DE102021006658B4

DE102021006658B4 - Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes

Info

Publication number: DE102021006658B4
Application number: DE102021006658.8A
Authority: DE
Inventors: Alois Regensburger
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2023-10-05
Anticipated expiration: 2041-10-28
Also published as: DE102021006658A1

Abstract

Computerimplementiertes Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt, wobei die wenigstens eine Kavitationsblase durch wenigstens einen von einem Ultraschallsystem ausgesendeten Ultraschallpuls in dem Untersuchungsobjekt verursacht wird, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst:- Erfassen (REC) einer Mehrzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit einem medizinischen Bildgebungssystem, wobei das medizinische Bildgebungssystem mit dem Ultraschallsystem synchronisiert ist,- Bestimmen (DET-1) von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild aus der Mehrzahl von Projektionsbildern in Abhängigkeit der Synchronisierung, wobei das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ein Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern ist, auf welchem die wenigstens eine Kavitationsblase abgebildet ist,- Bestimmen (DET-2) einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, wobei in der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern durch ein entsprechendes korrigiertes Projektionsbild ersetzt ist,- Rekonstruieren (DET-3) des dreidimensionalen medizinischen Bildes in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern,- Bereitstellen (PROV-1) des dreidimensionalen medizinischen Bildes, wobei der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern folgende Verfahrensschritte umfasst:- Bestimmen (DET-9) einer räumlichen Umgebung, in der die wenigstens eine Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abgebildet ist, in Abhängigkeit von der Synchronisierung,- Interpolieren (DET-10) der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in Abhängigkeit benachbarter Bildbereiche in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild.

Description

Es ist bekannt, eine Intervention bzw. Behandlung an einem Untersuchungsobjekt, insbesondere an einem Patienten, mit einer medizinischen Bildgebung zu überwachen. Mittels der medizinischen Bildgebung kann zum Überwachen ein dreidimensionales medizinisches Bild erstellt werden. Zum Erstellen des dreidimensionalen medizinischen Bildes wird typischerweise ein Mehrzahl von zweidimensionalen Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit einem medizinischen Bildgebungssystem erfasst. In Abhängigkeit dieser Projektionsbilder kann dann das dreidimensionale medizinische Bild rekonstruiert werden. Die Mehrzahl der Projektionsbilder bildet dabei das Untersuchungsobjekt aus verschiedenen Winkeln ab. Dabei bildet jedes Projektionsbild das Untersuchungsobjekt aus einem anderen Winkel ab.
Das medizinische Bildgebungssystem kann insbesondere ein Computer-Tomographie-System oder ein C-Bogen-System sein. Dann ist die Mehrzahl von Projektionsbildern eine Mehrzahl von zweidimensionalen Röntgenbildern, die das Untersuchungsobjekt aus verschiedenen Winkeln bzw. Abbildungswinkeln abbilden.
Die Mehrzahl der Projektionsbilder wird typischerweise als eine zeitliche Sequenz erfasst. Mit anderen Worten werden die Projektionsbilder typischerweise zeitlich nacheinander bzw. sequenziell mit dem medizinischen Bildgebungssystem erfasst. Wenn sich das Untersuchungsobjekt bzw. ein Teil des Untersuchungsobjektes zwischen den einzelnen Projektionsbildern verändert, kann dies zu einem Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild führen. Mit anderen Worten führt eine Veränderung des Untersuchungsobjektes zwischen den einzelnen Projektionsbildern zu einer Inkonsistenz bei der Rekonstruktion und damit zu einem Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild.
Eine derartige zeitliche Veränderung des Untersuchungsobjektes kann beispielsweise durch Einstrahlen bzw. Einbringen eines fokussierten hochenergetischen Ultraschallpulses in das Untersuchungsobjekt verursacht werden. Der Ultraschallpuls kann mit einer Ultraschallsonde bzw. einem Ultraschall-Transducer in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt bzw. eingebracht werden. Dabei liegt der Fokus des Ultraschallpulses innerhalb des Untersuchungsobjektes. Im Fokus des Ultraschallpulses oder in der Umgebung des Fokus` des Ultraschallpulses wird wenigstens eine dampfgefüllte Blase, eine sogenannte Kavitationsblase, in dem Untersuchungsobjekt erzeugt. Diese Kavitationsblase entsteht aufgrund des Energieeintrags durch den Ultraschallpuls aufgrund von Temperaturveränderungen und/oder Druckveränderungen. Die Kavitationsblase kann zeitlich und/oder räumlich veränderlich sein. Mit anderen Worten ist die Kavitationsblase zeitlich und/oder räumlich variabel. Der Ultraschallpuls kann beispielsweise für eine Histotripsie-Behandlung in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt werden.
Der Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild, der durch die Inkonsistenzen in den Projektionsbildern entsteht, kann dazu führen, dass die Überwachung der Intervention nur eingeschränkt möglich ist. Beispielsweise kann der Bildfehler eine Blutung in dem dreidimensionalen medizinischen Bild überlagern.
Die Druckschrift US 2020 / 0 164 231 A1 beschreibt ein Verfahren und ein Histotripsie-Therapiesystem für die Behandlung von Gewebe. Dabei sind folgende Schritte vorgesehen: Aussenden von Ultraschallimpulsen in eine erste Teststelle mit mindestens einem Ultraschallwandler; Bestimmung einer ersten Kavitationsschwelle an der ersten Teststelle; Übertragen von Ultraschallimpulsen in eine zweite Teststelle mit dem mindestens einen Ultraschallwandler; Bestimmen einer zweiten Kavitationsschwelle an der zweiten Prüfstelle; Einstellen einer ersten Treiberspannung und/oder PRF des mindestens einen Wandlers auf der Grundlage der ersten Kavitationsschwelle; Aussenden von Ultraschallimpulsen in die erste Prüfstelle mit dem mindestens einen Ultraschallwandler bei der ersten eingestellten Ansteuerspannung und/oder PRF, um Kavitation an der ersten Prüfstelle zu erzeugen; Einstellen einer zweiten Ansteuerspannung und/oder PRF des mindestens einen Wandlers auf der Grundlage der zweiten Kavitationsschwelle; und Aussenden von Ultraschallimpulsen in die zweite Prüfstelle mit dem mindestens einen Ultraschallwandler bei der zweiten eingestellten Ansteuerspannung und/oder PRF, um Kavitation an der zweiten Prüfstelle zu erzeugen.
Aus der Druckschrift US 2017 / 0 055 931 A1 ist ein Verfahren zum Reduzieren von Bildartefakten bekannt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Erhalten gemessener Projektionsdaten, die unter Verwendung eines Abbildungssystems erfasst wurden, wobei die gemessenen Projektionsdaten eine Zeitreihe von gemessenen Projektionsbildern umfassen, über die Zeit aufgenommen wurden, zu Zeitpunkten t = 1, 2 ... N, wobei die gemessenen Daten einem Zielobjekt und einer Artefaktquelle innerhalb eines Strahlungsfeldes des Abbildungssystems zugeordnet sind; Rekonstruieren der gemessenen Projektionsdaten in vorher rekonstruierte Volumendaten; Schätzen einer Trajektorie der Artefaktquelle von einer Anfangsposition zum Zeitpunkt t = 1 zu einer Endposition zum Zeitpunkt t = N basierend auf den gemessenen Projektionsdaten und/oder den zuvor rekonstruierten Volumendaten; Erzeugen virtueller Projektionsdaten, die der Artefaktquelle zugeordnet sind, durch Vorwärtsprojektion eines Modells, das eine oder mehrere physikalische Eigenschaften der Artefaktquelle darstellt, wobei das Erzeugen auf dem Modell und der geschätzten Trajektorie der Artefaktquelle basiert; wobei die erzeugten virtuellen Projektionsdaten eine Zeitreihe von virtuellen Projektionsbildern umfassen, die Positionen der Artefaktquelle zu den Zeitpunkten t = 1, 2 ... N darstellen; Erzeugen korrigierter Projektionsdaten basierend auf den gemessenen Projektionsdaten und den virtuellen Projektionsdaten durch Korrigieren jedes der gemessenen Projektionsbilder zu den Zeitpunkten t = 1, 2 ... N unter Verwendung entsprechender virtueller Projektionsbilder zu den Zeitpunkten t = 1, 2 ... N; und Rekonstruieren der korrigierten Projektionsdaten in rekonstruierte Volumenbilddaten, um durch die Artefaktquelle verursachte Bildartefakte zu reduzieren.
In dem Dokument US 2017 / 0 340 287 A1 ist ein Verfahren zur Reduzierung von Bewegungsartefakten in einer spiralförmigen CT-Rekonstruktion beschrieben, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Rekonstruieren einer anfänglichen Schätzung der 3D-Dämpfungsverteilung des interessierenden Objekts aus den CT-Rohdaten; (b) Schätzen eines Posenparametersatzes des Objekts für jeden Projektionswinkel; (c) Durchführen einer bewegungskorrigierten Rekonstruktion aus den gemessenen Projektionen unter Berücksichtigung der in (b) geschätzten Posenänderungen; (d) Wiederholen der Schritte (b)-(c), bis ein Konvergenzkriterium erfüllt ist; und (e) Erstellen einer endgültigen Rekonstruktion der diagnostischen Qualität unter Verwendung der in den vorherigen Schritten erhaltenen Posenschätzungen.
Die WO 2019 / 069 135 A1 offenbart ein Verfahren zum Verfolgen einer Bewegung eines Zielobjektes in Echtzeit während einer Ultraschalluntersuchungs-Planung und/oder Prozedur. Dafür werden Bilder mit zwei verschiedene Bildgebungsmodalitäten erfasst, zum einen mit einer akkurateren, aber langsameren Bildgebungsmodalität, wie beispielsweise einer Magnetresonanztomographie, und zum anderen mit einer weniger akkuraten, aber schnelleren Bildgebungsmodalität, beispielsweise eine Kamera oder Ultraschallbildgebung. Informationen zu einer Bewegung des Zielobjektes können aus der weniger akkuraten Bildgebung abgeleitet und in die akkurate Bildgebung integriert werden. Auf diese Weise kann ein präziser Behandlungsplan erstellt werden und/oder ein Behandlungsplan während der Behandlung angepasst werden.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit welchem ein Bildfehler in einem dreidimensionalen medizinischen Bild eines Untersuchungsobjektes, welcher durch eine zeitliche Variation des Untersuchungsobjektes entsteht, korrigiert werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt, durch ein System zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt, durch ein Computerprogrammprodukt und durch ein computerlesbares Speichermedium gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der folgenden Beschreibung aufgeführt.
Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe sowohl in Bezug auf die beanspruchten Vorrichtungen als auch in Bezug auf das beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche (die beispielsweise auf eine Vorrichtung gerichtet sind) auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module ausgebildet.
Die Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt. Dabei wird die wenigstens eine Kavitationsblase durch wenigstens einen von einem Ultraschallsystem ausgesendeten Ultraschallpuls in dem Untersuchungsobjekt verursacht. Das Verfahren umfasst einen Verfahrensschritt eines Erfassens einer Mehrzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit einem medizinischen Bildgebungssystem. Dabei ist das medizinische Bildgebungssystem mit dem Ultraschallsystem synchronisiert. Das Verfahren umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild aus der Mehrzahl von Projektionsbildern in Abhängigkeit der Synchronisierung. Dabei ist das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ein Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern, auf welchem die wenigstens eine Kavitationsblase abgebildet ist. Das Verfahren umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern. Dabei ist in der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern durch ein entsprechendes korrigiertes Projektionsbild ersetzt. Das Verfahren umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Rekonstruierens des dreidimensionalen medizinischen Bildes in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern. Das Verfahren umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bereitstellens des dreidimensionalen medizinischen Bildes.
Das Untersuchungsobjekt kann ein Mensch, ein Tier oder ein Gegenstand sein. Das Untersuchungsobjekt kann ein Teil eines Menschen, eines Tiers oder eines Gegenstandes sein. Das Untersuchungsobjekt umfasst ein Material, welches im Fokus des Ultraschallpulses wenigstens eine Kavitationsblase ausbildet. Die Kavitationsblase kann mit einem Gas oder Dampf und/oder einer Flüssigkeit gefüllt sein. Insbesondere kann im Fokus der Ultraschallpulses eine Mehrzahl von Kavitationsblasen in dem Untersuchungsobjekt gebildet bzw. erzeugt werden.
Die wenigstens eine Kavitationsblase ist räumlich und/oder zeitlich variabel. Zeitlich variabel bedeutet dabei, dass die Kavitationsblase ihre Form und/oder ihre Größe im Laufe der Zeit variiert. Insbesondere kann zeitlich variabel bedeuten, dass die Kavitationsblase nur in einem bestimmten Zeitintervall existiert. Vor und nach diesem Zeitintervall ist die Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt nicht existent.
Räumlich variabel bedeutet, dass die Kavitationsblase ihren Ort innerhalb des Untersuchungsobjektes mit der Zeit verändert bzw. variiert. Mit anderen Worten bedeutet räumlich variabel, dass die Kavitationsblase durch das Untersuchungsobjekt diffundiert. Mit anderen Worten bedeutet räumlich variabel, dass sich die wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt bewegt.
Der Ultraschallpuls ist ein hochintensiver fokussierter Ultraschallpuls. Der Ultraschallpuls wird mit dem Ultraschallsystem in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Dafür umfasst das Ultraschallsystem eine Ultraschallsonde. Die Ultraschallsonde sendet den fokussierten hochintensiven Ultraschallpuls aus. Die Ultraschallsonde wird zum Einbringen des Ultraschallpulses in das Untersuchungsobjekt mit dem Untersuchungsobjekt in Kontakt gebracht. Insbesondere kann zwischen der Ultraschallsonde und dem Untersuchungsobjekt ein Kopplungsmedium eingebracht werden, um ein Einkoppeln des Ultraschallpulses in das Untersuchungsobjekt zu optimieren. Das Kopplungsmedium kann ein Kontaktgel bzw. ein Ultraschallgel sein.
In dem Verfahrensschritt des Erfassens einer Mehrzahl von Projektionsbildern, wird die Mehrzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit dem medizinischen Bildgebungssystem erfasst. Das medizinische Bildgebungssystem kann ein Computer-Tomographie-System oder ein C-Bogen-System sein. Die Projektionsbilder sind also insbesondere Röntgenbilder. Zum Erfassen eines Projektionsbildes ist das Untersuchungsobjekt zwischen einer Röntgenröhre und einem Röntgendetektor angeordnet, wenn das medizinische Bildgebungssystem ein Computer-Tomographie-System oder ein C-Bogen-System ist. Dabei umfasst das medizinische Bildgebungssystem die Röntgenröhre und den Röntgendetektor. Von der Röntgenröhre ausgesandte Röntgenstrahlung wird nach Durchdringen des Untersuchungsobjektes mit dem Röntgendetektor erfasst. Auf diese Weise erfasst der Röntgendetektor die Projektionsbilder.
Die Projektionsbilder sind zweidimensional. Jedes Projektionsbild umfasst eine Mehrzahl von Pixeln, die in einer zweidimensionalen Pixelmatrix angeordnet sind. Jedem Pixel ist ein Pixelwert zugeordnet. Der Pixelwert beschreibt dabei einen Intensitätswert, welcher das Untersuchungsobjekt an der Stelle des Pixels abbildet. Mit anderen Worten beschreibt der Pixelwert die Projektion des Untersuchungsobjektes auf den Pixel. Die Projektion hängt dabei von Materialeigenschaften des Untersuchungsobjektes ab.
Die Projektionsbilder bilden das Untersuchungsobjekt ab. Jedes Projektionsbild ist aus einem anderen Winkel zu dem Untersuchungsobjekt erfasst. Mit anderen Worten führen die Röntgenröhre und in manchen Ausführungen auch der Röntgendetektor beim Erfassen der Projektionsbilder einen Schwenk um das Untersuchungsobjekt aus. Dabei wird jedes Projektionsbild aus einem anderen Winkel bzw. Abbildungswinkel relativ zu dem Untersuchungsobjekt erfasst. Dabei können die Projektionsbilder in einem Winkelbereich von 90°, 100°, 110°, 120°, 130°, 140°, 150°, 160°, 170°, 180°, 200°, 210°, 270° oder 360° erfasst werden. Mit anderen Worten kann der Schwenk beim Erfassen der Projektionsbilder einen der genannten Winkelbereiche abdecken. Außerdem werden die Projektionsbilder zeitlich sequenziell also zu verschiedenen Zeitpunkten erfasst.
Das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem sind miteinander synchronisiert. Mit anderen Worten ist das Erfassen der Projektionsbilder und das Aussenden des Ultraschallpulses synchronisiert. „Synchronisiert“ bedeutet, dass das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem wenigstens zeitlich synchronisiert sind. Zeitlich synchronisiert bedeutet, dass ein zeitlicher Zusammenhang zwischen dem Aussenden des Ultraschallpulses und dem Erfassen der einzelnen Projektionsbilder bekannt ist. Beispielsweise ist bekannt, ob ein Projektionsbild vor oder nach dem Aussenden des Ultraschallpulses erfasst wurde. Insbesondere kann außerdem bekannt sein, wie lang das Projektionsbild vor oder nach dem Aussenden des Ultraschallpulses erfasst wurde. In Ausführungen der Erfindung kann „synchronisiert“ zusätzlich bedeuten, dass das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem räumlich synchronisiert sind. Räumlich synchronisiert kann bedeuten, dass ein räumlicher Zusammenhang eines Ortes des Fokus` des Ultraschallpulses in dem Untersuchungsobjekt und der Abbildung des entsprechenden Ortes in den Projektionsbildern bekannt ist.
In dem Verfahrensschritt des Bestimmens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes wird das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild aus der Mehrzahl von Projektionsbildern bestimmt. Mit anderen Worten wird wenigstens eines der Projektionsbilder als Kavitationsblasen-Projektionsbild klassifiziert. Das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild bildet die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt ab. Insbesondere ist jedes der Projektionsbilder, das die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet, ein Kavitationsblasen-Projektionsbild. Das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild wird in Abhängigkeit der Synchronisierung des medizinischen Bildgebungssystems und des Ultraschallsystems bestimmt.
Bei einer zeitlichen Synchronisierung kann insbesondere ein Projektionsbild, welches nach dem Beginn des Aussendens des Ultraschallpulses erfasst wurde, als Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt bzw. klassifiziert werden. Insbesondere können alle Projektionsbilder, die nach dem Beginn des Aussendens des Ultraschallpulses erfasst wurden als Kavitationsblasen-Projektionsbilder bestimmt bzw. klassifiziert werden.
Wenn im Folgenden auf das Aussenden des Ultraschallpulses bzw. den Zeitpunkt des Aussendens des Ultraschallpulses eingegangen wird, ist damit immer der Beginn des Aussendens des Ultraschallpulses gemeint.
In Ausführungen der Erfindung kann bekannt sein, wie lange eine Kavitationsblase in einem Untersuchungsobjekt existiert.
Eine Dauer der Existenz der Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt kann aus Erfahrungen bekannt sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Dauer der Existenz mittels einer Simulation bzw. Modellierung bestimmt werden. Mit anderen Worten kann ein Zeitintervall bestimmt werden, in welchem die wenigstens eine Kavitationsblase existiert. Ein Projektionsbild, welches in einem größeren Zeitabstand zu dem Zeitpunkt des Aussendens des Ultraschallpulses als die Dauer der Existenz der Kavitationsblase erfasst wurde, wird dann nicht als Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt. Insbesondere können alle Projektionsbilder, die nach dem Aussenden des Ultraschallpulses innerhalb des bestimmten Zeitintervalls erfasst wurden, als Kavitationsblasen-Projektionsbilder bestimmt bzw. klassifiziert werden.
In dem Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, wird die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbilder in Abhängigkeit der Mehrzahl von Projektionsbildern und dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt. Die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst dabei die Projektionsbilder der Mehrzahl von Projektionsbildern, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden bzw. die nicht als Kavitationsblasen-Projektionsbild klassifiziert wurden. Das wenigstens eine Kavitations-Projektionsbild wird in der Mehrzahl der korrigierten Projektionsbilder durch das entsprechende korrigierte Projektionsbild ersetzt. Mit anderen Worten umfasst die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern anstelle des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes das wenigstens eine entsprechende korrigierte Projektionsbild.
In dem korrigierten Projektionsbild ist insbesondere der Bereich des entsprechenden Kavitationsblasen-Projektionsbildes, der die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet, korrigiert. Mit anderen Worten ist in dem korrigierten Projektionsbild der Bereich in dem Kavitationsblasen-Projektionsbild, der die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet, derart bearbeitet, dass eine Inkonsistenz in der Mehrzahl der Projektionsbilder durch die wenigstens eine variable Kavitationsblase reduziert oder entfernt wird und der Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild minimiert wird.
In dem Verfahrensschritt des Rekonstruierens des dreidimensionalen medizinischen Bildes wird das dreidimensionale medizinische Bild in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern rekonstruiert. Dabei kann das dreidimensionale medizinische Bild mit einem Standard-Algorithmus bzw. einem bekannten Algorithmus zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen medizinischen Bildes aus einer Mehrzahl von Projektionsbildern rekonstruiert werden. Der Standard-Algorithmus kann beispielsweise eine Form der gefilterten Rückprojektion umfassen. Das dreidimensionale medizinische Bild bildet das Untersuchungsobjekt dreidimensional ab. Das dreidimensionale medizinische Bild umfasst eine Mehrzahl von Voxeln, die in einer Voxelmatrix angeordnet sind. Jeder Voxel umfasst einen Voxelwert. Der Voxelwert beschreibt eine Eigenschaft, insbesondere eine Materialeigenschaft, des Untersuchungsobjektes an der entsprechenden Stelle des Untersuchungsobjektes.
In dem Verfahrensschritt des Bereitstellens des dreidimensionalen medizinischen Bildes wird das medizinische Bild einer Person, beispielsweise einem Mediziner oder einem medizinischen Assistenten bereitgestellt. Das dreidimensionale medizinische Bild kann dabei der Person auf einer Anzeigeeinheit angezeigt werden. Die Anzeigeeinheit kann insbesondere ein Monitor bzw. Bildschirm und/oder ein Tablet sein. Alternativ oder zusätzlich kann in dem Verfahrensschritt des Bereitstellens des dreidimensionalen medizinischen Bildes das dreidimensionale medizinische Bild abgespeichert werden. Insbesondere kann das dreidimensionale medizinische Bild in einer Datenbank auf einem Server abgespeichert werden. Die Datenbank kann beispielsweise ein Bildarchivierungs- und Kommunikations-System (engl.: Picture Archive and Communication System, Akronym: PACS) sein. Der Server kann dabei ein lokaler Server oder ein Cloud-Server sein.
Der Erfinder hat erkannt, dass mittels der Synchronisierung das wenigstens eine Projektionsbild bestimmt werden kann, welches die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet. Dieses wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild kann zu einem Bildfehlern in dem dreidimensionalen medizinischen Bild führen. Der Erfinder hat erkannt, dass durch Korrigieren dieses wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes vor dem Rekonstruieren des dreidimensionalen medizinischen Bildes der Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild verhindert bzw. reduziert werden kann.
Nach einem nicht von der Erfindung beanspruchten Aspekt umfasst der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern einen Verfahrensschritt eines Rekonstruierens eines vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes mit einem Standard-Algorithmus in Abhängigkeit der Mehrzahl von Projektionsbildern. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern durch Vorwärtsprojektion des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes. Dabei entspricht jedem der vorläufigen Projektionsbilder genau ein Projektionsbild. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern durch Subtraktion eines oder mehrerer Projektionsbilder von dem jeweils entsprechenden vorläufigen Projektionsbild. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Filterns der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern. Dabei werden wenigstens diejenigen Differenz-Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, gewichtet. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Addierens von einem oder mehreren Projektionsbildern mit dem jeweils entsprechenden gefilterten Differenz-Projektionsbild. Dadurch wird die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern bestimmt.
In dem Verfahrensschritt des Rekonstruierens des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes wird das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild in Abhängigkeit der Projektionsbilder rekonstruiert. Dafür wird ein wie oben beschriebener Standard-Algorithmus auf die Mehrzahl der Projektionsbilder angewendet. Das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild kann insbesondere den Bildfehler auf Grund der Inkonsistenzen in den Projektionsbildern wegen der wenigstens einen Kavitationsblase umfassen bzw. abbilden.
In dem Verfahrensschritt des Bestimmens einer Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern wird für jedes Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern durch Vorwärtsprojektion des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes ein vorläufiges Projektionsbild bestimmt. Ein vorläufiges Projektionsbild bildet das Untersuchungsobjekt aus demselben Winkel ab wie das dem vorläufigen Projektionsbild entsprechende Projektionsbild.
In dem Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern wird die Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern durch Subtraktion eines oder mehrerer Projektionsbilder von dem jeweils entsprechenden vorläufigen Projektionsbild bestimmt. Insbesondere kann zum Bestimmen der Differenz-Projektionsbilder jedes der Projektionsbilder von dem jeweils entsprechenden vorläufigen Projektionsbild subtrahiert werden. Mit anderen Worten wird für wenigstens ein, insbesondere für jedes Paar von einem Projektionsbild und einem vorläufigen Projektionsbild ein Differenz-Projektionsbild bestimmt. Dafür wird das Projektionsbild von dem entsprechenden vorläufigen Projektionsbild subtrahiert. Dabei werden das Projektionsbild und das vorläufige Projektionsbild pixelweise voneinander subtrahiert. Insbesondere ist somit ein Differenz-Projektionsbild jeweils einem Projektionsbild und einem vorläufigen Projektionsbild zugeordnet. Mit anderen Worten entspricht jedes Differenz-Projektionsbild einem Projektionsbild und einem vorläufigen Projektionsbild.
In dem Verfahrensschritt des Filterns der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern werden wenigstens die Differenz-Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, gewichtet. Mit anderen Worten werden diejenigen Differenz-Projektionsbilder gewichtet, die keinem Kavitationsblasen-Projektionsbild zugeordnet sind. Insbesondere können durch das Wichten der genannten Differenz-Projektionsbilder, die genannten Differenz-Projektionsbilder niedriger gewichtet werden als das wenigstens eine Differenz-Projektionsbild, das dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild entspricht.
In dem Verfahrensschritt des Addierens wird ein oder mehrere Projektionsbilder der Mehrzahl von Projektionsbildern mit dem den jeweiligen Projektionsbild entsprechenden gefilterten Differenz-Projektionsbild addiert. Insbesondere wird jedes Projektionsbild mit dem dem Projektionsbild entsprechenden Differenz-Projektionsbild addiert. Insbesondere werden ein Projektionsbild und das entsprechende gefilterte Differenz-Projektionsbild pixelweise addiert. Mit anderen Worten werden die Pixelwerte zweier einander entsprechender Pixel addiert.
Die Mehrzahl der korrigierten Projektionsbilder umfasst dabei die Ergebnisse dieser Addition.
Der Erfinder hat erkannt, dass der Bildfehler in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild, also in dem Bild, welches in Abhängigkeit der ursprünglich erfassten Mehrzahl von Projektionsbildern rekonstruiert wird, genutzt werden kann, um die Mehrzahl der korrigierten Projektionsbilder zu bestimmen. Der Erfinder hat erkannt, dass durch die Vorwärtsprojektion des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes der Bildfehler in die „Domäne“ der Projektionsbilder übertragen werden kann. Daraus kann rückgeschlossen werden, wo die wenigstens eine Kavitationsblase während des Erfassens der Projektionsbilder in dem Untersuchungsobjekt war. Darauf basierend können die Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase abbilden, korrigiert werden.
Nach einem nicht von der Erfindung beanspruchten Aspekt werden die Verfahrensschritte des Rekonstruierens des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes, des Bestimmens der Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern, des Bestimmens der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern, des Filterns der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern und des Addierens von jedem Projektionsbild mit dem entsprechenden gefilterten Differenz-Projektionsbild iterativ wiederholt werden, bis ein Abbruchkriterium erfüllt ist. Dabei wird bei der zweiten und weiteren Iterationen das vorläufige dreidimensionale Bild in Abhängigkeit der in der vorherigen Iteration bestimmten Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern bestimmt.
Die genannten Verfahrensschritte werden in einer ersten Iteration wie oben beschrieben durchgeführt. In einer zweiten Iteration werden die genannten Verfahrensschritte wiederholt, mit dem Unterschied, dass das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild in Abhängigkeit der in der ersten Iteration bestimmten Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern bestimmt wird. Alle anderen genannten Verfahrensschritte werden analog zu der ersten Iteration durchgeführt. In einer dritten Iteration werden die Verfahrensschritte wieder analog durchgeführt mit dem Unterschied, dass das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild der dritten Iteration in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern der zweiten Iteration bestimmt wird. Auf diese Weise kann eine beliebige Anzahl an Iterationen durchgeführt werden, bis das Abbruchkriterium erfüllt ist. Beim Erfüllen des Abbruchkriterium entspricht die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbilder der letzten Iteration der endgültigen Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern. In Abhängigkeit dieser endgültigen Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern kann dann das dreidimensionale medizinische Bild in dem Verfahrensschritt des Rekonstruierens des dreidimensionalen medizinischen Bildes rekonstruiert werden.
Der Erfinder hat erkannt, dass die Korrektur der Projektionsbilder, insbesondere der Kavitationsblasen-Projektionsbilder optimiert werden kann, wenn die zuvor beschriebenen Verfahrensschritte zum Bestimmen der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbilder iterativ ausgeführt wird.
Nach einem weiteren nicht von der Erfindung beanspruchten Aspekt ist das Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Kriterien: eine maximale Anzahl an Iterationen, eine maximale Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen oder eine maximale Abweichung zwischen den vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen.
Die maximale Anzahl an Iterationen gibt an, wie viele Iterationen zum Bestimmen der Mehrzahl von korrigierten medizinischen Bildern maximal durchgeführt werden sollen. Das Kriterium ist also erfüllt, wenn die Anzahl der durchgeführten Iterationen der maximalen Anzahl entspricht.
Um die Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen zu bestimmen, wird jeweils ein vorläufiges Projektionsbild der einen Iteration von dem entsprechenden vorläufigen Projektionsbild der nächsten Iteration pixelweise subtrahiert. Dabei werden die Pixelwerte zweier einander entsprechender Pixel der vorläufigen Projektionsbilder voneinander subtrahiert. Zwei einander entsprechende Pixel sind an derselben Stelle in der Pixelmatrix angeordnet. Zwei einander entsprechende vorläufige Projektionsbilder sind die vorläufigen Projektionsbilder von zwei Iterationen, die das Untersuchungsobjekt aus demselben Winkel abbilden. Aus den Differenzen der Pixelwerte kann dann beispielsweise das quadratische Mittel bestimmt werden. Das quadratische Mittel kann für alle Paare von vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen analog bestimmt werden. Aus den derart bestimmten quadratischen Mitteln kann dann ein quadratisches Gesamtmittel bestimmt werden. Das quadratische Gesamtmittel beschreibt dann die Abweichung zwischen zwei vorläufigen Projektionsbilder von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen. Die Abweichung kann natürlich mit einem beliebigen alternativen Abstandsmaß bestimmt werden.
Die maximale Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern gibt einen Wert an. Wenn die Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinander folgenden Iterationen diesen Wert unterschreitet, wird keine weitere Iteration durchgeführt. Das Kriterium ist also erfüllt, wenn die Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen die maximale Abweichung unterschreitet. Die zuletzt bestimmte Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ist dann die endgültige Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern.
Die Abweichung zwischen zwei vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen kann berechnet werden, indem die vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bilder voneinander subtrahiert werden. Dabei werden jeweils die Voxelwerte von zwei einander entsprechenden Voxeln subtrahiert. Zwei einander entsprechende Voxel sind an derselben Position in der Voxelmatrix der beiden vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern angeordnet. Aus den Differenzen der Voxelwerte kann dann ein quadratisches Mittel bestimmt werden, welches der Abweichung der beiden vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bilder entspricht. Natürlich kann die Abweichung auch mit alternativen bekannten Abstandsmaße bestimmt werden.
Die maximale Abweichung zwischen den vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern gibt einen Wert an. Wenn die Abweichung zwischen den vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern von zwei aufeinander folgenden Iterationen diesen Wert unterschreitet, wird keine weitere Iteration durchgeführt. Das Kriterium ist also erfüllt, wenn die Abweichung zwischen den vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen die maximale Abweichung unterschreitet. Die zuletzt bestimmte Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ist dann die endgültige Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern.
Das Abbruchkriterium kann genau eines der genannten Kriterien sein. Insbesondere kann das Abbruchkriterium variabel eines der genannten Kriterien sein, je nachdem, welches zuerst erfüllt ist. Mit anderen Worten kann das Abbruchkriterium ein beliebiges Kriterium der genannten Kriterien sein, sodass das Erfüllen eines beliebigen Kriteriums zum Abbruch des iterativen Ausführens der Verfahrensschritte führt. In dieser Ausführung wird, wenn eines der Kriterien erfüllt ist, keine weitere Iteration ausgeführt. Alternativ kann das Abbruchkriterium ein spezielles zuvor bestimmtes Kriterium der genannten Kriterien sein, welches für einen Abbruch erfüllt sein muss.
Alternativ kann das Abbruchkriterium zwei oder alle drei Kriterien umfassen. Insbesondere wird dann das iterative Ausführen der Verfahrensschritte nur dann abgebrochen, wenn alle beiden oder alle drei Kriterien erfüllt sind.
Der Erfinder hat erkannt, dass das dreidimensionale medizinische Bild ausreichend gut korrigiert ist, wenn wenigstens eines der oben genannten Abbruchkriterien erfüllt ist. Mit anderen Worten kann der durch die wenigstens eine Kavitationsblase erzeugte Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild ausreichend reduziert werden, wenn wenigstens eines der oben genannten Kriterium als Abbruchkriterium erfüllt ist.
Nach einem weiteren nicht von der Erfindung beanspruchten Aspekt werden in dem Verfahrensschritt des Filterns der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern wenigstens diejenigen Differenz-Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, mit einem Wichtungsfaktor multipliziert. Dabei ist der Wichtungsfaktor größer oder gleich null. Dabei ist der Wichtungsfaktor kleiner als 1.
In dem Verfahrensschritt des Filterns der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbilder kann somit wenigstens ein Teil der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbilder mit einem Wichtungsfaktor gefiltert werden. Dabei werden die Differenz-Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, mit dem Wichtungsfaktor multipliziert. Mit anderen Worten werden die Projektionsbilder, die kein Kavitationsblasen-Projektionsbild sind, mit dem Wichtungsfaktor multipliziert. Insbesondere werden die Pixelwerte der entsprechenden Projektionsbilder mit dem Wichtungsfaktor multipliziert. Der Wichtungsfaktor kann insbesondere null sein. Alternativ kann der Wichtungsfaktor kleiner als eins sein. Alternativ kann „mit dem Wichtungsfaktor multiplizieren“ bedeuten, dass alle negativen Werte der entsprechenden Differenz-Projektionsbilder auf null gesetzt und alle anderen unverändert beibehalten werden. Die Mehrzahl der gefilterten Differenz-Projektionsbilder umfasst die Mehrzahl der derart gewichteten Differenz-Projektionsbilder. Die Mehrzahl der gefilterten Differenz-Projektionsbilder umfasst auch die Differenz-Projektionsbilder, die einem Kavitationsblasen-Projektionsbild entsprechen und somit nicht mit dem Wichtungsfaktor multipliziert wurden.
Der Wichtungsfaktor kann insbesondere genau null sein. Alternativ kann der Wichtungsfaktor ein beliebiger Wert zwischen null und eins sein.
Der Wichtungsfaktor ist dazu ausgebildet, pixelweise mit den Differenz-Projektionsbildern multipliziert zu werden.
In Ausführungen der Erfindung kann das wenigstens eine Differenz-Projektionsbild, das dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild entspricht mit einem zweiten Wichtungsfaktor multipliziert werden. Insbesondere können die Pixelwerte des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes mit dem zweiten Wichtungsfaktor multipliziert werden. Der zweite Wichtungsfaktor kann dabei größer als eins sein. Insbesondere kann der zweite Wichtungsfaktor zwischen eins und zwei oder zwischen eins und fünf sein.
Der Erfinder hat erkannt, dass ein Wichtungsfaktor mit einem Wert zwischen (einschließlich) null und eins besonders gut zum Bestimmen der gefilterten Projektionsbilder geeignet ist. Der Erfinder hat erkannt, dass durch den Wichtungsfaktor variiert werden kann, wie stark die Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, bearbeitet werden sollen. Bei einem Wichtungsfaktor von null bleiben die Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden unverändert und lediglich die Kavitationsblasen-Projektionsbilder werden korrigiert.
Nach einem weiteren nicht von der Erfindung beanspruchten Aspekt umfasst das Verfahren außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer räumlichen Umgebung, in der die wenigstens eine Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abgebildet ist, in Abhängigkeit der Synchronisierung. Dabei wird in dem Verfahrensschritt des Filterns der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbilder außerdem das Differenz-Projektionsbild, welches dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild entspricht, außerhalb der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase gewichtet.
Die Bezeichnung „Umgebung“ ist als eine Umgebung bzw. ein Bildbereich mit räumlichem Bezug zu der wenigstens einen Kavitationsblase zu verstehen. Mit anderen Worten ist die Umgebung eine räumliche Umgebung.
Zum Bestimmen der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild sind das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem zeitlich und räumlich synchronisiert. Insbesondere ist somit bekannt, wie lang das wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild nach dem Aussenden des Ultraschallpulses erfasst wurde. Außerdem ist bekannt, wie das medizinische Bildgebungssystem relativ zu dem Ultraschallsystem beim Aussenden des Ultraschallpulses ausgerichtet bzw. positioniert war. Auf diese Weise kann bestimmt werden, wo in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild der Fokus des Ultraschallpulses angeordnet ist. Mit anderen Worten kann auf diese Weise der Ort des Fokus` des Ultraschallpulses in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt werden.
Von der Position des Fokus` des Ultraschallpulses in dem Untersuchungsobjekt kann durch die Synchronisierung auf die Position des Fokus des Ultraschallpulses in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild geschlossen werden. Insbesondere kann darauf geschlossen werden, in welchem wenigstens einen Pixel des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes der Fokus positioniert ist. Die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase kann eine Mehrzahl von Pixeln des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes um den Pixel mit dem Fokus des Ultraschallpulses umfassen. Insbesondere kann die Umgebung eine Mehrzahl von Pixeln um den wenigstens einen Pixel, der den Fokus abbildet, umfassen. Insbesondere weisen die Pixel der Mehrzahl von Pixeln der Umgebung dabei maximal einen maximalen räumlichen Abstand zu dem Pixel mit dem Fokus auf. Mit anderen Worten kann die Umgebung diejenigen Pixel umfassen, die eine maximale Entfernung zu dem Fokus in dem Kavitationsblasen-Projektionsbild umfassen. Der maximale räumliche Abstand kann manuell oder automatisch vorgegeben werden.
Alternativ kann eine voraussichtliche Position bzw. ein voraussichtlicher Ort der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt zum Zeitpunkt des Erfassens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes simuliert bzw. modelliert werden. Dafür kann beispielsweise der Fokus als Entstehungsort der wenigstens einen Kavitationsblase angenommen werden. In Abhängigkeit eines Materials des Untersuchungsobjektes kann die Diffusion der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Untersuchungsobjekt simuliert bzw. modelliert werden. In Abhängigkeit einer Zeitspanne zwischen dem Aussenden des Ultraschallpulses und dem Erfassen des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes kann mit Hilfe der Simulation bzw. des Modells bestimmt werden, wo sich die wenigstens eine Kavitationsblase zum Zeitpunkt des Erfassens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes voraussichtlich befindet. Von dem voraussichtlichen Ort in dem Untersuchungsobjekt kann in Abhängigkeit der Synchronisierung auf wenigstens einen Pixel des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes geschlossen werden, der die wenigstens eine Kavitationsblase voraussichtlich abbildet. Der voraussichtliche Ort der wenigstens einen Kavitationsblase kann mit einer gewissen Simulations-Modell-abhängigen und/oder Untersuchungsobjektabhängigen Unsicherheit bestimmt werden. Beim Bestimmen der Umgebung kann diese Unsicherheit berücksichtigt werden. Insbesondere kann die Umgebung die Pixel in der Umgebung des wenigstens einen Pixels, der die wenigstens eine Kavitationsblase voraussichtlich abbildet, umfassen, in welchen sich die wenigstens eine Kavitationsblase mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit, die größer ist als ein unterer Wert, noch befinden kann. Diese Wahrscheinlichkeit kann ebenfalls mit der Simulation bzw. dem Modell für jeden Pixel bestimmt werden. Mit anderen Worten kann die Simulation bzw. das Modell eine Karte bereitstellen, welche für jeden Pixel des Kavitationsblasen-Projektionsbildes eine Wahrscheinlichkeit umfasst, dass die Kavitationsblase in dem entsprechenden Pixel angeordnet ist. Der untere Wert kann beispielsweise 90% oder 80% oder 70% oder 60% sein. Alternativ kann die Umgebung die Pixel umfassen, die maximal einen wie oben beschriebenen maximalen räumlichen Abstand zu dem wenigstens einen Pixel, der die Kavitationsblase voraussichtlich abbildet, aufweisen.
In dem Verfahrensschritt des Filterns der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern werden die Pixelwerte der Pixel, die nicht von der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase umfasst sind, wie oben beschrieben gewichtet. In Ausführungen der Erfindung können dafür die Pixelwerte der Pixel, die nicht von der Umgebung umfasst sind, mit dem oben beschriebenen Wichtungsfaktor multipliziert werden. „Außerhalb der Umgebung“ bedeutet dabei, dass die entsprechenden Pixel des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes nicht von der Umgebung umfasst sind.
In Ausführungen der Erfindung können die Pixelwerte der Pixel, die von der Umgebung umfasst sind, mit dem zweiten Wichtungsfaktor multipliziert werden.
Der Erfinder hat erkannt, dass das Bestimmen der korrigierten Projektionsbilder noch weiter optimiert werden kann, wenn zusätzlich die räumliche Synchronisierung genutzt wird, um die voraussichtliche Position der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild zu bestimmen. Der Erfinder hat erkannt, dass auf diese Weise die Kavitationsblasen-Projektionsbilder gezielt in dem durch die wenigstens eine Kavitationsblase beeinflussten Bereich korrigiert werden können. Insbesondere kann auf diese Weise die benötigte Anzahl an Iterationen zum Bestimmen der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern reduziert werden.
Gemäß der Erfindung umfasst der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer räumlichen Umgebung, in der die wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abgebildet ist, in Abhängigkeit von der Synchronisierung. Außerdem umfasst der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern einen Verfahrensschritt eines Interpolierens der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in Abhängigkeit benachbarter Bildbereiche in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Umgebung kann dabei wie oben beschrieben ausgebildet sein. Dabei ist die Umgebung wie oben beschrieben ausgebildet. Insbesondere beschreibt die Umgebung einen räumlichen Zusammenhang mit einer Position bzw. einem Ort der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild.
In dem Verfahrensschritt des Interpolierens werden die Pixelwerte der Pixel des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes, die von der Umgebung umfasst sind, durch Interpolationswerte ersetzt. Zum Bestimmen der Interpolationswerte wird eine Interpolation basierend auf den „restlichen“ Pixelwerten des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes durchgeführt. Insbesondere wird die Interpolation in Abhängigkeit von an die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase angrenzenden bzw. benachbarten Bildbereichen des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes durchgeführt. Mit anderen Worten hängen die Interpolationswerte von den Pixelwerten in den benachbarten Bildbereichen ab.
Der Verfahrensschritt des Interpolierens kann durch ein Standard-Verfahren zum Schließen von Fehlstellen in Bilddaten ausgeführt werden. Insbesondere wird dabei die Fehlstelle, also die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild durch eine stetige Interpolation zwischen den angrenzenden Bildbereichen geschlossen. Alternativ kann der Verfahrensschritt des Interpolierens ein Anwenden einer trainierten Funktion auf das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild umfassen. Die trainierte Funktion ist dabei dazu ausgebildet einen Bildbereich in einem Bild sinnvoll zu ersetzen. Die trainierte Funktion kann dabei insbesondere ein Faltungs-Neuronales-Netzwerk (engl. Convolutional Neural Network) umfassen.
Das derart interpolierte wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ist dann das korrigierte Projektionsbild, welches anstelle des Kavitationsblasen-Projektionsbildes von der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst wird.
Der Erfinder hat erkannt, dass das korrigierte Projektionsbild, welches das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ersetzen soll, durch eine Interpolation der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt werden kann. Insbesondere kann auf diese Weise das Kavitationsblasen-Projektionsbild derart korrigiert werden, dass es keine oder geringe Inkonsistenzen auf Grund der wenigstens einen Kavitationsblase zu den anderen Projektionsbildern aufweist. Der Erfinder hat erkannt, dass in Abhängigkeit der Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden und dem wenigstens einen derart korrigierten Projektionsbild das dreidimensionale medizinische Bild rekonstruiert werden kann. Insbesondere kann auf diese Weise der Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild durch die wenigstens einen Kavitationsblase verhindert oder reduziert werden.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild in Abhängigkeit eines Zeitpunkts des Aussendens des Ultraschallpulses und/oder ein Abhängigkeit einer Trajektorie eines Fokus` des Ultraschallpulses in dem Untersuchungsobjekt und/oder basierend auf einer Ultraschallbildgebung, welche die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt darstellt bestimmt.
Durch die Synchronisierung kann aus dem Zeitpunkt des Aussendens des Ultraschallpulses geschlossen werden, welches der Projektionsbilder das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ist, welches die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase umfasst. Wie oben beschrieben bezieht sich dabei der Zeitpunkt des Aussendens des Ultraschallpulses auf den Zeitpunkt des Beginns des Aussendens des Ultraschallpulses. Insbesondere kann im Folgenden allerdings auch eine Dauer des Ultraschallpulses berücksichtigt werden, wenn über die gesamte Dauer Kavitationsblasen in dem Untersuchungsobjekt erzeugt werden. Mit einer wie oben beschrieben ausgebildeten Simulation bzw. einem Modell, kann in Abhängigkeit der Zeitdifferenz bzw. des Zeitintervalls bzw. der Zeitdauer zwischen dem Aussenden des Ultraschallpulses und dem Erfassen des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild simuliert bzw. modelliert werden, wo die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt zum Zeitpunkt des Erfassens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes hin diffundiert ist. Mit anderen Worten kann der voraussichtliche Ort bzw. die voraussichtliche Position der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt in Abhängigkeit des Zeitpunktes des Aussendens des Ultraschallpulses simuliert bzw. modelliert werden. In Ausführungen der Erfindung kann dabei auch wenigstens ein Material des Untersuchungsobjektes oder eine Materialzusammensetzung des Untersuchungsobjektes berücksichtigt werden. Mit anderen Worten kann dabei eine Materialeigenschaft des Untersuchungsobjektes berücksichtigt werden. Die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase kann mit dem voraussichtlichen Ort der Kavitationsblase wie oben beschrieben in Zusammenhang stehen.
In manchen Anwendungen wird mehr als ein hochintensiver fokussierter Ultraschallpuls ausgesendet und in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt. Insbesondere können die Fokusse der verschiedenen Ultraschallpulse an verschiedenen Positionen bzw. Orten in dem Untersuchungsobjekt angeordnet sein. Insbesondere können die Fokusse der verschiedenen Ultraschallpulse eine Trajektorie in dem Untersuchungsobjekt beschreiben. Durch jeden Ultraschallpuls kann wenigstens eine Kavitationsblase erzeugt werden. Mit anderen Worten kann jeder der Ultraschallpulse wenigstens eine Kavitationsblase erzeugen. Insbesondere wird die wenigstens eine Kavitationsblase im Fokus eines Ultraschallpulses erzeugt. In Abhängigkeit der Trajektorie des Fokus` kann bestimmt werden, wo in dem Untersuchungsobjekt wenigstens eine Kavitationsblase erzeugt wurde. Durch die zeitliche Synchronisierung kann außerdem bestimmt werden, zu welchem Zeitpunkt die verschiedenen Ultraschallpulse ausgesendet wurden und in welchem Verhältnis diese Zeitpunkte zu dem Zeitpunkt des Erfassens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes stehen. Insbesondere kann wie oben beschrieben aus der Position des Fokus, dem Zeitpunkt des Aussendens und in Ausführungen dem Material bzw. der Materialzusammensetzung bzw. der Materialeigenschaft des Untersuchungsobjektes der voraussichtliche Ort bzw. Position der wenigstens einen Kavitationsblase bestimmt werden,
Insbesondere kann ein Entstehen und/oder eine Diffusion der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt mit einer Ultraschallbildgebung erfasst werden. Mittels der Ultraschallbildgebung kann ein Ultraschallbild erfasst werden. Mittels der Ultraschallbildgebung kann die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt zu verschiedenen Zeitpunkten in dem Ultraschallbild dargestellt werden. Insbesondere kann aus dem Ultraschallbild der voraussichtliche Ort der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt abgeleitet bzw. bestimmt werden. Die Ultraschallbildgebung kann dabei insbesondere mit dem Ultraschallsystem durchgeführt werden. Alternativ kann die Ultraschallbildgebung mit einem zweiten Ultraschallsystem durchgeführt werden. In diesem Fall ist das zweite Ultraschallsystem vorteilhafterweise zeitlich und/oder räumlich mit dem medizinischen Bildgebungssystem und/oder dem Ultraschallsystem synchronisiert. Durch die Synchronisierung kann von dem aus dem Ultraschallbild bestimmten voraussichtlichen Ort der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt auf den wenigstens einen Pixel, der die wenigstens eine Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abbildet, geschlossen werden. Daraus kann wiederum, wie oben beschrieben, die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase bestimmt werden.
Der Erfinder hat erkannt, dass insbesondere die zeitlich und/oder räumliche Synchronisierung zum Bestimmen der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase notwendig ist. Der Erfinder hat erkannt, dass dies auch für eine Mehrzahl von Ultraschallpulsen gilt, deren Fokusse eine Trajektorie in dem Untersuchungsobjekt ausbilden. Der Erfinder hat erkannt, dass die Diffusion der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt mittels einer Ultraschallbildgebung überwacht bzw. beobachtet bzw. visuell dargestellt werden kann. Der Erfinder hat erkannt, dass auf Grund der Synchronisierung von dem Ultraschallbild auf den voraussichtlichen Ort der wenigstens einen Kavitationsblase zum Zeitpunkt des Erfassens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes geschlossen werden kann bzw. dieser bestimmt werden kann.
Nach einem weiteren nicht von der Erfindung beanspruchten Aspekt umfasst der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern einen Verfahrensschritt eines Bereitstellens eines früheren dreidimensionalen medizinischen Bildes des Untersuchungsobjektes. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Rekonstruierens eines vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes mit einem Standard-Algorithmus in Abhängigkeit der Mehrzahl von Projektionsbildern. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer räumlichen Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild und in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild in Abhängigkeit der Synchronisierung. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Registrierens des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes mit dem früheren dreidimensionalen medizinischen Bilds. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Ersetzens der Umgebung des wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild durch die entsprechende Umgebung in dem früheren dreidimensionalen medizinischen Bild. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens einer Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern durch Vorwärtsprojektion des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes. Dabei ist jedem der vorläufigen Projektionsbilder genau ein Projektionsbild zugeordnet. Der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Ersetzens der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild durch den entsprechenden Bereich aus dem entsprechenden vorläufigen Projektionsbild.
In dem Verfahrensschritt des Bereitstellens des früheren dreidimensionalen medizinischen Bildes wird ein früheres dreidimensionales medizinisches Bild des Untersuchungsobjektes bereitgestellt. Dabei kann das frühere dreidimensionale medizinische Bild aus einer Datenbank geladen bzw. von der Datenbank bereitgestellt werden. Die Datenbank kann insbesondere ein Bildarchivierungs- und Kommunikations-System (engl.: Picture Archiving and Communication System, Akronym: PACS) sein. Alternativ kann das frühere dreidimensionale medizinische Bild manuell mittels eines Speichermediums bereitgestellt werden.
Das frühere dreidimensionale medizinische Bild wurde in Abhängigkeit einer Mehrzahl von früheren Projektionsbildern rekonstruiert. Die früheren Projektionsbilder wurden vorteilhafterweise mit demselben medizinischen Bildgebungssystem und denselben Aufnahme-Parametern erfasst wie die Projektionsbilder. Vorteilhafterweise bildet keines der früheren Projektionsbilder eine Kavitationsblase ab. In Ausführungen der Erfindung, können die früheren Projektionsbilder mit einem anderen medizinischen Bildgebungssystem und/oder anderen Aufnahme-Parametern erfasst worden sein. Dann kann das frühere dreidimensionale medizinische Bild derart mittels Methoden der Bildverarbeitung bearbeitet werden, dass es dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild insbesondere hinsichtlich des Wertebereiches der Voxelwerte entspricht.
In dem Verfahrensschritt des Rekonstruierens des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes wird das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild in Abhängigkeit der Mehrzahl von Projektionsbildern wie oben beschrieben mit einem Standard-Algorithmus rekonstruiert. Dabei kann das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild den Bildfehler aufgrund der in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abgebildeten wenigstens einen Kavitationsblase umfassen.
In dem Verfahrensschritt des Bestimmens der räumlichen Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild und in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild wird die Umgebung in Abhängigkeit der Synchronisierung bestimmt.
Dabei ist die Umgebung durch ihren oben beschriebenen räumlichen Zusammenhang zu der wenigstens einen Kavitationsblase in dem entsprechenden Bild, also in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild oder in dem dreidimensionalen medizinischen Bild gekennzeichnet bzw. definiert. Insbesondere bezeichnet die Umgebung Bildbereiche, die in räumlicher Nähe zu der Abbildung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Kavitationsblasen-Projektionsbild oder dem dreidimensionalen medizinischen Bild liegen.
Dabei kann die räumliche Umgebung in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild wie oben beschrieben bestimmt werden.
Die räumliche Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild kann analog bestimmt werden. Insbesondere kann dafür in Abhängigkeit der Synchronisierung abgeleitet werden, welcher wenigstens eine Voxel des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet. Dabei bilden alle Voxel die wenigstens eine Kavitationsblase ab, die einem Bereich des Untersuchungsobjektes entsprechen, durch den die wenigstens eine Kavitationsblase während des Erfassens der Projektionsbilder diffundiert ist. Die Umgebung kann dann zusätzlich Voxel umfassen, die die Unsicherheit beschreiben, mit der der Bereich des Untersuchungsobjektes, durch den die wenigstens eine Kavitationsblase diffundiert ist, angegeben werden kann. Je größer die Unsicherheit, desto mehr Voxel umfasst die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase. Die Umgebung kann alternativ oder zusätzlich Voxel umfassen, die einen geringeren räumlichen Abstand zu den Voxeln, die die wenigstens eine Kavitationsblase abbilden, aufweisen als ein maximaler räumlicher Abstand.
In dem Verfahrensschritt des Registrierens wird das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild mit dem früheren dreidimensionalen medizinischen Bild registriert. Dafür werden die beiden Bilder mittels einer insbesondere affinen Transformation aufeinander abgebildet. Dabei kann eine eins zu eins Korrespondenz von Voxeln der beiden Bilder bestimmt werden. Jeweils ein Voxel aus jedem der Bilder, die denselben Bereich des Untersuchungsobjektes abbilden, korrespondieren dabei miteinander, werden also miteinander registriert. Einander korrespondierende Voxel können auch als einander entsprechende Voxel bezeichnet werden.
In dem Verfahrensschritt des Ersetzens der Umgebung in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild werden die Voxelwerte der von der Umgebung umfassten Voxel in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild durch die Voxelwerte der Voxel des früheren dreidimensionalen medizinischen Bildes ersetzt, die mit den von der Umgebung umfassten Voxeln registriert sind.
In dem Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern wird die Mehrzahl der vorläufigen Projektionsbilder durch Vorwärtsprojektion des derart bearbeiteten vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes bestimmt. Dabei werden die vorläufigen Projektionsbilder derart bestimmt, dass jedem vorläufigen Projektionsbild ein Projektionsbild zugeordnet ist. Zwei einander zugeordnete Projektionsbilder bilden das Untersuchungsobjekt aus demselben Winkel ab. Die vorläufigen Projektionsbilder werden also durch Vorwärtsprojektion des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes, in welchem die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase wie oben beschrieben ersetzt wurde, bestimmt.
In dem Verfahrensschritt des Ersetzens der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild wird die Umgebung durch den entsprechenden Bereich aus dem zugeordneten vorläufigen Projektionsbild ersetzt. Mit anderen Worten werden die Pixelwerte der von der Umgebung umfassten Pixel des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes durch die Pixelwerte der entsprechenden Pixel des dem Kavitationsblasen-Projektionsbild zugeordneten vorläufigen Projektionsbild ersetzt. Dabei umfassen die beiden einander zugeordneten Projektionsbilder gleichviele Pixel, die identisch in jeweils einer Pixelmatrix angeordnet sind. Pixel, die jeweils an derselben Position in der Pixelmatrix angeordnet sind, werden als entsprechende Pixel bezeichnet.
Das Kavitationsblasen-Projektionsbild, in welchem die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase derart ersetzt wurde, ist das entsprechende korrigierte Projektionsbild.
Die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst dann neben den Projektionsbildern, die die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, das korrigierte Projektionsbild.
Der Erfinder hat erkannt, dass der durch die wenigstens eine Kavitationsblase beeinflusste Bildbereich in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild und in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild basierend auf einem früheren dreidimensionalen medizinischen Bild korrigiert werden kann. Der Erfinder hat erkannt, dass ein Ersetzen der entsprechenden Bildbereiche, insbesondere der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild und darauf basierend in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild, der Bildfehler in dem dreidimensionalen medizinischen Bild korrigieren bzw. vermeiden bzw. reduzieren kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung sind das Ultraschallsystem und das medizinische Bildgebungssystem zeitlich und/oder räumlich zueinander synchronisiert.
Die Synchronisierung ist dabei wie oben beschrieben ausgebildet.
Der Erfinder hat erkannt, dass es durch die zeitliche Synchronisierung möglich ist, zu bestimmen, in welchem der Projektionsbilder die wenigstens eine Kavitationsblase abgebildet ist. Der Erfinder hat außerdem erkannt, dass es durch die zeitliche und die räumliche Synchronisierung möglich ist, zu bestimmen, wo in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild die wenigstens eine Kavitationsblase abgebildet ist.
Nach einem weiteren optionalen Aspekt der Erfindung werden in dem Verfahrensschritt des Erfassens der Mehrzahl von Projektionsbildern, die einzelnen Projektionsbilder basierend auf der zeitlichen Synchronisierung in Abhängigkeit von einem Zeitpunkt eines Aussendens des Ultraschallpulses erfasst.
Basierend auf der zeitlichen Synchronisierung können beispielsweise die einzelnen Projektionsbilder genau dann erfasst werden, wenn der Ultraschallpuls nicht ausgesendet wird. Alternativ können die einzelnen Projektionsbilder erfasst werden, wenn eine ausreichend lange Zeitspanne nach dem Aussenden des Ultraschallpulses vergangen ist, sodass angenommen werden kann, dass keine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt mehr existiert. Alternativ können die einzelnen Projektionsbilder genau dann erfasst werden, wenn in Abhängigkeit des Zeitpunktes des Aussendens des Ultraschallpulses davon ausgegangen werden kann, dass besonders viele Kavitationsblasen zum Zeitpunkt des Erfassens der Projektionsbilder in dem Untersuchungsobjekt existieren. Der gewünschte Zeitpunkt zum Erfassen der Projektionsbilder kann in Abhängigkeit der zeitlichen Synchronisierung und einer Modellierung bzw. Simulation der wenigstens einen Kavitationsblase und/oder einer Ultraschallbildgebung bestimmt werden.
In Ausführungen der Erfindung kann die oben beschriebene Ultraschallbildgebung zeitlich mit dem Aussenden des Ultraschallpulses und mit dem medizinischen Bildgebungssystem beim Erfassen der Mehrzahl von Projektionsbildern synchronisiert sein. Beispielsweise können zum Zeitpunkt des Erfassens der Projektionsbilder gleichzeitig Ultraschallbilder erfasst werden, um eine Situation die Kavitationsblasen betreffend in dem Untersuchungsobjekt basierend auf der Ultraschallbildgebung zum Zeitpunkt des Erfassens der Projektionsbilder abschätzen zu können. Alternativ oder zusätzlich kann gerade wenn kein Projektionsbild erfasst wird, ein Ultraschallbild erfasst werden, um die Situation bezüglich Kavitationsblasen in dem Untersuchungsobjekt zu überprüfen und gegebenenfalls einen geeigneten Zeitpunkt zum Erfassen der einzelnen Projektionsbilder zu bestimmen.
Die Situation die Kavitationsblasen in dem Untersuchungsobjekt betreffend beschreibt insbesondere eine Existenz von wenigstens einer Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt und wenn wenigstens eine Kavitationsblase existiert einen Ort bzw. Position der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt.
Der Erfinder hat erkannt, dass basierend auf der zeitlichen Synchronisierung des Ultraschallsystems und des medizinischen Bildgebungssystems die einzelnen Projektionsbilder zu Zeitpunkten erfasst werden können, an denen eine gewünschte Situation bezüglich der Kavitationsblasen in dem Untersuchungsobjekt vorliegt. Beispielsweise können keine oder möglichst viele Kavitationsblasen in dem Untersuchungsobjekt zum Zeitpunkt des Erfassens der einzelnen Projektionsbilder der Mehrzahl von Projektionsbildern in dem Untersuchungsobjekt existieren. Der Erfinder hat erkannt, dass optional auch die Ultraschallbildgebung zeitlich synchronisiert zum Aussenden des Ultraschallpulses und zum Erfassen der Mehrzahl von Projektionsbildern erfolgen kann. Der Erfinder hat erkannt, dass auf diese Weise die Situation die Kavitationsblasen betreffend zusätzlich überwacht werden kann und gegebenenfalls ein Zeitpunkt zum Erfassen der Mehrzahl von Projektionsbildern basierend auf wenigstens einem Ultraschallbild bestimmt werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Ultraschallsystem ein Histotripsie-System. Alternativ oder zusätzlich ist das medizinische Bildgebungssystem ein Röntgensystem.
Das Histotripsie-System ist zum Durchführen einer Histotripsie-Behandlung bzw. -Intervention ausgebildet. Das Histotripsie-System umfasst einen Ultraschall-Therapie-Transducer, welcher der beschriebenen Ultraschallsonde entspricht, einen Ultraschallbildgebungs-Transducer und ein Kopplungsmedium. Über das Kopplungsmedium, beispielsweise ein Wasserbad, können die Ultraschallwellen in das Material, insbesondere in den Körper des Untersuchungsobjektes bzw. in das Gewebe, eingestrahlt bzw. eingebracht werden. Die durch den Ultraschallbildgebungs-Transducer ausgesendeten Ultraschallwellen dienen dabei zur Bildgebung. Dabei kann wenigstens ein Ultraschallbild erzeugt werden. Der Ultraschallbildgebungs-Transducer ist also für die Ultraschallbildgebung ausgebildet, mit welcher wie oben beschrieben die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt dargestellt werden kann. Die durch den Ultraschall-Therapie-Transducer ausgesendeten Ultraschallwellen bilden den hochintensiven fokussierten Ultraschallpuls aus und dienen der Histotripsie-Behandlung bzw. Intervention. Mit anderen Worten bildet der Ultraschall-Therapie-Transducer die Ultraschallsonde.
Das Röntgensystem umfasst eine Röntgenröhre und einen Röntgendetektor. Das Röntgensystem kann insbesondere ein CT-System oder ein C-Bogen-System sein. Das Röntgensystem ist dazu ausgebildet die Mehrzahl von Projektionsbildern zu erfassen.
Der Erfinder hat erkannt, dass das oben beschriebene Verfahren insbesondere im Zusammenhang mit einer Histotripsie-Intervention angewendet werden kann. Der Erfinder hat außerdem erkannt, dass die Projektionsbilder insbesondere mit einem Röntgensystem erfasst werden können.
Die Erfindung betrifft außerdem ein System zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt. Dabei wird die wenigstens eine Kavitationsblase durch wenigstens einen von einem Ultraschallsystem ausgesendeten Ultraschallpuls in dem Untersuchungsobjekt verursacht. Dabei umfasst das System eine Schnittstelle und eine Recheneinheit. Dabei ist die Schnittstelle und/oder die Recheneinheit zum Erfassen einer Mehrzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit einem medizinischen Bildgebungssystem ausgebildet. Dabei ist das medizinische Bildgebungssystem mit dem Ultraschallsystem synchronisiert. Dabei ist die Recheneinheit außerdem zum Bestimmen von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild aus der Mehrzahl von Projektionsbildern in Abhängigkeit der Synchronisierung ausgebildet. Dabei ist das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ein Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern, auf welchem die wenigstens eine Kavitationsblase abgebildet ist. Dabei ist die Recheneinheit außerdem zum Bestimmen einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ausgebildet. Dabei ist in der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern das wenigstens eine Kavitations-Projektionsbild durch ein entsprechendes korrigiertes Projektionsbild ersetzt. Dabei ist die Recheneinheit außerdem zum Rekonstruieren des dreidimensionalen medizinischen Bildes in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ausgebildet. Dabei ist die Schnittstelle außerdem zum Bereitstellen des dreidimensionalen medizinischen Bildes ausgebildet.
Das System kann insbesondere dazu ausgebildet sein das zuvor beschriebene Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt und seine Aspekte auszuführen. Das System ist dazu ausgebildet dieses Verfahren und seine Aspekte auszuführen, indem die Schnittstelle und die Recheneinheit ausgebildet sind, die entsprechenden Verfahrensschritte auszuführen.
Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm sowie ein computerlesbares Medium. Eine weitgehend softwaremäßige Realisierung hat den Vorteil, dass auch schon bisher verwendete Systeme auf einfache Weise durch ein Software-Update nachgerüstet werden können, um auf die beschriebene Weise zu arbeiten. Ein solches Computerprogrammprodukt kann neben dem Computerprogramm gegebenenfalls zusätzliche Bestandteile wie z. B. eine Dokumentation und/oder zusätzliche Komponenten, sowie Hardware-Komponenten, wie z.B. Hardware-Schlüssel (Dongles etc.) zur Nutzung der Software, umfassen.
Insbesondere betrifft die Erfindung auch ein Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher eines Systems ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt und seine Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem System ausgeführt werden.
Insbesondere betrifft die Erfindung ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem von einem System lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/ oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt und seine Aspekte auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem System ausgeführt werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden klarer und verständlicher im Zusammenhang mit folgenden Figuren und ihren Beschreibungen. Dabei sollen die Figuren und Beschreibungen die Erfindung und ihre Ausführungsformen in keiner Weise einschränken.
In verschiedenen Figuren sind gleiche Komponenten mit korrespondierenden Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind in der Regel nicht maßstabsgetreu.
Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschrittes eines Bestimmens einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern,
3 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt,
4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt,
5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschrittes eines Bestimmens einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern,
6 ein System zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt.

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt.
Das Untersuchungsobjekt kann ein Mensch, ein Tier oder ein Gegenstand sein. Insbesondere kann das Untersuchungsobjekt ein Teil eines Menschen, eines Tiers oder eines Gegenstandes sein. Die wenigstens Kavitationsblase wird durch einen Ultraschallpuls, der in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt bzw. eingebracht wird, verursacht bzw. erzeugt. Der Ultraschallpuls ist dabei hochintensiv und fokussiert. Der Ultraschallpuls wird von einem Ultraschallsystem verursacht. Insbesondere wird der Ultraschallpuls von einer Ultraschallsonde ausgesendet, die von dem Ultraschallsystem umfasst ist. Zum Einbringen des Ultraschallpulses in das Untersuchungsobjekt wird die Ultraschallsonde auf dem Untersuchungsobjekt positioniert bzw. mit dem Untersuchungsobjekt in Kontakt gebracht. Insbesondere kann die Ultraschallsonde über ein Kopplungsmedium, beispielsweise ein Wasserbad oder ein Kontaktgel, mit dem Untersuchungsobjekt in Kontakt gebracht werden.
Das Ultraschallsystem kann in Ausführungen der Erfindung ein Histotripsie-System sein. Das Histotripsie-System ist dazu ausgebildet eine Histotripsie-Behandlung bzw. -Intervention durchzuführen. Das Histotripsie-System umfasst einen Ultraschallbildgebungs-Transducer und einen Ultraschall-Therapie-Transducer. Der Ultraschall-Therapie-Transducer entspricht der Ultraschallsonde und ist dazu ausgebildet, den hochintensiven, fokussierten Ultraschallpuls auszusenden. Mittels des Ultraschallbildgebungs-Transducers kann eine Ultraschallbildgebung durchgeführt werden. Mit anderen Worten kann mit dem Ultraschallbildgebungs-Transducer ein Ultraschallbild erfasst werden. In Ausführungen der Erfindung kann beispielsweise die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Ultraschallbild mittels der Ultraschallbildgebung dargestellt werden. Das Histotripsie-System umfasst also ein Ultraschallbildgebungssystem und ein Ultraschall-Therapie-System.
Der Fokus des Ultraschallpulses liegt innerhalb des Untersuchungsobjektes. Im Fokus des Ultraschallpulses oder in der nahen Umgebung des Ultraschallpulses verursacht bzw. erzeugt der Ultraschallpuls die wenigstens eine Kavitationsblase. Die Kavitationsblase kann dabei mit einem Gas oder Dampf oder eine Flüssigkeit gefüllt sein. Die Kavitationsblase ist räumlich und/oder zeitlich variabel. Zeitlich variabel bedeutet, dass die Kavitationsblase ihre Form mit der Zeit variieren bzw. verändert kann. Außerdem kann die Kavitationsblase nach einem Zeitintervall aufhören zu existieren bzw. verschwinden. Insbesondere kann die Kavitationsblase von einem Material des Untersuchungsobjektes absorbiert werden. Räumlich variabel bedeutet, dass die Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt diffundieren kann. Mit anderen Worten bewegt sich die Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt. Mit anderen Worten ist der Ort der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt variabel.
In einem Verfahrensschritt eines Erfassens REC einer Mehrzahl von Projektionsbildern wird die Mehrzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit einem medizinischen Bildgebungssystem erfasst. Das medizinische Bildgebungssystem ist dabei insbesondere ein Computer-Tomographie-System oder ein C-Bogen-System. Die Projektionsbilder sind somit zweidimensionale Röntgenbilder. Die Projektionsbilder beschreiben Projektionen des Untersuchungsobjektes aus verschiedenen Winkeln. Die verschiedenen Winkel können durch einen Schwenk wenigstens eines Teils des medizinischen Bildgebungssystems um das Untersuchungsobjekt beim Erfassen der Mehrzahl von Projektionsbilder hergestellt bzw. bewirkt werden. Die Projektionsbilder werden zeitlich sequenziell während des Schwenks wenigstens des Teils des medizinischen Bildgebungssystems erfasst.
Ein Projektionsbild umfasst eine Mehrzahl von Pixeln, die in einer Pixelmatrix angeordnet sind. Jeder Pixel umfasst einen Pixelwert. Der Pixelwert kann insbesondere eine Materialeigenschaft des Teils des Untersuchungsobjektes beschreiben, der auf den entsprechenden Pixel projiziert wird.
Auf Grund der räumlichen und/oder zeitlichen Variabilität der wenigstens einen Kavitationsblase können Inkonsistenzen zwischen den Projektionsbildern auftreten. Beispielsweise kann ein Teil der Projektionsbilder vor dem Aussenden des Ultraschallpulses erfasst worden sein und ein anderer danach. Alternativ oder zusätzlich kann sich die wenigstens eine Kavitationsblase zwischen den Zeitpunkten des Erfassens verschiedener Projektionsbilder bewegen und/oder in ihrer Form verändern.
In Abhängigkeit der Mehrzahl von Projektionsbildern kann ein vorläufiges dreidimensionales medizinisches Bild rekonstruiert werden. Die Variabilität der wenigstens einen Kavitationsblase bzw. die Inkonsistenzen zwischen den Projektionsbildern bewirken einen Bildfehler in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild. Das Verfahren ermöglicht eine Korrektur dieses Bildfehlers.
Das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem sind synchronisiert. Insbesondere sind das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem zeitlich synchronisiert. Mit anderen Worten ist eine zeitlich Relation zwischen dem Zeitpunkt des Aussendens des Ultraschallpulses und den Zeitpunkten des Erfassens der Projektionsbilder bekannt. In Ausführungen der Erfindung können das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem zusätzlich räumlich synchronisiert sein. Mit anderen Worten ist bekannt, wie das medizinische Bildgebungssystem und das Ultraschallsystem relativ zueinander ausgerichtet sind. Davon kann beispielsweise abgeleitet werden, wo in den Projektionsbildern der Fokus des Ultraschallpulses positioniert ist.
In einem Verfahrensschritt eines Bestimmens DET-1 von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild aus der Mehrzahl von Projektionsbildern wird das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild in Abhängigkeit der Synchronisierung bestimmt. Das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild bildet die wenigstens eine Kavitationsblase ab. Mit anderen Worten umfasst das Kavitationsblasen-Projektionsbild eine Abbildung der wenigstens einen Kavitationsblase. Mit anderen Worten ist das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ein Projektionsbild, welches die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet. Das Bestimmen des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes kann ein Kategorisieren der Projektionsbilder danach umfassen, ob sie die wenigstens eine Kavitationsblase abbilden oder nicht. Diejenigen Projektionsbilder, die die wenigstens eine Kavitationsblase abbilden, werden als Kavitationsblasen-Projektionsbilder kategorisiert bzw. klassifiziert. Dabei kann mehr als ein Projektionsbild als Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt werden. Mit anderen Worten kann mehr als ein Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt werden.
Das Kavitationsblasen-Projektionsbild wird insbesondere in Abhängigkeit der zeitlichen Synchronisierung bestimmt. Dabei wird berücksichtigt, dass das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild nach dem Aussenden des Ultraschallpulses erfasst worden ist. Das Aussenden des Ultraschallpulses bezeichnet hier den Zeitpunkt des Beginns des Aussendens des Ultraschallpulses. Außerdem kann das Kavitationsblasen-Projektionsbild innerhalb eines begrenzten Zeitintervalls bzw. einer begrenzten Zeitspanne nach dem Aussenden des Ultraschallpulses erfasst worden sein. Nach Ablauf dieses Zeitintervalls kann die wenigstens eine Kavitationsblase aufgehört haben zu existieren. Ein Projektionsbild, welches also nach Ablauf dieses Zeitintervalls erfasst wurde, kann die wenigstens eine Kavitationsblase nicht mehr abbilden. Wenn mehr als eine Kavitationsblase erzeugt wurde bzw. entstanden ist, wird das Zeitintervall so gewählt, dass nach Ablauf dieses Zeitintervalls alle Kavitationsblasen aufgehört haben zu existieren.
In einem Verfahrensschritt eines Bestimmens DET-2 einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern werden korrigierte Projektionsbilder bestimmt, in welchen die Inkonsistenzen durch die wenigstens eine Kavitationsblase reduziert oder entfernt wurden.
Dafür kann insbesondere für das wenigstens eine Kavitations-Projektionsbild ein korrigiertes Projektionsbild bestimmt werden, in welchem die Abbildung der wenigstens einen Kavitationsblase entfernt wurde. Die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst dann die Mehrzahl von Projektionsbildern, wobei das wenigstens eine Kavitations-Projektionsbild durch das entsprechende korrigierte Projektionsbild ersetzt wurde.
In einem Verfahrensschritt eines Rekonstruierens DET-3 des dreidimensionalen medizinischen Bildes wird das dreidimensionale medizinische Bild in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern rekonstruiert. Dabei kann ein Standard-Algorithmus zur Rekonstruktion auf die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbilder angewendet werden. Der Standard-Algorithmus kann beispielsweise eine gefilterte Rückprojektion sein bzw. auf dieser basieren.
In einem Verfahrensschritt eines Bereitstellens PROV-1 des dreidimensionalen medizinischen Bildes, wird das dreidimensionale medizinische Bild für eine weitere Verwendung bereitgestellt. Dabei kann das dreidimensionale medizinische Bild in einer Datenbank oder auf einem Speichermedium gespeichert bzw. hinterlegt werden. Die Datenbank kann dabei ein Bildarchivierungs- und Kommunikations-System (engl.: Picture Archive and Communication System, Akronym: PACS) sein. Die Datenbank kann insbesondere auf einem Server hinterlegt sein. Der Server kann ein lokaler Server oder ein Cloud-Server sein.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschrittes eines Bestimmens DET-2 einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern.
Insbesondere kann der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern in dem in der Beschreibung zu 1 beschriebenen Verfahren wie im Folgenden beschrieben ausgebildet sein.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst einen Verfahrensschritt eines Rekonstruierens DET-4 eines vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes. Das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild wird mit dem in der Beschreibung zu 1 beschriebenen Standard-Algorithmus in Abhängigkeit der Mehrzahl von Projektionsbildern rekonstruiert. Das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild umfasst dabei insbesondere den Bildfehler durch die Inkonsistenzen auf Grund der wenigstens einen Kavitationsblase in der Mehrzahl von Projektionsbildern.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens DET-5 einer Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern. Die vorläufigen Projektionsbilder werden durch eine Vorwärtsprojektion des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes bestimmt. Dabei werden die vorläufigen Projektionsbilder derart bestimmt, dass für jedes Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern ein entsprechendes vorläufiges Projektionsbild bestimmt wird. Einander entsprechende Projektionsbilder bilden das Untersuchungsobjekt aus demselben Winkel ab. Außerdem umfassen einander entsprechende Projektionsbilder vorteilhafterweise die gleiche Anzahl von Pixeln, welche in Pixelmatrizen angeordnet sind, die die gleichen Dimensionen aufweisen.
Durch die Vorwärtsprojektion wird der Bildfehler aus dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild auf die vorläufigen Projektionsbilder übertragen. Aufgrund der Inkonsistenzen zwischen den Projektionsbildern und dem daraus resultierenden Bildfehler ist die Rekonstruktion nicht umkehrbar. Aus diesem Grund weicht ein vorläufigen Projektionsbild von seinem entsprechenden Projektionsbild ab.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens DET-6 einer Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern. Jedes Differenz-Projektionsbild entspricht der Differenz von einem Projektionsbild und dem entsprechenden vorläufigen Projektionsbild. Die Differenz wird dabei pixelweise bestimmt. Jedes Differenz-Projektionsbild entspricht somit einem vorläufigen Projektionsbild und einem Projektionsbild bzw. ist diesen zugeordnet.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Filterns DET-7 der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbilder. Dabei werden diejenigen Differenz-Projektionsbilder, deren entsprechende bzw. zugeordnete Projektionsbilder die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, gewichtet. Insbesondere können die Differenz-Projektionsbilder, deren entsprechenden Projektionsbilder die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden, geringer gewichtet werden als das wenigstens eine Differenz-Projektionsbild, das dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild entspricht.
In Ausführungen der Erfindung werden die Differenz-Projektionsbilder, deren entsprechenden Projektionsbilder die wenigstens eine Kavitationsblase nicht abbilden zum Wichten in dem Verfahrensschritt des Filterns DET-7 der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern mit einem Wichtungsfaktor multipliziert. Mit anderen Worten werden diejenigen Differenz-Projektionsbilder mit dem Wichtungsfaktor multipliziert, die nicht dem wenigstens einen Kavitations-Projektionsbild zugeordnet sind bzw. entsprechen. Die Multiplikation mit dem Wichtungsfaktor erfolgt dabei pixelweise.
In Ausführungen der Erfindung kann der Wichtungsfaktor null sein. Alternativ kann der Wichtungsfaktor in Wert zwischen null und eins sein.
In einer optionalen Ausführung der Erfindung kann das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild pixelweise mit einem zweiten Wichtungsfaktor multipliziert werden. Der zweite Wichtungsfaktor kann dabei größer als eins sein. Insbesondere kann der zweite Wichtungsfaktor ein Wert zwischen 1 und 2 oder zwischen 1 und 5 sein.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Addierens DET-8 von wenigstens einem, insbesondere von jedem Projektionsbild mit dem entsprechenden gefilterten Differenz-Projektionsbild. Dabei wird die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern bestimmt. Mit anderen Worten umfasst die Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern die Ergebnisbilder der Addition. Die Addition wird dabei pixelweise durchgeführt.
In Ausführungen der Erfindung werden die Verfahrensschritte des Rekonstruierens DET-4 des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes, des Bestimmens DET-5 der Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern, des Bestimmens DET-6 der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern, des Filterns DET-7 der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern und des Addierens DET-8 von jedem Projektionsbild mit dem entsprechenden gefilterten Differenz-Projektionsbild iterativ ausgeführt. Insbesondere werden die genannten Verfahrensschritte so lange iterativ ausgeführt, bis ein Abbruchkriterium erreicht ist.
Bei der zweiten und allen folgenden Iterationen wird das vorläufige dreidimensionale medizinische Bild in dem Verfahrensschritt des Rekonstruierens DET-4 des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, die in der vorhergehenden Iteration bestimmt wurde, rekonstruiert. Alle anderen genannten Verfahrensschritte werden in jeder Iteration analog ausgeführt bzw. durchgeführt.
Beim Erreichen bzw. Erfüllen des Abbruchkriteriums wird keine weitere Iteration durchgeführt. Die in der zuletzt durchgeführten Iteration bestimmte Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ist die (endgültige) Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, in Abhängigkeit derer in dem Verfahrensschritt des Rekonstruierens DET-3 des dreidimensionalen medizinischen Bildes das dreidimensionale medizinische Bild rekonstruiert wird.
In Ausführungen der Erfindung kann das Abbruchkriterium wenigstens eines der folgenden Kriterien sein: eine maximale Anzahl an Iterationen, eine maximale Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen oder eine maximale Abweichung zwischen den vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen.
Das Kriterium der maximalen Anzahl an Iterationen gibt an, wie viele Iterationen bzw. wie viele Durchläufe maximal durchgeführt werden sollen. Das Kriterium ist erfüllt, wenn die entsprechende Anzahl an Iterationen durchgeführt wurde.
Das Kriterium der maximalen Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen ist erfüllt, wenn die Abweichung zwischen den vorläufigen Projektionsbildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen den Wert der maximalen Abweichung unterschreitet. Zum Bestimmen der Abweichung können zunächst die einander entsprechenden vorläufigen Projektionsbilder von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen pixelweise voneinander subtrahiert werden. Zwei einander entsprechende vorläufige Projektionsbilder bilden das Untersuchungsobjekt aus dem gleichen Winkel ab. Beim Subtrahieren werden die Pixelwerte von zwei einander entsprechenden Pixeln voneinander subtrahiert. Zwei einander entsprechende Pixel sind an der gleichen Position in den Pixelmatrizen der beiden vorläufigen Projektionsbilder angeordnet. Für jedes Paar von vorläufigen Projektionsbildern kann dann ein quadratisches Mittel der Differenzen der Pixelwerte bestimmt werden. In Abhängigkeit der quadratischen Mittel der Paare von vorläufigen Projektionsbildern, kann quadratisches Gesamtmittel bestimmt werden. Die Abweichung ist dann das quadratisches Gesamtmittel der einzelnen quadratischen Mittel der Paare an vorläufigen Projektionsbildern. Alternative Abstandsmaße zum Bestimmen der Abweichung können alternativ genutzt werden.
Das Kriterium der maximalen Abweichung zwischen den vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen ist erfüllt, wenn eine Abweichung zwischen den vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildern von zwei aufeinanderfolgenden Iterationen die maximale Abweichung unterschreitet. Zum Bestimmen der Abweichung werden die Voxelwerte von zwei einander entsprechenden Voxeln der beiden vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bilder voneinander subtrahiert. Die Abweichung entspricht dann einem quadratischen Mittel der derart bestimmten Differenzen. Alternative Abstandsmaße zum Bestimmen der Abweichung können alternativ genutzt werden.
Das Abbruchkriterium kann insbesondere eines der Kriterien sein.
Das Abbruchkriterium kann insbesondere des Kriterium sein, welches als erstes erfüllt ist. Mit anderen Worten kann das Abbruchkriterium beim Erfüllen eines beliebigen der drei beschriebenen Kriterien erfüllt sein und die Iterationen abgebrochen werden.
Alternativ kann das Abbruchkriterium ein bestimmtes der drei beschriebenen Kriterien sein. In diesem Fall ist das Abbruchkriterium dann erfüllt, wenn das bestimmte Kriterium erfüllt ist.
Alternativ kann das Abbruchkriterium zwei oder alle drei Kriterien sein. Dann ist das Abbruchkriterium nur dann erfüllt, wenn beide oder alle drei Kriterien erfüllt sind.
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt.
Die Verfahrensschritte des Erfassens REC der Mehrzahl von Projektionsbildern, des Bestimmens DET-1 von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild, des Bestimmens DET-2 einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, des Rekonstruierens DET-3 des dreidimensionalen medizinischen Bildes und des Bereitstellens PROV-1 des dreidimensionalen medizinischen Bildes sind analog zu der Beschreibung zu 1 ausgebildet. Insbesondere kann der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern analog zu der Beschreibung zu 2 ausgebildet sein.
Das Verfahren umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Verfahrensschritt eines Bestimmens DET-9 einer räumlichen Umgebung, in der die wenigstens eine Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abgebildet ist. Mit anderen Worten wird in dem Verfahrensschritt die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt. Die Umgebung steht dabei in einem räumlichen Zusammenhang mit einem Ort bzw. einer Position der Kavitationsblase. Insbesondere umfasst die Umgebung wenigstens einen Bildbereich in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild, der räumlich an den Bildbereich, der die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet angrenzt. Die Umgebung wird in Abhängigkeit der Synchronisierung zwischen dem medizinischen Bildgebungssystem und dem Ultraschallsystem bestimmt.
Wie in Bezug zu 1 beschrieben, kann in Abhängigkeit der zeitlichen Synchronisierung das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild bestimmt werden. In Abhängigkeit der räumlichen Synchronisierung kann bestimmt werden, welcher wenigstens eine Pixel des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet. Insbesondere kann der wenigstens eine Pixel bestimmt werden, der gemäß der räumlichen Synchronisierung den Ort des Fokus` des Ultraschallpulses in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abbildet. In diesem Fall wird angenommen, dass sich die wenigstens eine Kavitationsblase am Ort des Fokus` befindet. Alternativ kann der wenigstens eine Pixel in Abhängigkeit der räumlichen und der zeitlichen Synchronisierung bestimmt werden. Dafür wird ein Zeitintervall zwischen dem Aussenden des Ultraschallpulses und dem Erfassen des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes bestimmt. Anschließend kann die Diffusion der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt ausgehend von einem Entstehungsort der wenigstens einen Kavitationsblase innerhalb des Zeitintervalls simuliert bzw. modelliert werden. Der Entstehungsort kann der Ort des Fokus' sein. Alternativ kann der Entstehungsort in einem spezifischen räumlichen Verhältnis zu dem Ort des Fokus' stehen. Die Simulation bzw. das Modell berücksichtigt insbesondere ein Material bzw. eine Materialzusammensetzung bzw. eine Materialeigenschaft des Untersuchungsobjektes. Mit der Simulation bzw. dem Modell wird ein voraussichtlicher Ort in dem Untersuchungsobjekt bestimmt, zu dem die wenigstens eine Kavitationsblase mit größter Wahrscheinlichkeit in dem bestimmten Zeitintervall hin diffundiert. Durch die räumliche und zeitliche Synchronisierung kann also bestimmt werden, welcher wenigstens eine Pixel in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild den voraussichtlichen Ort abbildet.
Die Umgebung umfasst zusätzlich zu dem auf eine der beschriebenen Weisen bestimmten wenigstens einen Pixel Pixel des Kavitationsblasen-Projektionsbildes, die an den wenigstens einen Pixel angrenzen. Insbesondere kann die Umgebung in Abhängigkeit einer Unsicherheit der Simulation bzw. des Modells bzw. des bestimmten Fokus` diejenigen Pixel umfassen, welche alternativ mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit den voraussichtlichen Ort der wenigstens einen Kavitationsblase bzw. den Ort des Fokus' abbilden. Dafür kann eine minimale Wahrscheinlichkeit festgelegt werden. Die Pixel, die mit einer Wahrscheinlichkeit, die größer als die minimale Wahrscheinlichkeit ist, den voraussichtlichen Ort der wenigstens einen Kavitationsblase und/oder den Ort des Fokus abbilden können von der Umgebung umfasst sein.
Alternativ umfasst die Umgebung zusätzlich zu dem auf eine der beschriebenen Weisen bestimmten wenigstens einen Pixel weitere Pixel in Abhängigkeit von deren räumlichen Abstand zu dem wenigstens einen Pixel. Dafür kein ein maximaler Abstand festgelegt werden. Pixel, die einen Abstand zu dem wenigstens einen Pixel, der den voraussichtlichen Ort der wenigstens einen Kavitationsblase oder den Ort des Fokus' abbildet, aufweisen, der geringer als der maximale Abstand ist, können von der Umgebung umfasst sein.
Die minimale Wahrscheinlichkeit und der maximale Abstand können manuell oder automatisch vorgegeben bzw. festgelegt werden.
In Ausführungen der Erfindung wird die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild in Abhängigkeit einer Trajektorie des Fokus' des Ultraschallpulses in dem Untersuchungsobjekt bestimmt. Auf der Trajektorie kann eine Mehrzahl von Kavitationsblasen zu unterschiedlichen Zeitpunkten an unterschiedlichen Orten verursacht bzw. erzeugt werden bzw. entstehen. Die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase umfasst dann die Umgebung aller Kavitationsblasen, die zum Zeitpunkt des Erfassens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes existieren. Dafür kann für jede der Kavitationsblasen eine Sub-Umgebung, wie oben beschrieben, bestimmt werden. Eine Vereinigung der Sub-Umgebungen aller Kavitationsblasen beschreibt dann die Umgebung.
In Ausführungen der Erfindung wird die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild basierend auf einer Ultraschallbildgebung, welche die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt darstellt, bestimmt. Insbesondere kann basierend auf der Ultraschallbildgebung alternativ oder zusätzlich zu der Simulation bzw. dem Modell der voraussichtliche Ort der wenigstens einen Kavitationsblase zum Zeitpunkt des Erfassens des wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbildes bestimmt werden. Der voraussichtliche Ort kann dann basierend auf wenigstens einem Ultraschallbild, welches die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet, bestimmt werden.
In dem Verfahrensschritt des Filterns DET-7 der Mehrzahl von Differenz-Projektionsbildern wird dann auch das DifferenzProjektionsbild, welches dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild entspricht, außerhalb der Umgebung mit dem Wichtungsfaktor multipliziert. Mit anderen Worten werden die Pixelwerte der Pixel, die nicht von der Umgebung umfasst sind, mit dem Wichtungsfaktor multipliziert.
In Ausführungen der Erfindung können die Pixelwerte der Pixel, die von der Umgebung umfasst sind, mit dem zweiten Wichtungsfaktor, wie in der Beschreibung zu 2 beschrieben multipliziert werden.
4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt.
Die Verfahrensschritte des Erfassens REC der Mehrzahl von Projektionsbildern, des Bestimmens DET-1 von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild, des Bestimmens DET-2 einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, des Rekonstruierens DET-3 des dreidimensionalen medizinischen Bildes und des Bereitstellens PROV-1 des dreidimensionalen medizinischen Bildes sind analog zu der Beschreibung zu 1 ausgebildet. Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-9 der räumlichen Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase ist analog zu der Beschreibung zu 3 ausgebildet.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbilder umfasst in diesem Ausführungsbeispiel einen Verfahrensschritt eines Interpolierens DET-10 der räumlichen Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in Abhängigkeit benachbarter Bildbereiche in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild. Dabei werden die Pixelwerte der von der Umgebung umfassten Pixel durch Interpolationswerte ersetzt. Dabei können die Pixelwerte stetig ersetzt werden. Die Interpolationswerte hängen dabei von den Pixelwerten der benachbarten Bildbereiche ab. Die benachbarten Bildbereiche sind dabei die Bildbereiche in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild, die direkt an die Umgebung anschließen. Die benachbarten Bildbereiche umfassen eine Teilmenge der Pixel des Kavitationsblasen-Projektionsbildes.
Die Interpolation kann mit einem Standard-Verfahren durchgeführt werden. Dafür sind Verfahren zum Schließen von Bildbereichen bzw. zum Korrigieren von Fehlstellen in Bildern bekannt. Alternativ kann die Interpolation bzw. das Ersetzen der Pixelwerte durch Anwenden einer trainierten Funktion auf das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild durchgeführt werden. Trainierte Funktionen zum Schließen von Lücken oder Fehlstellen in Bildern oder zum Ersetzen von Bildbereichen sind bekannt.
Durch das Interpolieren DET-10 wird das korrigierte Projektionsbild bestimmt, welches das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild in der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ersetzt.
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschrittes eines Bestimmens einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern.
Insbesondere kann der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern in dem in der Beschreibung zu 1 beschriebenen Verfahren wie im Folgenden mit Bezug zu 5 beschrieben ausgebildet sein.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst einen Verfahrensschritt eines Bereitstellens PROV-2 eines früheren dreidimensionalen medizinischen Bildes des Untersuchungsobjektes. Das frühere dreidimensionale medizinische Bild bildet das Untersuchungsobjekt zu einem früheren Zeitpunkt, also zu einem Zeitpunkt vor dem Erfassen der Mehrzahl von Projektionsbildern ab. Das frühere dreidimensionale medizinische Bild wurde in Abhängigkeit einer Mehrzahl von früheren Projektionsbildern rekonstruiert.
Die früheren Projektionsbilder können dabei mit demselben medizinischen Bildgebungssystem erfasst worden sein, wie die Mehrzahl der Projektionsbilder.
Alternativ können die früheren Projektionsbilder mit einem anderen medizinischen Bildgebungssystem erfasst worden sein. Dabei kann das andere medizinische Bildgebungssystem derselben Gruppe von medizinischen Bildgebungssystemen angehören wie das medizinische Bildgebungssystem, mit welchem die Mehrzahl von Projektionsbildern erfasst wird. Dieselbe Gruppe bedeutet beispielsweise, dass beide medizinischen Bildgebungssysteme Computer-Tomographie-Systeme sind. Alternativ können die beiden medizinischen Bildgebungssysteme beispielsweise C-Bogen-Systeme sein. Dieselbe Gruppe bedeutet also, dass beide medizinischen Bildgebungssysteme auf derselben grundlegenden Technik bzw. Funktionsweise beruhen.
Alternativ können die beiden medizinischen Bildgebungssysteme verschiedenen Gruppen der Bildgebungssysteme angehören. Beispielsweise kann das medizinische Bildgebungssystem, mit welchem die Mehrzahl von früheren Projektionsbilder erfasst wurde, ein Magnet-Resonanz-Tomographie-System sein und das medizinische Bildgebungssystem zum Erfassen der Mehrzahl von Projektionsbildern ein Computer-Tomographie-System. Alternativ kann das medizinische Bildgebungssystem, mit welchem die Mehrzahl von früheren Projektionsbilder erfasst wurde ein Computer-Tomographie-System sein und das medizinische Bildgebungssystem zum Erfassen der Mehrzahl von Projektionsbildern ein C-Bogen-System. Beliebige andere Kombinationen sind möglich. Insbesondere wird dann das frühere dreidimensionale medizinische Bild derart bearbeitet, dass es dem dreidimensionalen medizinischen Bild ähnelt. Insbesondere wird der Wertebereich der Voxelwerte des früheren dreidimensionalen medizinischen Bildes an den Wertebereich der Voxelwerte des dreidimensionalen medizinischen Bildes angepasst.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Rekonstruierens DET-4 eines vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes mit einem Standard-Algorithmus in Abhängigkeit der Mehrzahl von Projektionsbilder. Dieser Verfahrensschritt ist gemäß der Beschreibung zu dem analogen Verfahrensschritt in 2 ausgebildet.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens DET-11 einer räumlichen Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild und in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild in Abhängigkeit von der Synchronisierung.
Die Umgebung steht dabei wie in der Beschreibung zu 3 beschrieben in einem räumlichen Zusammenhang mit einer Position bzw. einem Ort der wenigstens einen Kavitationsblase. Insbesondere kann die Umgebung wenigstens einen Bildbereich in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild oder in dem dreidimensionalen medizinischen Bild umfassen, der an den Bildbereich, der die wenigstens eine Kavitationsblase abbildet, angrenzt.
Die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild ist wie in der Beschreibung zu dem entsprechenden Verfahrensschritt des Bestimmens DET-9 der räumlichen Umgebung in 3 beschrieben ausgebildet.
Die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild kann analog bestimmt werden. Es ist bekannt, wo in dem Untersuchungsobjekt der Fokus des Ultraschallpulses positioniert ist. Auf Grund der räumlichen Synchronisierung kann daraus die entsprechende Position bzw. der Ort des Fokus' in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild abgeleitet werden. Mit anderen Worten kann, in Abhängigkeit der räumlichen Synchronisierung der wenigstens eine Voxel des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes bestimmt werden, der der Position bzw. dem Ort des Fokus' in dem Untersuchungsobjekt entspricht.
In einer vereinfachten Annahme kann angenommen werden, dass die wenigstens eine Kavitationsblase an dieser Position durch den Ultraschallpuls verursacht bzw. erzeugt wurde und dort abgebildet ist. Die Umgebung kann dann, weitere an den wenigstens einen, an dem Ort des Fokus' positionierten Voxel anschließende bzw. benachbarte Voxel umfassen. Die weiteren Voxel können dabei in Abhängigkeit einer Wahrscheinlichkeit, dass sie alternativ oder zusätzlich die wenigstens eine Kavitationsblase abbilden von der Umgebung umfasst werden. Alternativ oder zusätzlich können die Voxel in Abhängigkeit ihres räumlichen Abstandes zu dem wenigstens einen Voxel von der Umgebung umfasst sein. Die von der Umgebung umfassten Voxel können analog wie die von der Umgebung umfassten Pixel, gemäß der Beschreibung zu 3, bestimmt werden.
Zusätzlich kann mittels einer Simulation bzw. einem Modell simuliert bzw. modelliert werden, wie die wenigstens einen Kavitationsblase durch das Untersuchungsobjekt diffundiert. Basierend auf der zeitlichen Synchronisierung kann dabei bestimmt werden, an welchen Orten bzw. Positionen in dem Untersuchungsobjekt die wenigstens eine Kavitationsblase voraussichtlich während des Erfassens der Mehrzahl von Projektionsbildern war. Basierend auf der räumlichen Synchronisierung können daraus die Voxel in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild bestimmt werden, die diese voraussichtlichen Orte in dem Untersuchungsobjekt abbilden. Diese Voxel können dann von der Umgebung umfasst sein. Außerdem können Voxel, die an diese Voxel angrenzen, gemäß der oben beschriebenen Kriterien (Wahrscheinlichkeit bzw. Unsicherheit und/oder Abstand) von der Umgebung umfasst werden.
Alternativ oder zusätzlich kann der voraussichtliche Ort bzw. die voraussichtliche Position der wenigstens einen Kavitationsblase mit einer Ultraschallbildgebung, wie in der Beschreibung zu 3 beschrieben, bestimmt werden.
Insbesondere kann wie in der Beschreibung zu 3 beschrieben eine Trajektorie des Fokus' des Ultraschallpulses in dem Untersuchungsobjekt beim Bestimmen der Umgebung in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild berücksichtigt werden. Dabei kann die Umgebung wenigstens die Voxel umfassen, die auf der Trajektorie des Fokus' liegen.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Registrierens DET-12 des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes mit dem früheren dreidimensionalen medizinischen Bild. Beim Registrieren DET-12 wird das frühere dreidimensionale medizinische Bild mittels einer affinen Transformation mit dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild registriert. Dabei wird eine einszu-eins-Korrespondenz zwischen den Voxeln des früheren dreidimensionalen medizinischen Bildes und des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes bestimmt. Mit anderen Worten werden in den beiden Bildern jeweils Voxelpaare bestimmt, die einander entsprechen. Zwei einander entsprechende Voxel bilden dabei denselben Teil des Untersuchungsobjektes ab.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Ersetzens DET-13 der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild durch die entsprechende Umgebung in dem früheren dreidimensionalen medizinischen Bild. Dabei werden die Voxelwerte der von der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bild umfassten Voxel durch die Voxelwerte der entsprechenden Voxel in dem früheren dreidimensionalen medizinischen Bild ersetzt.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Bestimmens DET-14 einer Mehrzahl von vorläufigen Projektionsbildern durch Vorwärtsprojektion des vorläufigen dreidimensionalen medizinischen Bildes. Die vorläufigen Projektionsbilder werden derart bestimmt, dass jedem vorläufigen Projektionsbild genau ein Projektionsbild zugeordnet ist bzw. entspricht. Zwei einander entsprechende bzw. zugeordnete Projektionsbilder bilden dabei das Untersuchungsobjekt aus demselben Winkel ab. Insbesondere kann bei zwei einander zugeordneten bzw. entsprechenden Projektionsbildern, jedem Pixel des vorläufigen Projektionsbildes ein Pixel des Projektionsbildes zugeordnet werden. Einander zugeordnete Pixel bilden denselben Teil des Untersuchungsobjektes aus demselben Winkel ab.
Der Verfahrensschritt des Bestimmens DET-2 der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst außerdem einen Verfahrensschritt eines Ersetzens DET-15 der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild durch den entsprechenden Bereich aus dem zugeordneten vorläufigen Projektionsbild. Dabei werden die Pixelwerte, der von der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem Kavitationsblasen-Projektionsbild umfassten Pixel, durch die Pixelwerte der den Pixeln der Umgebung zugeordneten Pixel des dem Kavitationsblasen-Projektionsbild zugeordneten vorläufigen Projektionsbild ersetzt. Auf diese Weise wird das dem Kavitationsblasen-Projektionsbild entsprechende korrigierte Projektionsbild bestimmt. Mit anderen Worten ist das Kavitationsblasen-Projektionsbild, in welchem die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase ersetzt wurde, das korrigierte Projektionsbild. Das korrigierte Projektionsbild wird dann von der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern umfasst.
6 zeigt ein System SYS zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt.
Das dargestellte System SYS zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt ist dazu ausgebildet ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt auszuführen. Das System SYS umfasst eine Schnittstelle SYS.IF, eine Recheneinheit SYS.CU und eine Speichereinheit SYS.MU.
Das System SYS kann insbesondere ein Computer, ein Mikrocontroller oder ein integrierter Schaltkreis (integrated circuit, IC) sein. Alternativ kann das System SYS ein reales oder virtuelles Computer-Netzwerk sein (eine technische Bezeichnung für ein reales Computer-Netzwerk ist „Cluster“, eine technische Bezeichnung für ein virtuelles Computer-Netzwerk ist „Cloud“). Das System SYS kann als virtuelles System ausgebildet sein, welches auf einem Computer oder einem realen Computer-Netzwerk oder einem virtuellen Computer-Netzwerk ausgeführt wird (eine technische Bezeichnung ist „Virtualization“) .
Die Schnittstelle SYS.IF kann eine Hardware- oder Software-Schnittstelle sein (beispielsweise ein PCI bus, USB oder Firewire). Die Recheneinheit SYS.CU kann Hardware und/oder Software Bestandteile umfassen, beispielsweise einen Mikroprozessor oder einen sogenannten FPGA (Field Programmable Gate Way). Die Speichereinheit SYS.MU kann als nicht permanent arbeitender Arbeitsspeicher (Random Access Memory, RAM) oder als permanenter Massenspeicher (Festplatte, USB-Stick, SD-Karte, Solid State Disk (SSD)) ausgebildet sein.
Die Schnittstelle SYS.IF kann insbesondere eine Mehrzahl an Sub-Schnittstellen umfassen, die unterschiedliche Verfahrensschritte des jeweiligen erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen. Mit anderen Worten kann die Schnittstelle SYS.IF als eine Mehrzahl an Schnittstellen SYS.IF ausgebildet sein. Die Recheneinheit SYS.CU kann insbesondere eine Mehrzahl an Sub-Recheneinheiten umfassen, die unterschiedliche Verfahrensschritte des jeweiligen erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen. Mit anderen Worten kann die Recheneinheit SYS.CU als eine Mehrzahl an Recheneinheiten SYS.CU ausgebildet sein.
Wo noch nicht explizit geschehen, jedoch sinnvoll und im Sinne der Erfindung, können einzelne Ausführungsbeispiele, einzelne ihrer Teilaspekte oder Merkmale miteinander kombiniert bzw. ausgetauscht werden, ohne den Rahmen der hiesigen Erfindung zu verlassen. Mit Bezug zu einem Ausführungsbeispiel beschriebene Vorteile der Erfindung treffen ohne explizite Nennung, wo übertragbar, auch auf andere Ausführungsbeispiele zu.

Claims

Computerimplementiertes Verfahren zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt, wobei die wenigstens eine Kavitationsblase durch wenigstens einen von einem Ultraschallsystem ausgesendeten Ultraschallpuls in dem Untersuchungsobjekt verursacht wird, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: - Erfassen (REC) einer Mehrzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit einem medizinischen Bildgebungssystem, wobei das medizinische Bildgebungssystem mit dem Ultraschallsystem synchronisiert ist, - Bestimmen (DET-1) von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild aus der Mehrzahl von Projektionsbildern in Abhängigkeit der Synchronisierung, wobei das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ein Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern ist, auf welchem die wenigstens eine Kavitationsblase abgebildet ist, - Bestimmen (DET-2) einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, wobei in der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern durch ein entsprechendes korrigiertes Projektionsbild ersetzt ist, - Rekonstruieren (DET-3) des dreidimensionalen medizinischen Bildes in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern, - Bereitstellen (PROV-1) des dreidimensionalen medizinischen Bildes, wobei der Verfahrensschritt des Bestimmens der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern folgende Verfahrensschritte umfasst: - Bestimmen (DET-9) einer räumlichen Umgebung, in der die wenigstens eine Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abgebildet ist, in Abhängigkeit von der Synchronisierung, - Interpolieren (DET-10) der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in Abhängigkeit benachbarter Bildbereiche in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild in Abhängigkeit eines Zeitpunkts des Aussendens des Ultraschallpulses und/oder in Abhängigkeit einer Trajektorie eines Fokus` des Ultraschallpulses in dem Untersuchungsobjekt und/oder basierend auf einer Ultraschallbildgebung, welche die wenigstens eine Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt darstellt, bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ultraschallsystem und das medizinische Bildgebungssystem zeitlich und/oder räumlich zueinander synchronisiert sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ultraschallsystem ein Histotripsie-System ist und/oder wobei das medizinische Bildgebungssystem ein Röntgensystem ist.
System (SYS) zum Erstellen eines dreidimensionalen medizinischen Bildes eines Untersuchungsobjektes unter Berücksichtigung wenigstens einer zeitlich und/oder räumlich variablen Kavitationsblase in dem Untersuchungsobjekt, wobei die wenigstens eine Kavitationsblase durch wenigstens einen von einem Ultraschallsystem ausgesendeten Ultraschallpuls in dem Untersuchungsobjekt verursacht wird, wobei das System (SYS) eine Schnittstelle (SYS.IF) und eine Recheneinheit (SYS.CU) umfasst, wobei die Schnittstelle (SYS.IF) und/oder die Recheneinheit (SYS.CU) zum Erfassen (REC) einer Mehrzahl von Projektionsbildern des Untersuchungsobjektes mit einem medizinischen Bildgebungssystem ausgebildet ist, wobei das medizinische Bildgebungssystem mit dem Ultraschallsystem synchronisiert ist, wobei die Recheneinheit (SYS.CU) außerdem zum Bestimmen (DET-1) von wenigstens einem Kavitationsblasen-Projektionsbild aus der Mehrzahl von Projektionsbildern in Abhängigkeit der Synchronisierung ausgebildet ist, wobei das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild ein Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern ist, auf welchem die wenigstens eine Kavitationsblase abgebildet ist, wobei die Recheneinheit (SYS.CU) außerdem zum Bestimmen (DET-2) einer Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ausgebildet ist, wobei in der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern das wenigstens eine Kavitationsblasen-Projektionsbild der Mehrzahl von Projektionsbildern durch ein entsprechendes korrigiertes Projektionsbild ersetzt ist, wobei die Recheneinheit (SYS.CU) außerdem zum Rekonstruieren (DET-3) des dreidimensionalen medizinischen Bildes in Abhängigkeit der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern ausgebildet ist, wobei die Schnittstelle (SYS.IF) außerdem zum Bereitstellen (PROV-1) des dreidimensionalen medizinischen Bildes ausgebildet ist, wobei der Verfahrensschritt des Bestimmens (DET-2) der Mehrzahl von korrigierten Projektionsbildern folgende Verfahrensschritte umfasst: - Bestimmen (DET-9) einer räumlichen Umgebung, in der die wenigstens eine Kavitationsblase in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild abgebildet ist, in Abhängigkeit von der Synchronisierung, - Interpolieren (DET-10) der Umgebung der wenigstens einen Kavitationsblase in Abhängigkeit benachbarter Bildbereiche in dem wenigstens einen Kavitationsblasen-Projektionsbild, wobei die Schnittstelle (SYS.IF) und/oder die Recheneinheit (SYS.CU) außerdem zum Ausführen der vorgenannten Verfahrensschritte ausgebildet sind.
Computerprogrammprodukt mit einem Computerprogramm, welches direkt in einen Speicher (SYS.MU) eines Systems (SYS) ladbar ist, mit Programmabschnitten, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem System (SYS) ausgeführt werden.
Computerlesbares Speichermedium, auf welchem von einem Bestimmungssystem (SYS) lesbare und ausführbare Programmabschnitte gespeichert sind, um alle Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 auszuführen, wenn die Programmabschnitte von dem System (SYS) ausgeführt werden.