DE19541500A1 - Verfahren zur Bilderzeugung bei einem medizintechnischen bildgebenden System - Google Patents

Description

In der Medizintechnik ist es bekannt, Bilddaten (Volumendaten) zu erzeugen, die ein Volumenbild verkörpern. Solche Bilddaten können z. B. mit einem Computertomographen durch Spiralabtastung des Objektes erzeugt werden.

Unter Multiplanar Reformatting (MPR) versteht man bei einem Computertomographen die Berechnung eines zweidimensionalen Schnittbildes beliebiger Orientierung aus einem dreidimen­ sionalen Volumendatensatz, der ein Volumenbild beschreibt. Dieser dreidimensionale Volumendatensatz wird z. B. bei der Computertomographie durch Berechnung einer Folge von zwei­ dimensionalen Schichtbildern, die in der x-y-Ebene liegen, an vorgegebenen z-Koordinaten gewonnen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, daß aus einem drei­ dimensionalen Volumendatensatz ein zweidimensionales Schnittbild beliebiger Orientierung effizient und schnell berechnet wird.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemaß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruches 1. Bei dem erfindungsgemaßen Verfahren wird das gewünschte zusätzliche zweidimensionale Schnittbild (MPR-Bild) mit beliebiger Orientierung simultan zusammen mit der Rekonstruktion der einzelnen Schichtbilder oder der Teil­ volumenbilder berechnet. Dieses MPR-Bild wird dann begleitend zur Darstellung der einzelnen Schichtbilder oder Teilvolumen­ bilder auf einem Bildschirm dargestellt. Es wächst im Laufe der Rekonstruktion (growing MPR). Somit wird bereits während der Messung und Rekonstruktion eine dreidimensionale Auswer­ tung möglich.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher er­ läutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Computertomographen zur Erläuterung des erfin­ dungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 2 Schnittdarstellungen zur Erläuterung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens, und

Fig. 3 eine Blockdarstellung zur Erläuterung der Einbettung der Berechnung in die Rekonstruktion von Schichtbil­ dern bei dem Computertomographen gemäß Fig. 1 ent­ sprechend Fig. 2.

Der in der Fig. 1 dargestellte Computertomograph weist eine Meßeinheit aus einer Röntgenstrahlenquelle 1, die ein fächer­ förmiges Röntgenstrahlenbündel 2 aussendet, und einem Strah­ lenempfänger 3 auf, welcher aus einer Reihe von Einzeldetek­ toren, z. B. aus 512 Einzeldetektoren, besteht. Der Fokus ist mit 11 bezeichnet. Der zu untersuchende Patient 4 liegt auf einer Patientenliege 5. Zur Abtastung des Patienten 4 wird die Meßeinheit 1, 3 um ein Meßfeld 9, in dem der Patient 4 liegt, um 360° gedreht. Die Drehachse ist mit 10 bezeichnet. Dabei wird die Röntgenstrahlenquelle 1, die von einem Rönt­ gengenerator 6 gespeist wird, gepulst oder mit Dauerstrahlung betrieben. Bei vorbestimmten Winkelpositionen der Meßeinheit 1, 3 werden Sätze von Daten erzeugt, die vom Strahlenempfän­ ger 3 einem Rechner 7 zugeführt werden, welcher aus den er­ zeugten Datensätzen die Schwächungskoeffizienten vorbestimm­ ter Bildpunkte berechnet und auf einem Sichtgerät 8 bildlich wiedergibt. Auf dem Sichtgerät 8 erscheint demgemäß ein Bild der durchstrahlten Schicht des Patienten.

Durch Abtastung mehrerer paralleler Schichten des Patienten 4 können mehrere parallele Schichtbilder 16 gemäß Fig. 2 er­ zeugt werden. Aus den Bilddaten der Schichtbilder 16 soll ein MPR-Schnittbild 17 dargestellt werden.

Die Lage des gewünschten MPR-Schnittbildes 17 wird vor Beginn der Rekonstruktion (der Berechnung der Einzelschichtbilder) festgelegt. Handelt es sich dabei um eine Ebene, genügt dafür die Angabe eines Punktes der Ebene sowie des Normalenvektors der Ebene. Für allgemeinere Verläufe des gewünschten MPR- Schnittbildes 17 ist eine entsprechend umfangreichere Be­ schreibung notwendig.

Anzugeben ist weiterhin die Auflösung, mit der das MPR-Bild dargestellt werden soll (pixel/cm).

Zu jedem rekonstruierten Einzelschichtbild 16 des Bildvolu­ mens wird nun unmittelbar die Schnittlinie mit dem gewünschten MPR-Schnittbild 17 berechnet und, soweit später wieder benötigt, abgespeichert. Ist das MPR-Schnittbild 17 eine Ebene, ist die Schnittlinie eine Gerade. Abhängig von der gewählten Auflösung des MPR-Schnittbildes werden ggf. unter Verwendung vorher berechnet er und abgespeicherter Schnittlinien Zwischenwerte zwischen Schnittlinien durch Interpolation berechnet. Liegen die Schnittlinien enger als die geforderte Auflösung, so wird ein Mittelwert durch gewichtete Addition der benachbarten Schnittlinien berechnet.

Der Grad der Interpolation bzw. der Gewichtung kann vorgegeben werden. Er bestimmt die Anzahl der Schnittlinien, die zur Berechnung einer Bildzeile des MPR-Schnittbildes 17 notwendig ist. Diese Schnittlinien sind dann im Rekonstruktionsrechner zwischenzuspeichern. Altere, für die Interpolation nicht mehr benötigte Schnittlinien können verworfen und der Speicher dafür freigegeben werden. Abhängig vom Grad der Interpolation bzw. der Gewichtung ist ggf. ein vom Grad der Interpolation bzw. der Gewichtung ist ggf. ein geringfügiger Nachlauf der Zeilen des MPR-Schnittbildes 17 zum rekonstruierten Schnittbild in Kauf zu nehmen.

Abhängig von der Orientierung des MPR-Schnittbildes 17 ist ggf. eine Interpolation innerhalb der Schnittlinie erforderlich, um Werte an den erforderlichen Pixelpositionen einer Bildzeile zu erhalten. Diese Interpolation kann zusammen mit der oben beschriebenen Interpolation von Zwischen-Schnittlinien erfolgen. Dann wird eine zweidimensionale Interpolation durchgeführt. Vereinfachend kann diese Interpolation separat erfolgen, wobei man die zweidimensionale Interpolation in zwei eindimensionale Interpolationen aufspaltet.

Die so berechneten Bildzeilen des MPR-Schnittbildes 17 werden sofort zur Darstellung am Bildschirm an die Grafikeinheit geschickt. Das Verfahren gemäß Fig. 3 ist für die Computer- Tomographie anwendbar. Weiterhin kann es auch auf andere bildgebende Verfahren angewendet werden, bei denen Volumenbilddaten durch Berechnung von zweidimensionalen Schichtbildern oder durch Berechnung von Teilvolumenbilddaten ermittelt werden. Unterschiedliche Ausrichtung oder Dichte der das Volumenbild beschreibenden Schichtbilder oder Teilvolumenbilddaten bedeuten keine Einschränkung der Anwendbarkeit des Verfahrens.

Der Vorteil des Verfahrens ist

• 1. die schnelle, mit der Berechnung des Bildvolumens schritthaltende (simultane) Darstellung des MPR-Bildes ("growing MPR"),
• 2. die Reduzierung des notwendigen Speichers im Rekonstruktionsrechner, da statt der Folge von Schichtbildern nur noch wenige Schnittlinien zwischengespeichert werden müssen.

Die Erzeugung der Bilddaten für die Schichtbilder 16 kann durch Abtastung mehrerer paralleler Schichten des Patienten 4 aber auch durch Spiralabtastung erfolgen.

Claims (2)

1. Verfahren zur Bilderzeugung bei einem bildgebenden System (1 bis 15) für die Untersuchung eines Objektes, bei dem ein dreidimensionaler Volumendatensatz gewonnen wird und bei dem während der Rekonstruktion von Einzelschichtbildern (16) oder Teilvolumenbildern aus deren Bilddaten ein Bilddatensatz ge­ wonnen wird, der ein zweidimensionales Schnittbild (17) dar­ stellt, welches eine beliebige Orientierung zu den parallelen Schichten oder Teilvolumen hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bilddaten für die Einzelschichtbilder oder Teilvolumenbilder in einem Computer­ tomographen (1 bis 15) gewonnen werden.