DE60311249T2 - Organspezifische rückprojektion - Google Patents

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DE60311249T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Darstellung von Körperstrukturen, bei dem
    • – ein erster Bilddatensatz mittels eines ersten Tomographieverfahrens erfasst wird,
    • – ein zweiter Bilddatensatz mittels eines zweiten Tomographieverfahrens, welches eine höhere Auflösung als das erste Verfahren hat, erfasst wird, wobei die Bilddaten des ersten und zweiten Bilddatensatzes zumindest teilweise räumlich zusammenfallen,
    • – ein Bild aus dem ersten Bilddatensatz rekonstruiert wird und
    • – die darzustellenden Bilddaten mit Hilfe des zweiten Bilddatensatzes ausgewählt werden.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur selektiven Darstellung von Körperstrukturen nach dem beschriebenen Verfahren und ein Computerprogramm zum Ablauf auf einem Computer, umfassend Programmmittel zur Ausführung der beschriebenen Verfahrensschritte.
  • Viele Tomographieverfahren, insbesondere nuklearmedizinische Tomographieverfahren, wie SPECT (Single-Photon-Emissions-Computer-Tomographie) oder PET (Positronen-Emissionstomographie), weisen den Vorteil auf, dass sie dem Betrachter des tomographisch erzeugten Bildes eine über die reine Morphologie hinausgehende Information bereitstellen und gegebenenfalls auch physiologische Vorgänge bildlich darstellen. Nachteilig bei diesen Tomographieverfahren ist jedoch, dass sie eine nur geringe räumliche Auflösung aufweisen und somit häufig eine nur geringe Abbildungsqualität, insbesondere für feine Strukturen, erreicht wird.
  • Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bekannt, die genannten Tomographieverfahren mit einem weiteren Tomographieverfahren zu kombinieren. Hierbei wird mittels des zweiten Tomographieverfahrens der gleiche Bereich abgebildet wie mit dem zuvor beschriebenen Tomographieverfahren mit geringer Auflösung. Der Betrachter kann dann anhand des zweiten, höher auflösenden Tomographieverfahrens einen bestimmten, ihn interessierenden Bereich aus dem gesamten Bild auswählen, wobei aufgrund der hohen Auflösung des zweiten Verfahrens eine sehr präzise Auswahl, eine sogenannte Segmenta tion, vorgenommen werden kann. Danach wird der diesem ausgewählten Bereich des hochauflösenden Tomographiebildes entsprechende Bereich des niedrig auflösenden Tomographiebildes, welches durch das erste, gering auflösende Tomographieverfahren erstellt wurde, mittels einer Bildregistrierung diesem ausgewählten Bereich zugeordnet und nur dieser Bereich abgebildet. Ein Verfahren dieser Art ist in dem Artikel „Iterative Reconstruction of Emission Tomography Data with A Priori Information", Vollmar St. et al., Transactions on Medical Imaging, 1999 beschrieben.
  • Diese Art der Kombination zweier Tomographieverfahren hat den Nachteil, dass hierbei das ursprüngliche, mit dem gering auflösenden Tomographieverfahren gewonnene Bild konventionell rekonstruiert wird und erst nachträglich mit Hilfe des hochauflösenden Verfahrens ein Ausschnitt aus diesem Bild gewählt wird. Bei der konventionellen Rekonstruktion des Bildes erfolgt regelmäßig eine Rückprojektion der erfassten Bilddaten, bei der die bei der Bildaufnahme mittels Vorwärtsprojektion gemessenen Signale entlang der jeweiligen Projektionslinie über den gesamten Bildbereich verteilt werden. Diese Verteilung über den gesamten Bildbereich führt dazu, dass die Signale unscharf werden und der Rauschabstand gering wird. Der Fachmann spricht in diesem Zusammenhang von einer sogenannten Ausschmierung.
  • Besonders nachteilig ist diese Ausschmierung, wenn für die Rückprojektion ein iteratives Verfahren verwendet wird, da durch die Ausschmierung und den großen zu bemessenden Bildbereich eine hohe Anzahl von Iterationen benötigt wird, was die Rechenzeit bzw. die benötigte Rechenleistung erhöht.
  • In „Expectation Maximization Reconstruction of Positron Emission Tomographic Images Using Anatomical Magnetic Resonance Information", IEEE Transactions on Metal Imaging, Bd. 16, Nr. 2, 1. April 1997, S. 129–136, XP002244909, offenbaren Lipinski et al. ein Positronen-Emissionstomographie-(PET-)Rekonstruktionsverfahren, in dem strukturelle Information verwendet wird, die aus Magnetresonanzbildern (MR-Bildern) erhalten worden ist. Zuerst wird unter Verwendung der aus MR-Daten erhaltenen strukturellen Information und von Annahmen wie, dass die Aktivität innerhalb eines anatomischen Bereiches gleichmäßig verteilt ist, eine A-Priori-Aktivitätsverteilung ermittelt. Diese A-Priori-Aktivitätsverteilung wird zusammen mit den PET-Daten zur Rekonstruktion des endgültigen PET-Bildes genutzt. Die Ermittlung der A-Priori-Aktivitätsverteilung und die Berücksichtigung dieser Verteilung während der Rekonstruktion des endgültigen PET-Bildes erfordert einen hohen Rechenaufwand. Darüber hinaus tritt, da der gesamte PET- Bildbereich rekonstruiert werden muss, der Ausschmiereffekt ziemlich ausgeprägt auf und setzt die Bildqualität herab.
  • In "Incorporating MRI region information into SPECT reconstruction using joint estimation", Acoustics, Speech, and Signal Processing, 1995, ICASSP-95, International Conference on Detroit, 9.–12. Mai 1995, New York, NY, USA, IEEE, US, 9. Mai 1995, S. 2307–3210, XP010151802, ISBN: 0-7803-2431-5, beschreiben Yong Zhang et al. einen Algorithmus, in dem MR-Bildinformation für die statistische Rekonstruktion von Single-Photon-Emissions-Computer-Tomographie-(SPECT-)Daten verwendet wird. Dieser Algorithmus umfasst eine iterative Rückprojektion über den gesamten Bildbereich. Auch dieser Algorithmus erfordert einen hohen Rechenaufwand und erzeugt die Ausschmiereffekte, die die Bildqualität herabsetzen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereitzustellen, das eine höhere Abbildungsqualität bei einem gering auflösenden Tomographieverfahren ermöglicht. Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Computerprogramm zur Ausführung des genannten Verfahrens bereitzustellen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem zur Bildrekonstruktion aus dem ersten Bilddatensatz
    • – zunächst aus dem zweiten Bilddatensatz mindestens ein darzustellender Bildbereich ausgewählt wird, wobei der ausgewählte Bildbereich kleiner als ein gesamter Bildbereich ist, der mit dem ersten Bilddatensatz rekonstruierbar ist, und
    • – danach die Bildrekonstruktion ausschließlich aus den Bilddaten des ersten Bilddatensatzes berechnet wird, welche in dem ausgewählten Bildbereich liegen. Das erfindungsgemäße Verfahren berechnet daher bei der Bildrekonstruktion nicht eine Rückprojektion über den gesamten Bildbereich. Vielmehr wird zuvor ein Bildbereich ausgewählt, welcher für den Betrachter von Interesse ist. Diese Auswahl wird anhand von Bilddaten vorgenommen, die mittels eines zweiten Tomographieverfahrens, welches eine höhere Auflösung als das erste Tomographieverfahren hat, erfasst wurden. Dabei können insbesondere Bereiche des Bildes ausgewählt werden, die den darzustellenden Gegenstand oder Teile davon beinhalten. Weiterhin können auch mehrere Bereiche ausgewählt werden, die auch zusammenhängend sein können, wie z.B. Gefäßsysteme.
  • Durch die Rückprojektion der Bilddaten über den ausgewählten Bildbereich wird erreicht, dass die Bildwerte nicht über den gesamten Bildbereich ausgeschmiert werden, sondern nur über einen kleineren Bildbereich, nämlich den ausgewählten Bildbereich. Dadurch wird erreicht, dass das Signal-Rausch-Verhältnis (Signal to Noise Ratio, SNR) erhöht wird und die Qualität der Abbildungen der darzustellenden Strukturen verbessert wird.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das erste Tomographieverfahren ein nuklearmedizinisches Tomographieverfahren ist, insbesondere SPECT- oder PET. Bei diesen Verfahren wird dem Patienten vor der tomographischen Erfassung der Bilddaten ein Kontrastmittel verabreicht. Dieses Kontrastmittel konzentriert sich in bestimmten Strukturen des Körpers, gegebenenfalls in Abhängigkeit von bestimmten physiologischen Vorgängen, und wird durch das nuklearmedizinische Tomographieverfahren kontrastreich abgebildet. SPECT und PET haben dabei eine nur geringe räumliche Auflösung von etwa 5 bis 15 mm. Zur Verbesserung der Bildqualität kann insbesondere ein Magnetresonanztomographieverfahren oder ein Röntgentomographieverfahren (MR bzw. CT) verwendet werden. Diese Tomographieverfahren haben Auflösungen im Bereich von 0,5 bis 1 mm. Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens dann, wenn zur tomographischen Abbildung ein kombiniertes CT/PET-System benutzt wird oder Tomographiegeräte benutzt werden, die andere tomographische Verfahren kombinieren.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die Auswahl des Bildbereichs mittels eines automatischen Segmentierungsverfahrens.
  • Neben der manuellen Segmentierung durch den Betrachter, beispielsweise durch die Definition von Bildgrenzen oder die Auswahl von Bildeckpunkten, sind insbesondere automatische Auswahlverfahren vorteilhaft. Bei den automatischen Auswahlverfahren kann beispielsweise eine Auswahl der darzustellenden Bildelemente anhand deren Bildwerte (z.B. Grautöne) erfolgen. So ist es beispielsweise möglich, anhand der Bildwerte eines computertomographischen Röntgenbildes (sog. HU-Werte) bestimmte Körpergewebe auszuwählen, die dann dargestellt werden oder von der Darstellung ausgeschlossen werden. Weiterhin ist es denkbar, bei einem automatischen Segmentierungsverfahren Bereiche auszuwählen, die den gleichen oder einen ähnlichen Bildwert aufweisen und zusammenhängend sind. Hier können übliche Segmentierungsverfahren, wie z.B. das Verfahren des Bereichswachstums („regional growing"), verwendet werden. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass für die automatische Auswahl eines Bildbereichs andere Verfahren wie morphologische Öffnung oder Ähnliches angewendet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei insbesondere vorsehen, dass die erforderliche Zuweisung der Bilddaten des ersten und zweiten Bilddatensatzes zueinander, also die sogenannte Registrierung, vereinfacht oder beschleunigt wird, indem nur darzustellende Bilddaten des ersten Bilddatensatzes dem zweiten Bilddatensatz zugeordnet werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere dann vorteilhaft verwendet, wenn die Bildrekonstruktion mittels iterativer Rückprojektion erfolgt. Eine iterative Berechnung läuft dabei grundsätzlich in solcher Weise ab, dass die Differenz von Zwischenergebnissen einer sich periodisch in gleicher Weise wiederholenden Bildberechnung gebildet wird und anhand der Höhe der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Berechnungszyklen die Qualität des berechneten Bildes bewertet wird. Dabei wird üblicherweise ein Grenzwert festgelegt (Konvergenzkriterium), der erreicht werden muss.
  • Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Abstand zwischen Signal und Rauschwert von Anfang an vergrößert ist, ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren eine Reduzierung der Anzahl der benötigten Iterationsschritte bis zum Erreichen eines Konvergenzkriteriums im Vergleich zum konventionellen Verfahren mit Ausschmierung über den gesamten Bildbereich. In gleicher Weise kann, wenn die Anzahl der Iterationsschritte beim erfindungsgemäßen Verfahren gleich groß ist wie bei konventionellen Verfahren, die Bildqualität des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erstellten Bildes im Vergleich zur Bildqualität des konventionell rekonstruierten Bildes erhöht werden.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zur selektiven Darstellung von Körperstrukturen, welche Vorrichtung erste tomographische Bilddatenerfassungsmittel, zweite tomographische Bilddatenerfassungsmittel, deren Auflösung höher ist als die der ersten tomographischen Bilddatenerfassungsmittel, Mittel zur Bildrekonstruktion mittels Rückprojektion eines Bildes, insbesondere aus einem ersten Bilddatensatz, welcher mit Hilfe der ersten tomographischen Bilddatenerfassungsmittel erfasst wurde und Auswahlmittel zum Auswählen mindestens eines Bereichs des darzustellenden Bildes, vorzugsweise durch Auswahl eines oder mehrerer Bereiche eines Bildes, welches aus dem zweiten Bilddatensatz gewonnen wurde, umfasst. Der ausgewählte Bildbereich ist kleiner als ein gesamter Bildbereich, der mit dem ersten Bilddatensatz rekonstruierbar ist. Die Rückprojektionsmittel wirken so mit den Auswahlmitteln zusammen, dass bei der Rückprojektion der Bilddaten nur diejenigen Bilddaten projiziert werden, welche in dem ausgewähl ten Bildbereich liegen, der mit den Auswahlmitteln mit Hilfe des zweiten Bilddatensatzes ausgewählt wurde.
  • Schließlich ist ein letzter Aspekt der Erfindung ein Computerprogramm mit Programmmitteln zur Veranlassung eines Computers zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner läuft.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben werden. Es zeigen darin:
  • 1 einen Ablaufplan eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
  • 2 eine schematische Darstellung des Zusammenwirkens der Mittel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 3 einen Ablaufplan eines Verfahrens zur iterativen Rückprojektion.
  • Wie in 1 gezeigt, wird bei der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zunächst eine computertomographische Aufnahme S1 einer Körperregion gemacht; hierbei werden mehrere Schnittaufnahmen dieser Körperregion in bestimmtem Abstand zueinander erfasst. Aus dieser computertomographischen Aufnahme ergibt sich ein CT-Bilddatensatz R1. Vor oder nach der computertomographischen Aufnahme wird dem Patienten ein Kontrastmittel verabreicht und eine SPECT-Aufnahme S2 gemacht, als deren Ergebnis ein SPECT-Bilddatensatz R2 erhalten wird. Die SPECT-Aufnahme S2 wird vorzugsweise für die gleiche Körperregion und mit gleichem Schnittebenenabstand vorgenommen wie die CT-Aufnahme S1.
  • Für den CT-Bilddatensatz R1 und dem SPECT-Bilddatensatz R2 wird eine Bildüberlagerung bzw. Registrierung S3 vorgenommen, bei der die Bilddaten des CT-Bilddatensatzes R1, welche geometrisch an der gleichen Stelle liegen wie die Bilddaten des SPECT-Bilddatensatzes R2, jeweils einander zugeordnet werden. Bei dieser Zuordnung können bekannte Verfahren, z.B. Fiducial Marker, verwendet werden. Die CT-Aufnahme S1 und die SPECT-Aufnahme S2 müssen dabei nicht einen identischen Bildbereich abdecken, sondern es ist ausreichend, wenn sich die beiden Aufnahmen in dem darzustellenden Bereich überschneiden. Des weiteren ist es nicht erforderlich, dass der Schichtabstand der beiden Aufnahmen gleich ist, sondern es ist auch denkbar, dass der Schichtabstand der einen Aufnahme ein ganzzahliges Vielfaches des Schichtabstands der anderen Aufnahme ist.
  • Aus dem CT-Bilddatensatz R1 wird nun ein Bild rekonstruiert, S4, wobei übliche Verfahren wie iterative oder analytische Rückprojektion angewendet werden können. In dem so erstellten CT-Bild R3 wird eine Segmentation des darzustellenden Bereichs S5 vorgenommen. Diese Segmentation kann sowohl in einer Richtung orthogonal als auch in einer Richtung parallel zur Projektionsrichtung erfolgen, insbesondere gleichzeitig in beiden Richtungen. So kann beispielsweise ein darzustellender Bereichs durch Setzen mehrerer Eckpunkte eines darzustellenden Bereichs oder durch Umfahren eines Bereichs mit einer Grenzlinie definiert werden. Dabei können auch mehrere darzustellende Bereiche, welche miteinander verbunden oder nicht miteinander verbunden sind, ausgewählt werden. Weiterhin ist denkbar, die Segmentation automatisch ablaufen zu lassen, indem Bildelemente mit einem bestimmten Bildwertbereich ausgewählt werden oder indem zusammenhängende Bereiche mit einem ähnlichen Bildwertbereich, beispielsweise durch das Verfahren des Bereichswachstums, ausgewählt werden. Weiterhin ist denkbar, Strukturen in dem Bild mit, unterhalb oder oberhalb einer bestimmten Größe auszuwählen, wobei übliche Verfahren wie z.B. das Verfahren der morphologischen Öffnung, angewandt werden können. In gleicher Weise ist denkbar, einen oder mehrere Bildbereiche durch Filterung aus dem darzustellenden Bereich zu entfernen.
  • Das so erstellte, segmentierte CT-Bild R4 wird nun in einer numerischen Vorwärtsprojektion S6 in einen segmentierten CT-Bilddatensatz R5 gewandelt. Bei diesem Schritt können in vereinfachter Weise die ausgewählten Bildelemente, d.h. der segmentierte, darzustellende Bereich, den Bilddaten des ursprünglichen CT-Bilddatensatzes wieder zugeordnet werden.
  • Die Bilddaten des segmentierten CT-Bilddatensatzes werden in einem nächsten Schritt S7 den Bilddaten des SPECT-Bilddatensatzes zugewiesen, was einen segmentierten SPECT-Bilddatensatz R6 ergibt. Dieser segmentierte SPECT-Bilddatensatz R6 enthält nur noch die Bilddaten, welche für den darzustellenden Bereich, welcher anhand des CT-Bilddatensatzes ausgewählt wurde, relevant sind. Aus dem segmentierten SPECT-Bilddatensatz wird nun in einem weiteren Schritt S8 ein Bild rekonstruiert, vorzugsweise durch eine iterative Rückprojektion des segmentierten SPECT-Bilddatensatzes. Bei dieser iterativen Rückprojektion werden somit die Bilddaten nur über den darzustellenden Bereich, also regelmäßig über einen wesentlich kleineren Bereich als den Gesamtbildbereich, ausgeschmiert, wodurch das Signal-Rausch-Verhältnis erhöht wird. Das auf solche Art rekonstruierte Bild R7 ist somit randschärfer und kontrastreicher. Hierdurch wird die Anzahl der benötigten Iterationsschritte für ein Bild, welches einem mit konventioneller Rekonstruktionstechnik gewonnnen Bild qualitativ etwa gleichwertig ist, verringert, d.h. benötigte Rechenzeit und Rechenleistung sind geringer. In gleicher Weise kann, wenn die Anzahl der Iterationsschritte des konventionellen Verfahrens beibehalten wird, d.h. bei gleicher Rechenzeit und Rechenleistung, ein qualitativ wesentlich besseres Bild erzeugt werden.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. der Programmiermittel des erfindungsgemäßen Computerprogramms.
  • Die Vorrichtung umfasst CT-Bilderfassungsmittel M1 und SPECT-Bilderfassungsmittel M2, welche mit Bildüberlagerungsmitteln bzw. Registrierungsmitteln M4 zusammenwirken. Die CT-Bilderfassungsmittel M1 wirken mit Bildrekonstruktionsmitteln M3 für das CT-Bild zusammen, welche aus dem CT-Bilddatensatz ein CT-Bild erstellen. Dieses CT-Bild wird mittels manueller Segmentationsmittel M5, welche von einem Benutzer der Vorrichtung gesteuert werden, segmentiert und hierbei ein darzustellender Bereich ausgewählt.
  • Die manuellen Segmentationsmittel wirken mit Mitteln zur numerischen Vorwärtsprojektion M7 der ausgewählten CT-Bildelemente zusammen, welche einen Bilddatensatz aus dem segmentierten Bild erstellen.
  • Alternativ können, wie mit den unterbrochenen Linien in 2 gezeigt, die CT-Bilderfassungsmittel mit automatischen Segmentationsmitteln M6 zusammenwirken, welche anhand vorgegebener oder vom Benutzer der Vorrichtung beeinflussbarer Parameter bestimmte Bilddaten automatisch auswählen.
  • Die mittels der automatischen Segmentationsmittel M6 ausgewählten Bilddaten bzw. die mittels der numerischen Vorwärtsprojektionsmittel erzeugten Bilddaten wirken mit Bildrekonstruktionsmitteln M8 für die SPECT-Bilddaten zusammen. Die Bildrekonstruktionsmittel für die SPECT-Bilddaten wirken mit den Bildüberlagerungsmitteln/Registrierungsmitteln zusammen, um die ausgewählten CT-Bilddaten den entsprechenden, geometrisch gleich angeordneten SPECT-Bilddaten zuzuordnen.
  • Alternativ kann auch vorgesehen werden, die Bildüberlagerung bzw. Registrierung mit Hilfe der Bildüberlagerungsmittel M4 erst zu einem Zeitpunkt vorzunehmen, an dem bereits eine manuelle (M5) oder automatische (M6) Segmentation und somit Auswahl der darzustellenden Bildelemente erfolgt ist. Hierbei findet keine Überlagerung von Bildbe reichen bzw. Registrierung von Bilddaten statt, die in einem nicht darzustellenden Bereich liegen.
  • Die Bildrekonstruktionsmittel SPECT M8 erzeugen aus den ausgewählten Bilddaten eine qualitativ hochwertige, nuklearmedinzische Darstellung des segmentierten Bildbereichs.
  • Die Rekonstruktion eines Bildes aus dem segmentierten SPECT-Bilddatensatz S8 mittels iterativer Rückprojektion wird anhand 3 beschrieben. Die Iteration besteht darin, dass zunächst, durch Rückprojektion der darzustellenden Bilddaten des ersten Bilddatensatzes R6, welche anhand des zweiten Bilddatensatzes bzw. Bildes R1, R3 ausgewählt wurden, in einer Rückprojektion S10 ein Iterationsbild R11 berechnet wird und nachfolgend in einem Berechnungsschritt S11 aus diesem Iterationsbild R11 ein Iterationsbilddatensatz R12 numerisch erstellt wird. Dieser Iterationsbilddatensatz R12 stellt somit das Ergebnis einer numerischen Vorwärtsprojektion S11 des berechneten Bildes dar. Nachfolgend wird aus dem numerisch erstellten Iterationsbilddatensatz R12 und dem ersten Bilddatensatz R10 eine Differenz gebildet. Diese Differenz ist ein Maß für die Abweichung des Iterationsbilddatensatzes R12 von dem Iterationsstartbilddatensatz R10. Ist diese Differenz besonders klein, so stellt das berechnete Bild keine wesentliche qualitative Verbesserung gegenüber dem anfänglich berechneten Bild dar. In diesem Fall wird das iterative Berechnungsverfahren beendet und das berechnete Bild R11, R7 mittels einer Ausgabe S20 dargestellt.
  • Unterschreitet die Differenz jedoch nicht einen vorbestimmten Wert (das Konvergenzkriterium), so wird die Differenz zu dem Iterationsbilddatensatz S11 hinzuaddiert und ein neuer Iterationsstartbilddatensatz R14 berechnet. Mit diesem berechneten Iterationsstartbilddatensatz R14, welcher den neuen Iterationsstartbilddatensatz R10 darstellt, wird nachfolgend wiederum ein Iterationsvorgang gestartet, an dessen Ende wiederum die Differenz zur Beurteilung der Konvergenz herangezogen wird und die Differenz, falls das Konvergenzkriterium nicht erfüllt wird, wiederum zu dem Iterationsbilddatensatz R12 addiert wird, um einen Iterationsstartbilddatensatz R14 zu erstellen.
  • Die obigen Iterationsschritte werden solange wiederholt, bis das Konvergenzkriterium erfüllt wird und das zuletzt berechnete Bild R11 dem Betrachter als segmentiertes SPECT-Bild R7 ausgegeben wird.
  • Inschrift der Zeichnung
  • 1
    • S1
      CT-Aufnahme
      R1
      CT-Bilddatensatz
      S2
      SPECT-Aufnahme
      R2
      SPECT-Bilddatensatz
      S3
      Bildüberlagerung/Registrierung
      S4
      Rekonstruktion eines Bildes aus dem CT-Bilddatensatz
      R3
      CT-Aufnahme
      S5
      Segmentation des darzustellenden Bereichs
      R4
      segmentierter CT-Bildbereich
      S6
      numerische Vorwärtsprojektion des segmentierten CT-Bildbereichs
      R5
      segmentierter CT-Bilddatensatz
      S7
      Zuweisen des segmentierten CT-Bilddatensatzes zu dem SPECT-Bilddatensatz
      R6
      segmentierter SPECT-Bilddatensatz
      S8
      Rekonstruktion eines Bildes aus dem segmentierten SPECT-Bilddatensatz
      R7
      segmentiertes SPECT-Bild
  • 2
    • M1
      CT-Bilderfassungsmittel
      M2
      SPECT-Bilderfassungsmittel
      M3
      Bildrekonstruktionsmittel für CT
      M4
      Bildüberlagerungsmittel/Registrierungsmittel
      M5
      manuelle Segmentationsmittel
      M6
      automatische Segmentationsmittel
      M7
      Mittel zur numerischen Vorwärtsprojektion für CT
      M8
      Bildrekonstruktionsmittel für SPECT
  • 3
    • R6
      darzustellende Bilddaten des ersten Bilddatensatzes
      R10
      Iterationsstartbilddatensatz
      R14
      Iterationsstartbilddatensatz
      S14
      Addition der Differenz zum Iterationsstartbilddatensatz
      S10
      Berechnung eines Bildes durch Rückprojektion
      R11
      Iterationsbild
      S11
      Berechnung eines Iterationsbilddatensatzes
      R12
      Iterationsbilddatensatz
      S12
      Berechnung der Differenz
      S13
      Differenz < Konvergenzkriterium
      no
      nein
      yes
      ja
      S20
      Ausgabe des Iterationsbildes
      R7
      segmentiertes SPECT-Bild

Claims (7)

  1. Verfahren zur selektiven Darstellung von Körperstrukturen, bei dem – ein erster Bilddatensatz mittels eines ersten Tomographieverfahrens erfasst wird, – ein zweiter Bilddatensatz mittels eines zweiten Tomographieverfahrens, welches eine höhere Auflösung als das erste Verfahren hat, erfasst wird, wobei die Bilddaten des ersten und zweiten Bilddatensatzes zumindest teilweise räumlich zusammenfallen, – ein Bild aus dem ersten Bilddatensatz rekonstruiert wird, – die darzustellenden Bilddaten des ersten Bilddatensatzes mit Hilfe des zweiten Bilddatensatzes ausgewählt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rekonstruktion aus dem ersten Bilddatensatz – zunächst aus dem zweiten Bilddatensatz mindestens ein darzustellender Bildbereich ausgewählt wird, wobei der ausgewählte Bildbereich kleiner als ein gesamter Bildbereich ist, der mit dem ersten Bilddatensatz rekonstruierbar ist, und – danach die Bildrekonstruktion ausschließlich aus den Bilddaten des ersten Bilddatensatzes berechnet wird, welche in dem ausgewählten Bildbereich liegen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Tomographieverfahren ein nuklearmedizinisches Tomographieverfahren ist, insbesondere SPECT oder PET.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl des Bildbereichs mittels eines automatischen Segmentierungsverfahrens erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildrekonstruktion mittels iterativer Rückprojektion erfolgt.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Bildes aus der anfänglichen Berechnung eines Bildes durch Rückprojektion der darzustellenden Bilddaten des ersten Bilddatensatzes besteht, mit den nachfolgenden Schritten – numerische Erstellung eines Iterationsbilddatensatzes aus dem berechneten Bild, – Bestimmung der Differenz aus dem ersten Bilddatensatz und dem Iterationsbilddatensatz, – Berechnung eines Iterationsbildes mittels Addition der Differenz zu dem berechneten Bild und der iterativen Wiederholung dieser Schritte mit den berechneten Iterationsbildern bis zur Erfüllung mindestens eines Konvergenzkriteriums, insbesondere Unterschreitung eines vorbestimmten Konvergenzwertes durch die Differenz.
  6. Vorrichtung zur selektiven Darstellung von Körperstrukturen, welche Vorrichtung Folgendes enthält – erste tomographische Bilddatenerfassungsmittel zur Erfassung eines ersten Bilddatensatzes, – zweite tomographische Bilddatenerfassungsmittel zur Erfassung eines zweiten Bilddatensatzes, welche zweiten tomographischen Bilddatenerfassungsmittel eine höhere Auflösung als die ersten tomographischen Bilddatenerfassungsmittel haben, – Rückprojektionsmittel zur Bildrekonstruktion eines Bildes aus dem ersten Bilddatensatz und – Auswahlmittel zum Auswählen des darzustellenden Bildbereichs mit Hilfe des zweiten Bilddatensatzes, dadurch gekennzeichnet, dass der ausgewählte Bildbereich kleiner als ein gesamter Bildbereich ist, der mit dem ersten Bilddatensatz rekonstruierbar ist, und dass die Rückprojektionsmittel so mit den Auswahlmitteln zusammenwirken, dass das Bild ausschließlich aus den Bilddaten des ersten Bilddatensatzes berechnet wird, welche in dem ausgewählten Bildbereich liegen.
  7. Computerprogramm mit Programmmitteln zur Veranlassung eines Computers zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, wenn das Computerprogramm auf einem Rechner läuft.
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