DE602004011933T2

DE602004011933T2 - Automatische bestimmung der optimalen betrachtungsrichtung bei herzaufnahmen

Info

Publication number: DE602004011933T2
Application number: DE602004011933T
Authority: DE
Inventors: Thomas New York O'DONNELL; Brett Cowan; Alistair Young
Original assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Current assignee: Siemens Medical Solutions USA Inc
Priority date: 2003-05-28
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2009-02-26
Anticipated expiration: 2024-05-28
Also published as: CA2527219A1; JP4504377B2; WO2004107273A1; DE602004011933D1; EP1629438B1; US20050033143A1; US7711160B2; EP1629438A1; JP2007518461A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft die medizinische Bildverarbeitung und, genauer, die Bestimmung der Betrachtungsebenen der Kurz- und der Langachse bei Herzbildaufnahmen.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Im Gebiet der medizinischen Bildverarbeitung sind Bilder, die ausgerichtet sind entlang der Kurz- und der Langachsnormalen des Nerzes, das Standardformat für die Auswertung durch Krankenhausärzte. Die Ausrichtung des Nerzes und damit der Kurz- und der Langachsnormalen ist für jeden Menschen einzigartig. Daher muss man für die Aufnahme derartiger Bilder die Ausrichtung des Nerzes einer jeden Person bestimmen und die Ausrichtung des zugehörigen Koordinatensystems (Kurzachse, Langachse und die Richtung senkrecht auf beiden Achsen).
Nach dem Stand der Technik berechnet man ein durchschnittliches linksventrikuläres Koordinatensystem aus einer Datenbank mit 50 Testpersonen und verwendet es als Ausgangspunkt. Ausgehend von dieser ursprünglichen Ausrichtung der Kurzachse werden mehrere Bilder mit Kurzachsen ausprobiert. Man verwendet dann den Expectation-Maximization-Algorithmus für die Aufteilung der linken und der rechten Herzkammer in den Bildern. Die Schwerpunkte der linken Herzkammer findet man im Stapel der Kurzachsenbilder. Man verbindet die Schwerpunkte für die Ausbildung der endgültigen Kurzachsnormalen. Dann findet man den rechts-ventrikulären Punkt, der am weitesten von dieser Achse entfernt ist, und verwendet ihn für die Bestimmung der Richtung der Langachsnormalen. Weil die Herzkammerform verschieden sein kann, wobei manche sogar bananenförmig sind, ergibt dieses Verfahren nicht immer ein geeignetes Koordinatensystem.
Der Konferenzbeitrag von Mullick et al. „Automatic determination of LV orientation from SPECT data" IEEE Transactions an Medical Imaging, IEEE Inc. New York, US, vol. 14, no. 1, 1. März 1995, Seiten 88–99, ISSN: 0278-0062, beschreibt eine schwellenwertbasierte Volumenaufteilung der linken Herzkammer mit einer anschließenden Erstellung eines 3D-Modells, welches sichtbar gemacht wird.
Die US-Patentschrift 5 107 838 beschreibt ein Verfahren für die Volumenberechnung der linken Herzkammer unter Verwendung der Konturbestimmung der linken Herzkammer, aus welcher man bestimmt den Umriss des gewünschten Volumens.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der Erfindung umfasst ein Verfahren für die Bestimmung der optimalen Betrachtungsebenen bei Herzbildaufnahmen. Das Verfahren enthält die Aufnahme eines Satzes von Sagittal-, Axial- und Koronarbildern eines Nerzes, wobei sich die Axial- und die Koronarbilder senkrecht schneiden mit dem Sagittalbild und das Herz eine natürliche Achse besitzt und eine linke Herzkammer mit einem Bloodpool, einer Bloodpoolwand und einem Apex. Das Verfahren enthält auch die Anfertigung einer Abbildung der Bloodpoolwand und die Verwendung der Abbildung für die Erzeugung eines Gesamtkoordinatensystems, das ausgerichtet ist entlang der natürlichen Achse.
Eine andere Ausführungsform der Erfindung umfasst ein System für die Bestimmung der optimalen Betrachtungsebenen bei Herzbildaufnahmen. Das System umfasst einen Prozessor und einen Bildadapter, der in Signalverbindung steht mit dem Prozessor für den Empfang der Bilder des Nerzes, wobei das Herz besitzt eine natürliche Achse und eine linke Herzkammer mit einem Bloodpool und einer Bloodpoolwand. Das System umfasst auch eine Abbildungseinheit, die in Signalverbindung steht mit dem Prozessor für die Abbildung der Bloodpoolwand. Ebenso umfasst das System eine Erschaffungseinheit, die in Signalverbindung steht mit dem Prozessor, für die Erschaffung eines Gesamtkoordinatensystems, das ausgerichtet ist mit der natürlichen Achse, und eine Benutzerschnittstelle, die in Verbindung steht mit dem Prozessor für den Empfang von Steuerbefehlen vom Benutzer.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Computersystems;
2 ist ein medizinisches Bild, das darstellt einen Satz von drei CT-Bildern des Nerzes, die aufgenommen sind in orthogonalen Ausrichtungen;
3 ist ein medizinisches Bild, das darstellt eine Sagittalansicht eines Nerzes, bei welcher der Bloodpool der linken Herzkammer gekennzeichnet ist;
4 ist ein medizinisches Bild, das darstellt eine Ausführungsform der Festlegung der Bloodpoolwand in einer Axialansicht des Nerzes;
5 ist ein medizinisches Bild, das darstellt eine Ausführungsform der Festlegung der Bloodpoolwand in einer Koronaransicht des Nerzes;
6 ist ein medizinisches Bild, das darstellt eine Ausführungsform der Abbildungspunkte auf der Bloodpoolwand;
7 ist eine schematische Darstellung eines Ellipsoids, das annähert die dreidimensionale Bloodpoolwand der linken Herzkammer eines Nerzes, wobei die Ausrichtung der Kurzachsnormalen gekennzeichnet ist;
8 ist ein medizinisches Bild, das darstellt ein Sagittalbild eines Nerzes, wobei die Septumsrichtung gekennzeichnet ist, und ein Gesamtkoordinatensystem, das ausgerichtet ist entlang der natürlichen Achse des Nerzes;
9 ist eine schematische Darstellung, die darstellt eine beispielhafte Darstellung einer linken Herzkammer und einen Satz von Kurzachsenbildern;
10 ist eine schematische Darstellung, die darstellt eine Ausführungsform der Erfindung, und stellt dar, wie man bestimmen kann die Ausrichtung der Langachsnormalen aus einem Kurzachsenbild des Nerzes; und
11 ist ein Ablaufdiagramm, das darstellt eine Ausführungsform der Erfindung.
12 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems zur automatischen Bestimmung der optimalen Ansicht bei Herzbildaufnahmen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der Erfindung stellen bereit Verfahren, Systeme und Geräte für die Bestimmung der optimalen Betrachtungsebenen der Kurz- und der Langachse bei der Herzbildaufnahme. Man kann die Bilder aufnehmen unter Verwendung eines Kernspintomographen (Magnetic Resonance Scanner, MR), eines PET (Positron Emission Tomography) Scanners, von Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT), eines Computertomographen (CT) und anderer medizinischer Bildgebungsgeräte. Man kann nach der Aufnahme CT-, SPECT- und PET-Volumendaten eines Nerzes, neben anderen Datenquellen, die für das Herz charakteristisch sind, auch umformatieren für das Erstellen der gewünschten Bilder. Nach der Bestimmung der optimalen Betrachtungsebenen kann man die Bilder neu scannen oder die Daten, wie die CT-Volumen, umformatieren für die Aufnahme neuer Bilder in den neuen Betrachtungsebenen.
Siehe 1. Erfindungsgemäß umfasst ein Computersystem 101 für die Umsetzung der Erfindung eine CPU 102, einen Speicher 103 und eine Eingabe-Ausgabe-Schnittstelle (E/A-Schnittstelle) 104. Das Computersystem 101 ist üblicherweise verbunden über die E/A-Schnittstelle 104 mit einem Bildschirm 105 und verschiedenen Eingabegeräten 106 wie Maus, Tastatur und medizinischen Bildgebungsgeräten. Die Unterstützungsschaltkreise können umfassen Schaltkreise wie Cachespeicher, Netzteile, Taktschaltkreise und einen Datenübertragungsbus. Der Speicher 103 kann umfassen RAM, Festwertspeicher (ROM), ein Diskettenlaufwerk, ein Bandlaufwerk, usw. oder eine Zusammenstellung mehrerer dieser Speicher. Die Erfindung kann umgesetzt werden als Programmablauf 107, der gespeichert ist im Speicher 103 und ausgeführt wird von der CPU 102 für die Verarbeitung des Signals der Signalquelle 108. In dieser Form ist das Computersystem 101 ein Mehrzweckcomputersystem, das zu einem zweckgebundenen Computersystem wird bei Ausführung des erfindungsgemäßen Programmablaufs 107.
Das Computersystem 101 umfasst auch ein Betriebssystem und Mikrobefehlscode. Die verschiedenen, hier beschriebenen Prozesse und Funktionen können entweder Teil des Mikrobefehlscodes oder des Anwendungsprogramms (oder einer Kombination beider) sein, wobei das Anwendungsprogramm vom Betriebssystem ausgeführt wird. Zusätzlich können viele andere Peripheriegeräte verbunden sein mit dem Computeraufbau, wie ein zusätzliches Datenspeichergerät und ein Drucker.
2 ist ein medizinisches Bild, das darstellt einen Satz von drei CT-Bildern des Nerzes, die aufgenommen sind in orthogonalen Ausrichtungen, allgemein gekennzeichnet sind durch Bezugsziffer 200. Die Bilder sind umformatiert von dem gleichen CT-Volumendatensatz, der kennzeichnend ist für ein Herz. Bezugsziffer 220 zeigt auf ein Koronarherzbild. Bezugsziffer 240 zeigt auf eine Sagittalansicht des Nerzes. Bezugsziffer 260 zeigt auf eine Axialansicht des Nerzes.
3 ist ein medizinisches Bild, das darstellt die Sagittalansicht des Nerzes, bei welcher der Bloodpool der linken Herzkammer gekennzeichnet ist, wobei 3 allgemein durch Bezugsziffer 300 gekennzeichnet ist. Das Bild 300 ist dieselbe Sagittalansicht 240, die abgebildet ist in 2. Bezugsziffer 320 zeigt auf den gekennzeichneten Bloodpool der linken Herzkammer.
4 ist ein medizinisches Bild, das darstellt eine Ausführungsform der Festlegung der Bloodpoolwand in der axialen Ansicht 260 von 2, allgemein gekennzeichnet durch Bezugsziffer 400. Bezugsziffer 410 kennzeichnet die Linie, entlang welcher dieses Bild die Sagittalbildebene schneidet, die in 3 dargestellt ist. Bezugsziffern 420 und 430 bezeichnen die gekennzeichneten Punkte der Bloodpoolwand, welche die Sagittalbildebene schneidet.
5 ist ein medizinisches Bild, das darstellt eine Ausführungsform der Festlegung der Bloodpoolwand in der Koronaransicht 220 von 2, allgemein gekenn zeichnet durch Bezugsziffer 500. Bezugsziffer 510 kennzeichnet die Linie, entlang der dieses Bild die Sagittalbildebene schneidet, die in 3 dargestellt ist. Bezugsziffern 520 und 530 bezeichnen die gekennzeichneten Punkte der Bloodpoolwand, welche die Sagittalbildebene schneidet.
6 ist ein medizinisches Bild, das darstellt eine Ausführungsform der Abbildungspunkte auf der Bloodpoolwand, allgemein gekennzeichnet durch Bezugsziffer 600. Das hier abgebildete Bild ist dieselbe Axialansicht, die abgebildet ist in 4. Bezugsziffer 620 bezeichnet den Mittelpunkt zwischen den Bloodpoolwandpunkten 420 und 430, die abgebildet sind in 4. Die Linien, die durch Bezugsziffer 650 gekennzeichnet sind, bezeichnen die verschiedenen Punkte entlang der Bloodpoolwand, die radial vom Mittelpunkt 620 aus abgebildet sind.
7 ist eine schematische Darstellung eines Ellipsoids, das annähert die dreidimensionale Bloodpoolwand der linken Herzkammer eines Nerzes, wobei die Ausrichtung der Kurzachsnormalen gekennzeichnet ist, wobei 7 allgemein gekennzeichnet ist durch Bezugsziffer 700. Die Wände des zuvor abgebildeten Bloodpools, die gekennzeichnet sind durch Bezugsziffern 730, 740 und 750, bilden ein Ellipsoid. Dieses Ellipsoid, bezeichnet durch Bezugsziffer 710, wird verwendet für die Bestimmung der Näherung der Kurzachsnormalen 720 des Nerzes.
8 ist ein medizinisches Bild, das darstellt ein Sagittalbild eines Nerzes, wobei die Septumsrichtung gekennzeichnet ist, und ein Gesamtkoordinatensystem, das ausgerichtet ist entlang der natürlichen Achse des Nerzes, allgemein gekennzeichnet durch Bezugsziffer 800. Bezugsziffer 820 zeigt in Richtung des Sagittalherzbilds von 2. Die Septumsrichtung besitzt ein Intensitätsprofil hell → dunkel → hell, das vom Mittelpunkt des Bloodpools nach außen zeigt im Sagittalbild 820. Der Pfeil, der gekennzeichnet ist durch Bezugsziffer 840, zeigt in die Septumsrichtung und besitzt dieses Profil. Bezugsziffer 810 zeigt auf ein Gesamtkoordinatensystem, das ausgerichtet ist entlang der natürlichen Achse des Nerzes. Man erzeugt es unter Verwendung der Kurzachsnormalen 720 und der Septumsrichtung 840 in einem Ablauf, dessen Ausführungsform unten erklärt ist.
9 ist eine schematische Darstellung, die darstellt eine beispielhafte Darstellung einer linken Herzkammer und einen Satz von Kurzachsenbildern, allgemein gekennzeichnet durch Bezugsziffer 900. Bezugsziffer 960 zeigt auf eine Darstellung der linken Herzkammer eines Nerzes, wobei Bezugsziffer 950 den Apex kennzeichnet. Bezugsziffern 910 und 930 bezeichnen zwei mögliche Ebenen für die Kurzachse und Bezugsziffern 920 und 940 bezeichnen jeweils die zugehörigen Normalen.
10 ist eine schematische Darstellung, die darstellt eine Ausführungsform der Erfindung, allgemein gekennzeichnet durch Bezugsziffer 1000. Es ist dargestellt, wie man bestimmen kann die Ausrichtung der Langachsnormalen aus einem Kurzachsenbild des Nerzes. Das Bild 1000 ist eine Darstellung der Ansicht der Kurzachse des Nerzes. Die linke Herzkammer und der zugehörige Bloodpool sind bezeichnet mit Bezugsziffer 1010, die rechte Herzkammer und der zugehörige Bloodpool sind bezeichnet mit Bezugsziffer 1020 und das Septum zwischen ihnen ist bezeichnet mit Bezugsziffer 1040. In diesem Kurzachsenbild sind gekennzeichnet die Einfügepunkte 1015 und 1016 der linken Herzkammer 1010. Diese Einfügepunkte 1015 und 1016 sind an der Stelle, an der die linke Herzkammer 1010 auf das Septum trifft. Man kann eine beliebige Anzahl Verfahren verwenden für die Bestimmung dieser Punkte, darunter das Verfahren der Erkennung der Intensitätsprofilveränderung (Stellen, an denen hell → dunkel → hell aufhören), das oben erwähnt ist. Bezugsziffer 1031 stellt dar den Mittelpunkt des Bloodpools der linken Herzkammer 1010. Seine Position kann man berechnen durch automatische Aufteilung der Bloodpoolwand und Auffinden des Schwerpunkts der Wand. Ein Kreis 1034 ist durch die drei Punkte 1015, 1016 und 1031 gefittet, wobei der Mittelpunkt des Kreises gefittet ist an den Mittelpunkt 1031 des Bloodpools 1010. Der Winkel, der eingeschlossen wird von den Linien 1032 und 1033, die den Mittelpunkt 1031 des Kreises verbinden mit den Einfügepunkten 1015 und 1016, ist halbiert. Diese Richtung ist die Septumsrichtung und bildet die Langachsnormale 1030.
11 ist ein Ablaufdiagramm, das darstellt eine Ausführungsform der Erfindung, allgemein gekennzeichnet, durch Bezugsziffer 1100. Das Feld 1110 stellt dar den Schritt der Aufnahme von Sätzen von Axial-, Sagittal- und Koronarbildern (drei bis sechs Bilder pro Satz) des Nerzes. Diese Bilder sollten zumindest teilweise enthalten die linke Herzkammer. In 2 sind dargestellt Beispiele dieser Bilder. Man kann diese Bilder aufnehmen unter Verwendung eines medizinischen Bildscanners, wie beschrieben, oder durch Umformatierung charakteristischer Herzdaten in kanonischen Richtungen, wie es bei CT-Volumen durchgeführt wird.
Das Feld 1120 stellt dar den Schritt des Auffindens des Bloodpools der linken Herzkammer in den Sagittalbildern. Eine Ausführungsform dieses Schritts ist dargestellt in 3. Man kann verwenden eine Anzahl Algorithmen für das Auffinden der Bloodpoolwand, darunter eine beliebige Anzahl automatischer Aufteilungsalgorithmen. Die Ergebnisse müssen nicht genau sein.
Das Feld 1130 stellt dar den Schritt des Auffindens der Bloodpoolwände in den Bildern senkrecht zur Sagittalbildebene. 4 und 5 stellen dar eine Ausführungsform.
Die Bezugspunkte sind leicht zu finden auch im Falle einer Fehlerfassung. Eine Ausführungsform eines Verfahrens, das man hierfür verwendet, führt aus eine einfache Intensitätsanalyse entlang der Linie (410 und 510), an der das Sagittalbild das zu analysierende Bild schneidet.
Das Feld 1140 stellt dar den Schritt des Abbildens der Bloodpoolwand der linken Herzkammer. Man findet Punkte auf der Bloodpoolwand radial vom Mittelpunkt der vorher gefundenen Stellen (420, 430, 520, 530). 6 stellt dar eine Ausführungsform dieses Schritts, wobei der Bloodpool der Axialansicht abgebildet wird. Man kann verwenden eine beliebige Anzahl Verfahren für diese Abbildung. Die Verfahren umfassen, unter anderen: Erfassung einer Veränderung des Intensitätsprofils in der Linie vom Mittelpunkt zur Wand der linken Herzkammer, Hauptkomponentenanalyse, robustes Fitten eines Ellipsoids oder Fitten irgendeines 2D-Modells, das annähert den Langachsenquerschnitt der linken Herzkammer.
Das Feld 1160 stellt dar den Schritt der Erschaffung eines Gesamtkoordinatensystems bezüglich des abzubildenden Nerzes. Man erzeugt das Gesamtkoordinatensystem durch Festlegung einer Langachsnormalen und einer Kurzachsnormalen, die ausgerichtet sind in Bezug auf das Herz. Die beiden Richtungen stehen aufeinander senkrecht und senkrecht auf der dritten Achse, die man benötigt für die Festlegung eines Gesamtkoordinatensystems. Daher bestimmt man durch die Festlegung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen und der Langachsnormalen ein Gesamtkoordinatensystem.
In einer Ausführungsform der Erfindung erreicht man dies durch Auffinden der Ausrichtung der Langachse, auch bekannt als Kurzachsnormale, des Nerzes. 7 stellt dar ein beispielhaftes Verfahren, das man verwenden kann für das Auffinden der Kurzachsnormalen. Man kann eine Anzahl verschiedener Verfahren verwenden für die Auswertung des Ellipsoids, 710, einschließlich Hauptkomponentenanalyse. Man muss die Richtung der Kurzachse des Nerzes, auch bekannt als Langachsnormale, nicht finden. Man erreicht dies durch Auffinden der Septumsrichtung in einem Sagittal- oder Kurzachsbild des Nerzes, da die Septumsrichtung die Richtung der Langachsnormalen des Nerzes annähert. 8 stellt dar eine Ausführungsform dieses Schritts. Daher nähert der Pfeil 840 die Richtung der Langachsnormalen an. Weil die Kurzachsnormale und die Langachsnormale senkrecht aufeinander stehen, kann man ein Gesamtkoordinatensystem 810 erzeugen und richtig ausrichten in Bezug auf das Herz.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man die Ausrichtung des Gesamtkoordinatensystems weiter verfeinern. Man erreicht dies durch Justieren des Gesamtkoordinatensystems in mehrere verschiedene Ausrichtungen und Aufnehmen von Kurzachs- und Langachsbildern in jeder Justierung. Das optimale Gesamtkoordinatensystem entspricht der Ausrichtung, die zusammenhängt mit den Bildern, die am besten den Apex erfassen. Die Bilder, die am besten erfassen den Apex, sind die Bilder, bei denen der Abstand zwischen Apex und Mitralklappenebene am größten ist.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann man die Ausrichtung der Kurzachsnormalen verfeinern bevor man die Richtung der Langachsnormalen berechnet. Die Verfeinerung wird erreicht durch Justieren der Ausrichtung der Kurzachsnormalen, wobei man mindestens ein Bild aufnimmt für jede Ausrichtung, und Messen des Abstands von der Kurzachsebene zum Apex der linken Herzkammer im Bild. Eine Ausführungsform des Ablaufs ist dargestellt in 9. Die Kurzachsnormale mit dem größten Abstand zum Apex wird als beste ausgewählt. Daher ist in diesem Fall die Normale 920 am längsten und stellt dar die beste Ausrichtung der Kurzachsnormalen.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung berechnet man die Ausrichtung der Langachsnormalen unter Verwendung einer Sagittal- oder Kurzachsansicht der linken Herzkammer. In diesem Fall verwendet man die Septumsrichtung für die Berechnung der Ausrichtung der Langachsnormalen. Das Sagittal- oder Kurzachsbild, das man für die Auswertung verwendet, kann entweder ein bereits bestehendes Bild oder ein neu aufgenommenes Bild sein. 10 stellt dar wie man dies für ein Kurzachsbild erreichen kann. Ein ähnliches Verfahren kann auch verwendet werden für ein Sagittalbild. Mit der Ausrichtung der Kurzachsnormalen und der Langachsnormalen kann man ein Gesamtkoordinatensystem festlegen. Weil die Kurzachse und die Langachse orthogonal sind, erzeugt man ein Gesamtkoordinatensystem, das ausgerichtet ist entlang natürlichen Achse des Nerzes.
Das Feld 1170 stellt dar den Schritt der Aufnahme neuer Herzbilder bezüglich des festgelegten Gesamtkoordinatensystems. Die Bilder umfassen, aber sind nicht beschränkt auf, Kurzachs- und Langachsansichten. Die Bilder können sein die Ergebnisse neuer Herzscans, z. B. neuer MR-Scans, oder umformatiert sein aus Herzdaten, z. B. CT-Schnitte.
12 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Systems zur automatischen Bestimmung der optimalen Ansicht bei Herzbildaufnahmen, allgemein gekennzeichnet durch Bezugsziffer 1200. Das System 1200 umfasst mindestens einen Prozessor oder eine CPU 1202, die in Signalverbindung steht mit einem Systembus 1204. Ein Festwertspeicher (ROM) 1206, RAM 1208, ein Bildschirmadapter 1210, ein Eingabe-Ausgabe-Adapter (E/A-Adapter) 1212, ein Benutzerschnittstellenadapter 1214, ein Anschlussadapter 1228 und ein Bildadapter 1230 stehen ebenfalls in Signalverbindung mit dem Systembus 1204. Ein Anzeigegerät 1216 steht in Signalverbindung mit dem Systembus 1204 über den Bildschirmadapter 1210. Eine Plattenspeichereinheit 1218, z. B. eine magnetische oder eine optische Plattenspeichereinheit, ist verbunden mit dem Systembus 1204 über den E/A-Adapter 1212. Eine Maus 1220, eine Tastatur 1222 und ein Eye Tracking Device 1224 sind verbunden mit dem Systembus 1204 über den Benutzerschnittstellenadapter 1214. Ein Bildgebungsgerät 1232 steht in Signalverbindung mit dem Systembus 1204 über den Bildadapter 1230. Das Bildgebungsgerät 1232 kann, wie ein Kernspintomograph, ein medizinisches Bildgebungsgerät sein. Das Bildgebungsgerät 1232 kann auch sein ein Gerät für die Aufnahme und Umformatierung charakteristischer Herzdaten, wie die Daten von CT-Volumen.
Eine Abbildungseinheit 1270 und eine Erschaffungseinheit 1280 sind ebenfalls enthalten im System 1200 und stehen in Signalverbindung mit der CPU 1202 und dem Systembus 1204. Wenngleich die Abbildungseinheit 1270 und die Erschaffungseinheit 1280 mit dem Prozessor oder der CPU 1202 verbunden dargestellt sind, sind diese Komponenten besser ausgeführt in einem Computerprogrammcode, der gespeichert ist in mindestens einem der Speicher 1206, 1208 und 1218, wobei der Computerprogrammcode ausgeführt wird von der CPU 1202. Der Durchschnittsfachmann erkennt, dass andere Ausführungsformen möglich sind, wie, z. B., die Ausführung eines Teils oder des gesamten Computerprogrammcodes in Verzeichnissen auf dem Prozessorchip 1202. Gemäß den Lehren der Offenbarung betrachtet der Durchschnittsfachmann verschiedene andere Gestaltungen und Umsetzungen der Abbildungseinheit 1270 und der Erschaffungseinheit 1280 sowie der anderen Bestandteile des Systems 1200, wobei er innerhalb des Umfangs und des Geistes der Offenbarung bleibt.
Man kann die Erfindung selbstverständlich ausführen in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, Sonderzweckprozessoren oder einer Kombination hiervon. In einer Ausführungsform kann die Erfindung ausgeführt sein in der Software als Anwendungsprogramm, das greifbar ausgeführt ist auf einem Programmspeichergerät. Man kann das Anwendungsprogramm hochladen und ausführen auf einem Gerät, das über eine geeignete Architektur verfügt.
Die Beschreibung ist selbstverständlich nur kennzeichnend für veranschaulichende Ausführungsformen. Der Einfachheit halber konzentriert sich die Beschreibung auf eine repräsentative Auswahl möglicher Ausführungsformen, welche die Grundsätze der Erfindung darstellen, und versucht nicht erschöpfend alle möglichen Ausführungen aufzuzählen. Dass andere Ausführungsformen nicht vorgestellt sind für einen bestimmten Bereich der Erfindung, bedeutet keinen Verzicht auf diese anderen Ausführungsformen.
Andere Anwendungen und Ausführungsformen können direkt umgesetzt werden ohne Abweichung von Umfang und Geist der Erfindung. Es ist daher vorgesehen, dass die Erfindung nicht beschränkt ist auf die besonders beschriebenen Ausführungsformen, sondern die Erfindung ist festgelegt gemäß der Patentansprüche. Viele der nicht beschriebenen Ausführungsformen befinden sich innerhalb des wörtlichen Umfangs der Patentansprüche und andere sind dazu äquivalent.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der optimalen Betrachtungsebenen bei der Herzbildaufnahme, umfassend: Aufnahme eines Satzes von Sagittal-, Axial- und Koronarbildern eines Nerzes, wobei das Axial- und das Koronarbild das Sagittalbild senkrecht schneiden, wobei das Herz eine natürliche Achse besitzt und eine linke Herzkammer mit einem Bloodpool, einer Bloodpoolwand und einem Apex; gekennzeichnet durch die Schritte: Anfertigung einer Abbildung der Bloodpoolwand; und Verwendung der Abbildung für die Erschaffung eines Gesamtkoordinatensystems ausgerichtet entlang der natürlichen Achse.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bilder aufgenommen werden unter Verwendung eines medizinischen Bildgebungsgeräts.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Bilder aufgenommen werden durch Umformatieren charakteristischer Herzdaten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Anfertigung einer Abbildung der Bloodpoolwand umfasst: Auffinden des Bloodpools im Sagittalbild; Finden von zwei Punkten auf der Bloodpoolwand in jedem der orthogonalen Bilder, die sich mit dem Bloodpool des Sagittalbilds schneiden, wobei die Punkte auf der Bloodpoolwand jedes orthogonalen Bilds einen Mittelpunkt besitzen; und Auffinden von Punkten auf den Bloodpoolwänden jedes orthogonalen Bilds radial ausgehend vom Mittelpunkt des orthogonalen Bilds.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Auffindens des Bloodpools im Sagittalbild weiterhin umfasst die Verwendung eines automatischen Aufteilungsalgorithmus für das Auffinden des Bloodpools.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei der Schritt des Auffindens von Punkten auf den Bloodpoolwänden umfasst die Verwendung eines Verfahrens, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus: Erfassung einer Änderung im Intensitätsprofil einer Linie vom Mittelpunkt zur Bloodpoolwand, Hauptkomponentenanalyse, robustes Fitten eines Ellipsoids, und Fitten irgendeines Modells, das die Form der linken Herzkammer annähert.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Verwendung der Abbildung für die Erschaffung des Gesamtkoordinatensystems umfasst: Bestimmung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen; und Bestimmung der Ausrichtung der Langachsnormalen, wobei die Ausrichtung der Langachsnormalen senkrecht ist zur Ausrichtung der Kurzachsnormalen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt der Bestimmung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen umfasst die Verwendung der Abbildung der Bloodpoolwand für die Schätzung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen, wobei die Abbildung der Bloodpoolwand ein Ellipsoid bildet.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Bestimmung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen umfasst die Verwendung der Hauptkomponentenanalyse.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Schritt der Bestimmung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen weiterhin umfasst die Verfeinerung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der Schritt der Verfeinerung der Ausrichtung der Kurzachsnormalen umfasst: Aufnahme eines ersten Bilds mit einer ersten Ausrichtung der Kurzachsnormalen zur Messung einer ersten Entfernung zum Apex der linken Herzkammer; Justieren der ersten Ausrichtung der Kurzachsnormalen für die Erschaffung einer zweiten Ausrichtung der Kurzachsnormalen; Aufnahme eines zweiten Bilds mit einer zweiten Ausrichtung der Kurzachsnormalen zur Messung einer zweiten Entfernung zum Apex der linken Herzkammer; Auswahl der Ausrichtung der Kurzachsnormalen mit dem größeren Abstand zum Apex der linken Herzkammer als genauere Ausrichtung der Kurzachsnormalen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt der Bestimmung der Ausrichtung der Langachsnormalen umfasst die Bestimmung der Septumsrichtung ausgehend von einem Mittelpunkt des Bloodpools der linken Herzkammer.
Verfahren nach Anspruch 12, wobei der Schritt der Bestimmung der Septumsrichtung umfasst die Verwendung eines Herzbilds, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus der Sagittal- und einer Kurzachsansicht.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt der Bestimmung der Septumsrichtung umfasst: Auswerten des Herzbilds für das Auffinden des Mittelpunkts des Bloodpools der linken Herzkammer; und radiale Suche vom Mittelpunkt des Bloodpools der linken Herzkammer ausgehend nach der Richtung mit einem Intensitätsprofil, das wechselt von hell nach dunkel nach hell.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Schritt der Bestimmung der Septumsrichtung umfasst: Auswertung des Herzbilds für das Auffinden des Mittelpunkts des Bloodpools der linken Herzkammer, wobei die linke Herzkammer zwei Einfügepunkte besitzt; Auswertung des Herzbilds für das Auffinden der beiden Einfügepunkte; Ausbilden eines Winkels unter Verwendung der beiden Einfügepunkte und des Mittelpunkts des Bloodpools, wobei der Scheitelpunkt des Winkels im Mittelpunkt des Bloodpools liegt; Halbierung des Winkels; und Bestimmung der Septumsrichtung als Richtung der Winkelhalbierenden.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt der Auswertung des Herzbilds für das Auffinden des Mittelpunkts des Bloodpools der linken Herzkammer umfasst: Aufteilung der Bloodpoolwand der linken Herzkammer; und Finden des Schwerpunkts der Bloodpoolwand der linken Herzkammer.
Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Schritt der Auswertung des Herzbilds für das Auffinden der beiden Einfügepunkte umfasst die Verwendung eines Verfahrens zur Erfassung einer Änderung des Intensitätsprofils.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend eine Verfeinerung des Gesamtkoordinatensystems.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei der Schritt der Verfeinerung des Gesamtkoordinatensystems umfasst: Aufnahme eines ersten Bilds mit einer ersten Ausrichtung des Gesamtkoordinatensystems zur Messung einer ersten Entfernung zwischen dem Apex und der Mitralklappenebene des Nerzes; Justieren der ersten Ausrichtung des Gesamtkoordinatensystems für die Erschaffung einer zweiten Ausrichtung des Gesamtkoordinatensystems; Aufnahme eines zweiten Bilds mit einer zweiten Ausrichtung des Gesamtkoordinatensystems zur Messung einer zweiten Entfernung zwischen dem Apex und der Mitralklappenebene des Nerzes; und Auswahl der Ausrichtung des Gesamtkoordinatensystems mit dem größeren Abstand zwischen dem Apex und der Mitralklappenebene des Nerzes als genauere Ausrichtung des Gesamtkoordinatensystems.
Computerlesbares Programmspeichergerät, das greifbar ausführt ein Anweisungsprogramm, das vom Computer ausführbar ist für die Ausführung eines Verfahrens nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche.
System zur Bestimmung der optimalen Betrachtungsebenen bei der Herzbildaufnahme, umfassend: einen Prozessor (1202), eine Benutzerschnittstelle (1214) in Signalverbindung mit dem Prozessor für den Annahme der Steuereingaben; einen Bildadapter (1230), der in Signalverbindung steht mit dem Prozessor für den Empfang von Herzbildern, wobei das Herz eine linke Herzkammer besitzt mit einem Bloodpool und einer Bloodpoolwand; gekennzeichnet durch: eine Abbildungseinheit (1270) in Signalverbindung mit dem Prozessor für die Abbildung der Bloodpoolwand; eine Erschaffungseinheit (1280) in Signalverbindung mit dem Prozessor für die Erschaffung eines Gesamtkoordinatensystems, das ausgerichtet ist mit dem Herz.
System nach Anspruch 21, wobei der Bildadapter (1230) Steuersignale sendet an ein Bildgebungssystem für die Aufnahme geeigneter Herzbilder.