DE202008003517U1

DE202008003517U1 - Vorrichtung zur Volumendarstellung medizinischer Datensätze und Datenträger

Info

Publication number: DE202008003517U1
Application number: DE200820003517
Authority: DE
Original assignee: Agfa HealthCare NV
Current assignee: Agfa HealthCare NV
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2018-03-13

Abstract

Vorrichtung (10) zur Volumendarstellung medizinischer Datensätze, umfassend:
– eine Anzeige (11) zum Anzeigen mindestens einer Schnittansicht (12, 22) eines medizinischen Datensatzes eines Objekts, insbesondere eines Patienten,
– eine Anwenderauswahleinheit (13, 14, 15), die einen Anwender befähigt, eine Position auf einer interessierenden Struktur (SOI) in der mindestens einen angezeigten Schnittansicht (12, 22) auszuwählen, und
– eine Volumendarstellungseinheit (16) zum Bestimmen einer Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) basierend auf einem oder mehreren ersten Parametern, wobei die ersten Parameter die Ansicht der angezeigten Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) charakterisieren, wobei die Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) auf der Anzeige (11) angezeigt wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
– die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, die ersten Parameter automatisch zu bestimmen, indem die vom Anwender ausgewählte Position und ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, wobei die zweiten Parameter mindestens eines der Folgenden charakterisieren: das...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Volumendarstellung medizinischer Datensätze und einen Datenträger gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.
Moderne Verfahren für die medizinische Bildgebung (z. B. Computertomographie) stellen große Mengen Daten in einer noch nie da gewesenen Auflösung bereit. Die Darstellung dieser enormen Menge an Informationen ist eine Herausforderung für heutige Radiologie-Arbeitsplätze. Volumendarstellung ist das gegenwärtige Verfahren der Wahl, um einen guten Überblick über die Daten bereitzustellen. Das Kombinieren der von zweidimensionalen (2D) Querschnitten und einer dreidimensionalen (3D) Visualisierung bereitgestellten Information kann den Diagnosevorgang verbessern. Das Verbinden der verschiedenen Darstellungen der Daten hat den potentiellen Nutzen, wesentliche Verbesserungen in der Effizienz zu ermöglichen. Normalerweise fungiert die Volumenanzeige in diesem Zusammenhang als eine Übersichtsanzeige. Die Querschnittsbilder enthalten diagnostisch relevante Informationen.
Die genaue Lokalisierung eines pathologischen Bereichs in der Volumenanzeige wählt die entsprechenden Querschnittsbilder aus, die in dem zweidimensionalen Anzeigebereich angezeigt werden sollen. Aus technischer Sicht ist dieser Vorgang relativ leicht umzusetzen. Die 3D-Position der interessierenden Stelle kann aus den gegebenen Ansichtspunktfestlegungen (d. h. Transferfunktion und Blick richtung) abgeleitet werden. Es ist wichtig zu beachten, dass es beim Hervorheben der Position auf dem entsprechenden Querschnittsbild einen verringerten Freiheitsgrad gibt.
Der umgekehrte Vorgang ist jedoch nicht so einfach. Das Auswählen einer zweidimensionalen Position in einer Querschnittsschicht sollte in einer ausdrucksstarken freien 3D-Ansicht resultieren. Wenngleich die interessierende Position durch Auswählen eines Punktes in dem Querschnittsbild gut definiert wird, stellt das entsprechende Hervorheben des interessierenden Bereichs in der entsprechenden 3D-Darstellung eine Herausforderung dar.
Die allgemeine Motivation zum Hervorheben einer in 2D ausgewählten Struktur in ihrer dreidimensionalen Darstellung liegt darin, die Kontextinformationen zu erhalten. Ein kurzes Beispiel veranschaulicht die Situation: Eine häufig auftretende Aufforderung beim Lesen der Querschnittsbilder der Computertomographie-Angiographie ist es zu bestimmen, zu welcher anatomischen Struktur ein spezifisches teilweise sichtbares Gefäß gehört. In diesem Fall wäre eine Volumendarstellung des dargestellten Gefäßes und seiner räumlichen Umgebung wünschenswert. Für optimale Ergebnisse sollte die ausgewählte Struktur in großem Maße sichtbar sein und darf nicht durch Strukturen von geringerer Wichtigkeit verdeckt werden.
Die Auswahl des Ansichtspunktes ist ein gut erforschter Bereich für polygonaler Szenen, der Bereich der Volumendaten wurde aber bisher relativ wenig erforscht. Außerdem wurde bisher der Kombination der optimalen Ansichtspunktschätzung und synchronisierten Ansichten wenig Beachtung geschenkt.
Fleishman et al. [6] stellt eine Herangehensweise für eine automatische Platzierung der Kamera bei bildbezogenen Modellen mit bekannter Geometrie vor. Für die Sichtbarkeit und die Verdeckung von Oberflächen wird eine Qualitätsmessung angewendet. Verfahren wie kanonische Ansichten werden von Blanz et al. [2] für ästhetische Aspekte eines Ansichtspunktes untersucht. In ihrem Ver suchsaufbau weisen Anwender den Ansichtspunkten für dreidimensionale Objektmodelle Goodness-Ratings zu. Basierend auf dem Feedback wird ein Satz Kriterien für gute Ansichtspunkte definiert. Um die Ansichtspunktqualität für virtuelle Szenen zu bestimmen, wendet Sbert et al. [12] eine Messung an, die auf dem Kullback-Leibler-Abstand des projizierten Bereichs der Polygone in der Szene basiert. Die von Lee et al. [7] eingeführte Herangehensweise der Polygonnetz-Salienz (mesh saliency) misst eine regionale Bedeutung für Polygonnetze. Neben der Vereinfachung der Polygonnetze kann diese auch auf die Auswahl der Ansichtspunkte angewendet werden. Vázquez et al. [16, 17] arbeitete an dem Problem, dass in der Computergrafik kein Konsens darüber besteht, was eine gute Ansicht ausmacht. Die auf der Informationstheorie basierende Ansichtspunktentropie wird eingeführt, um gute Ansichtpositionen automatisch zu berechnen. Polonsky et al. [10] strebt die Berechnung der besten Ansicht eines Objekts an. Sie definieren einen Satz Ansichtdeskriptoren, um die Ansichtspunktqualität zu messen. Mähler et al. [8] stellt eine Herangehensweise zur Ansichtspunktauswahl in medizinischen Oberflächenvisualisierungen vor. Ihre Arbeit ist auf die Bildung von Animationen zur gemeinschaftlichen Interventionsplanung und chirurgischen Ausbildung ausgerichtet.
Inspiriert von der Forschungsarbeit zu polygonalen Daten gibt es einige neue Arbeiten zur Ansichtspunktauswahl für Volumendaten. Bordoloi und Shen [3] stellen eine auf Entropie basierende Herangehensweise zum Bestimmen eines minimalen Satzes repräsentativer Ansichten für eine gegebene Szene vor. In ihrem Ansichtspunktauswahlvorgang wird die Datenverteilung, die Transferfunktion und die Sichtbarkeit von Voxeln berücksichtigt. Eine merkmalsgetriebene Herangehensweise zum Auswählen eines guten Ansichtspunktes wird von Takahashi et al. [13] vorgeschlagen. Sie identifizierten Merkmalskomponenten in dem Volumen für die Erfassung lokal optimaler Ansichtspunkte. Diese Ansichtspunkte werden verwendet, um einen optimalen globalen Ansichtspunkt zu extrahieren. Viola et al. [18] führten eine bedeutungsgetriebene Herangehensweise ein, um die Strukturen innerhalb der Volumendaten in den Fokus zu nehmen. Das Fokusobjekt wird von dem Anwender definiert und ihr System wählt automatisch einen charakteristischen Ansichtspunkt aus, der eine ausdrucksstarke Ansicht auf das interessierende Objekt bietet. Ein Rahmen, der die Auswahl des Ansichtspunktes für Angiographievolumen vereinfacht, wird von Chan et al. [5] vorgestellt. Sichtdeskriptoren für Sichtbarkeit, Erfassung und Selbstverdeckung der Gefäße werden betrachtet, um eine global optimale Ansicht zu bestimmen. Diese wird durch einen Suchvorgang in einem Lösungsraum für Ansichtspunkte ausgewählt.
Neben den Verfahren zur Ansichtspunktauswahl gibt es zahlreiche Herangehensweisen zum Definieren eines interessierenden Bereiches (ROI – Region of Interest) in Volumendaten. Im Anwendungsbereich der Volumen wird dieser Bereich auch als interessierendes Volumen (VOI – Volume of Interest) bezeichnet. Tory und Swindells [14] stellten ExoVis für Detail- und Kontext- Direktvolumendarstellung vor. Das VOI kann definiert werden, indem eine Box in das Volumen platziert wird. Eine Translation extrahiert diesen Teil aus dem Volumen und dieser 3D-Ausschnitt kann mittels verschiedener Darstellungs-Arten oder Transferfunktionen angezeigt werden. Owada et al. [9] stellen Volumenfänger als ein Verfahren zum Spezifizieren eines ROI in unsegmentierten Volumendaten vor. Der Anwender definiert diesen Bereich durch Ziehen einer 2D-Linie entlang der Umrisse der interessierenden Struktur und ihr System führt basierend auf statistischem Zusammenlegen der Bereiche eine gezwungene Segmentierung durch. Zhou et al. [20] schlug ein Volumendarstellung zum Hervorheben des VOI vor, welches auf Fokusbereichs-geführten Merkmalen basiert. In ihrer Herangehensweise wird eine geometrische Form, wie eine Kugel, verwendet, um das Volumen in einen Fokus- und einen Kontextbereich zu teilen. Hinsichtlich der Gewebeklassifizierung wurden interessante Untersuchungen von Sato et al. [11] durchgeführt. Sie haben lokale 3D-Intensitätsstrukturen berücksichtigt, um lokale Merkmale wie Ränder, Platten, Linien und Kügelchen zu identifizieren, die typischerweise Gewebearten in medizinischen Volumendaten entsprechen. Ihre lokalen Strukturfilter verwenden Gradientenvektoren zusammen mit der Hesse-Matrix der Volumenintensität kombiniert mit Gaußscher Unschärfe.
Trotz dieser Untersuchungen ist es noch immer kompliziert und zeitaufwändig, die Ansichtsparameter einzustellen, um eine gute und ungehinderte Ansicht auf die interessierende Struktur zu erzielen. Normalerweise muss der Anwender für den/das/die geeignete(n) Ansichtspunkt, Zoomen, Transferfunktionseinstellung, Ausschnittebenen und andere Parameter sorgen. Das ist der Grund dafür, dass in vielen Fällen lediglich 2D-Schichten anstelle von Volumendarstellungen der Volumendatensätze untersucht werden.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung anzugeben, die gute Volumenansichten medizinischer Datensätze ermöglicht und eine reduzierte Eingabe durch den Anwender erfordert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Datenträger anzugeben, auf dem ein Computerprogramm zum entsprechenden Steuern einer solchen Vorrichtung gespeichert ist.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung bzw. den Datenträger gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Die Vorrichtung gemäß der Erfindung umfasst eine Anzeige zum Anzeigen mindestens einer Schnittansicht eines medizinischen Datensatzes eines Objekts, insbesondere eines Patienten, eine Anwenderauswahleinheit, die den Anwender befähigt, eine Position auf einer interessierenden Struktur (SOI) in der mindestens einen angezeigten Schnittansicht auszuwählen, eine Volumendarstellungseinheit zum Bestimmen einer Volumendarstellung der interessierenden Struktur basierend auf einem oder mehreren ersten Parametern, wobei die ersten Parameter die Ansicht der angezeigten Volumendarstellung der interessierenden Ansicht beschreiben, wobei die Volumendarstellung der Struktur auf der Anzeige angezeigt wird, und die Volumendarstellungseinheit dafür ausgelegt ist, die ersten Parameter automatisch zu bestimmen, indem die vom Anwender ausgewählte Position und ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, wobei die zweiten Parameter mindestens eins der Folgenden beschreiben: das Objekt, die interessierende Struktur, die gegenwärtig angezeigte Schnittansicht und eine oder mehrere vorherige Volumendarstellungen der interessierenden Struktur, und wobei die Volumendarstellungseinheit dafür ausgelegt ist, die ersten Parameter so zu bestimmen, dass eine optimierte Ansicht der angezeigten Volumendarstellung der interessierenden Struktur ohne zusätzliche Eingabe durch den Anwender, abgesehen von der Auswahl der Position durch den Anwender, erreicht wird.
Auf dem Datenträger gemäß der Erfindung werden Daten gespeichert, die ein Computerprogramm zur Ausführung in einer Vorrichtung zur Volumendarstellung medizinischer Datensätze darstellen, wobei das Computerprogramm zur Steuerung der Vorrichtung entsprechend den folgenden Schritten ausgebildet ist: Anzeigen mindestens einer Schnittansicht eines medizinischen Datensatzes eines Objekts, insbesondere eines Patienten, auf einer Anzeige der Vorrichtung, Steuern einer Anwenderauswahleinheit der Vorrichtung in der Weise Weise, dass ein Anwender eine Position auf der interessierenden Struktur (SOI) in der mindestens einen auf der Anzeige der Vorrichtung angezeigten Schnittansicht auswählen kann, Steuern einer Volumendarstellungseinheit der Vorrichtung in der Weise, dass eine Volumendarstellung der interessierenden Struktur bestimmt wird, wobei die Volumendarstellung auf einem oder mehreren ersten Parametern basiert, wobei die ersten Parameter die Ansicht der Volumendarstellung der auf der Anzeige der Vorrichtung angezeigten interessierenden Struktur beschreiben, Steuern der Volumendarstellungseinheit der Vorrichtung in der Weise, dass die ersten Parameter automatisch bestimmt werden, indem die vom Anwender ausgewählte Position und ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, wobei die zweiten Parameter mindestens eins der Folgenden beschreiben: das Objekt, die interessierende Struktur, die gegenwärtig angezeigte Schnittansicht und eine oder mehrere vorherige Volumendarstellungen der interessierenden Struktur, und Steuern der Volumendarstellungseinheit der Vorrichtung in der Weise, dass die ersten Parameter so bestimmt werden, dass eine optimierte Ansicht der auf der Anzeige der Vorrichtung angezeigten Volumendarstellung der interessierenden Struktur ohne zusätzliche Eingabe durch den Anwender, abgesehen von der Auswahl der Position durch den Anwender, erreicht wird.
In Bezug auf die vorliegende Erfindung werden der eine oder die mehreren ersten Parameter auch als Ansichtspunktparameter und die zweiten Parameter auch als Eingabeparameter bezeichnet.
Die Erfindung basiert auf dem Ansatz, dass die Volumendarstellungseinheit der Vorrichtung dafür ausgelegt ist, Ansichtspunktparameter, d. h. erste Parameter für eine gute Volumenansicht der ausgewählten interessierenden Struktur lediglich aus folgenden Informationen abzuleiten, nämlich

– der vom Anwender ausgewählten Position auf der interessierenden Struktur und
– einem oder mehreren zweiten Parametern, wobei die zweiten Parameter automatisch aus den Eigenschaften des Objekts, der interessierenden Struktur, der gegenwärtig angezeigten Schnittansicht bzw. einer oder mehreren vorhergehenden Volumendarstellungen der interessierenden Struktur abgeleitet werden können.

Auf diese Weise werden gute Volumenansichten medizinischer Datensätze erreicht, während die erforderliche Eingabe durch den Anwender auf die Auswahl einer Position auf der interessierenden Struktur reduziert ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der eine oder umfassen die mehreren ersten Parameter mindestens eins der Folgenden:

– einen Ansichtspunkt, der einen Punkt darstellt, von dem aus die interessierende Struktur in dem angezeigten Volumendarstellung gesehen wird,
– eine Blickrichtung, die eine Richtung darstellt, in der die interessierende Struktur in der angezeigten Volumendarstellung gesehen wird,
– mindestens eine Ausschnittfläche, wobei jede Ausschnittfläche die interessierende Struktur in eine erste und eine zweite Region teilt, wobei die in der ersten Region der Ausschnittfläche liegenden Einzelheiten der interessierenden Struktur in der Volumendarstellung angezeigt werden, wohingegen die in der zweiten Region der Ausschnittfläche liegenden Einzelheiten der interessierenden Struktur nicht in der Volumendarstellung angezeigt werden, wobei min destens eine Ausschnittfläche vorzugsweise eine ebene Ausschnittfläche ist, die an der Blickrichtung ausgerichtet ist, und
– einen Volumenzoomfaktor, der die Größe der in der Volumendarstellung angezeigten interessierenden Struktur beschreibt.

Hiermit wird die Anzahl der ersten Parameter reduziert auf jene, die für eine gute Volumenansicht am relevantesten sind, so dass das Ableiten der ersten Parameter einfach und schnell gehalten wird, was Live-synchronisierte 2D/3D-Ansichten ermöglicht.
Es wird ebenfalls bevorzugt, dass der eine oder die mehreren zweiten Parameter, die das Objekt beschreiben, eine Ausrichtung des Objektes, insbesondere eine Patientenausrichtung, umfassen, wenn der medizinische Datensatz des Objektes, insbesondere des Patienten, erfasst wurde.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der eine oder die mehreren zweiten Parameter, die die interessierende Struktur beschreiben, Informationen zur Form der interessierenden Struktur umfassen.
Vorzugsweise umfasst der eine oder die mehreren zweiten Parameter, die die interessierende Struktur beschreiben, Informationen zur Sichtbarkeit der interessierenden Struktur.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform umfasst der eine oder umfassen die mehreren zweiten Parameter, die dir eine oder mehrere vorhergehende Volumendarstellung der interessierenden Struktur beschreiben, Informationen zu einem oder mehreren Ansichtspunkten, die den Punkt oder die Punkte darstellen, von dem oder denen aus die interessierende Struktur in einer vorhergehend angezeigten Volumendarstellung oder in Volumendarstellungen der interessierenden Struktur gesehen wurde.
Darüber hinaus wird bevorzugt, dass der eine oder die mehreren zweiten Parameter, die die gegenwärtig angezeigte Schnittansicht beschreiben, Informationen zur Größe der in der gegenwärtig angezeigten Schnittansicht angezeigten interessierenden Struktur umfassen.
Da die vorstehend erwähnten zweiten Parameter einfach erlangt oder automatisch aus verfügbaren Daten, z. B. dem medizinischen Datensatz oder Informationen bezüglich der Erlangung des medizinischen Datensatzes, abgeleitet werden können, ist hinsichtlich der Erlangung oder Ableitung der zweiten Parameter keine weitere Eingabe durch den Anwender erforderlich.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden für mindestens einen der zweiten Parameter Informationen hinsichtlich der Qualität der Ansichtspunkte abgeleitet, die aus dem mindestens einen der zweiten Parameter entstehen. Zum Erreichen einer besonders guten Ansicht auf der ausgewählten interessierenden Struktur wird das Konzept der verformten Ansichtskugeln angewendet, wobei eine Ansichtskugel die Mitte eines abgetasteten Datensatzes umgibt und alle möglichen Kamerapositionen in Bezug auf dieses Objekt beschreibt. Die zweiten Parameter werden verwendet, um die Ansichtspunktqualität in den verformten Ansichtskugeln zu kodieren, wann immer ein Auswahlvorgang durchgeführt wird. Im Anschluss an das Kombinieren der verformten Kugeln für die verschiedenen zweiten Parameter kann die geschätzte Qualität für alle möglichen Ansichtspunkte auf der ausgewählten interessierenden Struktur aus der entstandenen Kugel bestimmt werden.
Insbesondere die Informationen hinsichtlich der Qualität der Ansichtspunkte wird durch Berechnen einer verformten Ansichtskugel für mindestens einen zweiten Parameter abgeleitet, wobei die Positionen der Ansichtspunkte, die einen höheren Radialabstand von der Ansichtskugel aufweisen, als besser gelten als die Ansichtspunkte mit einem geringeren Radialabstand von der Ansichtskugel.
Insbesondere werden die verformten Ansichtskugeln für zwei oder mehrere zweite Parameter berechnet und kombiniert, so dass eine kombinierte verformte Ansichtskugel erhalten wird, die Informationen hinsichtlich der Qualität der An sichtspunkte enthält, welche aus diesen zweiten Parametern resultieren. Es wird bevorzugt, dass die verformten Ansichtskugeln für die zweiten Parameter gewichtet werden, bevor sie zur kombinierten verformten Ansichtskugel kombiniert werden. Insbesondere die verformten Ansichtskugeln werden durch Summierung, Multiplikation oder Schwellenwertbildung der verformten Ansichtskugeln kombiniert.
Vorzugsweise wird ein guter Ansichtspunkt bestimmt, indem ein Ansichtspunkt ausgewählt wird, der im Wesentlichen den höchsten Radialabstand von der Ansichtskugel der verformten Ansichtskugel bzw. der kombinierten verformten Ansichtskugel aufweist. Es wird ebenfalls bevorzugt, dass durch die vom Anwender ausgewählte Position und den guten Ansichtspunkt eine gute Blickrichtung definiert wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine gute Ausschnittebene positioniert, indem die verformte Ansichtskugel bzw. die kombinierte verformte Ansichtskugel berücksichtigt wird und eine angesammelte Opazität der interessierenden Struktur für Strahlen berücksichtigt wird, die bei der vom Anwender ausgewählten Position beginnen, wobei die gute Ausschnittebene an einer Stelle positioniert wird, an der die angesammelte Opazität unterhalb eines gegebenen Schwellenwertes liegt. In einer anderen Ausführungsform wird vorausgesetzt, dass der Volumenzoomfaktor bestimmt wird, indem die Größe, insbesondere der Schnittansichtzoomfaktor, der interessierenden Struktur in der gegenwärtig angezeigten Schnittansicht berücksichtigt wird.
Durch einen oder mehrere der vorstehend erwähnten Schritte wird ein einfaches und schnelles Ableiten der ersten Parameter erreicht.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung hinsichtlich einer Live-Synchronisation von 2D/3D-Ansichten ist die Anwenderauswahleinheit so ausgestaltet, dass vom Anwender mehrere Positionen ausgewählt werden können, indem sukzessiv auf verschiedene Positionen auf der interessierenden Struktur in der auf der Anzeige angezeigten Schnittansicht gezeigt wird und die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet ist, dass für jede Position der mehreren Posi tionen die ersten Parameter automatisch bestimmt werden und die Anzeige der entsprechenden Volumendarstellung der interessierenden Struktur sukzessiv so aktualisiert wird, dass eine optimierte Ansicht auf die angezeigte Volumendarstellung der interessierenden Struktur, abgesehen von dem sukzessiven Zeigen auf die verschiedenen Positionen auf der auf der Anzeige angezeigten interessierenden Struktur ohne zusätzliche Eingabe durch den Anwender erreicht wird.
Es ist besonders vorteilhaft, dass die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet ist, dass eine Mehrzahl an Positionen auf der interessierenden Struktur vom Anwender ausgewählt werden kann, indem die interessierende Struktur in der auf der Anzeige angezeigten Schnittansicht kontinuierlich abgetastet wird, und die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet ist, dass für jede Position der Mehrzahl an Positionen die ersten Parameter automatisch bestimmt werden und das entsprechende Volumendarstellung der auf der Anzeige angezeigten interessierenden Struktur kontinuierlich so aktualisiert wird, dass eine optimierte Ansicht auf die angezeigte Volumendarstellung der interessierenden Struktur, abgesehen von dem kontinuierlichen Abtasten der auf der Anzeige angezeigten interessierenden Struktur, ohne zusätzliche Eingabe durch den Anwender erreicht wird. Diese Ausführungsform ist eine sehr vorteilhafte Anwendung der Live-Synchronisation von 2D/3D-Ansichten gemäß der Erfindung.
Zusätzlich oder alternativ ist die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet, dass eine oder mehrere Positionen auf der interessierenden Struktur automatisch, d. h. ohne Mitwirkung des Anwenders, ausgewählt werden. Vorzugsweise ist die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet, dass die interessierende Struktur und ihre Form und/oder ihr Verlauf automatisch identifiziert werden und die Positionen auf der interessierenden Struktur automatisch entlang der identifizierten Form und/oder dem Verlauf der interessierenden Struktur positioniert werden. Zum Beispiel wird ein kardiovaskulärer Datensatz analysiert und werden die Gefäße über eine Mittellinie identifiziert und beschrieben, die entlang der Gefäßmitte verläuft. Daraufhin wird eine oder werden mehrere Positionen entlang der Mittellinie automatisch ausgewählt und die Volumenansicht eingestellt oder entsprechend aktualisiert. Somit ist die Mitwirkung des Anwenders nicht nötig, um eine gute Volumenansicht auf die relevanten Gefäße des kardiovaskulären Datensatzes zu erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Steuereinrichtung, die vom Anwender betätigt werden kann, um die automatische Bestimmung der ersten Parameter und der anschließend aktualisierten Anzeige der entsprechenden Volumendarstellung zu aktivieren und/oder zu deaktivieren. Vorzugsweise umfasst die Steuereinrichtung eine Aktivierungstaste, die so ausgestaltet ist, dass Aktivierung und Deaktivierung der automatischen Bestimmung der ersten Parameter und die auf der Anzeige angezeigten anschließend aktualisierten Volumendarstellung durch einfaches Drücken oder Loslassen der Aktivierungstaste, die speziell eine Funktionstaste oder Steuertaste auf einer Tastatur ist, oder durch Auswählen eines Icons auf einer Anzeige erfolgen kann.
Im Besonderen sind die Volumendarstellungseinheit, die Anwenderauswahleinheit und die Steuereinrichtung so ausgestaltet, dass die automatische Bestimmung der ersten Parameter und die anschließend aktualisierte Anzeige der entsprechenden Volumendarstellungen nur erfolgen, wenn die Position auf der interessierenden Struktur in der angezeigten Schnittansicht vom Anwender über die Anwenderauswahleinheit ausgewählt wird, während die Aktivierungstaste gleichzeitig vom Anwender gedrückt wird.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Volumendarstellungseinheit, die Anwenderauswahleinheit und die Steuereinrichtung so ausgestaltet, dass der Anwender die automatische Bestimmung der ersten Parameter und die anschließende Anzeige der entsprechenden Volumendarstellungen deaktivieren kann und mindestens einen der automatisch bestimmten ersten Parameter ändern kann, woraufhin ein aktualisiertes Volumendarstellung der interessierenden Struktur basierend auf den geänderten ersten Parametern auf der Anzeige angezeigt wird.
In einer weiteren oder alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet, dass mindestens zwei verformte Ansichtskugeln aus den vorhergehend erfassten medizinischen Datensätzen eines oder mehrerer Objekte, insbesondere eines oder mehrerer Patienten, erhalten werden, wobei sowohl die vorhergehend erfassten medizinischen Datensätze als auch ein gegenwärtig erlangter medizinischer Datensatz aus derselben Untersuchungsform entstanden ist, wobei die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet ist, dass die ersten Parameter, die die Ansicht der angezeigten Volumendarstellung einer interessierenden Struktur des gegenwärtig erfassten medizinischen Datensatzes beschreiben, bestimmt werden, indem die mindestens zwei verformten Ansichtskugeln, die aus den vorhergehend erfassten medizinischen Datensätzen erhalten wurden, berücksichtigt werden.
Diese Ausführungsform basiert auf dem Ansatz zum Ableiten mindestens eines ersten Parameters, insbesondere eines Ansichtspunktes, der die Volumendarstellung der gegenwärtig erfassten medizinischen Daten eines Patienten aus den verformten Ansichtskugeln beschreibt, die aus den zuvor erfassten medizinischen Daten des Patienten und/oder eines anderen Patienten und/oder anderen Patienten berechnet wurden. Durch Verwenden der zuvor erhaltenen Informationen auf diese Weise wird leicht eine gute Volumenansicht auf dem gegenwärtig erfassten medizinischen Datensatz erhalten.
Vorzugsweise werden die so abgeleiteten ersten Parameter für eine erste Anzeige der Volumendarstellung der gegenwärtig erfassten medizinischen Daten verwendet. Anschließend kann, wie vorstehend ausführlich beschrieben, die Bestimmung der ersten Parameter, die auf einem oder mehreren zweiten Parametern basieren, welche mindestens einen der gegenwärtig untersuchten Patienten, die gegenwärtig ausgewählte SOI, die gegenwärtig angezeigte Schnittansicht und die bereits angezeigten Volumendarstellungen der gegenwärtig ausgewählten SOI beschreiben, bewirkt werden.
Die Volumendarstellungseinheit ist vorzugsweise so ausgestaltet, dass mindestens zwei aus den zuvor erfassten medizinischen Datensätzen erhaltenen verformten Ansichtskugeln übereinander gelagert werden, so dass eine angesammelte verformte Ansichtskugel erhalten wird und die ersten Parameter aus der angesammelten verformten Ansichtskugel abgeleitet werden. In dieser bevorzugten Ausführungsform werden die Informationen, die in den verschiedenen verformten Ansichtskugeln enthalten sind, welche aus medizinischen Daten derselben oder verschiedener Patienten berechnet wurden, aber aus derselben Untersuchungsform entstanden sind, z. B. Computertomographiebilder des Kopfes des Patienten, in der angesammelten verformten Ansichtskugel angesammelt oder übereinander gelagert, z. B. durch Addieren und/oder Durchschnittbilden. Aus der angesammelten verformten Ansichtskugel können leicht und sehr schnell erste Parameter abgeleitet werden, die eine gute erste Ansicht der gegenwärtig erfassten medizinischen Daten des gegenwärtig untersuchten Patienten zur Folge haben.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Volumendarstellungseinheit so ausgestaltet, dass mindestens eine der mindestens zwei aus den zuvor erfassten medizinischen Datensätzen erhaltenen verformten Ansichtskugeln eine kombinierte verformte Ansichtskugel ist, die durch Kombinieren von zwei oder mehr Ansichtskugeln für zwei oder mehrere zweite Parameter erhalten wird, die mindestens einen der zuvor untersuchten Patienten, die zuvor ausgewählte SOI, die zuvor angezeigte Schnittansicht und die vorherigen Volumendarstellungen der zuvor ausgewählten SOI beschreiben. Die Kombination der verformten Ansichtskugel zu einer kombinierten verformten Ansichtskugel und ihre Vorteile wurden bereits beschrieben.
Zusammenfassend stellt die Erfindung eine neue Vorrichtung bereit, welche die Synchronisierung von 2D-Schnittansichten und 3D-Ansichten medizinischer Datensätze ermöglicht. Durch intuitives Auswählen einer Position auf einer angezeigten 2D-Schnittansicht definiert der Anwender die anatomischen Strukturen, die ihn interessieren. Die 3D-Volumenansicht wird automatisch aktualisiert mit dem Ziel, dass der Anwender ausdrucksfähige 3D-Bilder erhält. Zum Erreichen dieser Echtzeit- oder Live-Synchronisierung – daher der Begriff LiveSync für die Erfindung – wird ein minimaler Satz an zweiten Parametern verwendet, ohne den Bedarf nach segmentierten Datensätzen und datenspezifischen Vorberechnungen etc. Die einzige notwendige Mitwirkung des Anwenders zum Ableiten aller Ansichtspunktparameter, d. h. der ersten Parameter basierend auf den zweiten Parametern, ist durch das Auswählen einer Position auf einer angezeigten Schnittansicht gegeben.
Nachstehend wird die Erfindung mit Bezug auf die Figuren ausführlich beschrieben, wobei
1 einen bevorzugten Arbeitsablauf gemäß der Erfindung darstellt;
2 die Patientenausrichtungs-Ansichtskugel darstellt;
3 Beispiele für die erste Hauptkomponente darstellt, die durch PCA bestimmt wurde;
4 die Ansichtspunktverlaufs-Ansichtskugel darstellt;
5 die Schätzung der lokalen Form der Ansichtskugeln darstellt;
6 die Sichtbarkeits-Ansichtskugeln darstellt;
7 den Effekt der verschiedenen Operatoren in der Kombination der Ansichtskugeln darstellt;
8 ein erstes Anwendungsbeispiel der Erfindung zeigt;
9 ein zweites Anwendungsbeispiel der Erfindung zeigt;
10 ein drittes Anwendungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
11 ein Beispiel für eine Vorrichtung zur Volumendarstellung medizinischer Datensätze gemäß der Erfindung zeigt.
VORRICHTUNG UND ARBEITSABLAUF
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Beispiels für eine Vorrichtung 10 zur Volumendarstellung medizinischer Datensätze gemäß der Erfindung. Ein medizinischer Datensatz 18 wird durch ein System zur medizinischen Bildgebung 19, z. B. ein Röntgen- oder CT-Gerät, erzeugt und in die Vorrichtung 10 eingegeben.
Die Vorrichtung 10 umfasst eine Anzeige 11, z. B. einen TFT-Monitor, zum Anzeigen einer Schnittansicht 12 eines medizinischen Datensatzes eines Objekts, das in diesem Fall ein Patient ist, sowie eine Maus 13, die als Anwenderauswahleinheit dient und den Anwender befähigt, eine Position in einer interessierenden Struktur (SOI – Structure of Interest) in der angezeigten Schnittansicht 12 durch Bewegen eines Mauszeigers 14 zur interessierenden Struktur auf der angezeigten Schnittansicht 12 und durch Drücken und/oder Loslassen einer Taste der Maus 13 oder der Tastatur 15, z. B. eine Steuertaste oder Schnelltaste auszuwählen. Die Vorrichtung 10 umfasst ferner eine Volumendarstellungseinheit 16 zum Bestimmen einer Volumendarstellung 17 der auf der Anzeige 11 angezeigten ausgewählten interessierenden Struktur.
Zum Ermöglichen einer 2D/3D-Synchronisierung der angezeigten Schnittansicht 12 und der Volumenansicht 17 kann die Funktionalität von LiveSync vorzugsweise durch Drücken einer Schnelltaste auf der Tastatur 15 aktiviert werden, während mit dem Mauszeiger 14 auf die interessierende Struktur der Schicht 12 gezeigt wird, und kann durch Loslassen der Schnelltaste deaktiviert werden.
Basierend auf diesem Auswahlprozess werden wissensbasierte Verfahren angewendet, um gute Ansichtspunkte für die Volumenansicht zu schätzen, um eine angemessene Platzierung einer an der Blickrichtung ausgerichteten Ausschnittebene zu berechnen, und den Zoomfaktor einzustellen.
Je nach Vorlieben des Anwenders erlaubt die Vorrichtung 10 eine gleichmäßig animierte Rotation oder einen sofortigen Wechsel zwischen zwei nachfolgenden Ansichtspunkten. Falls der Anwender mit einer bereitgestellten Volumenansicht 17 nicht gänzlich zufrieden ist, kann sie durch manuelles Verändern des Ansichtspunktes, Austauschen der Ausschnittebene oder Anpassen des vorgeschlagenen Zoomfaktors verfeinert werden, um eine bessere Ansicht der SOI zu erhalten.
Wenn LiveSync nicht aktiviert ist, erfolgt die Navigation durch die Schichten auf herkömmliche Weise und führt nicht zu einer Aktualisierung der Volumenansicht.
Die folgenden Faktoren werden berücksichtigt, um die Live-Synchronisierung gemäß der Erfindung zu erreichen:

– Ausgewählter Punkt (d. h. vom Anwender ausgewählte Position): Die Volumenposition der dargestellten Struktur wird durch die Position bestimmt, welche der Anwender als Position auf einer Schicht 12 ausgewählt hat.
– Schnittansichtzoom: Der Zoom der Schnittansicht 12 dient als Indikator für die Größe der interessierenden anatomischen Struktur. Zum automatischen Festlegen aller ersten Parameter wird dieser Zoomfaktor berücksichtigt, um den Zoom der Volumenansicht 17 einzustellen.
– Patientenausrichtung: Abgetastete medizinische Daten enthalten Informationen zu Position und Ausrichtung des Patienten, wenn die medizinischen Daten erfasst wurden. Unter Berücksichtigung des Wissens über den durchgeführten Vorgang wird eine grobe Schätzung der bevorzugten Blickrichtungen möglich.
– Ansichtspunktverlauf: Der letzte Ansichtspunkt wird als ein Parameter für die Auswahl des nächsten Ansichtspunktes verwendet. Das bedeutet, dass das System versucht, einen Ansichtspunkt zu finden, der dicht an dem letzten Ansichtspunkt liegt, sofern das nicht den anderen Parametern entgegenwirkt.
– Schätzung der lokalen Form: Die lokale Form der ausgewählten Struktur wird basierend auf lokaler Segmentierung geschätzt. Drei Hauptformen – Linien, Platten und Kügelchen – werden den Strukturen zugewiesen, um als Parameter für die Ansichtspunktauswahl verwendet zu werden.
– Sichtbarkeit: Ein anderer Parameter ist die Sichtbarkeit der ausgewählten Struktur. Zur Berechnung der Sichtbarkeit werden Strahlen von der ausgewählten Position an eine bestimmte Anzahl Ansichtspunkte abgegeben und hinsichtlich verdeckender Strukturen analysiert.

Die zweiten Parameter Patientenausrichtung, Ansichtspunktverlauf, Schätzung der lokalen Form und Sichtbarkeit werden direkt in der Ansichtskugel kodiert. Wenn der spezielle Parameter einen guten Ansichtspunkt in einer bestimmten Position anzeigt, wird eine Einheitskugel so verformt, dass der Abstand dieses Punktes zur Kugelmitte zunimmt.
1 zeigt einen Überblick über den LiveSync-Arbeitsablauf. Zunächst gibt es eine Volumenansicht 21, die von einem Standard-Ansichtspunkt gezeigt wird, und ein 2D-Schichtbild 22. Jeder Auswahlvorgang auf der angezeigten Schicht 22 löst eine Verformung von Ansichtskugeln für mindestens einen der nachfolgenden zweiten Parameter aus: Patientenausrichtung 23, Ansichtspunktverlauf 24, Schätzung der lokalen Form 25 und Sichtbarkeit 26. In dieser Übersicht werden die zweiten Parameter als Sichteingabeparameter bezeichnet.
Die entsprechenden verformten Ansichtskugeln 27 dieser zweiten Parameter werden gewichtet und kombiniert, um eine resultierende kombinierte verformte Kugel 28 zu erhalten, die die kombinierte Qualität der Ansichtspunkte kodiert.
Zusätzlich wird der Zoomfaktor 30 eingestellt und eine an der Ansicht ausgerichtete Ausschnittebene 29 positioniert, was eine flexible Entnahme der verdecken den Strukturen erlaubt, um eine aussagekräftige Volumenansicht 31 zu erzeugen.
Auf diese Weise werden für jeden Auswahlvorgang auf der Schicht 22 die zweiten Parameter 23 bis 26 verwendet, um gute Ansichtspunkte zu schätzen und die Ansichtskugeln 27 entsprechend zu verformen, so dass eine Live-synchronisierte Volumenansicht 31 automatisch erzeugt wird und eine gute Ansicht auf die ausgewählte Struktur ermöglicht, ohne weitere Eingabe durch den Anwender, datenspezifische A-priori-Informationen oder Vorberechnungen.
VERFORMTE ANSICHTSKUGELN
Das Konzept der Ansichtskugeln wird zum Einrichten des Ansichtspunktes und der Blickrichtung verwendet. Im Grunde genommen kann eine virtuelle Kamera an jede Stelle der Oberfläche einer Kugel, die die Szene umschließt, platziert werden. Zum Bewegen der Kamera auf dieser Kugel werden typischerweise Rotationsvorgänge durchgeführt. Zusätzlich definiert die Blickrichtung der Kamera, welche Stelle in der Szene die Kamera fokussiert. Ein Zoomen kann erreicht werden, indem die Kamera entlang der Oberflächennormale ihrer Position auf der Kugel bewegt wird.
Kugelparametrisierung
Da die zweiten Parameter direkt in die Kugelform kodiert werden müssen, besteht Bedarf für eine intuitive Art und Weise, die Ansichtskugel zu parametrisieren. Darüber hinaus muss diese Parametrisierung effizient gespeichert werden unter Berücksichtigung, dass Operatoren für die Kombination einzelner Kugeln anwendbar sein müssen. Eine geeignete Parametrisierung von Kugeln kann mit Polarkoordinaten erreicht werden. In diesem System kann jeder Punkt einer Kugel durch and charakterisiert werden, die den Polar- und den Azimuthalwinkel darstellen, und seinen Radialabstand r. Der Polarwinkel beginnt an der positiven z-Achse und reicht von 0 bis 180°C und der Azimuthalwinkel in der xy-Ebene beginnt bei der positiven x-Achse mit einem Bereich von 0 bis 360°C. Bei dieser Parametrisierung können mehrere Umrechnungen und Berechnungen sehr effizient [15, 19] berechnet werden.
Kugelkarte
Eine bekannte Herausforderung in der Computergrafik stellt das Problem des Anwendens einer Texturkarte auf eine Kugel dar. Die natürliche Herangehensweise führt ein direktes Breite-Länge-Abbilden auf einer Kugel durch, indem eine einzelne rechtwinklige Textur verwendet wird, bei der die Breite zweimal so groß ist wie die Höhe. Bei dem sogenannten uv-Abbilden umfasst u den Äquator und deckt v den Bereich von Pol zu Pol ab. Dabei handelt es sich um ein direktes Abbilden mit dem Nachteil, dass das Abtasten in Richtung der Polregionen größer wird. Alternativen zu kugeligen Texturen sind hexaedrische, omnitekte, ikosaedrische und oktaedrische [1].
Das Umkehrproblem muss gehandhabt werden, um eine Kugel auf eine Struktur abzubilden, die die Vorgänge erleichtert, die in der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden. Aufgrund von Speichereffizienz und intuitivem Indexieren wird ein direktes Breite-Länge-Abbilden durchgeführt, wobei die geradlinige Textur als zweidimensionale Matrix mit 360×180 Einträgen gespeichert wird. Explizites Abspeichern im Speicher ist notwendig, um eine effiziente Kombination unterschiedlich abgetasteter Daten zu vereinfachen. In der gegenwärtigen Implementationsinformation zur Patientenausrichtung werden der Ansichtspunktverlauf und die Schätzung der lokalen Form analytisch beschrieben, wohingegen die Sichtbarkeitsinformationen einzeln abgetastet werden. Da die Winkelposition aus den Matrixindizes berechnet werden kann, reicht es aus, die Radialabstandswerte in diese Matrix zu schreiben.
Kugelverformung
Die generelle Idee zum Anzeigen der Qualität der Ansichtspunkte ist die direkte Verformung des Sichtbereichs. Die Positionen auf der Oberfläche der Kugel mit hohem Radialabstand bilden gute Ansichtspunkte. Um eine geeignete Verformung der Kugel zu erreichen, dient das Phong-Beleuchtungsmodell als Analogie. Bei diesem Modell bildet eine Halbkugel die diffuse Reflexionsintensität mit einer Erhebung, die die Intensität der Spiegelreflexion anzeigt. Phongs Modell des gerichteten Glanzlichts ist zur Berechnung des Radius ran einem bestimmten Punkt auf der Kugeloberfläche mit der folgenden Gleichung 1 angepasst: r = a·(n·v)mw, (1)wobei a eine Konstante ist, die die Höhe der Erhebung steuert, n die Oberflächennormale an einem bestimmten Punkt auf der Kugel ist, v die Oberflächennormale an einem guten Ansichtspunkt ist und mw die Breite der Erhebung steuert. Durch geringe Abweichungen dieser Formel können die verformten Kugeln für die meisten zweiten Parameter gebildet werden, die in der Ansichtspunktauswahl verwendet werden.
ANSICHTSKUGELMANIPULATOREN
Ein herausfordernder Abschnitt im Auswahlverfahren eines guten Ansichtspunktes ist die Identifizierung der relevanten Parameter. Für eine allgemeine Lösung, die bei verschiedenen Arten medizinischer Volumendaten funktioniert, ist die Definition der zweiten Parameter wichtig. Es wurde herausgefunden, dass die Patientenausrichtung, der Ansichtspunktverlauf, die lokale Form der Struktur und ihre Sichtbarkeit eine hohe Relevanz für die Ansichtspunktauswahl haben. Die Sichtbereiche werden verformt, um die Ansichtspunktqualität für jeden dieser zweiten Parameter zu kodieren.
Patientenausrichtungs-Ansichtskugel
Der erste verwendete zweite Parameter zum Bilden einer verformten Ansichtskugel ist die Patientenausrichtung. Gemäß der Untersuchungsart gibt es allgemeine bevorzugte Blickrichtungen. In diesem Fall dient die Kopf-Fuß-Achse als eine grobe Schätzung zum Ableiten der bevorzugten Ansichtspunkte.
2 (links) zeigt die Rotationsachse 40, die der Ausrichtung des Patienten 41 entspricht. Die entsprechende Ansichtskugel 42, wie in 2 (rechts) dargestellt, wird so verformt, dass sie Ansichtspunkte bevorzugt, die orthogonal zu dieser Achse 40 liegen, d. h. sie ist um den Äquator 43 vergrößert. Diese Verformung wird erreicht durch Anwenden der Gleichung 1, wie in dem folgenden Algorithmus 1 beschrieben, wobei die z-Achse die Hauptrotationsachse 40 ist:
Ansichtspunktverlaufs-Ansichtskugel
Die Auswahl eines guten Ansichtspunktes basiert auf verschiedenen zweiten Parametern, um dem Anwender eine gewollte Ansicht zu ermöglichen. Da basierend auf den geschätzten Anforderungen des Anwenders von dem System eine bestimmte Ansicht ausgewählt wurde, wird auch der gegenwärtige Ansichtspunkt bei der Schätzung der Qualität des nächsten Ansichtspunktes berücksichtigt.
Besonders große Verschiebungen des Ansichtspunktes für zwei nachfolgende Auswahlen ist wenn möglich zu vermeiden. Das bedeutet, wenn ein guter Ansichtspunkt für die ausgewählte Struktur dicht an dem gegenwärtigen Ansichtspunkt liegt, wird dieser Ansichtspunkt gegenüber denen bevorzugt, die auf der Ansichtskugel weiter weg liegen.
4 zeigt, wie eine verformte Ansichtskugel 46 für dieses Kriterium aussieht. Die Position P des letzten Ansichtspunktes 44 ist auf der Ansichtskugel 45 (links) hervorgehoben. Im Anschluss an die Verformung weist die entstandene verformte Ansichtskugel 46 eine Erhebung 47 mit einem Höhepunkt an dieser Position P auf, die ebenfalls die Qualität der umgebenden Ansichtspunkte kodiert. Die entsprechende Verformung kann mit dem folgenden Algorithmus 2 erzeugt werden:
Schätzung der lokalen Form der Ansichtskugel
Ein anderer wichtiger zweiter Parameter für die Ansichtspunktauswahl ist die lokale Form der interessierenden Struktur (SOI). Wenn der ausgewählte Punkt z. B. ein Teil eines Blutgefäßes ist, zeigt ein guter Ansichtspunkt den Verlauf dieses Gefäßes und unterbricht ihn nicht. Bei einer schnellen lokalen Segmentierung und einer Hauptkomponentenanalyse (PCA) kann die Forminformation lokal aus den Datenwerten abgeleitet werden. Ein Bereichswachstum wird auf einer 32×32×32 Nachbarschaft des ausgewählten Datenpunktes durchgeführt, der als Saatpunkt dient. Der untere und obere Schwellenwert für das Bereichswachstum werden durch Analysieren der Verteilung der Skalarwerte an dem ausgewählten Punkt und seiner Umgebung berechnet. Das Ergebnis dieser lokalen Segmentierung ist eine verbundene 3D-Punktwolke. Eine PCA wird auf dieser Punktwolke durchgeführt, um die drei Merkmalsvektoren und die entsprechenden Eigenwerte zu extrahieren, die verwendet werden, um die lokale Merkmalsform gemäß einer Metrik von Sato et al. [11] zu bestimmen.
3 zeigt, wie der Vektor der ersten Hauptkomponente ausgerichtet ist, wenn das Auswählen an drei verschiedenen Positionen an Blutgefäßen im Kopf durchgeführt wird. Die weiße Linie 50 zeigt die jeweilige Ausrichtung des wichtigsten Merkmalvektors, der durch eine PCA für drei verschiedene Positionen an Blutgefäßen im Kopf bestimmt wurde. Diese Vektoren sind stark an der lokalen Ausrichtung der Gefäße ausgerichtet. Die lokale Ausrichtung der Gefäße wird durch diese Vektoren ziemlich gut angezeigt.
In Kombination mit der orthogonalen zweiten und dritten Hauptkomponente und den entsprechenden Eigenwerten wird diese Information verwendet, um die verformten Kugeln zur Schätzung der lokalen Form zu bilden.
Entsprechend der lokalen Form des Objekts muss die Ansichtskugel verformt werden, wie in 5 dargestellt. Wenn das Objekt einen Volumenumfang (siehe „Kügelchen") aufweist, dann sind alle Ansichtspunkte grundsätzlich von derselben Qualität (links). Bei einer ebenen Struktur (siehe „Platte") werden die Ansichtspunkte bevorzugt, die orthogonal zur Platte liegen (mittlere). Wenn eine röhrenförmige Struktur bestimmt ist, sind die bevorzugten Ansichtspunkte entlang eines Ringes ausgerichtet, der orthogonal zu dieser Linie liegt (rechts). Bei dem ebenen Objekt wird die Verformung der Kugel entsprechend der verformten Kugel für den Ansichtspunktverlauf (siehe oben) berechnet. Zum Erhal ten zweier Erhebungen auf den gegenüberliegenden Seiten der Kugel wird Gleichung 1 leicht zu Gleichung 2 angepasst: r = a·abs((n·v)mw). (2)
Wenn die Struktur röhrenförmig ist, ist der Verformungsvorgang etwas komplexer. Es ist eine Verallgemeinerung des Verformungsvorgangs der Patientenausrichtungs Ansichtskugel, da die Röhre willkürlich in dem Volumen ausgerichtet werden kann. Geometrisch gesehen befinden sich die guten Ansichtspunkte auf einem großen Kreis der Ansichtskugel, definiert von den zwei Punkten, an denen die Vektoren der zweiten und dritten Hauptkomponente die Oberfläche der Kugel kreuzen. Ein großer Kreis wird immer von zwei Punkten auf der Oberfläche der Kugel eindeutig definiert und sein Mittelpunkt ist derselbe wie der Mittelpunkt der Kugel. Für jede Position p auf der Oberfläche der Kugel muss der Vektor vom Ursprung zum äußersten Punkt auf dem großen Kreis berechnet werden. Das kann erreicht werden, indem der Vektor vom Ausgangspunkt bis p auf die Ebene des großen Kreises projiziert wird. Der Vorgang zum Erzeugen der verformten Kugel ist in dem folgenden Algorithmus 3 dargestellt:
Sichtbarkeits-Ansichtskugel
Ein weiterer Funktionsbaustein zur Schätzung eines guten Ansichtspunktes wird durch die Sichtbarkeitsinformation definiert. Ausgehend von dem ausgewählten Punkt werden Sichtbarkeitsstrahlen abgegeben, um verdeckende Objekte zu bestimmen. Wie vorstehend erwähnt, werden die parametrisierten Punkte der Kugel nicht gleichmäßig verteilt. Es ist weder effizient noch notwendig, Sichtbarkeitsstrahlen auf alle 360×180 Positionen abzugeben. Trotzdem wird stark bevorzugt, dass die Positionen, die getestet werden, gleichmäßig auf der Kugel verteilt sind. Rourke [4] liefert für diesen Zweck Quellcode (geschrieben von Lett vin). Basierend auf Standard Physikformeln zur Ladungsabstoßung wird eine beliebige Anzahl an Punkten über die Oberfläche einer Kugel verteilt. Es wurde herausgefunden, dass eine Teilmenge von 36×18 Strahlen einen guten Ausgleich zwischen Leistung und Qualität bietet. Die Berechnung der gleichmäßig verteilten Punkte wird nur einmal durchgeführt und das Ergebnis in einer Nachschlagetabelle gespeichert.
Um zu bestimmen, ob ein bestimmter Ansichtspunkt gute Sichtbarkeit der ausgewählten Struktur ermöglicht, werden Strahlen von dem ausgewählten Punkt abgegeben. Wenn eine lokale Segmentierung zur Schätzung der lokalen Form durchgeführt wurde, wird diese Information verwendet, um zu bestimmen, wann ein Strahl das interessierende Gewebe verlässt. Wenn dies erfolgt ist, wird die Opazitätsinformation der Transferfunktion betrachtet. Die Opazität wird entlang des Strahls gebildet und sobald ein kleiner Opazitätsschwellenwert überstiegen wird, wird die Berechnung für den bestimmten Strahl beendet. Einem Ansichtspunkt wird ein hoher Sichtbarkeitswert zugewiesen, wenn von dem ausgewählten Punkt in der Richtung dieses Ansichtspunktes viel Raum vorhanden ist, bis er von anderen Strukturen verdeckt wird. Solch eine Situation bietet mehr Flexibilität zum Positionieren der Ausschnittebene. Das erlaubt, die Ausschnittebene orthogonal zur Blickrichtung weit entfernt von dem ausgewählten Punkt zu positionieren, so dass eine ungehinderte Ansicht des ausgewählten Punktes möglich ist, ohne dass die nützliche Kontextinformation unnötig reduziert wird.
Die entsprechende verformte Ansichtskugel 55 wird in 6 dargestellt. Die Länge der Spitzen 56 kodiert die Ansichtspunktqualität an einer gleichmäßig verteilten Menge an Abtastpositionen (links). Im Anschluss an das Rekonstruieren aller Positionen ist eine weiche Kugel (rechts) gebildet.
Ein wichtiges Kriterium für die Ansichtspunktentropie von Bordoloi und Shen [3] ist Sichtstabilität, welche die maximale Veränderung in einer bestimmten Ansicht beschreibt, die durch geringfügige Kameraverlagerungen hervorgerufen wird. Die Ansicht wird als stabil definiert, wenn eine geringfügige Kameraveränderung auch nur geringfügige Veränderungen in der Ansicht bedeutet. Übertragen auf die Sichtbarkeits-Ansichtskugel besteht die Möglichkeit, die aus den Sichtbarkeitswerten an den einzelnen gleichmäßig verteilten Punkten abgeleitete Sichtstabilität zu kodieren. Es wird heuristisch angenommen, dass ein Ansichtspunkt zwischen mehreren guten Ansichtspunkten also eher gut ist. Solch ein Punkt bietet hohe Sichtstabilität, da kleine Veränderungen des Ansichtspunktes auch zu guten Ansichtspunkten führen. Zum Kodieren dieser Informationen in der Ansichtskugel wird für alle parametrisierten Kugelpositionen, die nicht explizit auf Sichtbarkeit getestet werden, eine Gewichtung mit dem umgebenden getesteten Punkten durchgeführt. Durch diese Gewichtung wird, wie in 6 (rechts) dargestellt, eine gleichmäßig verformte Kugel 57 erhalten. Der Pseudo-Code zum Erzeugen der verformten Kugel 55 für das Sichtbarkeitskriterium wird im folgenden Algorithmus 4 dargestellt:
ANSICHTSKUGELOPERATOREN
Im Anschluss an die Bildung der verformten Ansichtskugeln für die verschiedenen zweiten Parameter werden sie gewichtet und kombiniert, um alle Effekte zu berücksichtigen.
Gewichtung der Ansichtskugeln
Gleichung 1 bietet verschiedene Optionen, um den Umfang der Kugelverformung zu gewichten. Im Grunde steuert a die Höhe der Erhebung und mw ihre Breite. Zur Vereinfachung der Kombinationsoperatoren werden die Werte von a für die einzelnen Kugelverformungen so ausgewählt, dass ihr Radius nach der Verformung von 1 bis 2 variiert. Für alle zweiten Parameter wurde herausgefunden, dass ein geschätzter guter Ansichtspunkt auch die Qualität der Ansichtspunkte in einer bestimmten Umgebung beeinflusst. Für jedes Ansichtspunktkriterium kann der Radius um einen Faktor von zwei um einen guten Ansichtspunkt an einer bestimmten Position variieren. Die Kugelbildung für den Ansichtspunktverlauf enthält eine eingebaute Gewichtungssteuerung. Eine große Verlagerung des Ansichtspunktes ist bei Auswahlvorgängen innerhalb einer kleinen räumlichen Fläche der Daten ziemlich störend, aber annehmbar bei zwei ausgewählten Punkten, die weit voneinander entfernt sind. Das bedeutet, dass der Anwender auf eine völlig andere Untersuchungsregion schaltet, während die Ansichtspunktkohärenz weniger kritisch ist.
Zur Berücksichtigung dessen wird ein Abstandsfaktor d berechnet und bildet das Verhältnis des räumlichen Abstandes zwischen zwei nacheinander ausgewählten Punkten zu dem diagonalen Umfang des Volumens. Zur Beeinflussung der Gewichtung für die Ansichtspunktverlaufskugel wird Gleichung 1 modifiziert zu r = (1 – d)·a·(n·v)mw. (3)
Kombination der Ansichtskugeln
Wenn die verformten Kugeln für die zweiten Parameter getrennt berechnet wurden, müssen sie zu einer einzelnen Kugel kombiniert werden, d. h. eine kombinierte verformte Ansichtskugel, die die gesamte Ansichtspunktqualität kodiert. Vorzugsweise werden drei Operatoren für diese Kombination implementiert, und zwar Summierung, Multiplikation und Schwellenwertbildung. Jeder dieser Operatoren hebt bestimmte Ansichtspunkteigenschaften hervor.
7 zeigt die Auswirkungen der drei Operatoren auf der entstandenen Kugel. Bei diesem Beispiel sind eine Sichtbarkeits-Ansichtskugel 61 und eine Lokalformschätzungs-Ansichtskugel 62 als Eingabekugeln ausgewählt. Die Anwendung der Operatoren und die Entwicklung zusätzlicher Operatoren ist einfach zu erreichen, da jede verformte Kugel 61, 62 als eine zweidimensionale Matrix parametrisiert ist.
Als Operand für die Operatoren wird der Versatz des Radius verwendet, der höher ist als der Radius der Einheitskugel. An jeder Position weist der Radius einer verformten Kugel 61, 62 einen Wert zwischen 1 und 2 auf, so dass die Operationen auf Werten zwischen 0 und 1 durchgeführt werden. Implementierung und Eigenschaften der realisierten Operatoren sind wie folgt:

– Summierung (+): Eine Schleife über alle Einträge der Kugelmatrizen wird durchgeführt, um die entsprechenden Radien zu addieren. Diese intuitive Herangehensweise führt zu sehr guten Ergebnissen. Gute Ansichtspunkte werden an den Positionen kombinierter verformter Ansichtskugeln 63 erfasst, an denen mindestens einige der Eingabekugeln 61, 62 einen guten Ansichtspunkt anzeigen. Summierung ist nicht so anfällig für Ausreißer wie Multiplikation oder Schwellenwertbildung.
– Multiplikation (*): Zur stärkeren Hervorhebung bestimmter Eigenschaften wird ein Operator implementiert, der die Multiplikation der Eingabekugeln 61, 62 berechnet. Dieser Operator betont die Positionen, an denen gute Ansichtspunkte durch mehrere Quellkugeln (vgl. verformte Ansichtskugel 62) ange zeigt werden und hebt Positionen, an denen mindestens eine Quellkugel (vgl. verformte Ansichtskugel 61) einen schlechten Ansichtspunkt anzeigt, weniger hervor. Niedrige Werte haben einen größeren Einfluss auf das Ergebnis. Selbst wenn der Wert von nur einer Eingabekugel niedrig ist, wird der entsprechende Ansichtspunkt auf der kombinierten verformten Ansichtskugel 64 als ein schlechter Ansichtspunkt bewertet.
– Schwellenwertbildung (T): Bei dem Vorgang der Schwellenwertbildung wird eine bestimmte Kugel als Ausgangskugel genommen. In einer Schleife über alle parametrisierten Punkte dieser Kugel wird der Wert an dieser Position nur dann betrachtet, wenn die Werte der anderen Kugeln an derselben Position über einem bestimmten Schwellenwert liegen. Ist dies nicht der Fall, wird der Radius an der bestimmten Position auf 1 gesetzt. Dieser Operator filtert die Werte, an denen die entsprechenden Werte an den anderen Kugeln einen schlechten Ansichtspunkt anzeigen. Durch das Schwellenwertbilden wird es möglich, Ausschlusskriterien zu definieren. Angenommen die Patientenausrichtungs-Ansichtskugel (siehe 42 in 2) bildet die Ausgangskugel für die Schwellenwertbildung, dann kann ein Fenster für eine bestimmte bevorzugte Blickrichtung definiert werden. Durch Schwellenwertbildung über die anderen verformten Ansichtskugeln wird ein guter Ansichtspunkt innerhalb dieses Rahmens geschätzt.

ABLEITEN ERSTER PARAMETER
Im Anschluss an die Beschreibung der zweiten Parameter, der Ansichtskugelmanipulatoren und der Ansichtskugeloperatoren wird nachstehend das Ableiten der ersten Parameter zum Einstellen der Volumenansicht erläutert. Die ersten Parameter sind ein guter Ansichtspunkt, die Platzierung der an der Ansicht ausgerichteten Ausschnittebene, der Zoom und die Blickrichtung.
Die Anwendung der Ansichtskugeloperatoren auf die einzelnen verformten Ansichtskugeln erzeugt eine kombinierte Ansichtspunktqualitätsabbildung an 360×180 Positionen auf der kombinierten verformten Ansichtskugel. Daher kann ein guter Ansichtspunkt einfach durch den höchsten Eintrag in der kombinierten verformten Ansichtskugelabbildungsmatrix bestimmt werden, die die Radialabstände aller Punkte enthält. Die Volumendaten können dann auf der Anzeige 11 der Vorrichtung 10 (siehe 11) angezeigt werden gemäß dem am besten geschätzten Ansichtspunkt oder eine kleine Anzahl bevorzugter Ansichten (z. B. als Miniaturbild angezeigt) vorschlagen.
Durch die in der Sichtbarkeitsberechnung (vgl. Abschnitt Sichtbarkeits-Ansichtskugel) erhaltenen Informationen ist die genaue Position bekannt, an der der ausgewählte Punkt entlang jedes getesteten Sichtbarkeitsstrahls verdeckt wird. Diese Information wird zur Einstellung einer an der Ansicht ausgerichteten Ausschnittebene verwendet, um die verdeckenden Strukturen auszuschneiden. Zur Positionierung der Ausschnittebene wird eine Position entlang des Strahls ausgewählt, der an dem ausgewählten Punkt beginnt, an dem die angesammelte Opazität noch immer unterhalb eines kleinen Schwellenwertes liegt. Das ermöglicht eine ungehinderte Ansicht auf das ausgewählte Objekt, während so viel Kontextinformation wie möglich erhalten wird.
Die Blickrichtung wird direkt durch den ausgewählten Punkt definiert und dieser Punkt wird in der Mitte des Volumenansichtfensters 17 (siehe 11) dargestellt.
Schließlich kann der Zoomfaktor für die Volumenansicht 17 aus den gegenwärtigen Einstellungen der angezeigten Schnittansicht 12 abgeleitet werden. Der Zoom der Schnittansicht 12 ermöglicht eine grobe Schätzung der Größe der interessierenden anatomischen Struktur. In der gegenwärtigen Implementierung bestimmt dieser Zoomfaktor direkt den Zoom der Volumenansicht 17.
ANWENDUNGSBEISPIELE
Vorzugsweise wird die Erfindung an einem medizinischen Computerarbeitsplatz ausgeführt. Die entsprechenden Berechnungen für die LiveSync-Ansichtspunktauswahl können interaktiv durchgeführt werden und werden nicht sehr von der Größe des medizinischen Datensatzes beeinflusst. Zum Beispiel dauern auf einem mit einem AMD Athlon 64 Dualkern-Prozessor 4400+ und 2 GB Hauptspeicher konfigurierten PC die LiveSync-bezogenen Berechnungen 70 ms bis 150 ms pro Auswahl, abhängig von der Anzahl der segmentierten Voxel an dem lokalen Segmentierungsschritt und der geschätzten lokalen Merkmalsform. Somit erhält der Anwender eine fast unmittelbare Aktualisierung der Volumenansicht, wann immer er eine bestimmte Struktur in einer 2D-Schicht auswählt. Zum Darstellen des Nutzens der interaktiv synchronisierten Ansichten werden nachstehend die Ergebnisse für drei verschiedene Anwendungsszenarien erläutert.
In einem ersten Beispiel werden ein geschätzter guter Ansichtspunkt und ein eher schlechter Ansichtspunkt im Vergleich dargestellt. 8 zeigt die Ergebnisse für einen Auswahlvorgang auf einem teilweise sichtbaren Gefäß in einem 2D-Schichtbild (links). Die entsprechende Volumenansicht (Mitte) basiert auf einem Ansichtspunkt, der von der Vorrichtung der Erfindung bestimmt wurde, und ist sehr gut. Offensichtlich sind die Informationen über den Gefäßverlauf und seine räumliche Umgebung sehr leicht zu erkennen.
Im Gegensatz dazu führt ein Ansichtspunkt, der als eher schlecht bewertet wird, zu einer Volumenansicht wie in 8 (rechts) dargestellt. Wichtige Teile des Gefäßes sind verdeckt, sein Verlauf bleibt unklar und der Zusammenhang mit anderen Gefäßen ist bei diesen Ansichtspunkt kaum zu erkennen.
Die nachstehenden beiden Anwendungsszenarien zeigen, dass LiveSync ein generisches Programm für verschiedene Arten von klinischen Untersuchungen ist. In ihrem typischen Arbeitsablauf suchen Radiologen nach bestimmten Strukturen in medizinischen Daten. Obwohl es hochentwickelte und spezialisierte Verfahren gibt, z. B. für die Erfassung von Polypen im Darm oder Lungenknötchen, kann LiveSync helfen, diese pathologischen Fälle zu untersuchen.
Die Untersuchung des Darms nur mit 2D-Schichten ist eine sehr schwierige Aufgabe, weil es sehr schwierig ist, die Unterschiede zwischen den Falten des Darms und den Polypen zu erkennen. 9 zeigt die Ergebnisse von LiveSync (rechts) für die Auswahl (links) einer verdächtigen Struktur im Darm. Durch die bereitgestellte Volumenansicht ist deutlich zu erkennen, dass die ausgewählte Struktur keine Darmfalte sondern ein Polyp ist.
Eine andere herausfordernde Aufgabe ist die Erkennung von Lungenknötchen. In den 2D-Schichten sehen sie häufig Bronchien oder Gefäßen ähnlich. In 10 wird eine Struktur, von der angenommen wird, dass sie ein Knötchen ist, auf der Schicht ausgewählt und LiveSync zeigt automatisch die entsprechende Volumenansicht. Diese Ansicht kann offensichtlich helfen, die ausgewählte Struktur als ein Lungenknötchen zu klassifizieren.
LITERATURHINWEISE

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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

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- J. Zhou, M. Hinz, and K. D. Tönnies. Focal region-guided feature-based volume rendering. In 1st International Symposium on 3D Data Processing, Visualization and Transmission '02, pages 87–90, 2002 [0103]

Claims

Vorrichtung (10) zur Volumendarstellung medizinischer Datensätze, umfassend: – eine Anzeige (11) zum Anzeigen mindestens einer Schnittansicht (12, 22) eines medizinischen Datensatzes eines Objekts, insbesondere eines Patienten, – eine Anwenderauswahleinheit (13, 14, 15), die einen Anwender befähigt, eine Position auf einer interessierenden Struktur (SOI) in der mindestens einen angezeigten Schnittansicht (12, 22) auszuwählen, und – eine Volumendarstellungseinheit (16) zum Bestimmen einer Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) basierend auf einem oder mehreren ersten Parametern, wobei die ersten Parameter die Ansicht der angezeigten Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) charakterisieren, wobei die Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) auf der Anzeige (11) angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, die ersten Parameter automatisch zu bestimmen, indem die vom Anwender ausgewählte Position und ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, wobei die zweiten Parameter mindestens eines der Folgenden charakterisieren: das Objekt, die interessierende Struktur (SOI), die gegenwärtig auf der Anzeige (11) angezeigte Schnittansicht (12, 22) und eine oder mehrere vorhergehende Volumendarstellungen (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI), und – die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, die ersten Parameter so zu bestimmen, dass eine optimierte Ansicht auf die angezeigte Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) ohne zusätzliche Eingabe durch den Anwender, abgesehen von der Auswahl der Position durch den Anwender, erreicht wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, die einen Ansichtspunkt umfassen, der einen Punkt darstellt, von dem aus die interessierende Struktur (SOI) in der auf der Anzeige (11) angezeigten Volumendarstellung (17, 31) betrachtet wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, die eine Blickrichtung umfassen, die eine Richtung darstellt, in der die interessierende Struktur (SOI) in der auf der Anzeige (31) angezeigten Volumendarstellung (11, 17) betrachtet wird.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, die mindestens eine Ausschnittfläche umfassen, wobei jede Ausschnittfläche die interessierende Struktur (SOI) in eine erste und eine zweite Region teilt, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) und/oder die Anzeige (11) so ausgestaltet ist/sind, dass die in der ersten Region der Ausschnittfläche liegenden Einzelheiten der interessierenden Struktur in der auf der Anzeige (11) angezeigten Volumendarstellung (17, 31) angezeigt werden, wohingegen die in der zweiten Region der Ausschnittfläche liegenden Einzelheiten der interessierenden Struktur (SOI) nicht in der auf der Anzeige (11) angezeigten Volumendarstellung (17, 31) angezeigt werden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 3 und 4, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter so zu bestimmen, dass mindestens eine Ausschnittfläche eine ebene Ausschnittfläche ist, die entlang der Blickrichtung ausgerichtet ist.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, die einen Volumenzoomfaktor umfassen, der die Größe der interessierenden Struktur (SOI) in der auf der Anzeige (11) angezeigten Volumendarstellung (17, 31) beschreibt.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, indem ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, die das Objekt, umfassend eine Ausrichtung (40) des Objekts, insbesondere eine Patientenausrichtung, beschreiben, wenn der medizinische Datensatz des Objekts, insbesondere des Patienten, erfasst wurde.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, indem ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, die die interessierende Struktur (SOI), umfassend Informationen zur Form der interessierenden Struktur (SOI), beschreiben.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, indem ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, die die interessierende Struktur (SOI), umfassend Informationen zur Sichtbarkeit der interessierenden Struktur (SOI), beschreiben.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) ausgestaltet ist, um einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, indem ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, die eine oder mehrere vorherige Volumendarstellungen (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) beschreiben, umfassend Informationen zu einem oder mehreren vorherigen Ansichtspunkten, die den Punkt oder Punkte darstellen, von dem bzw. denen aus die interessierende Struktur (SOI) in der Volumendarstellung oder den Volumendarstellungen (17, 31) der zuvor auf der Anzeige (11) angezeigten interessierenden Struktur (SOI) betrachtet wurde.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) dafür ausgelegt ist, einen oder mehrere erste Parameter zu bestimmen, indem ein oder mehrere zweite Parameter berücksichtigt werden, die die gegenwärtig auf der Anzeige (11) angezeigte Schnittansicht (12, 22) beschreiben, umfassend Informationen zur Größe der interessierenden Struktur (SOI) in der gegenwärtig auf der Anzeige (11) angezeigten Schnittansicht (12, 22).
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass mindestens für einen der zweiten Parameter eine Information hinsichtlich der Qualität von Ansichtspunkten, die sich aus dem mindestens einen der zweiten Parameter ergeben, abgeleitet wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 12, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass die Information hinsichtlich der Qualität der Ansichtspunkte mittels Berechnung einer verformten Ansichtskugel (27, 42, 46, 55, 57, 61, 62) für diesen zweiten Parameter abgeleitet wird, wobei Positionen von Ansichtspunkten mit einem höheren Radialabstand von der Ansichtskugel als besser erachtet werden als von Ansichtspunkten mit einem geringeren Radialabstand von der Ansichtskugel.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 13, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass verformte Ansichtskugeln (61, 62) für zwei oder mehrere zweite Parameter berechnet und kombiniert werden, so dass eine kombinierte verformte Ansichtskugel (63, 64, 65) erhalten wird, die Informationen hinsichtlich der Qualität der Ansichtspunkte enthält, die aus diesen zwei oder mehreren zweiten Parametern resultieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass die verformten Ansichtskugeln (61, 62) für die zweiten Parameter gewichtet werden, bevor sie zur kombinierten verformten Ansichtskugel (63, 64, 65) kombiniert werden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 14 oder 15, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass die verformten Ansichtskugeln (61, 62) durch Summierung, Multiplikation oder Schwellenwertbildung kombiniert werden.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass ein guter Ansichtspunkt bestimmt wird, indem ein Ansichtspunkt mit dem im Wesentlichen höchsten Radialabstand von der Ansichtskugel der verformten Ansichtskugel (27, 42, 46, 55, 57, 61, 62) bzw. der kombinierten verformten Ansichtskugel (63, 64, 65) ausgewählt wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 17, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass durch die vom Anwender ausgewählte Position und dem guten Ansichtspunkt eine gute Blickrichtung definiert wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass eine gute Ausschnittfläche positioniert wird durch Berücksichtigung der verformten Ansichtskugel (27, 42, 46, 55, 57, 61, 62) bzw. der kombinierten verformten Ansichtskugel (63, 64, 65) und durch Berücksichtigung einer angesammelten Opazität der interessierenden Struktur (SOI) für Strahlen, die an der vom Anwender ausgewählten Position beginnen, wobei die gute Ausschnittfläche an einer Stelle positioniert wird, an der die angesammelte Opazität unterhalb eines gegebenen Schwellenwertes liegt.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 6 und 11, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass der Volumenzoomfaktor bestimmt wird, indem die Größe, insbesondere der Schnittansichtzoomfaktor, der interessierenden Struktur (SOI) in der gegenwärtig angezeigten Schnittansicht (12, 22) berücksichtigt wird.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Anwenderauswahleinheit (13, 14, 14) so ausgestaltet ist, dass mehrere Positionen vom Anwender durch sukzessives Zeigen auf verschiedene Positionen auf der interessierenden Struktur (SOI) in der auf der Anzeige (11) angezeigten Schichtenansicht (12, 22) ausgewählt werden können und wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass für jede Position der mehreren Positionen die ersten Parameter automatisch bestimmt werden und die auf der Anzeige (11) angezeigte entsprechende Volumendarstellung (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) sukzessiv so aktualisiert wird, dass eine optimierte Ansicht auf die auf der Anzeige (11) angezeigten Volumendarstellungen (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) ohne zusätzliche Eingabe durch den Anwender, abgesehen von dem sukzessiven Zeigen auf die verschiedenen Positionen auf der auf der Anzeige (11) angezeigten interessierenden Struktur (SOI), erreicht wird.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass eine Vielzahl von Positionen auf der interessierenden Struktur (SOI) vom Anwender durch kontinuierliches Abtasten der interessierenden Struktur (SOI) in der auf der Anzeige (11) angezeigten Schnittansicht (12, 22) ausgewählt werden kann und wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass für jede Position der Vielzahl von Positionen die ersten Parameter automatisch bestimmt werden und die entsprechende Volumendarstellung (17, 31) der auf der Anzeige angezeigten interessierenden Struktur (SOI) kontinuierlich so aktualisiert wird, dass eine optimierte Ansicht auf die angezeigten Volumendarstellungen (17, 31) der interessierenden Struktur (SOI) ohne zusätzliche Eingabe durch den Anwender, abgesehen von dem kontinuierlichen Abtasten der auf der Anzeige (11) angezeigten interessierenden Struktur (SOI), erreicht wird.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass eine Vielzahl von Positionen auf der interessierenden Struktur (SOI) automatisch ausgewählt wird.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 23, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass die interessierende Struktur (SOI) und ihre Form und/oder ihr Verlauf automatisch identifiziert werden und die Positionen auf der interessierenden Struktur (SOI) automatisch entlang der identifizierten Form und/oder dem Verlauf der interessierenden Struktur (SOI) positioniert werden.
Vorrichtung (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, umfassend eine Steuereinrichtung, die vom Anwender betätigt werden kann, um die automatische Bestimmung der ersten Parameter und der daraufhin aktualisierten Volumendarstellungen (17, 31), die auf der Anzeige angezeigt werden, zu aktivieren und/oder zu deaktivieren.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 25, wobei die Steuereinrichtung eine Aktivierungstaste umfasst, die so ausgestaltet ist, dass die Aktivierung und die Deaktivierung der automatischen Bestimmung der ersten Parameter und der daraufhin aktualisierten und auf der Anzeige angezeigten Volumendarstellungen (17, 31) durch Drücken und Loslassen der Aktivierungstaste, insbesondere einer Funktionstaste oder Steuertaste auf einer Tastatur (15), oder durch Auswählen eines Icons auf einer Anzeige (11) erfolgen kann.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 26, wobei die Volumendarstellungseinheit (16), die Anwenderauswahleinheit (13, 14, 15) und die Steuereinrichtung so ausgestaltet sind, dass die automatische Bestimmung der ersten Parameter und der daraufhin aktualisierten Anzeige der auf der Anzeige (11) angezeigten entsprechenden Volumendarstellungen (17, 31) nur erfolgt, wenn die Position auf der interessierenden Struktur (SOI) in der angezeigten Schnittansicht (12, 22) vom Anwender über die Anwenderauswahleinheit (13, 14, 15) ausgewählt wird, während gleichzeitig die Aktivierungstaste vom Anwender gedrückt wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die Volumendarstellungseinheit (16), die Anwenderauswahleinheit (13, 14, 15) und die Steuereinrichtung so ausgestaltet sind, dass der Anwender die automatische Bestimmung der ersten Parameter und der darauf folgenden Anzeige entsprechender Volumendarstellungen (17, 31) deaktivieren und mindestens einen der automatisch bestimmten ersten Parameter ändern kann, woraufhin eine aktualisierte Volumendarstellung, welche auf den geänderten ersten Parametern basiert, der interessierenden Struktur auf der Anzeige (11) angezeigt wird.
Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass mindestens zwei verformte Ansichtskugeln (27, 42, 46, 55, 57, 61–65) aus zuvor erfassten medizinischen Datensätzen eines oder mehrerer Objekte, insbesondere eines oder mehrerer Patienten, erhalten werden, wobei sowohl die zuvor erfassten medizinischen Datensätze als auch ein aktuell erfasster medizinischer Datensatz aus derselben Untersuchungsform erhalten wurden, und wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass ein oder mehrere erste Parameter, die die Ansicht der angezeigten Volumendarstellung (17, 31) einer interessierenden Struktur (SOI) des aktuell erfassten medizinischen Datensatzes beschreiben, bestimmt werden, indem die mindestens zwei verformten Ansichtskugeln (27, 42, 46, 55, 57, 61–65), die aus den zuvor erfassten medizinischen Datensätzen erhalten wurden, berücksichtigt werden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 29, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass die mindestens zwei aus den zuvor erfassten medizinischen Datensätzen erhaltenen verformten Ansichtskugeln (27, 42, 46, 55, 57, 61–65) überlagert werden, so dass eine angesammelte verformte Ansichtskugel erhalten wird und die ersten Parameter aus der angesammelten verformten Ansichtskugel abgeleitet werden.
Vorrichtung (10) nach Anspruch 29 oder 30, wobei die Volumendarstellungseinheit (16) so ausgestaltet ist, dass mindestens eine der mindestens zwei aus den zuvor erfassten medizinischen Datensätzen erhaltenen verformten Ansichtskugeln (27, 42, 46, 55, 57, 61–65) eine kombinierte verformte Ansichtskugel (63, 64, 65) ist, die durch Kombinieren von zwei oder mehreren Ansichtskugeln für zwei oder mehrere zweite Parameter erhalten wird, wobei die zweiten Parameter mindestens eines der Folgenden beschreiben: den zuvor untersuchten Patienten, die zuvor ausgewählte interessierende Struktur (SOI), den zuvor angezeigten Schnitt und die vorherigen Volumendarstellungen der zuvor ausgewählten interessierenden Struktur (SOI).