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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Bildes aus
einem dreidimensionalen Abbild eines Objekts.
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Insbesondere
mit modernen bildgebenden medizintechnischen Geräten aufgenommene Bilder weisen
eine relativ hohe Auflösung
in allen Richtungen auf, so dass mit ihnen verstärkt 3D-Aufnahmen (Volumendatensätze) erstellt
werden. Bildgebende medizintechnische Geräte sind z.B. Ultraschall-, Computertomographie-,
Magnetresonanz- oder Röntgengeräte oder
PET-Scanner. Ferner
können öfter Computertomographie-
(CT) oder Röntgengeräte eingesetzt
werden, da sich eine Strahlenbelastung, die ein Lebewesen während einer
Untersuchung mit einem dieser Geräte ausgesetzt ist, verringert
hat. Volumendatensätze
weisen jedoch eine größere Datenmenge
auf als Bilddatensätze
von herkömmlichen
zweidimensionalen Bildern, weshalb eine Auswertung von Volumendatensätzen relativ zeitaufwändig ist.
Die eigentliche Aufnahme der Volumendatensätze dauert zur Zeit in etwa
eine halbe Minute, wobei man für
das Durchforsten und Aufbereiten des Volumendatensatzes oft eine
halbe Stunde oder mehr benötigt.
Daher sind automatische Erkennungs- und Aufbereitungsverfahren notwendig
und willkommen.
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Des
Weiteren kann es sein, dass feine Strukturen in der Darstellung
insbesondere großer
Volumendatensätze
untergehen, bzw. dass Kontrastmittel benötigt werden, um feine Strukturen
sichtbar zu machen. Dies gilt z.B. zur Darstellung kleiner Gefäße.
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Bis
etwa zum Jahr 2000 war es in der Computertomographie (CT) fast nur üblich, eine
Diagnose anhand axialer Schichtstapel (Schnittbilder) zu treffen
oder sich zumindest für
einen Befund vorwiegend an den Schnittbildern zu orientieren. Seit
etwa 1995 sind dank der Rechenleistung von Computern 3D- Darstellungen auf
Befundungskonsolen verbreitet; sie hatten aber zuerst eher wissenschaftliche oder
ergänzende
Bedeutung. Um dem Arzt eine Diagnose zu erleichtern, sind ferner
im Wesentlichen vier Grundverfahren der 3D-Visualisierung entwickelt worden:
- 1. Multiplanare Reformatierung (MPR): Dies
ist nichts anderes als eine Neuzusammenstellung des Volumendatensatzes
in anderer Orientierung als z.B. den ursprünglichen horizontalen Schichten.
Es wird insbesondere zwischen der orthogonalen MPR (3 MPRs,
jeweils senkrecht zu einer Koordinatenachse), der freien MPR (schräge Schichten;
abgeleitet = interpoliert) und der Curved MPR (Schichterstellung
parallel zu einem beliebigen Pfad durch das Abbild des Körpers des Lebewesens
und z.B. senkrecht zu der MPR, in welcher der Pfad gezeichnet wurde)
unterschieden.
- 2. Shaded Surface Display (SSD): Segmentierung des Volumendatensatzes
und Darstellung der Oberfläche
der herausgeschnittenen Objekte, meist stark geprägt durch
Orientierung an den CT-Werten und manuelles Hilfs-Editing.
- 3. Maximal Intensity Projection (MIP): Darstellung der höchsten Intensität entlang
jedes Sehstrahls. Bei der so genannten Thin MIP wird nur ein Teilvolumen
dargestellt.
- 4. Volume Rendering(VR): Darunter wird eine Modellierung der
Abschwächung
des Sehstrahls, der vergleichbar einem Röntgenstrahl in das Objekt eindringt,
verstanden. Dadurch wird die gesamte Tiefe des abgebildeten Körpers (teilweise
durchscheinend) erfasst; es gehen jedoch Einzelheiten von kleinen
und vor Allem dünnschichtig
dargestellten Objekten verloren. Die Darstellung wird manuell durch
Einstellung so genannter Transferfunktionen (Farb-Lookup-Tabellen)
geprägt.
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Eine
andere wichtige Art der schnellen Visualisierung, jedoch kein eigentliches
3D-Verfahren, ist das filmartige Eintauchen in einen Schichtstapel,
bei dem eine Schicht nach der anderen dargestellt wird.
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Aus
der
US 4,879,652 ist
ein Verfahren für eine
spezielle schattierte Darstellung eines in einem Volumendatensatz
abgebildeten Objekts beschrieben. Der Volumendatensatz wird dabei
mit einem nuklear-medizintechnischen Gerät hergestellt. In der US 2002/0164061
A1 und der
US 5,425,407 sind Verfahren
zum Erkennen von in einem medizinischen Bild abgebildeten Umrissen
offenbart.
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Aus
der
US 5,891,030 A ist
ein Verfahren zur Darstellung tubulärer Strukturen eines menschlichen Körpers, insbesondere
des Kolons, mittels medizinischer Bildgebungsverfahren wie die Computertomographie
bekannt. Nach einer Aufnahme axialer Schichten des Kolons erfolgt
die Verarbeitung der Bilder. Die Mittellinie des Kolons wird dabei
manuell und/oder semi-automatisch mit Hilfe von volumengerenderten
Scout-Bildern, reformatierte Querschnittsbilder und intraluminalen
Ansichten bestimmt. Nach Bestimmung der Mittellinie werden zur Erleichterung der
Diagnose mehrere Bilder dargestellt. Diese Bilder umfassen Axialschnitte,
transluminale Querschnitte und intraluminale, volumengerenderte
Ansichten.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, mit
dessen Hilfe ein Bild hergestellt wird, mit dem ein im Volumendatensatz
gespeichertes Abbild, insbesondere feine Strukturen entlang einer
Oberfläche,
verbessert dargestellt werden können.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch ein Verfahren zum Herstellen eines Bildes, aufweisend folgende
Verfahrensschritte:
- – Ausgehend von einem dreidimensionalen
Abbild eines Objektes, wobei das dreidimensionale Abbild als Volumendatensatz
ge speichert ist, der als Schichtstapel aus Schnittbildern betrachtet
wird, deren Bilddaten jeweils mit kartesischen Koordinaten beschrieben
sind,
- – Durchführen einer
Koordinatentransformation für
jedes Schnittbild nach Polarkoordinaten bezüglich einer Geraden, die durch
das dreidimensionale Abbild verläuft
und wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu den einzelnen Schnittbildern ausgerichtet
ist,
- – Ermitteln
der Konturen, die in jedem transformierten Schnittbild abgebildet
und der Oberfläche des
dreidimensionalen Abbildes zugeordnet sind,
- – Segmentieren
der Oberfläche
durch Rücktransformieren
der Bildpunkte der ermittelten Konturen in das dem Volumendatensatz
zugeordnete Koordinatensystem,
- – Transformieren
des Volumendatensatzes derart, dass im transformierten Volumendatensatz die
ursprünglich
gekrümmte
segmentierte Oberfläche
in einer Ebene zu liegen kommt, durch Re-Extrahieren von Bildpunkten
entlang der Konturen, und
- – Darstellen
der in die Ebene transformierten gekrümmten Oberfläche des
dreidimensionalen Abbildes mit einer Schicht vorgegebener Dicke
innerhalb und/oder außerhalb
des dreidimensionalen Abbildes.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Verfahren
kann eine aufwändige
Durchforstung des kompletten Volumendatensatzes für spezielle
Fragestellungen automatisiert und damit für den Arzt vereinfacht und
beschleunigt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Art "Curved MIP" erzeugt, d.h. eine komplexe
Reformatierung der Bildinhalte des Volumendatensatzes durchgeführt. Diese
erfolgt nicht senkrecht zu einer Ebene und parallel zu einer Linie wie
bei der CurvedMPR, sondern parallel zur segmentierten Oberfläche des
dreidimensionalen Abbildes.
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Zunächst wird
automatisch die Oberfläche des
dreidimensionalen Abbildes bestimmt (heraussegmentiert). Daraufhin
findet eine Transformation des Volumendatensatzes statt, wobei dieser
derart transformiert wird, dass im transformierten Volumendatensatz
die in der Regel gekrümmte
segmentierte Oberflache in einer Ebene zu liegen kommt. Die Transformation
des Volumendatensatzes geschieht dadurch, dass zuerst die in der
Regel gekrümmte
segmentierte Oberfläche
in die Ebene transformiert wird, als ob man die gekrümmte Ebene
im dreidimensionalen Abbild abrollen würde. Man denke hier zum Vergleich
an die Projektion der Erdoberfläche
auf Landkarten. Insbesondere wenn es sich bei dem Objekt um den
Torso eines Lebewesens handelt, der quasi Säulenform, mit näherungsweise
elliptischer Grundfläche
aufweist, lässt
sich die Oberfläche
in eine ebene Fläche abrollen.
Darauf wird die in die Ebene transformierte Oberfläche mit
einer Schicht vorgegebener Dicke dargestellt, wobei die Schicht
der Schicht im dreidimensionalen Abbild entspricht, die sich innerhalb und/oder
außerhalb
der gekrümmten
Oberfläche
befindet.
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Wenn
das dreidimensionale Abbild in Form mehrerer aufeinanderfolgender
Schnittbilder vorliegt und die Bilddaten jedes Schnittbildes mit
kartesischen Koordinaten beschrieben sind, (z.B. dargestelltes hautnahes
Gewebe oder Strukturen entlang eines Röhrenknochens), so wird die
Segmentierung der Oberfläche
des dreidimensionalen Abbildes nach folgenden Verfahrensschritten
ausgeführt:
- – Durchführen einer
Koordinatentransformation für
jedes Schnittbild nach Polarkoordinaten bezüglich einer Geraden, die durch
das dreidimensionale Abbild verläuft
und wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu den einzelnen Schnittbildern ausgerichtet
ist,
- – Ermitteln
der Konturen, die in jedem transformierten Schnittbild abgebildet
und der Oberfläche des
dreidimensionalen Abbildes zugeordnet sind,
- – Rücktransformieren
der Bildpunkte der ermittelten Konturen in das dem Volumendatensatz
zugeordnete Koordinatensystem und
- – Re-Extrahieren
von Bildpunkten entlang der Konturen für die Darstellung der in die
Ebene transformierten Oberfläche
des dreidimensionalen Abbildes mit der Schicht vorgegebener Dicke innerhalb
und/oder außerhalb
des dreidimensionalen Abbildes.
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Die
aufgerollte ebene Darstellung der Oberfläche des dreidimensionalen Abbildes
umfasst eine Schicht vorbestimmter Dicke unter und/oder oberhalb
der Oberfläche.
Die Dicke beträgt
z.B. einige Millimeter, wenn beispielsweise Blutgefäße untersucht
werden sollen. Bei einer Untersuchung der Struktur von Röhrenknochen
mag die Dicke fast einen Zentimeter betragen und bei einer Untersuchung der
Hirnhaut ist die Schicht wiederum relativ dünn. In dieser eher halbkugelähnlichen
Anordnung ist man näher
bei der Landkartenprojektion oder es ist eine streifenförmige Reorganisation
im Sinne des von R. Drebin in "Volume
Rendering", Computer
Graphics 22 (4), Seiten 65–74,
August 1988 beschriebenen Verfahrens möglich.
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Für die Schicht
vorgegebener Dicke der erzeugten Bildebene wendet man je nach Fragestellung
eine angemessene Verrechnungsart der hintereinanderliegenden Bildpunkte
an, je nach den Anforderungen der Darstellung. Randbedingungen sind hier
z.B. ein variabler oder konstanter Abstand der gesuchten Struktur
von der Oberfläche,
die Konstanz des Signalwerts der gesuchten Struktur, Rauschen, das
ggf. zu unterdrücken
ist, die Eigenschaft, dass eine Struktur höhere Dichte als die Umgebung
hat ( (kontrastmittelgefüllte)
Gefäße, Kalzifizierungen) oder
ein anderes Merkmal (Statistik höherer
Ordnung). Da nur das Abbild der Oberfläche und die abgebildete Schicht
vorgegebener Dicke dargestellt werden, ergibt sich ein Gewinn an
Kontrast.
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Nach
einer bevorzugten Variante der Erfindung ist das dreidimensionale
Abbild ein Abbild zumindest eines Teils eines Lebewesens und die
segmentierte Oberfläche
ist das Abbild der Körperoberfläche des
abgebildeten Lebewesens.
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Damit
können
z.B. automatisch das Abbild der Körperoberfläche des Lebewesens bzw. Abbilder hautnaher
Schichten bis zu einer definierbaren Tiefe dargestellt werden. Denkbar
sind hier Anwendungen zur Vorbereitung plastischer Operationen,
Vorbereitung der Gefäßchirurgie,
Hautkrebsscreening u.v.m. Es ist beispielsweise möglich, fein
auflösende
Darstellungen des subkutanen Gefäßbaumes
wiederzugeben.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist jedoch nicht auf die Körperoberfläche (Haut)
beschränkt; insbesondere
ist gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung vorgesehen, dass das Objekt ein Knochen oder ein Organ
eines Lebewesens ist. So kann insbesondere die Oberfläche eines
tieferliegenden Organs oder eine Grenzfläche innerhalb eines Organs
untersucht werden. Knochenuntersuchungen (Trabekelzustand) zur Bewertung
des Wachstums oder des Abbaus (bei Osteoporose) sind weitere mögliche Anwendungen.
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Um
verschiedenen Ansichten der transformierten Oberfläche zu erhalten,
ist es gemäß Ausführungsformen
der Erfindung vorgesehen, dass die transformierte Ebene in Blickrichtung
in das dreidimensionale Abbild und/oder in Blickrichtung aus dem dreidimensionalen
Abbild ausgerichtet ist. Somit kann die zu untersuchende Oberfläche bzw.
deren Abbild von verschiedenen Blickrichtungen untersucht werden.
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Für verschiedene
Darstellungen der Schicht vorgegebener Dicke ist es außerdem vorgesehen, die
der Schicht vorgegebener Dicke zugeordneten Bilddaten mittels MPR
(multiplanare Reformation), MIP (maximal oder minimal intensity
projection), Volume Rendering (VR) und/oder gefiltert (geglättet kantenbetont
oder sonst strukturbetont) darzustellen.
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Ein
Ausführungsbeispiel
ist exemplarisch in den beigefügten
schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
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1 einen
Computertomographen,
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2 ein
dreidimensionales Abbild des Bauchraumes eines Patienten in Form
eines aus mehreren Schnittbildern bestehenden Volumendatensatzes,
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3 ein
Schnittbild des in der 2 gezeigten Volumendatensatzes,
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4 nach
Polarkoordinaten transformierte Bildinformationen des in der 3 dargestellten Schnittbildes,
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5 einen
Bilddatensatz, der das in eine Ebene transformierte Abbild der Körperoberfläche und
ein Abbild einer der Körperoberfläche anschließenden Schicht
umfasst, und
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6 das
dem in der 5 gezeigten Bilddatensatz zugeordnete
Bild.
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Die 1 zeigt
schematisch einen Computertomographen mit einer Röntgenstrahlenquelle 1, von
dem ein pyramidenförmiges
Röntgenstrahlenbündel 2,
dessen Randstrahlen in der 1 strichpunktiert
dargestellt sind, ausgeht, das ein Untersuchungsobjekt, beispielsweise
einen Patienten 3, durchsetzt und auf einen Strahlungsdetektor 4 trifft. Die
Röntgenstrahlenquelle 1 und
der Strahlungsdetektor 4 sind im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispieles
an einer ringförmigen
Gantry 5 einander gegenüberliegend
angeordnet. Die Gantry 5 ist bezüglich einer Systemachse 6,
welche durch den Mittelpunkt der ringförmigen Gantry 5 verläuft, an
einer in der 1 nicht dargestellten Halterungsvorrichtung
drehbar gelagert (vgl. Pfeil a).
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Der
Patient 3 liegt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispieles
auf einem für
Röntgenstrahlung
transparenten Tisch 7, welcher mittels einer in der 1 ebenfalls
nicht dargestellten Tragevorrichtung längs der Systemachse 6 verschiebbar
gelagert ist (vgl. Pfeil b).
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Die
Röntgenstrahlenquelle 1 und
der Strahlungsdetektor 4 bilden somit ein Messsystem, das bezüglich der
Systemachse 6 drehbar und entlang der Systemachse 6 relativ
zum Patienten 3 verschiebbar ist, so dass der Patient 3 unter
verschiedenen Projektionswinkeln und verschiedenen Positionen bezüglich der
Systemachse 6 durchstrahlt werden kann. Aus den dabei auftretenden
Ausgangssignalen des Strahlungsdetektors 4 bildet ein Datenerfassungssystem 9 Messwerte,
die einem Rechner 11 zugeführt werden, der mittels dem
Fachmann bekannten Verfahren ein Bild des Patienten 3 berechnet,
das wiederum auf einem mit dem Rechner 11 verbundenen Monitor 12 wiedergegeben
werden kann. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Datenerfassungssystem 9 mit
einer elektrischen Leitung 8, die in nicht dargestellter
Weise beispielsweise ein Schleifringsystem oder eine drahtlose Übertragungsstrecke
enthält,
mit dem Strahlungsdetektor 4 und mit einer elektrischen
Leitung 10 mit dem Rechner 11 verbunden.
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Der
in der 1 gezeigte Computertomograph kann sowohl zur Sequenzabtastung
als auch zur Spiralabtastung eingesetzt werden.
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Bei
der Sequenzabtastung erfolgt eine schichtweise Abtastung des Patienten 3.
Dabei wird die Röntgenstrahlenquelle 1 und
der Strahlungsdetektor 4 bezüglich der Systemachse 6 um
den Patienten 3 gedreht und das die Röntgenstrahlenquelle 1 und
den Strahlungsdetektor 4 umfassende Messsystem nimmt eine
Vielzahl von Projektionen auf, um eine zweidimensionale Schicht
des Patienten 3 abzutasten. Aus den dabei gewonnen Messwerten
wird ein die abgetastete Schicht darstellendes Schnittbild rekonstruiert.
Zwischen der Abtastung aufeinanderfolgender Schichten wird der Patient 3 jeweils
entlang der Systemachse 6 bewegt. Dieser Vorgang wiederholt
sich so lange, bis alle interessierenden Schichten erfasst sind.
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Während der
Spiralabtastung dreht sich das die Röntgenstrahlenquelle 1 und
den Strahlungsdetektor 4 umfassende Messsystem bezüglich der
Systemachse 6 und der Tisch 7 bewegt sich kontinuierlich
in Richtung des Pfeils b, d.h. das die Röntgenstrahlenquelle 1 und
den Strahlungsdetektor 4 umfassende Messsystem bewegt sich
relativ zum Patienten 3 kontinuierlich auf einer Spiralbahn
c, so lange, bis der interessierende Bereich des Patienten 3 vollständig erfasst
ist. Dabei wird ein Volumendatensatz generiert, der im Falle des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
nach dem in der Medizintechnik üblichen
DICOM-Standard kodiert ist.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
wird mit dem in der 1 dargestellten Computertomographen
ein aus mehreren aufeinanderfolgenden Schnittbildern bestehender
volumendatensatz des Bauchraums des Patienten 3 angefertigt. Der
Volumendatensatz, der in der 2 schematisch dargestellt
ist, umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ca. 250 CT-Schichten
(Schnittbilder) der Matrix 512 × 512.
In der 2 sind exemplarisch sieben Schnittbilder, die
mit den Bezugszeichen 21 bis 27 versehen sind,
angedeutet.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
soll die mit dem Volumendatensatz abgebildete Körperoberfläche und direkt darunter liegendes abgebildetes
Gewebe und abgebildete Gefäße dargestellt
werden. Dazu läuft
im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
auf dem Rechner 11 ein geeignetes Rechnerprogramm, das
die nun beschriebene Schritte ausführt.
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Zunächst wird
in einem ersten Durchgang zur Ermittlung der abgebildeten Körperoberfläche jedes
Schnittbild 21 bis 27 des Volumendatensatzes nach
Polarkoordinaten bezüglich
einer Geraden G, die durch das dreidimensionale Abbild des Bauchraums
des Patienten 3 verläuft,
transformiert. Die Gerade G ist wenigstens im Wesentlichen rechtwinklig zu
den einzelnen Schnittbildern 21 bis 27 ausgerichtet.
Die Gerade G verläuft
im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
im Wesentlichen durch das Zentrum des Volumendatensatzes und entspricht
der Z-Achse des den Volumendatensatz definierenden Koordinatensystems.
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Jedes
Schnittbild 21 bis 27, von denen das Schnittbild 21 in
der 3 exemplarisch dargestellt ist, ist im Falle des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
mit kartesischen Koordinaten (x, y) beschrieben. Anschließend werden
die Bildinformationen jedes Schnittbildes 21 bis 27 radial
neu angeordnet, indem sie bezüglich
der Gerade G bzw. bezüglich
der jeweiligen Schnittpunkte zwischen der Geraden G und dem entsprechenden
Schnittbild nach Polarkoordinaten (r, ϕ) transformiert
werden. Als Beispiel ist der Schnittpunkt S zwischen der Geraden
G und dem Schnittbild 21 in der 3 dargestellt.
Mit der Transformation nach Polarkoordinaten (r, ϕ) wird
auch das Abbild der Körperoberfläche des
Patienten 3 transformiert und als geschlossene Kontur in
jeder transformierten axialen Schicht (Schnittbild) dargestellt. Eine
dem Abbild der Körperoberfläche des
Patienten 3 zugeordnete Kontur 41 ist exemplarisch
in der 4 für
das nach Polarkoordinaten (r, ϕ) transformierte Schnittbild 21 dargestellt.
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Das
Ergebnis der Transformation nach Polarkoordinaten (r, ϕ)
ist ein linear aufgetragenes radiales Helligkeitsprofil. In dieser
Rechteckmatrix (abgeleitete Bildmatrix) wird nun eine Filterung
durchgeführt,
welche die der Körperoberfläche zugeordnete Konturen,
wie der in der 4 gezeigten 41, betont. Die
Filterantworten ersetzen die Helligkeitswerte in der abgeleiteten
Bildmatrix. Nun erfolgt die Suche des optimalen Pfades in dieser
Bildmatrix von oben nach unten zum identischen Start/Zielpunkt.
Das geschieht im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels mittels dynamischer
Optimierung, wie z.B. in R. Bellman, "Dynamic programming and stochastic control
processes", Information
and Control, 1(3), Seiten 228–239,
September 1958 beschrieben. Der optimierte Pfad stellt die radialen
Vektoren zu den Körperoberflächenbildpunkten
dar. In einem weiteren Schritt erfolgt eine Rücktransformation der nach Polarkoordinaten
transformierten Konturen 41 in die ursprünglichen
Koordinaten des Volumendatensatzes, so dass das gesamte, durch die
einzelnen Konturen der Schnittbilder bestimmte Konturensemble und
die entsprechenden Bildpunkte des ursprünglichen Volumendatensatzes
im Zusammenhang der Einzelkonturen über alle Schnittbilder 21 bis 27 überprüft werden.
Dies trägt
insbesondere zur Unterdrückung
von Fehlern (Ausreißern)
und zur Zuverlässigkeit
bei. An vermutlichen Fehlerstellen wird im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
eine Re-Segmentierung in den einzelnen Schnittbildern 21 bis 27 mit
anschließender
erneuter Überprüfung des
3D-Kontexts durchgeführt.
Somit ist das Abbild der Körperoberfläche des
Patienten 3 im Volumendatensatz segmentiert.
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Danach
erfolgt eine Re-Extraktion rechtwinklig zum Abbild der segmentierten
Körperoberfläche im Volumendatensatz.
Während
bei der Transformation nach Polarkoordinaten (r, ϕ) Helligkeitsprofile rechtwinklig
zu allen Punkten eines Kreises (idealisierte Oberflächenkontur)
aus den Originaldaten ermittelt und als Rechteckmatrix aufgetragen
wurden, gewinnt man bei der Re-Extraktion Profile rechtwinklig zum
Oberflächenverlauf
in jedem Bildpunkt des Abbildes der segmentierten Körperoberoberfläche (Körperoberflächenkontur).
Diese Re-Extraktion
wird erneut als Rechteckmatrix aufgetragen. Eine rechtwinklige Linie
darin, z.B. die Mittellinie, entspricht den Bildpunkten des Abbildes
der Körperoberfläche. Links
davon z.B. befinden sich die CT-Messwerte in der Nähe der Körperoberfläche nach
innen. Dadurch wird der Volumendatensatz derart transformiert, dass das
segmentierte Abbild der Körperoberfläche des Patienten 3 in
eine Ebene transformiert wird. Damit wird für die Gewinnung der Messwerte
(Re-Extraktion)
je nach Fragestellung eine Schicht unterhalb und/oder oberhalb der
segmentierten und in die Ebene transformierten Oberfläche, im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
also des segmentierten und in die Ebene transformierten Abbildes
der Körperoberfläche des
Patienten 3, ermittelt. Die Dicke dieser Schicht wird im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
vor dem Segmentieren in den Rechner 11 eingegeben. Folglich
entsteht ein in der 5 dargestell ter Bilddatensatz 51,
der die Struktur eines dünnen
Voxelquaders hat.
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Im
Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
entspricht die Dicke der Schicht, die an die Körperoberfläche anschließt, in etwa
5 mm. Somit ist es möglich,
dass im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ohne Kontrastmittel
Gefäße darstellbar
sind, die im Leistenbereich nahe unter der Haut des Patienten 3 liegen. Über diese
Dicke von 5 mm wird rechtwinklig zur Körperoberfläche im Falle des vorliegenden
Ausführungsbeispiels
jeweils die höchste
Dichte ermittelt und damit eine so genannte "Thin MIP" erstellt, jedoch, zurückbezogen
auf die ursprünglichen
Volumendaten, entlang des gekrümmten
Abbildes der Körperoberfläche. Für eine Beurteilung
kann der in der 5 dargestellte Bilddatensatz 51,
dessen entsprechendes Bild 61 in der 6 gezeigt
und auf dem Monitor 12 wiedergegeben ist, verwendet werden.
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Statt
des maximalen Signalwerts kann für andere
Fragestellungen genauso das Minimum verwendet oder eine andere Verrechnung
durchgeführt werden.
Für relativ
dicke Strukturen kann beispielsweise mit einer Mittelwertbildung
oder einem sonstigen Glättungsoperator
eine Verbesserung des Signal-/Rauschverhältnisses erreicht werden. Durch Auswahl
eines schmalen Bandes von Signalwerten (z.B. Hounsfield-Units) ist
es möglich,
Strukturen mit bestimmten Eigenschaften zu selektieren (z.B. Blutgefäße, Verkalkungen
...) oder komplementär
auszublenden.
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Durch
Analyse in der Ebene parallel zur Orientierungsfläche (vgl. 5)
lassen sich die Messwerte in ihrem flächenhaften Zusammenhang, z.B. nach
Textureigenschaften, analysieren und bildlich darstellen.
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Der
Volumendatensatz wird im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels
mit einem Computertomographen hergestellt und liegt in Form mehrerer
aufeinanderfolgender computerto mographischer Schnittbilder vor.
Der Volumendatensatz kann aber auch mit anderen bildgebenden Geräten, wie
insbesondere mit einem Magnetresonanzgerät, einem Röntgengerät, einem Ultraschallgerät oder einem PET-Scanner
hergestellt werden. Der Volumendatensatz muss auch nicht in Form
mehrerer aufeinanderfolgender computertomographischer Schnittbilder vorliegen.
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Das
zu segmentierende Abbild muss auch nicht notwendigerweise die Körperoberfläche eines Lebewesens
sein. Insbesondere sind Abbilder von Oberflächen von Organen oder Knochen
zu nennen.
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Das
Ausführungsbeispiel
hat ebenfalls nur exemplarischen Charakter.