. Diese wird mittels des Detektionsobjektivs 7 entlang der zweiten optischen Achse A2 als Bilddaten 9 erfasst. Die Anregung der Fluoreszenzfarbstoffe sowie die Emission der Detektionsstrahlung erfolgt nur dann, wenn sich der betreffende Marker 2.1 bis 2.4 innerhalb des Lichtblatts 8 befindet.
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Das Objekt 1 wird relativ zum Lichtblatt 8 entlang der Probenebene 5 bewegt (durch einen Pfeil symbolisiert). Dabei werden zu verschiedenen Zeitpunkten t1 bis t5 jeweils Bilddaten erfasst und jeweils als erfasste Bilddaten 9 gespeichert.
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In der 2 ist beispielhaft die Erfassung der Bilddaten 9 zum Zeitpunkt t3 gezeigt. Während eines bereits vergangenen Zeitpunkts t1 befand sich der Marker 2.1 innerhalb des Lichtblatts 8. Die von diesem Marker 2.1 emittierte Detektionsstrahlung wurde erfasst und dem Zeitpunkt t1 zusammen mit einer zweidimensionalen Position in einer Bildebene zugeordnet. Die Bildebene ist beispielhaft mit einer dünnen Volllinie parallel zur X'Y'-Ebene gezeigt und entspricht beispielsweise der Detektionsfläche eines ebenfalls nicht gezeigten Detektors. Die ortsaufgelöste Erfassung des jeweiligen Markers 2.1 bis 2.4 ist durch jeweils einen ausgefüllten Kreis symbolisiert. In den 2 und 4 ist die Bildebene der besseren Übersicht halber schematisch den einzelnen Zeitpunkten t1 bis t5 zugeordnet dargestellt. Der verwendete Detektor erlaubt eine zweidimensionale Ortszuordnung des Bereichs 2, indem der Ursprungsort der erfassten Detektionsstrahlung ermittelt wird. Dies kann beispielsweise mittels eines positionssensitiven Detektors mit einem Array von Detektionselementen (Matrix) erfolgen.
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Zu dem Zeitpunkt t2 befand sich keiner der Marker 2.1 bis 2.4 innerhalb des Lichtblatts 8, sodass auch keine entsprechenden Bilddaten 9 erfasst wurden und die Bildebene lediglich als Linie mit dem Bereich scharf abgebildeter Bilddaten 9s gezeigt ist. Im Zeitpunkt t3 ist der zweite Marker 2.2 in das Lichtblatt 8 gelangt und emittiert Detektionsstrahlung, die als Bilddaten 9 erfasst und gespeichert wird. Das Gleiche geschieht zu den Zeitpunkten t4 und t5 mit den Markern 2.3 beziehungsweise 2.4.
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Um einem Nutzer der Anordnung zur Lichtblattmikroskopie ein intuitiv interpretierbares Übersichtsbild OV (siehe 3, und 6) anbieten zu können, werden die erfassten Bilddaten 9 in einen normalisierten Z-Stapel 10 überführt. Dazu werden die erfassten Bilddaten 9 mittels eines als Deskew DS bezeichneten Verfahrensschritts rechnerisch in den virtuellen normalisierten Z-Stapel 10 überführt. Lässt sich der Nutzer nun jeweils einen Abschnitt oder eine, vorzugsweise horizontale, Schicht des normalisierten Z-Stapels 10 darstellen, gewinnt der Nutzer den Eindruck, etwa entlang der Bezugsachse B auf das nun digitalisierte Objekt 1 zu schauen. Die Bilddaten 9 der Marker 2.1 bis 2.4 werden vorzugsweise seiten- und ortsrichtig angezeigt.
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Mit der 3 werden die Verfahrensschritte der Transformation der erfassten Bilddaten 9 aus einem Detektions-Koordinatensystem 11 in ein Koordinatensystem 12 des normalisierten Z-Stapels 10 veranschaulicht. Die mittels des Detektionsobjektivs 7 erfasste Detektionsstrahlung wird, wie in 2 schematisch gezeigt, ortaufgelöst erfasst, sodass die Ortsinformationen der Marker 2.1 bis 2.4 als Bilddaten 9 in einem Detektions-Koordinatensystem 11 vorliegen. Dieses ist schematisch mit unterbrochenen Volllinien gezeigt und weist eine Neigung entsprechend der Neigung der zweiten optischen Achse A2 (siehe 2 und 4) auf. Zur besseren Übersicht überdecken sich Detektions-Koordinatensystem 11 und Koordinatensystem 12 nicht vollständig.
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Es wird ein Koordinatensystem 12 des normalisierten Z-Stapels 10 definiert und die Koordinaten der Bilddaten 9 aus dem Detektions-Koordinatensystem 11 in das Koordinatensystem 12 übertragen, insbesondere umgerechnet. Gegebenenfalls werden fehlende Bilddaten 9 durch Interpolation oder andere bekannte Verfahren ergänzt.
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Entlang der Z-Achse kann nun eine MIP ausgeführt werden, wie dies eingangs anhand der 1 im Grundsatz beschrieben wurde. Die jeweils höchsten Intensitäten der jeweils entlang einer Achse (durch Pfeile symbolisiert) befindlichen Bilddaten 9 werden in eine Projektionsebene 3 projiziert und ein Übersichtsbild OV erhalten.
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Für die Erfindung von Bedeutung sind Abbildungsfehler, die durch unerwünschte Nebenmaxima 8a des Lichtblatts 8 verursacht werden können. Diese auch als Sidelobes bezeichneten Nebenmaxima 8a sind in 4 schematisch gezeigt.
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Werden nun, wie bereits zu 2 erläutert, Objekt 1 und Lichtblatt 8 relativ zueinander verschoben und zu Zeitpunkten t1 bis t5 Bilddaten 9 erfasst, treten fehlerhaft zusätzliche Bilddaten 9 auf. In 4 ist beispielhaft wieder der Zeitpunkt t3 gezeigt. Der zweite Marker 2.2 befindet sich innerhalb des Lichtblatts 8. Wenigstens ein durch die Beleuchtungsstrahlung des Lichtblatts 8 angeregter Fluoreszenzfarbstoff emittiert eine Detektionsstrahlung, die mittels des Detektionsobjektivs 7 als Bilddaten 9 örtlich und zeitlich aufgelöst erfasst werden. Zum Zeitpunkt t3 wird jedoch der dritte Marker 2.3 bereits durch Beleuchtungsstrahlung eines der Nebenmaxima 8a beleuchtet und zur Emission von Detektionsstrahlung angeregt. Neben den Bilddaten 9 des zweiten Markers 2.2 werden also zum Zeitpunkt t3 auch Bilddaten 9 des dritten Markers 2.3 erfasst, wobei dessen Detektionsstrahlung aufgrund der geringeren Intensität der Beleuchtungsstrahlung des Nebenmaximums 8a sowie des Umstands, dass der dritte Marker 2.3 sich nicht in der Fokusebene des Detektionsobjektivs 7 befindet, als Bilddaten 9 geringerer Intensität und Schärfe erfasst werden. Die aufgrund der Wirkung eines der Nebenmaxima 8a verursachten Detektionsstrahlung von Orten außerhalb der Fokusebene stellen Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u dar, die durch offene Ovale symbolisiert sind.
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Abweichend von 2 sind zu jedem der exemplarisch ausgewählten Zeitpunkte t1 bis t5 Bereiche scharf abgebildeter Bilddaten 9s in Form einer dicken Volllinie und gegebenenfalls Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u schematisch dargestellt. Zu dem Zeitpunkt t4 befinden sich sogar die zweiten und vierten Marker 2 innerhalb der Nebenmaxima 8a, so dass zusätzlich zu den Bereichen der scharf abgebildeten Bilddaten 9s aus der Fokusebene zwei Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u erfasst werden.
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Nach dem Erfassen der Bilddaten 9, 9s, 9u wird der Schritt des Deskew DS ausgeführt und wie oben beschrieben ein normalisierter Z-Stapel 10 erzeugt. Für die weiteren Erläuterungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden nur die Bereiche scharf abgebildeter Bilddaten 9s und die Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u dargestellt.
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Die 5 ist der besseren Übersicht halber auf das Koordinatensystem 12 des normalisierten Z-Stapels 10 beschränkt. Wird eine MIP wie zu 3 erläutert ausgeführt, erhält man ein Übersichtsbild OV, zu dem beispielsweise neben Bereichen scharf abgebildeter Bilddaten 9s auch drei Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u beitragen.
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Wird dagegen die MIP in Richtung der zweiten optischen Achse A2 (siehe 2 und 4) ausgeführt, so werden viele -in diesem Beispiel sogar alle- Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u durch Bereiche scharf abgebildeter Bilddaten 9s in Projektionsrichtung überdeckt. Die in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Projektionsebene 3 und ein mittels diesem Verfahren erhaltenen Übersichtsbild OV sind geneigt links oben dargestellt.
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Das Übersichtsbild OV kann in eine sich orthogonal zur Bezugsachse erstreckende Bildebene überführt werden, um dem Nutzer wieder eine Sicht in Richtung der z-Achse zu ermöglichen.
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Im Ergebnis wird mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Übersichtsbild OV erhalten, zu dem weniger Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u beigetragen haben als dies bei Ausführung einer MIP entlang der z-Achse der Fall ist.
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Die praktische Auswirkung der Erfindung ist in den 6a) bis 6d) veranschaulicht. In der 6a) ist ein Übersichtbild OV eines Ausschnitts eines Objekts 1 gezeigt, das mittels einer als Standard-MIP bezeichneten Maximumintensitätsprojektion erstellt wurde, wie dies vorstehend zu den 2 und 3 beschrieben wurde. Die Nebenmaxima 8a verursachen beispielsweise die mit Pfeilen gekennzeichneten Bereiche unscharf abgebildeter Bilddaten 9u.
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Dagegen ist in der 6b) das Übersichtsbild OV mittels einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erzeugt worden, wie dies zu den 4 und 5 erläutert wurde (LSFM-MIP). Der Anteil von Bereichen unscharf abgebildeter Bilddaten 9u an dem Übersichtsbild OV ist deutlich reduziert. Das Übersichtsbild OV wirkt schärfer, kontrastreicher und lässt mehr Details der abgebildeten Strukturen erkennen. Beispielhaft ist ein Bereich scharf abgebildeter Bilddaten 9s gekennzeichnet, der in 6a) noch stark von Bereichen unscharf abgebildeter Bilddaten 9u beeinflusst war.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nicht das resultierende Übersichtsbild OV dargestellt, sondern als ein Übersichtsbilddatensatz erfasst.
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In einem Schritt G wird eine Kopie des resultierenden Übersichtsbildes OV als ein Kopie-Bilddatensatz erstellt, wobei diese Kopie eine gegenüber der Kontrastierung des resultierenden Übersichtsbildes OV verringerte Kontrastierung aufweist. Die Bilddaten des Kopie-Bilddatensatzes werden mit den jeweils entsprechenden Bilddaten des Übersichtsbild-Bilddatensatzes pixelweiseverrechnet subtrahiert, so dass ein errechnetes Übersichtsbild OVcomp mit einer gegenüber dem resultierenden Übersichtsbild erhöhten Kontrastierung erhalten wird. Ein solches errechnetes Übersichtsbild OVcomp ist in 6c) gezeigt.
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Das Übersichtsbild OV der LSFM-MIP beziehungsweise das errechnete Übersichtsbild OVcomp sind in Richtung der X'-Achse etwas länger als bei einer Standard-MIP. Wird das Bild der LSFM-MIP in Richtung der X'-Achse gestaucht, kann ein Bild erzeugt werden, das von den Dimensionen wie eine Standard-MIP aussieht. Der Faktor der erforderlichen Stauchung hängt dabei von der Höhe und von der Länge des abgebildeten Objekts 1 ab. Eine solche Stauchung wurde bei den Bildern 6b) und 6c) ausgeführt.
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6d) zeigt den Ausschnitt des Objekts 1 nach Anwendung eines Entfaltungsprozesses (Dekonvolutionsprozess, DCV) im Anschluss an die Ausführung einer MIP gemäß der 6a). Wird eine solche MIP auf einen gemäß dem Stand der Technik erhaltenen Z-Stapel angewendet, der zuvor entfaltet wurde, sind keine Nebenmaxima mehr zu sehen. Die 6d) zeigt, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens trotz geringerem Rechenaufwand qualitativ vergleichbare Übersichtsbilder erhalten werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Objekt
- 2
- (angeregter) Marker
- 3
- Projektionsebene
- 4
- Probenträger
- 5
- Probenebene
- 6
- Beleuchtungsobjektiv
- 7
- Detektionsobjektiv
- 8
- Lichtblatt
- 8a
- Nebenmaxima, Sidelobes
- 9
- Bilddaten
- 9s
- scharf abgebildete Bilddaten
- 9u
- unscharf abgebildete Bilddaten
- 10
- normalisierter Z-Stapel
- 11
- Detektions-Koordinatensystem
- 12
- Koordinatensystem (des normalisierten Z-Stapels 10)
- A1
- erste optische Achse
- A2
- zweite optische Achse
- B
- Bezugsachse
- DS
- Deskew (Verfahrensschritt)
- OV
- (resultierendes) Übersichtbild
- OVcomp
- errechnetes Übersichtsbild
- α1
- Winkel (zwischen erster optischer Achse A1 und Bezugsachse B)
- α2
- Winkel (zwischen zweiter optischer Achse A2 und Bezugsachse B)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005029225 A1 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Prokop, M. et al. (1997: Use of Maximum Intensity Projections in CT Angiography: A Basic Review; RadioGraphics 1997, 17: 433 - 451) [0008]
