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DE102007028906B4 - Use of an image acquisition, image archiving and image visualization system and methods to support staging or restaging performed under nuclear medicine or radiological imaging to register and assess the development of spatially and / or structurally alterable pathological structures - Google Patents

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DE102007028906B4
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Abstract

Verfahren zur Unterstützung eines unter nuklearmedizinischer oder radiologischer Bildgebung durchgeführten Stagings oder Restagings zur Registrierung des Stadiums und Beurteilung der Entwicklung von räumlich und/oder strukturell veränderlichen pathologischen Strukturen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten, mit den Schritten: – Registrieren (S3a + b oder S2' + S3') zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder, bei dem Bilddaten (14, 17) einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander versinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lageversatz-(Δx optj , Δy optj bzw. Δz optj ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ optxj , Δφ optyj bzw. Δφ optzj ) koregistriert werden, und – Umrechnen (S4) der Bilddaten dieser koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder dadurch gekennzeichnet, dass die regional verschiedenen Lageversatz-(Δx optj , Δy optj bzw. Δz optj ) und/oder Winkelversatzparameter (Δφ optxj , Δφ optyj bzw. Δφ optzj ) jedes einzelnen Teilbereichs mit Hilfe eines auf der Methode der kleinsten Fehlerquadrate basierenden Optimierungskriteriums ermittelt werden, wonach...Method for supporting a staging or restaging carried out under nuclear medical or radiological imaging for registering the stage and assessing the development of spatially and / or structurally variable pathological structures inside the body of a patient to be examined, with the steps: - Registering (S3a + b or S2 ' + S3 ') of two digital images taken at different times, representing the same tissue area, in which image data (14, 17) of corresponding partial areas of the same tissue structures depicted in both images sink together and with the help of mutually independent rigid coordinate transformations with regionally different positional offset (Δx optj, Δy optj or Δz optj) and / or angular displacement parameters (Δφ optxj, Δφ optyj or Δφ optzj) are co-registered, and - converting (S4) the image data of these co-registered partial areas into composable parts of a D to be displayed Ifference image of the two images characterized in that the regionally different position offset (Δx optj, Δy optj or Δz optj) and / or angular offset parameters (Δφ optxj, Δφ optyj or Δφ optzj) of each individual area using the method of the smallest Error squares based optimization criteria are determined, according to which ...

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verwendung eines Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems zum Generieren, Speichern, Nachbearbeiten, Abrufen und grafischen Visualisieren medizinischer Bilddaten, die z. B. im klinischen Bereich im Rahmen der nuklearmedizinischen oder radiologischen Schnittbilddiagnostik erfolgreich eingesetzt werden kann. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein von diesem System ausführbares Verfahren zur Unterstützung eines unter magnetresonanz- oder computertomografischer Bildgebung durchgeführten Stagings oder Restagings zur Registrierung des Stadiums und Beurteilung der Entwicklung von räumlich und/oder strukturell veränderlichen pathologischen Strukturen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten (Verlaufskontrolle), bei der strukturelle Änderungen eines interessierenden pathologischen Gewebebereiches durch Differenzbildung zweier während verschiedener nuklearmedizinischer bzw. radiologischer Untersuchungen und damit zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommener MRT- bzw. CT-Bilder (Referenz- und Follow Up-Aufnahme) deutlich herausgestellt werden. Bei den zu untersuchenden pathologischen Strukturen kann es sich dabei insbesondere z. B. um maligne (bösartige) Tumoren, wie etwa metastasierende Karzinome bzw. Sarkome, um osteolytische (Knochen auflösende), osteoblastische (Knochen bildende) bzw. gemischt osteolytisch/osteoblastische Metastasen oder um osteoporotisch veränderte Knochenstrukturen handeln.The present invention relates to a use of an image acquisition, image archiving and image visualization system for generating, storing, postprocessing, retrieving and graphically visualizing medical image data, e.g. B. can be successfully used in the clinical field in the context of nuclear medicine or radiological sectional image diagnostics. Furthermore, the present invention relates to a method that can be carried out by this system for supporting a staging or restaging performed under magnetic resonance or computer tomographic imaging for registering the stage and evaluating the development of spatially and / or structurally variable pathological structures in the interior of a patient to be examined (follow-up ), in which structural changes of a pathological tissue region of interest are clearly highlighted by subtraction of two MRI or CT images recorded during different nuclear medicine or radiological examinations and thus at different times (reference and follow-up recording). In the pathological structures to be examined, it may in particular z. Malignant (malignant) tumors, such as metastatic carcinomas or sarcomas, osteolytic (bone disintegrating), osteoblastic (bone-forming) or mixed osteolytic / osteoblastic metastases, or osteoporotic altered bone structures.

Das Knochengewebe des menschlichen Skeletts gehört nach den Lymphknoten, der Lunge und der Leber zu den am vierthäufigsten von Metastasierungen betroffenen Gewebebereichen bei Krebserkrankungen. Zu den am häufigsten auftretenden und bekanntesten Krebsarten, die für die Bildung von Metastasen im Knochengewebe verantwortlich sind, zählen der Prostatakrebs und der Brustkrebs. Bei etwa 50% aller weiblichen Brustkrebspatienten entwickeln sich im Laufe der Erkrankung Knochenmetastasen. Andere Beispiele für Krebsarten, die zu Metastasierungen im Knochengewebe führen können, sind der Lungenkrebs und der Nierenkrebs. Oft sind dabei mehrere Bereiche des Skeletts (allerdings in unterschiedlicher starker Ausprägung) betroffen. Am häufigsten werden die Wirbelkörper der Wirbelsäule befallen, dann mit abnehmender Häufigkeit Oberschenkelknochen, Becken, Rippen, Brustbein, Schädel und Oberarmknochen.The skeletal tissue of the human skeleton is one of the fourth most common areas of cancer affected by metastases, after lymph nodes, lung and liver. The most common and well-known cancers responsible for the formation of metastases in bone tissue include prostate cancer and breast cancer. In about 50% of all female breast cancer patients, bone metastases develop during the course of the disease. Other examples of cancers that can lead to metastases in the bone tissue are lung cancer and kidney cancer. Often, several areas of the skeleton are affected (although in different degrees). Most commonly, the vertebral bodies of the spine become infested, and then, with decreasing frequency, femurs, pelvis, ribs, sternum, skull, and humerus.

Knochenmetastasen entstehen in aller Regel als Folge einer hämatogenen oder lymphogenen (d. h. über den Blut- oder Lymphkreislauf erfolgenden) Aussaat bösartiger Tumorzellen, die sich in anderen Körperregionen wieder ansiedeln und dort vermehren. Im Durchschnitt werden Knochenmetastasen bei etwa 30% aller Krebspatienten mit Malignomen schon bei der Erstdiagnose festgestellt. Sie sind häufig symptomatisch und beeinträchtigen einen betroffenen Patienten massiv in seiner Lebensqualität. Das klinische Beschwerdebild ist gekennzeichnet durch Auftreten von chronischen Schmerzen, pathologischen Frakturen, spinalen Kompressionssyndromen und Hyperkalzämien (Störungen des Blutkalziumspiegels). Die Veränderungen des betroffenen Knochengewebes sind eine Folge der Fähigkeit von Tumorzellen, ortsständige Osteoklasten (osteolytisches Zellgewebe) oder Osteoblasten (osteoblastisches Zellgewebe) zu aktivieren, also Zellgewebe, welches entweder zu einem gesteigerten Knochenabbau führt oder eine vermehrte Bildung von Knochensubstanz fördert. Während in einem gesunden Knochen ein stabiles Gleichgewicht zwischen Osteoblasten und Osteoklasten und damit ein stabiles Gleichgewicht zwischen Knochenaufbau und -abbau herrscht, ist dieses Gleichgewicht bei einer malignen, durch Bildung osteoblastischer bzw. osteolytischer Metastasen im Bereich des Knochengewebes gekennzeichneten Krebserkrankung empfindlich gestört. Während Tumorzellen bis auf wenige Ausnahmen nicht in der Lage sind, Knochengewebe zu zerstören oder neu zu bilden, kann das metastasische Zellgewebe seinerseits Knochensubstanz entweder auflösen oder neu bilden. Allerdings ist das bei einer osteoblastischen Metastasierung entstehende Knochenmaterial unbrauchbar, da es zur Bildung eines instabilen Knochens führt. In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass Knochenmetastasen in aller Regel nicht „rein osteolytisch” oder „rein osteoblastisch” sind, sondern ihren Namen danach erhalten, welcher der beiden Prozesse überwiegt. Sind der Knochen auflösende Prozess und der Knochen bildende Prozess gleich stark, spricht man von „gemischt osteolytisch/osteoblastischen Metastasen”.Bone metastases usually develop as a result of hematogenous or lymphogenic (that is, via the blood or lymph circulation) sowing malignant tumor cells that colonize in other parts of the body and multiply there. On average, bone metastases are detected in approximately 30% of cancer patients with malignancies at the time of initial diagnosis. They are often symptomatic and severely affect a patient's quality of life. The clinical picture is characterized by chronic pain, pathological fractures, spinal compression syndromes and hypercalcemia (blood calcium level disorders). The changes in the affected bone tissue are a consequence of the ability of tumor cells to activate local osteoclasts (osteolytic cell tissue) or osteoblasts (osteoblastic cell tissue), ie cellular tissue which either leads to increased bone breakdown or promotes increased bone formation. While a healthy bone has a stable balance between osteoblasts and osteoclasts and thus a stable balance between bone formation and degradation, this balance is severely disturbed in a malignant cancer characterized by formation of osteoblastic or osteolytic metastases in the area of the bone tissue. While tumor cells, with a few exceptions, are unable to destroy or rebuild bone tissue, the metastatic cell tissue can either dissolve or re-form bone tissue. However, the bone material resulting from osteoblastic metastasis is unusable because it leads to the formation of an unstable bone. In this context, it should also be mentioned that bone metastases are usually not "purely osteolytic" or "purely osteoblastic", but rather get their name according to which of the two processes predominates. If the bone-dissolving process and the bone-forming process are equally strong, this is called "mixed osteolytic / osteoblastic metastases".

Veränderungen der Knochenstruktur eines Krebspatienten sind in der Regel auf einem CT-Bild nur schwer zu erkennen und erfordern ein hohes Maß an Aufmerksamkeit und Erfahrung des jeweiligen behandelnden Radiologen bei der Befundung.Changes in the bone structure of a cancer patient are usually difficult to detect on a CT image and require a high degree of attention and experience of the respective treating radiologist in the diagnosis.

Ein nicht-invasives bildgebendes Untersuchungsverfahren, das sich in den letzten Jahren als Standardmethode der nuklearmedizinischen Schnittbilddiagnostik zur Generierung von Knochen-Scans etabliert hat und daher häufig zur Frühdiagnose und Bestimmung des Ausmaßes von Knochenmetastasen verwendet wird, ist die Skelett-Szintigrafie. Mit Hilfe dieses bildgebenden Verfahrens werden zu einem Volumendatensatz zusammengefasste Bilddaten von Schnittbildern verschiedener Schichtebenen eines zu untersuchenden Knochengewebes gewonnen, die dann mit Hilfe eines Bildrenderingverfahrens (z. B. mittels multiplanarer Reformatierung oder mittels Volume Rendering-Technik) zu 2D-Projektionen oder 3D-Ansichten unterschiedlicher Betrachtungswinkel rekonstruiert werden können. Die 2D-Informationen der mit Hilfe eines solchen nuklearmedizinischen Bildgebungsverfahrens generierten Schnittbilder ermöglichen dagegen nur eine Beurteilung der Lage und des Größenstadiums interessierender Metastasen in der jeweiligen Schichtebene des betreffenden Schnittbildes, also eine stark eingeschränkte räumliche Beurteilung.A non-invasive imaging procedure that has become established in recent years as the standard method of nuclear-medical imaging diagnostics for generating bone scans and is therefore often used for early diagnosis and determination of the extent of bone metastases is skeletal scintigraphy. With the aid of this imaging method, image data combined into a volume data set are obtained from sectional images of different layer planes of a bone tissue to be examined, which are then analyzed using an image rendering method (eg by means of multiplanar Reformatting or by volume rendering technique) to 2D projections or 3D views of different viewing angles can be reconstructed. By contrast, the 2D information of the sectional images generated with the aid of such a nuclear medicine imaging method only allows an assessment of the position and the size stage of metastases of interest in the respective layer plane of the relevant slice image, ie a highly limited spatial assessment.

Die Computertomografie (CT) gilt heute als Standard-Bildgebungsverfahren zur Beobachtung der Entwicklung Metastasen bildender maligner Tumorerkrankungen in verschiedensten Körperregionen. Im Laufe verschiedener Krebstherapieverfahren (z. B. im Rahmen einer Chemo- oder Strahlentherapie etc.) werden in der Regel im Abstand von einigen Wochen CT-gestützte Folgeuntersuchungen („Follow-ups”) durchgeführt, um Veränderungen in der Tumorlast (d. h. dem prozentualen Anteil des Tumorgewebes an der Gesamtmasse eines Patienten) zu beurteilen. Für den Fall, dass bei einem Tumorpatienten der Krebs erneut ausbricht oder ein neuer maligner Tumor sich aus Metastasen entwickelt, können diese so rechtzeitig erkannt und so rasch wie möglich über einen unter Lokalanästhesie durchgeführten minimal-invasiven Eingriff bzw. operativ behandelt werden. Im Gegensatz zur Szintigrafie liefert die Computertomografie volumetrische Bilddaten, die morphologische (nicht dagegen funktionale) Informationen beinhalten. In einer CT-Aufnahme werden osteolytische Knochenmetastasen als Gewebebereiche mit verhältnismäßig geringer Hounsfield-Dichte und damit als Regionen geringer Röntgenschwächung (also relativ dunkel) dargestellt, während osteoblastische Metastasen als Gewebebereiche mit verhältnismäßig hoher Hounsfield-Dichte und damit als Regionen höherer Röntgenschwächung (also relativ hell) dargestellt werden. Die Veränderungen im CT-Bild sind jedoch oft marginal und, vor allem was osteoblastische Metastasen anbelangt, schwer zu erkennen bzw. nur zu erahnen.Computed tomography (CT) is today regarded as a standard imaging method for monitoring the development of metastatic malignant tumors in various body regions. In the course of various cancer therapy procedures (eg in the context of chemotherapy or radiotherapy, etc.) CT-based follow-up examinations are usually performed at intervals of a few weeks in order to monitor changes in the tumor burden (ie the percentage of tumor) Proportion of tumor tissue to the total mass of a patient). In the event that the cancer breaks out again in a tumor patient or a new malignant tumor develops from metastases, they can be detected in good time and treated as quickly as possible via a minimally invasive procedure or surgical treatment under local anesthesia. Compared to scintigraphy, computed tomography provides volumetric image data that includes morphological (but not functional) information. In a CT scan, osteolytic bone metastases are presented as tissue areas with relatively low Hounsfield density and thus regions of low X-ray attenuation (ie relatively dark), while osteoblastic metastases are tissue areas with relatively high Hounsfield density and thus regions of higher X-ray attenuation (ie relatively bright ) being represented. However, the changes in the CT image are often marginal and, especially with regard to osteoblastic metastases, difficult to recognize or only to guess.

DE 10 333 563 A1 beispielsweise offenbart daher ein temporales Bildvergleichsverfahren mittels einem temporalen Bildverarbeitungssystem welches mit Hilfe eines Segmentationsmodul eine interessierende Region zwischen Bildsignalen isoliert und daraus ein Segmentationssignal erzeugt und mit Hilfe eines Registriermoduls, welches die interessierende Region registriert, ein Registriersignal erzeugt. Ein Vergleichsmodul erzeugt aus Segmentationssignal und Registriersignal ein Vergleichssignal der Bildsignale. DE 10 333 563 A1 For example, therefore, a temporal image comparison method using a temporal image processing system which uses a segmentation module to isolate a region of interest between image signals and generate a segmentation signal therefrom generates a registration signal by means of a registration module which registers the region of interest. A comparison module generates a comparison signal of the image signals from the segmentation signal and the registration signal.

DE 24 066 22 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Erzeugen eines Differenzbildes aus einem ersten und einem zweiten Bild durch Manipulation der digitalen Grauskalenwerte. Die Vorrichtung dient insbesondere der Bearbeitung von Röntgenbildern der gleichen Person, um anatomische Änderungen deutlich zu machen, die in dem Zeitintervall zwischen der Aufnahme der beiden Röntgenbilder auftreten, um so ein Differenzbild zu erzeugen, welches besser analysiert werden kann. DE 24 066 22 C2 discloses an apparatus for generating a difference image from a first and a second image by manipulating the digital gray scale values. In particular, the device serves to process X-ray images of the same person in order to make clear anatomical changes which occur in the time interval between the acquisition of the two X-ray images so as to produce a difference image which can be analyzed better.

Eine routinemäßige Befundung von Knochenmetastasen auf den bloßen (unbearbeiteten) CT-Bildern ist aber immer noch mühselig und erfordert eine hohe Erfahrung des die Untersuchung durchführenden Radiologen. Die konventionelle Befundung, die routinemäßig bei einer Tumor Staging-Untersuchung durchgeführt wird, ist daher entsprechend zeitaufwändig und leidet unter einer geringen Sensitivität bei der Beurteilung von Veränderungen.However, routine assessment of bone metastases on the bare (unprocessed) CT images is still cumbersome and requires a high level of experience from the radiologist conducting the examination. Conventional diagnosis, routinely performed in a tumor staging study, therefore, is correspondingly time consuming and has a low sensitivity in assessing changes.

AUFGABE DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGOBJECT OF THE PRESENT INVENTION

Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik, ist die vorliegende Erfindung der Aufgabe gewidmet, den Workflow eines Stagings oder Restagings zur Registrierung und Beurteilung von Veränderungen räumlich und/oder strukturell veränderlicher pathologischer Strukturen, die mittels nuklearmedizinischer bzw. radiologischer Bildgebung dargestellt wurden, zu verbessern. Eine derartige Verbesserung der Befundung könnte, insbesondere mit Hinblick auf eine Beurteilung der Entwicklung von osteolytischen Knochenmetastasen, osteoblastischen oder gemischt osteolytisch/osteoblastischen Metastasen, den Stellenwert der Magnetresonanz- und Computertomografie im Rahmen der Durchführung eines solchen Stagings oder Restagings deutlich erhöhen und die Notwendigkeit von Follow Up-Szintigrafien reduzieren.Based on the above-mentioned prior art, the present invention is directed to improving the workflow of a staging or restaging for the registration and evaluation of changes in spatially and / or structurally variable pathological structures that have been presented by means of nuclear medicine or radiological imaging , Such an improvement in the finding could significantly increase the importance of magnetic resonance and computed tomography in performing such staging or restaging, particularly with regard to an assessment of the development of osteolytic bone metastases, osteoblastic or mixed osteolytic / osteoblastic metastases, and the need for follow-up Reduce upscintigraphies.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsbeispiele, die den Gedanken der Erfindung weiterbilden, sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.This object is achieved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments which further develop the idea of the invention are defined in the dependent claims.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGSUMMARY OF THE PRESENT INVENTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich gemäß einem ersten Aspekt auf ein Verfahren zur Unterstützung eines unter nuklearmedizinischer oder radiologischer Bildgebung durchgeführten. Stagings zur Registrierung des Stadiums und Beurteilung der Entwicklung von räumlich und/oder strukturell veränderlichen pathologischen Strukturen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten mit den Schritten:

  • – Registrieren (S3a + b oder S2' + S3') zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder, bei dem Bilddaten (14, 17) einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander verlinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) koregistriert werden, und
  • – Umrechnen (S4) der Bilddaten dieser koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder.
The present invention, in a first aspect, relates to a method of assisting a nuclear medicine or radiological imaging. Stagings to Registration of the stage and assessment of the development of spatially and / or structurally changeable pathological structures in the interior of the body of a patient to be examined with the steps:
  • Registering (S3a + b or S2 '+ S3') two digital images recorded at different times and representing the same tissue area, in which image data ( 14 . 17 ) of corresponding subregions of the same tissue structures depicted in both images are linked to one another and with the aid of mutually independent rigid coordinate transformations with regionally different positional offset (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ), and
  • - converting (S4) the image data of these coregistered subregions to composable parts of a difference image of the two images to be displayed.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei dadurch gekennzeichnet, dass die regional verschiedenen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparameter (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) jedes einzelnen Teilbereichs mit Hilfe eines auf der Methode der kleinsten Fehlerquadrate basierenden Optimierungskriteriums ermittelt werden, wonach für jeden Teilbereich eines einen bestimmten Gewebebereich darstellenden Referenzbildes die Summe der quadratischen Abstände zwischen den Punkten einer auf dem jeweiligen Teilbereich vorgegebenen Punktmenge und den mit Hilfe der einzelnen, regional unterschiedlichen rigiden Koordinatentransformationen transformierten Punkten einer Punktmenge auf dem diesem Teilbereich zugeordneten Teilbereich des Vergleichsbildes berechnet wird und wobei jeder Punkt der auf dem jeweiligen Teilbereich des Referenzbildes vorgegebenen Punktmenge über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem dieselbe Stelle des betreffenden Gewebebereiches bezeichnenden Punkt der Punktmenge auf dem diesem Teilbereich zugeordneten Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.The inventive method is characterized in that the regionally different Lageversatz- (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ) of each individual subarea are determined by means of an optimization criterion based on the method of least squares, according to which the sum of the quadratic distances between the points of a point quantity predetermined on the respective subarea for each subarea of a reference image representing a specific tissue region, and with the aid of the individual, each point of the set of points on the respective subarea of the reference image via a bijective mapping rule exactly one same point of the relevant tissue area indicative point of the set of points on this sub-area calculated locally different rigid coordinate transformations transformed points of a point set assigned subarea of the comparison image is assigned.

Bei den Teilbereichen der beiden Bilder (RB und VB) handelt es sich vorteilhafterweise um nicht überlappende Bildregionen, die durch Partitionierung dieser beiden Bilder (RB und VB) in Teilbereiche einer vorgegebenen Form und Größe entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist oder aber ebenso vorteilhaft um nicht überlappende Bildregionen, die durch Segmentierung dieser beiden Bilder in zusammenhängende Bildobjekte entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.The partial regions of the two images (RB and VB) are advantageously non-overlapping image regions which have been created by partitioning these two images (RB and VB) into subregions of a predetermined shape and size and have been delimited from each other, each subregion of the reference image is assigned to a partial area of the comparison image via a bijective mapping rule or equally advantageous to non-overlapping image regions, which were created by segmentation of these two images in coherent image objects and were delimited against each other, each subregion of the reference image over a bijective mapping rule exactly a portion of the comparison image assigned.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist weiterhin gekennzeichnet durch einen Schritt der Auswertung von im Vorfeld der Koregistrierung (S3a + b oder S2' + S3') der einzelnen, einander zugeordneten Teilbereichen von Referenz- und Vergleichsbild berechneten regionalen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) hinsichtlich ihrer Abweichungen in Vorzeichen und Betrag, wobei nicht zusammenhängende, einander entsprechende Gewebestrukturen, die in Teilbereichen beider Bilder dargestellt sind, bei Erfassung einer Schwellwertüberschreitung einer dieser Parameterabweichungen als nicht zusammengehörig erkannt werden.The method according to the invention is further characterized by a step of evaluating regional position offset Δx calculated in advance of the coregistration (S3a + b or S2 '+ S3') of the individual, mutually associated subregions of the reference and comparison image opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ) with respect to their deviations in sign and magnitude, wherein non-contiguous, mutually corresponding tissue structures, which are shown in subregions of both images, are recognized as not belonging together when a threshold value violation of one of these parameter deviations is detected.

Ferner ist das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch den Schritt der automatischen Extrahierung (S6a) von Merkmalen aus den Bilddaten des berechneten Differenzbildes zur quantitativen Beurteilung räumlicher und/oder struktureller Veränderungen der im Vergleichsbild abgebildeten Gewebestrukturen gegenüber den im Referenzbild abgebildeten Gewebestrukturen.Furthermore, the method according to the invention is characterized by the step of automatic extraction (S6a) of features from the image data of the calculated difference image for the quantitative assessment of spatial and / or structural changes of the tissue structures depicted in the comparison image with respect to the tissue structures depicted in the reference image.

Vorteilhaft ist, wenn es sich bei den aus den Bilddaten des berechneten Differenzbildes extrahierten Merkmalen um die mittlere regionale Änderung der Hounsfield-Dichtewerte und/oder um die Größenänderung sich verändernder Gewebestrukturen handelt.It is advantageous if the features extracted from the image data of the calculated difference image are the mean regional change of the Hounsfield density values and / or the size change of changing tissue structures.

Ebenso vorteilhaft ist, wenn bei der grafischen Visualisierung des Differenzbildes Bildpunkte mit positiven Differenzwerten in einer anderen Farbkodierung dargestellt werden als Bildpunkte mit negativen Differenzwerten und/oder bei der grafischen Visualisierung des Differenzbildes Bildpunkte mit unterschiedlichen Differenzbeträgen desselben Vorzeichens mit unterschiedlichen Farbsättigungswerten dargestellt werden.It is likewise advantageous if, in the graphic visualization of the difference image, pixels with positive difference values are displayed in a different color coding than pixels with negative difference values and / or in the graphic visualization of the difference image, pixels with different difference amounts of the same sign are represented with different color saturation values.

Eine ebenso vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wenn das Verfahren eine Rechenprozedur aufweist, bei der die Grauwerte der Bildpunkte von Referenz- und Vergleichsbild so aneinander angeglichen werden, dass der mittlere Grauwert und die Standardabweichung der Grauwerte des Vergleichsbilddatensatzes (17) an den mittleren Grauwert bzw. die Standardabweichung der Grauwerte des Referenzbilddatensatzes (14) angepasst werden.An equally advantageous variant of the method according to the invention if the method has a calculation procedure in which the gray values of the pixels of the reference and comparison images are matched to one another such that the mean gray value and the standard deviation of the gray values of the comparison image data set ( 17 ) to the mean gray value or the standard deviation of the gray values of the reference image data set ( 14 ) be adjusted.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine Verwendung eines Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 9, welches gekennzeichnet ist durch ein Bildvisualisierungs-Tool (9), welches über Mittel (15 bzw. 18) zur Durchführung einer Registrierung zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder verfügt, bei der Bilddaten (14, 17) einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander verlinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) koregistriert werden, sowie eine Recheneinheit (11), mit deren Hilfe die Bilddaten der koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder umgerechnet werden. The present invention further relates to a use of an image acquisition, image archiving and image visualization system for carrying out the method according to claims 1 to 9, which is characterized by an image visualization tool ( 9 ), which has funds ( 15 respectively. 18 ) for performing registration of two digital images recorded at different times and representing the same tissue region, in which image data ( 14 . 17 ) of corresponding subregions of the same tissue structures depicted in both images are linked to one another and with the aid of mutually independent rigid coordinate transformations with regionally different positional offset (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ) are coregistered, as well as a computing unit ( 11 ), with the aid of which the image data of the coregistered subregions are converted into composable parts of a differential image of the two images to be displayed.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder um nicht überlappende Bildregionen handelt, die durch Partitionierung dieser beiden Bilder in Teilbereiche einer vorgegebenen Form und Größe entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the subareas of the two images are non-overlapping image regions which have been created by partitioning these two images into subregions of a predetermined shape and size and have been delimited from one another, each subarea of the reference image being precisely defined via a bijective mapping rule is assigned to a subarea of the comparison image.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder um nicht überlappende Bildregionen handelt, die durch Segmentierung dieser beiden Bilder in zusammenhängende Bildobjekte entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.It is furthermore advantageous if the subareas of the two images are non-overlapping image regions which have been formed by segmentation of these two images into coherent image objects and have been delimited from one another, each subarea of the reference image via a bijective mapping specification being exactly one subregion of the comparison image assigned.

Die wesentlichsten Aspekte und Vorteile des Systems und Verfahren werden im Folgenden zusammengefasst:
Das System stellt ein Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystem dar zum Generieren, Speichern, Nachbearbeiten, Abrufen und grafischen Visualisieren medizinischer Bilddaten mit einem Bildvisualisierungs-Tool, welches über Mittel zur Durchführung einer Registrierung zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder verfügt, bei der Bilddaten einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander verlinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lage- und/oder Winkelversatzparametern koregistriert werden. Darüber hinaus umfasst das Bildvisualisierungs-Tool eine integrierte Recheneinheit, mit deren Hilfe die Bilddaten der koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder umgerechnet werden.
The most essential aspects and advantages of the system and method are summarized below:
The system provides an image acquisition, image archiving and image visualization system for generating, storing, postprocessing, retrieving and graphically visualizing medical image data with an image visualization tool having means for performing registration of two digital images taken at different times and representing the same tissue region in which image data of mutually corresponding subregions of the same tissue structures depicted in both images are linked to one another and coregistered with the aid of mutually independent rigid coordinate transformations with regionally different positional and / or angular offset parameters. In addition, the image visualization tool includes an integrated arithmetic unit, with the aid of which the image data of the coregistered subareas are converted into composable parts of a differential image of the two images to be displayed.

Bei den Teilbereichen der beiden Bilder kann es sich z. B. um nicht überlappende Bildregionen handeln, die durch Partitionierung dieser beiden Bilder in Teilbereiche einer vorgegebenen Form und Größe entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.In the sub-areas of the two images may be z. B. are non-overlapping image regions that have been created by partitioning these two images in sub-areas of a given shape and size and were delimited from each other, each sub-area of the reference image is assigned via a bijective mapping rule exactly a portion of the comparison image.

Alternativ dazu kann es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder um nicht überlappende Bildregionen handeln, die durch Segmentierung dieser beiden Bilder in zusammenhängende Bildobjekte entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei wiederum jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.Alternatively, the partial regions of the two images may be non-overlapping image regions which have been formed by segmentation of these two images into contiguous image objects and demarcated from each other, each subarea of the reference image being assigned to a partial region of the comparison image via a bijective mapping rule ,

Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Unterstützung eines unter nuklearmedizinischer oder radiologischer Bildgebung durchgeführten Stagings oder Restagings zur Registrierung des Stadiums und Beurteilung der Entwicklung von räumlich und/oder strukturell veränderlichen pathologischen Strukturen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten. Zu diesem Zweck können z. B. Bilddaten einer MRT- oder CT-gestützt durchgeführten Referenzuntersuchung mit Bilddaten gematcht werden, die im Rahmen wenigstens einer magnetresonanz- oder computertomografischen Folgeuntersuchung akquiriert wurden. Bei den zu untersuchenden pathologischen Strukturen kann es sich dabei z. B. um osteoporotisch veränderte Knochenstrukturen, um maligne Tumoren, wie etwa metastasierenden Karzinome bzw. Sarkome, oder insbesondere um osteolytische, osteoblastische oder gemischt osteolytisch/osteoblastische Metastasen handeln, die z. B. mittels Skelett-Szintigrafie oder im Rahmen eines computertomografischen Bildgebungsprozesses detektiert wurden. Die Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, sowohl strukturelle als auch räumliche Veränderungen der zu untersuchenden pathologischen Strukturen, d. h. Änderungen ihrer Zusammensetzung, Masse und Dichte sowie Änderungen ihrer Größenausdehnung und räumlichen Lage, durch Differenzbildung zweier während verschiedener radiologischer Untersuchungen und damit zu verschiedenen Zeitpunkten aufgenommener MRT- bzw. CT-Bilder (Referenz- und Vergleichsbild) deutlich herauszustellen.In a further aspect, the present invention relates to a method of supporting a staging or restaging performed under nuclear medical or radiological imaging to register the stage and to assess the development of spatially and / or structurally variable pathological structures in the interior of the body of a patient to be examined. For this purpose, z. B. image data of a MRI- or CT-based carried out reference examination with image data that were acquired in the context of at least one magnetic resonance or computed tomography follow-up examination. In the pathological structures to be examined, it may be z. B. osteoporotic altered bone structures to malignant tumors, such as metastatic carcinomas or sarcomas, or in particular to osteolytic, osteoblastic or mixed osteolytic / osteoblastic metastases, the z. B. were detected by skeletal scintigraphy or as part of a computed tomography imaging process. The basic idea of the method according to the invention consists of both structural and spatial changes of the pathological structures to be investigated, ie. H. Changes in their composition, mass and density as well as changes in their size and spatial location, by differentiation of two recorded during different radiological examinations and thus at different times recorded MRI and CT images (reference and comparative image) clearly.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dabei durch den Schritt der Registrierung zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder gekennzeichnet, bei der Bilddaten einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander verlinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lage- und/oder Winkelversatzparametern koregistriert werden, sowie durch einen Schritt, in dem die Bilddaten der koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder umgerechnet werden. In this case, the method according to the invention is characterized by the step of registering two digital images taken at different times in the same tissue region, linking the image data of mutually corresponding partial regions of the same tissue structures depicted in both images and using independent rigid coordinate transformations with regionally different positional characteristics. and / or angular offset parameters are coregistered, and by a step in which the image data of the coregistered partial areas are converted into composable parts of a differential image of the two images to be displayed.

Bei den Teilbereichen der beiden Bilder kann es sich, wie bereits unter Bezugnahme auf das Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung beschrieben, z. B. um nicht überlappende Bildregionen handeln, die durch Partitionierung dieser beiden Bilder in Teilbereiche einer vorgegebenen Form und Größe entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.As has already been described with reference to the image acquisition, image archiving and image visualization system according to the first exemplary embodiment of the present invention, the subareas of the two images may be described, for example, as shown in FIG. B. are non-overlapping image regions that have been created by partitioning these two images in sub-areas of a given shape and size and were delimited from each other, each sub-area of the reference image is assigned via a bijective mapping rule exactly a portion of the comparison image.

Alternativ dazu kann es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder, wie bereits oben im Zusammenhang mit dem Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystem gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung erwähnt, um nicht überlappende Bildregionen handeln, die durch Segmentierung dieser beiden Bilder in zusammenhängende Bildobjekte entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei wiederum jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.Alternatively, as already mentioned above in connection with the image acquisition, image archiving and image visualization system according to the first exemplary embodiment of the present invention, the subareas of the two images may be non-overlapping image regions which have been formed by segmenting these two images into coherent image objects are and were delimited from one another, wherein in turn each subregion of the reference image is assigned to a partial region of the comparison image via a bijective mapping rule.

Was die Ermittlung der regional verschiedenen Lage- und/oder Winkelversatzparameter anbelangt, die benötigt werden, um die in den einzelnen Teilbereichen dargestellten Gewebestrukturen bei Durchführung der Koregistrierung zumindest näherungsweise (d. h. mit einem tolerierbaren Registrierungsfehler) miteinander zur Deckung zur bringen, wird erfindungsgemäß z. B. ein nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate arbeitendes Optimierungskriterium verwendet, wonach für jeden Teilbereich eines einen bestimmten Gewebebereich darstellenden Referenzbildes die Summe der quadratischen Abstände zwischen den Punkten einer auf dem jeweiligen Teilbereich vorgegebenen Punktmenge und den mit Hilfe der einzelnen, regional unterschiedlichen rigiden Koordinatentransformationen transformierten Punkten einer Punktmenge auf dem diesem Teilbereich zugeordneten Teilbereich des Vergleichsbildes berechnet wird. Dabei ist jeder Punkt der auf dem jeweiligen Teilbereich des Referenzbildes vorgegebenen Punktmenge über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem dieselbe Stelle des betreffenden Gewebebereiches bezeichnenden Punkt der Punktmenge auf dem diesem Teilbereich zugeordneten Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet.As regards the determination of the regionally different positional and / or angular offset parameters, which are required in order to bring the tissue structures illustrated in the individual subregions at least approximately (that is to say with a tolerable registration error) into registry when the co-registration is carried out, it is possible according to the invention, for example. For example, an optimization criterion working according to the method of least squares is used, according to which the sum of the quadratic distances between the points of a given point range and the point transformed by means of the individual, regionally different rigid coordinate transformations for each subregion of a particular tissue area Points of a set of points is calculated on the portion of the comparison image associated with this subarea. In this case, each point of the point set predetermined on the respective subregion of the reference image is assigned, via a bijective mapping rule, to exactly one point of the point set on the subregion of the comparison image assigned to the same subarea of the relevant tissue region.

Darüber hinaus ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein zusätzlicher Schritt vorgesehen, bei dem im Vorfeld der Koregistrierung der einzelnen, einander zugeordneten Teilbereiche von Referenz- und Vergleichsbild berechnete regionale Lage- und/oder Winkelversatzparameter hinsichtlich ihrer Abweichungen in Vorzeichen und Betrag ausgewertet werden. Dabei werden nicht zusammenhängende, einander entsprechende Gewebestrukturen, die in Teilbereichen beider Bilder dargestellt sind, bei Erfassung einer Schwellwertüberschreitung einer dieser Parameterabweichungen als nicht zusammengehörig erkannt und können dann, wie nach Durchführung einer Segmentierung, als voneinander unabhängige, individuelle Bildobjekte getrennt weiterbehandelt werden.Moreover, in the method according to the invention, an additional step is provided in which regional positional and / or angular offset parameters calculated with respect to their deviations in sign and magnitude are evaluated in advance of the coregistration of the individual, mutually associated subregions of the reference and comparative image. In this case, non-contiguous, mutually corresponding tissue structures, which are shown in partial areas of both images detected upon detection of a threshold exceeding one of these parameter deviations as not belonging together and then, as after performing a segmentation, be treated separately as independent, individual image objects.

Darüber hinaus kann erfindungsgemäß auch ein Schritt vorgesehen sein, wonach Merkmale, die zur quantitativen Beurteilung räumlicher und/oder struktureller Veränderungen der im Vergleichsbild abgebildeten Gewebestrukturen gegenüber den im Referenzbild abgebildeten Gewebestrukturen erforderlich sind, aus den Bilddaten des berechneten Differenzbildes automatisch extrahiert werden. Bei den extrahierten Merkmalen kann es sich dabei z. B. um die mittlere regionale Änderung der Hounsfield-Dichtewerte und/oder um die Größenänderung sich verändernder Gewebestrukturen handeln.In addition, according to the invention, a step may also be provided according to which features which are required for the quantitative assessment of spatial and / or structural changes of the tissue structures depicted in the comparison image with respect to the tissue structures depicted in the reference image are automatically extracted from the image data of the calculated difference image. The extracted features may be z. These may be, for example, the average regional change in Hounsfield density values and / or the resizing of changing tissue structures.

Bei der grafischen Visualisierung des Differenzbildes können Bildpunkte mit positiven Differenzwerten z. B. in einer anderen Farbkodierung dargestellt werden als Bildpunkte mit negativen Differenzwerten. Bildpunkte mit unterschiedlichen Differenzbeträgen desselben Vorzeichens können erfindungsgemäß z. B. mit unterschiedlichen Farbsättigungswerten dargestellt werden.In the graphical visualization of the difference image pixels with positive difference values z. B. are displayed in a different color coding than pixels with negative difference values. Pixels with different difference amounts of the same sign can according to the invention z. B. are displayed with different color saturation values.

Darüber hinaus umfasst das erfindungsgemäße Verfahren eine Rechenprozedur, bei der die Grauwerte der Bildpunkte von Referenz- und Vergleichsbild so aneinander angeglichen werden, dass der mittlere Grauwert und die Standardabweichung der Grauwerte des Vergleichsbilddatensatzes an den mittleren Grauwert bzw. die Standardabweichung der Grauwerte des Referenzbilddatensatzes angepasst werden.Moreover, the method according to the invention comprises a calculation procedure in which the gray values of the reference and comparison image pixels are matched to one another in such a way that the mean gray value and the standard deviation of the gray values of the comparison image data set are adapted to the mean gray value or the standard deviation of the gray values of the reference image data set ,

Gemäß einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm in einem vorstehend beschriebenen Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystem ausgeführt wird. According to a further aspect, the present invention relates to a computer program with program code for carrying out all method steps according to one of claims 1 to 9, when the program is executed in an image archiving and image visualization system as described above.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentahsprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, welche anhand der folgenden Zeichnungen veranschaulicht werden:Further features of the present invention will become apparent from the dependent patent claims and from the following description of exemplary embodiments of the invention, which are illustrated by the following drawings:

1 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Systemarchitektur des Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems nach einem ersten Beispiel, 1 10 is a block diagram illustrating the system architecture of the image acquisition, image archiving and image visualization system according to a first example;

2 zeigt ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung der Systemarchitektur des Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems nach einem zweiten Beispiel, 2 10 is a block diagram illustrating the system architecture of the image acquisition, image archiving and image visualization system according to a second example;

3 zeigt ein Ablaufdiagramm einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Unterstützung eines unter computertomografischer Bildgebung durchgeführten Stagings oder Restagings von räumlich und/oder strukturell veränderlichen Gewebebereichen am Beispiel von Knochenstrukturen eines menschlichen oder tierischen Skeletts, die von osteolytischen, osteoblastischen bzw. gemischt osteolytisch/osteoblastischen Metastasen befallen sind, und 3 1 shows a flow chart of a first variant of the method according to the invention for supporting a staging or restaging of spatially and / or structurally changeable tissue regions using the example of bone structures of a human or animal skeleton, which are affected by osteolytic, osteoblastic or mixed osteolytic / osteoblastic metastases are and

4 zeigt ein Ablaufdiagramm einer zweiten Variante dieses erfindungsgemäßen Verfahrens. 4 shows a flowchart of a second variant of this method according to the invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

In den folgenden Abschnitten werden die Systemkomponenten des Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems und die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben.In the following sections, the system components of the image acquisition, image archiving and image visualization system and the steps of the method according to the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

In 1 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems nach einem ersten Beispiel dargestellt, welches es ermöglicht, von einem Bildgebungssystem 1 generierte Bilddaten von inneren Organen, interessierenden Gewebebereichen, pathologischen Strukturen, eingeführten interventionellen Werkzeugen, medizintechnischen Instrumenten, Implantaten etc. im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten in Form von zweidimensionalen Durchleuchtungsaufnahmen bzw. in Form von dreidimensional rekonstruierten Bilddatensätzen zu erfassen, zu archivieren und entweder getrennt voneinander oder in Form koregistrierter grafischer Darstellungen auf dem Anzeigebildschirm 2 eines Bildschirm-Terminals zu visualisieren. Als bildgebendes System 1 kann dabei z. B. ein herkömmliches CT- oder MRT-Gerät, ein C-Bogen-Röntgenaufnahmegerät oder eine Zwei-Ebenen-Durchleuchtungsanalage (Biplansystem) dienen.In 1 Fig. 3 is a schematic block diagram of an image acquisition, image archiving and image visualization system according to a first example which enables an imaging system 1 to capture generated image data of internal organs, tissue regions of interest, pathological structures, introduced interventional tools, medical instruments, implants, etc. in the body of a patient to be examined in the form of two-dimensional radiographs or in the form of three-dimensionally reconstructed image data sets to archive and either separately or in the form of registered graphics on the display screen 2 visualize a screen terminal. As an imaging system 1 can be z. As a conventional CT or MRI device, a C-arm X-ray recorder or a two-level Durchlichtuchtungsanalage (Biplansystem) serve.

Wie in 1 skizziert, werden die von dem Bildgebungssystem 1 generierten Bilddaten über eine Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 3 einem Bildverarbeitungssystem 4 zugeführt. Das Bildverarbeitungssystem 4 kann dabei neben einer zentralen Steuerungseinrichtung 5, welche den Datenaustausch mit dem Bildgebungssystem 1 sowie den Datenaustausch zwischen den einzelnen Systemkomponenten des Bildverarbeitungssystem 4 steuert, unter anderem ein Vorverarbeitungsmodul 6 mit einem digitalen Filter zur Rauschunterdrückung, Kontrastverbesserung und Kantendetektion umfassen. Eine in das Bildverarbeitungssystem 4 integrierte 2D-/3D-Bildrendering-Applikation 7 dient zur Generierung von multiplanaren Reformationen bzw. rekonstruierten 3D-Ansichten darzustellender Gewebebereiche, die mit Hilfe eines Bildvisualisierungs-Tools 9 auf dem Anzeigebildschirm 2 eines Bildschirm-Terminals grafisch visualisiert werden.As in 1 Outlined are those of the imaging system 1 generated image data via an input / output interface 3 an image processing system 4 fed. The image processing system 4 can in addition to a central control device 5 communicating with the imaging system 1 as well as the data exchange between the individual system components of the image processing system 4 controls, including a preprocessing module 6 with a digital filter for noise reduction, contrast enhancement and edge detection. One in the image processing system 4 integrated 2D / 3D image rendering application 7 is used to generate multiplanar reformation or reconstructed 3D views of tissue areas to be displayed using an image visualization tool 9 on the display screen 2 a screen terminal can be graphically visualized.

Abgesehen von der vorstehend erwähnten Filterprozedur führt das Vorverarbeitungsmodul 6 eine Prozedur zur „Normierung” der Grauwerte aller über die Eingabe-/Ausgabe-Schnittstelle 3 erhaltenen Bilddatensätze durch, da es vorkommen kann, dass je nach verwendetem Scannertyp des Bildgebungssystems 1 und möglichen Grauwertverfälschungen bei der 2D- bzw. 3D-Rekonstruktion sowohl der mittlere Grauwert als auch die Standardabweichung der Grauwerte in verschiedenen koregistrierten Bilddatensätzen ein und derselben abgebildeten Knochenstruktur leicht voneinander abweichen können. Unter dem Begriff „Normierung” wird in diesem Zusammenhang eine Rechenprozedur verstanden, bei der die Grauwerte der Bildpunkte jeweils eines Bilddatensatzes zweier miteinander zu registrierender Bilddatensätze so aneinander angeglichen werden, dass der mittlere Grauwert (Erwartungswert) und die Standardabweichung der Grauwerte des einen Bilddatensatzes an den mittleren Grauwert bzw. die Standardabweichung der Grauwerte des jeweils anderen Bilddatensatzes angepasst werden. Diese Grauwert-Angleichung kann dabei vorzugsweise anhand einer oder mehrerer Knochenstrukturen geschehen, die keine pathologischen Veränderungen (z. B. aufgrund von Knochenmetastasen oder Osteoporose) zeigen. Ein die Untersuchung durchführender Radiologe kann dabei z. B. auf den bereits registrierten Bilddatensätzen einen interessierenden Volumenbereich (VOI) festlegen, innerhalb dessen Skalierungs- bzw. Normierungsparameter bestimmt werden, welche dann auf den Mittelwert und die Standardabweichung der Grauwerte aller abgebildeten Knochenstrukturen angewendet werden (Histogramm-Anpassung). Die Normierung kann auch automatisch ohne Benutzer-Interaktion anhand großer zusammenhängender Knochenstrukturen durchgeführt werden, bei denen verhältnismäßig geringfügige pathologische Veränderungen keinen großen Einfluss auf die Skalierungsparameter von Mittelwert und Standardabweichung der einzelnen Grauwerte haben.Apart from the above-mentioned filtering procedure, the preprocessing module performs 6 a procedure for "normalizing" the gray levels of all via the input / output interface 3 obtained image data sets, since it can happen that, depending on the type of scanner used in the imaging system 1 and possible gray-scale distortions in the 2D or 3D reconstruction, both the average gray value and the standard deviation of the gray values in different coregistered image data records of one and the same imaged bone structure may differ slightly. In this context, the term "normalization" is understood to mean a computation procedure in which the gray values of the pixels of each image data set of two image data sets to be registered with one another are matched to one another, the mean gray value (expected value) and the standard deviation of the gray values of the one image data set are adapted to the average gray value or the standard deviation of the gray values of the respective other image data set. In this case, this gray-scale alignment can preferably take place on the basis of one or more bone structures which show no pathological changes (eg due to bone metastases or osteoporosis). A research performing radiologist can be z. For example, on the already registered image data sets, define a volume range of interest (VOI) within which scaling or normalization parameters are determined, which are then applied to the mean value and the standard deviation of the gray values of all imaged bone structures (histogram adaptation). Normalization may also be performed automatically without user interaction on large contiguous bone structures where relatively minor pathological changes do not greatly affect the scaling parameters of mean and standard deviation of each gray level.

Immer dann, wenn von dem Bildgebungsgerät BGS Bilddaten generiert und dem Bildverarbeitungssystem BVS über dessen Eingabeschnittstelle 3 bereitgestellt werden, können diese, veranlasst durch die zentrale Steuerungseinrichtung 5, nach Abschluss der Vorverarbeitung in Vorbereitung für eine spätere grafischen Visualisierung je nach Systemkonfiguration temporär oder persistent in einem Bilddatenspeicher eines Bildarchivs 8 gespeichert werden, wo sie in ein patientenspezifisches Untersuchungsprotokoll einer Protokolldatei geschrieben werden, welche in einem Speicherbereich dieses Bildarchivs 8 hinterlegt ist. Neben den im Rahmen des Bildgebungsprozesses akquirierten Bilddaten können auch sämtliche Aufnahmeparameter, die von dem die Untersuchung durchführenden Radiologen manuell eingestellt wurden, sowie alle Darstellungs- und Rekonstruktionsparameter, die zur Visualisierung rekonstruierter 2D-Projektionen bzw. 3D-Ansichten von bestimmten Gewebebereichen im Körperinneren des Patienten benötigt werden, in einem standardisierten Datenformat (z. B. im DICOM-Format) über eine Datenausgabeschnittstelle 19 des Bildverarbeitungssystems 4 in das patientenspezifische Untersuchungsprotokoll der Protokolldatei geschrieben werden. Zur grafischen Visualisierung können die gespeicherten Bilddaten, Aufnahme- und Rekonstruktionsparameter dann über eine Dateneingabeschnittstelle 10 des Bildverarbeitungssystems BVS in einen nicht dargestellten, lokalen Temporärspeicher des Bildvisualisierungs-Tools 9 geladen werden.Whenever the imaging device BGS generates image data and the image processing system BVS via its input interface 3 can be provided, these are caused by the central control device 5 After completion of preprocessing in preparation for a later graphical visualization, depending on the system configuration, temporarily or persistently in an image data memory of an image archive 8th where they are written to a patient-specific examination log of a log file stored in a memory area of that image library 8th is deposited. In addition to the image data acquired in the context of the imaging process, all the acquisition parameters set manually by the radiologist conducting the examination as well as all presentation and reconstruction parameters used to visualize reconstructed 2D projections or 3D views of specific tissue areas in the patient's body can also be used in a standardized data format (eg in DICOM format) via a data output interface 19 of the image processing system 4 be written to the patient-specific examination log of the log file. For graphical visualization, the stored image data, capture and reconstruction parameters can then be accessed via a data entry interface 10 of the image processing system BVS in a not shown, local temporary memory of the image visualization tool 9 getting charged.

Wie in 1 dargestellt, hat das Bildvisualisierungs-Tool 9 sowohl Zugriff auf den Datensatz 14 eines akquirierten, gefilterten und beispielsweise in zweidimensional gerenderter Form in dem Bildarchiv 8 vorgehaltenen Referenzbildes eines zu untersuchenden Gewebebereiches als auch auf den Datensatz 17 eines ebenfalls in dem Bildarchiv 8 gespeicherten Vergleichsbildes desselben Gewebebereiches, das zu einem späteren Zeitpunkt akquiriert wurde und ebenfalls in gefilterter, zweidimensional gerenderter Form vorliegt. Die beiden Datensätze werden von dem Bildvisualisierungs-Tool 9 geladen, koregistriert, verlinkt und mit Hilfe eines in das Bildvisualisierungs-Tool 9 integrierten digitalen Subtrahierers 11 in den Datensatz 12 eines zugehörigen Differenzbildes umgerechnet, welches auf dem Anzeigebildschirm AB des Bildschirm-Terminals z. B. mit einer geeigneten Farbkodierung zur Anzeige gebracht wird. Anstelle eines gespeicherten Vergleichsbilddatensatzes 17 kann auch direkt ein im Rahmen einer Folgeuntersuchung generierter, gefilterter und von der 2D-/3D-Bildrendering-Applikation 7 ausgegebener Bilddatensatz 13 des zu untersuchenden Gewebebereiches als Vergleichsbilddatensatz verwendet und zusammen mit dem gespeicherten Referenzbilddatensatz 14 dem digitalen Subtrahierer 11 des Bildvisualisierungs-Tools 9 zugeführt werden, um ein auf dem Anzeigebildschirm 2 darzustellendes Differenzbild zu berechnen.As in 1 presented, has the image visualization tool 9 both access to the record 14 an acquired, filtered and, for example, in two-dimensional rendered form in the image archive 8th reproached reference image of a tissue to be examined as well as on the record 17 one also in the picture archive 8th stored comparison image of the same tissue area, which was acquired at a later date and is also present in a filtered, two-dimensionally rendered form. The two datasets are taken from the image visualization tool 9 loaded, coregistered, linked and with the help of an image visualization tool 9 integrated digital subtractor 11 in the record 12 an associated difference image converted, which on the display screen AB of the screen terminal z. B. is displayed with a suitable color coding for display. Instead of a stored comparison image data record 17 can also directly from a generated in a follow-up, filtered and the 2D / 3D image rendering application 7 output image data set 13 of the tissue region to be examined is used as the comparison image data set and together with the stored reference image data set 14 the digital subtractor 11 the image visualization tool 9 are fed to one on the display screen 2 to calculate the differential image to be displayed.

Zur Durchführung der Koregistrierung von Referenz- und Vergleichsbild VB verfügt das Bildvisualisierungs-Tool 9 über ein dem digitalen Subtrahierer 11 vorgeschaltetes Registrierungs-Tool 15, dem von einem Segmentierungs- und Clustering-Modul 16 Bilddaten zusammenhängender segmentierter Gewebebereiche bzw. Bilddaten von zu Gruppen zusammengefassten benachbarten Gewebebereichen zugeführt werden. Das Registrierungs-Tool führt dabei eine rigide Koordinatentransformation durch, mit der die Bilddaten einander entsprechender Gewebestrukturen, die in beiden Bildern dargestellt sind, mit einer bestimmten Registrierungsgüte segment- bzw. clusterweise miteinander zur Deckung gebracht werden.To perform coreblocking of reference and comparison image VB, the image visualization tool is provided 9 via a digital subtractor 11 upstream registration tool 15 that of a segmentation and clustering module 16 Image data of contiguous segmented tissue areas or image data of grouped together adjacent tissue areas are supplied. The registration tool carries out a rigid coordinate transformation with which the image data of mutually corresponding tissue structures, which are shown in both images, are matched to each other in a segment-specific or cluster-wise manner with a certain registration quality.

In 2 ist ein schematisches Blockschaltbild eines Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems nach einem zweiten Beispiel dargestellt, welches sich von dem in 1 skizzierten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch unterscheidet, dass anstelle des Segmentierungs- und Clustering-Moduls 16 mit nachgeschaltetem Registrierungs-Tool 15 ein Registrierungs-Tool 18 verwendet wird, welches eine partiell rigide Registrierung der Datensätze von Referenz- und Vergleichsbild VB vornimmt. Näheres dazu ist weiter unten unter Bezugnahme auf das in 4 dargestellte Ablaufdiagramm beschrieben.In 2 FIG. 3 is a schematic block diagram of an image acquisition, image archiving and image visualization system according to a second example, different from that in FIG 1 sketched embodiment only differs in that instead of the segmentation and clustering module 16 with a downstream registration tool 15 a registration tool 18 is used, which makes a partially rigid registration of the records of reference and comparison image VB. More details below with reference to the in 4 illustrated flowchart described.

In 3 ist eine erste Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Ablaufdiagramms dargestellt. Das Verfahren beginnt mit dem Laden (S1a) eines im Rahmen einer CT-gestützten radiologischen Voruntersuchung generierten und in einem Bildarchiv 8 des Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems hinterlegten Referenzbilddatensatzes 14 einer zu untersuchenden Gewebestruktur (z. B. eines Knochengewebes) und dem Laden (S1b) eines zu einem späteren Zeitpunkt generierten Vergleichsbilddatensatzes 17 („Follow Up”-Datensatz), der im Rahmen einer ebenfalls unter computertomografischer Bildgebung durchgeführten Folgeuntersuchung akquiriert und wie der Referenzbilddatensatz 14 nach Durchführung einer optionalen Filterung zur Rauschunterdrückung, Kontrastverbesserung und Kantendetektion in dem betreffenden Bildarchiv 8 gespeichert wurde. Im Anschluss daran werden die Bilddaten beider CT-Bilddatensätze einem Segmentierungs- und Clustering-Algorithmus unterzogen, mit dessen Hilfe Bilddaten zusammenhängender Bildobjekte automatisch oder semiautomatisch segmentiert, d. h. als solche erfasst (S2a), und (sofern dies möglich ist) zu Gruppen dicht benachbarter gleichartiger oder ähnlicher Bildobjekte zusammengefasst („geclustert”) werden (S2b). Daraufhin werden die Bilddaten beider CT-Bilddatensätze unter Anwendung einer zweidimensionalen Koordinatentransformation, mit Hilfe derer einander entsprechende Knochenstrukturen in den Datensätzen des Referenz- und Vergleichsbildes miteinander zur Deckung gebracht werden, koregistriert (S3a) und miteinander verlinkt (S3b). Da die Knochen des menschlichen Skeletts in diesem Zusammenhang als nicht deformierbar angenommen werden dürfen, kann als Koordinatentransformation eine rigide Koordinatentransformation (ein Spezialfall aus der Menge der affinen Koordinatentransformationen) zum Einsatz gebracht werden, bei der die Koregistrierung der beiden Bilddatensätze durch Translation und/oder Rotation der deckungsgleich zu überlagernden, einander entsprechenden Knochenstrukturen vorgenommen wird. Dies kann entweder manuell erfolgen (z. B. durch iterative Manipulation der zur Durchführung der Koordinatentransformation benötigten Lage- und/oder Winkelversatzparameter, solange bis die einander entsprechenden Knochenstrukturen, die sowohl in dem Referenzbild RB als auch in dem Vergleichsbild VB dargestellt sind, bei Überlagerung dieser beiden Bilder deckungsgleich aufeinander zu liegen kommen) oder alternativ dazu automatisch. Im letzteren Fall können aus den dreidimensionalen kartesischen Ortskoordinaten von N verschiedenen, von einem Radiologen vorgebbaren Punktepaaren (Pi(xi, yi, zi), Pi'(xi', yi', zi')) (für i = 1, 2, ..., N), die die Positionen von N in das Vergleichsbild VB eingetragenen punktförmigen Positionsmarkierungen P1, P2, ... PN (engl.: „landmarks”), bezogen auf ein durch die orthogonalen Koordinatenachsen x, y und z aufgespanntes dreidimensionales kartesisches Objektkoordinatensystem K mit geeignet positioniertem Koordinatenursprung O und in der Schichtebene des Vergleichsbildes liegender x-y-Ebene, bezeichnen bzw. die Positionen von N weiteren, in das Referenzbild RB eingetragenen punktförmigen Positionsmarkierungen P1', P2', ... PN', bezogen auf ein durch die orthogonalen Koordinatenachsen x', y' und z' aufgespanntes dreidimensionales kartesisches Objektkoordinatensystem K' mit geeignet positioniertem Koordinatenursprung O' und in der Schichtebene des Referenzbildes liegender x'-y'-Ebene, beispielsweise drei Winkelversatzparameter Δφx, Δφy und Δφz in ±φx-, ±φy- bzw. ±φz-Richtung aus einem Winkelbereich zwischen 0° und 360° sowie drei nicht-negative, reellwertige Lageversatzparameter Δx, Δy und Δz in ±x-, ±y- bzw. ±z-Richtung berechnet werden. Zu diesem Zweck muss, ausgehend von den N durch die N Matrix-Vektor-Gleichungen

Figure 00200001
mit der 3×3-Rotationsmatrix
Figure 00210001
beschreibbaren dreidimensionalen Koordinatentransformationen, die zur Überführung der einzelnen Punkte jedes dieser N Punktepaare (Pi(xi, yi, zi), Pi'(xi', yi', zi')) erforderlich sind, der mittlere quadratische Fehler
Figure 00210002
und der 3×3-Rotationsmatrix
Figure 00210003
(i ∊ {1, 2, ..., N}), der die Güte der Registrierung von Referenz- und Vergleichsbild VB angibt, minimiert werden. Hierin bezeichnen Δφ ^x, Δφ ^y, Δφ ^z, Δx ^, Δŷ und Δz ^ sechs durch das Optimierungskriterium
Figure 00220001
mit den beiden hinreichenden Bedingungen
Figure 00220002
zu optimierende Schätzparameter, die vor Beginn der Registrierung geeignet vorgegeben werden müssen,
Figure 00220003
ist die Hesse-Matrix der Funktion des mittleren quadratischen Fehlers f 2(p) in einem beliebigen Punkt P eines durch die sechs Parameter Δφx, Δφy, Δφz, Δx, Δy und Δz aufgespannten Vektorraums, p opt := [Δφ ^x, Δφ ^y, Δφ ^z, Δx ^, Δŷ und Δz ^]T bezeichnet einen aus den vorgenannten sechs optimierten Schätzparametern gebildeten optimierten Parametervektor, und das Argument der vorgenannten multivariaten Funktion f 2(p) ist der Parametervektor p := [Δφx, Δφy, Δφz, Δx, Δy, Δz]T. Die Parameter des optimierten Parametervektors
Figure 00220004
werden anschließend zur Durchführung der Registrierung in die rechte Seite der zugehörigen Matrix-Vektor-Gleichung aus Formel (1a) anstelle der Parameter Δφx, Δφy, Δφz, Δx, Δy und Δz eingesetzt, um die Bildobjekte des Vergleichbildes zumindest näherungsweise mit den entsprechenden Bildobjekten, die in dem Referenzbild RB dargestellt sind, zur Deckung zu bringen. In 3 a first variant of the method according to the invention is shown in the form of a flow chart. The procedure begins with the loading (S1a) of a CT-assisted radiological preliminary examination and into an image archive 8th of the image acquisition, image archiving and image visualization system stored reference image data set 14 a tissue structure to be examined (eg a bone tissue) and the loading (S1b) of a comparison image data set generated at a later time 17 ("Follow Up" dataset), which is acquired as part of a follow-up examination also carried out under computed tomography imaging and as the reference image dataset 14 after performing optional filtering for noise reduction, contrast enhancement and edge detection in the respective image archive 8th was saved. Subsequently, the image data of both CT image data sets are subjected to a segmentation and clustering algorithm, with the help of which image data of connected image objects segmented automatically or semiautomatically, ie detected as such (S2a), and (if possible) to groups of closely adjacent more similar or similar image objects (clustered) (S2b). Then, the image data of both CT image data sets are coregistered (S3a) and linked (S3b) using a two-dimensional coordinate transformation by means of which corresponding bone structures in the data sets of the reference and comparison images are made coincident with each other. Since the bones of the human skeleton may be assumed to be undeformable in this context, a rigid coordinate transformation (a special case from the set of affine coordinate transformations) can be used as coordinate transformation, in which the coregistration of the two image data sets by translation and / or rotation the congruent to superimposed, corresponding bone structures is made. This can be done either manually (eg by iterative manipulation of the positional and / or angular offset parameters required for carrying out the coordinate transformation, until the corresponding bone structures, which are shown both in the reference image RB and in the comparison image VB, overlap these two images are congruent to each other) or alternatively automatically. In the latter case, from the three-dimensional Cartesian location coordinates of N different point pairs (P i (x i , y i , z i ) which can be predetermined by a radiologist, P i '(x i ', y i ', z i ')) ( for i = 1, 2, ..., N), the positions of N in the comparison image VB registered punctiform position markers P 1 , P 2 , ... P N ("Landmarks"), based on a by the orthogonal coordinate axes x, y and z spanned three-dimensional Cartesian object coordinate system K with suitably positioned coordinate origin O and lie in the layer plane of the comparison image xy plane, denote and the positions of N other, in the reference image RB registered punctiform position markers P 1 ', P 2 ', ... P N ', based on an orthogonal coordinate axes x ', y' and z 'spanned three-dimensional Cartesian coordinate system object K' with suitably positioned coordinate origin O 'and in the layer plane of the refer For example, three angle offset parameters Δφ x , Δφ y and Δφ z in ± φ x -, ± φ y - and ± φ z direction from an angle range between 0 ° and 360 ° and three not -negative, real-valued positional displacement parameters Δ x , Δ y and Δ z are calculated in the ± x, ± y or ± z direction. For this purpose, starting from the N by the N matrix-vector equations
Figure 00200001
with the 3x3 rotation matrix
Figure 00210001
writable three-dimensional coordinate transformations necessary for transferring the individual points of each of these N pairs of points (P i (x i , y i , z i ), P i '(x i ', y i ', z i ')), the middle one square errors
Figure 00210002
and the 3x3 rotation matrix
Figure 00210003
(i ε {1, 2, ..., N}), which indicates the quality of the registration of reference and comparison image VB are minimized. Denote here Δφ ^ x , Δφ ^ y , Δφ ^ z , Δx ^, Δŷ and Δz ^ six by the optimization criterion
Figure 00220001
with the two sufficient conditions
Figure 00220002
estimation parameters to be optimized, which must be suitably specified before starting the registration,
Figure 00220003
is the Hesse matrix of the function of the mean square error f 2 ( p ) at any point P of a vector space spanned by the six parameters Δφ x , Δφ y , Δφ z , Δx, Δy and Δz, p opt : = [Δφ ^ x , Δφ ^ y , Δφ ^ z , Δx ^, Δŷ and Δz ^] T denotes an optimized parameter vector formed from the aforesaid six optimized estimation parameters, and the argument of the aforementioned multivariate function f 2 ( p ) is the parameter vector p : = [Δφ x , Δφ y , Δφ z , Δx, Δy, Δz] T. The parameters of the optimized parameter vector
Figure 00220004
are then used to perform the registration in the right side of the associated matrix-vector equation from formula (1a) instead of the parameters Δφ x , Δφ y , Δφ z , Δx, Δy and Δz used to at least approximately match the image objects of the comparison image corresponding image objects, which are shown in the reference image RB to bring.

In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass anstelle des durch f 2(p) gegebenen, auf dem Least Mean Square(LMS)-Kriterium basierenden Ähnlichkeitsmaß selbstverständlich auch andere Ähnlichkeitsmaße zur Berechnung der optimierten Schätzparameter Δφ ^x, Δφ ^y, Δφ ^z, Δx ^, Δŷ und Δz ^ verwendet werden können. Dabei kann es sich z. B. um Ähnlichkeitsmaße aus dem Bereich der Systemtheorie handeln, wie z. B. um ein Korrelationsmaß.In this context, it should be noted that instead of by f 2 ( p ) given similarity measure based on the Least Mean Square (LMS) criterion, of course, other similarity measures for calculating the optimized estimation parameters Δφ ^ x , Δφ ^ y , Δφ ^ z , Δx ^, Δŷ and Δz ^ can be used. It may be z. B. act similarity measures from the field of systems theory, such. B. by a correlation measure.

Anstelle einer partiellen Registrierung von Referenz- und Vergleichsbild VB nach erfolgter Einteilung dieser beiden Bilder in Teilbereiche vorgegebener Form und Größe kann erfindungsgemäß auch vorgesehen sein, dass nach Durchführung einer Segmentierung und Clusterung von Knochenstrukturen eines Patienten, die in zwei zeitlich aufeinanderfolgenden CT-Aufnahmen (Referenz- und Vergleichsbild) dargestellt sind, unterschiedliche Längen- und Winkelversatzparameter voneinander unabhängiger, regional unterschiedlicher rigider Koordinatentransformationen, die zur Koregistrierung der beiden CT-Aufnahmen erforderlich sind, für bereits segmentierte und damit als nicht zusammengehörig erkannte Knochenstrukturen berechnet werden. Diese Parameter werden dann im Rahmen einer Registrierungsprozedur verwendet, in der die einzelnen regional unterschiedlichen rigiden Koordinatentransformationen für die segmentierten Teilbereiche separat durchgeführt werden.Instead of a partial registration of reference and comparison image VB after the division of these two images into subregions of predetermined shape and size, it can also be provided according to the invention that after performing a segmentation and clustering of bone structures of a patient, which is recorded in two successive CT images (reference and comparison image), different length and angle offset parameters of mutually independent, regionally different rigid coordinate transformations, which are required for coregistration of the two CT images, are calculated for already segmented bone structures and thus recognized as not belonging together. These parameters are then used as part of a registration procedure in which the individual regionally different rigid coordinate transformations are carried out separately for the segmented subareas.

Gemäß einer zweiten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Registrierung, wie in dem Ablaufdiagramm in 4 dargestellt, optional auch mit dem in Schritt S3a + b durchgeführten Segmentierungs- und Clustering-Algorithmus kombiniert werden. In diesem Fall kann erfindungsgemäß eine „partiell rigide” Registrierung (S2' + S3') zum Einsatz kommen. Hierbei werden nicht zusammenhängende Knochenstrukturen (z. B. die beiden Oberschenkelknochen oder die einzelnen Wirbelkörper der Wirbelsäule eines zu untersuchenden Patienten) dadurch als nicht zusammengehörig erkannt, dass sowohl im Referenz- als auch im Vergleichsbild VB dargestellte Knochenstrukturen in M nicht überlappende Teilbereiche eingeteilt (S2') und daraufhin M voneinander unabhängige, regional unterschiedliche rigide Koordinatentransformationen (eine für jeden Teilbereich) mit M lokal verschiedenen, optimierten Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δx opt / xj , Δy opt / yj bzw. Δz opt / zj ) und damit M lokal verschiedenen Registrierungsmatrizen R j (mit j ∊ {1, 2, ..., M}) nach diesen Teilbereichen getrennt durchgeführt werden (S3'). Der Tiefindex j bezeichnet dabei die Nummer des jeweiligen Teilbereichs. Im weiteren Verlauf der Berechnung werden die einzelnen Teilbereiche dann wie nach einer Segmentierungsprozedur getrennt voneinander behandelt. Die gleichzeitige Ausnutzung der Segmentierungs- und Registrierungsinformation führt dazu, dass die Ergebnisqualität dieser beiden Teilschritte (Segmentierung und Registrierung) deutlich gesteigert wird. So lassen sich Grenzen zwischen benachbarten Knochenstrukturen, die in einem CT-Bild sonst nicht als separate anatomische Objekte identifiziert werden könnten, anhand der unterschiedlichen Registrierungsmatrizen R j zweier Teilbereiche erkennen, sofern die Grenze dieser Teilbereiche entlang der Grenze zwischen den beiden auseinanderzuhaltenden Knochenstrukturen verläuft.According to a second variant of the method according to the invention, the registration, as in the flowchart in 4 optionally also combined with the segmentation and clustering algorithm performed in step S3a + b. In this case, according to the invention, a "partially rigid" registration (S2 '+ S3') can be used. Non-contiguous bone structures (eg the two thigh bones or the individual vertebral bodies of the spinal column of a patient to be examined) are identified as not belonging together in that bone structures shown in the reference image as well as in the comparison image VB are subdivided into M non-overlapping subregions (S2 ') and then M independent, regionally different rigid coordinate transformations (one for each subregion) with M locally different, optimized positional offset (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δx opt / xj , Δy opt / yy or Δz opt / zj ) and thus M locally different registration matrices R j (with j ε {1, 2, ..., M}) are carried out separately after these subareas (S3 '). The Tiefindex j denotes the number of the respective subarea. In the further course of the calculation, the individual subareas are then treated separately as after a segmentation procedure. The simultaneous utilization of the segmentation and registration information means that the quality of the results of these two sub-steps (segmentation and registration) is significantly increased. Thus, boundaries between adjacent bone structures, which otherwise could not be identified as separate anatomical objects in a CT image, can be identified on the basis of the different registration matrices R j of two subareas, provided the boundary of these subareas runs along the boundary between the two bone structures to be separated.

Nach erfolgter Koregistrierung von Referenz- und Vergleichsbild, d. h. nachdem die einander entsprechenden Knochenstrukturen in diesen beiden CT-Aufnahmen mit Hilfe der einzelnen rigiden Koordinatentransformationen möglichst deckungsgleich überlagert wurden, werden die Grauwerte aller im Überlappungsbereich beider Bilder liegenden Bildpunkte des Referenzbildes von den Grauwerten aller im Überlappungsbereich liegenden Bildpunkte des überlagernden Vergleichsbildes pixelweise voneinander subtrahiert (S4). Das resultierende Differenzbild beinhaltet dann innerhalb dieses Bereiches nur noch die Abweichungen zwischen den im Referenz- und Vergleichsbild VB abgebildeten, einander überlagerten Knochenstrukturen. Alle anderen Bereiche werden im Differenzbild nicht dargestellt.After co-registration of reference and comparison image, d. H. After the corresponding bone structures in these two CT images were superimposed as congruently as possible with the aid of the individual rigid coordinate transformations, the gray values of all pixels of the reference image lying in the overlapping region of both images are subtracted from the gray values of all the pixels of the overlapping comparison image lying in the overlap region (S4 ). Within this range, the resulting difference image then only contains the deviations between the superimposed bone structures imaged in the reference and comparison image VB. All other areas are not shown in the difference image.

Da eine Zunahme der Knochendichte (osteoblastischer Verlauf) zu positiven Differenzwerten führt und eine Abnahme der Knochendichte (osteolytischer Verlauf) sich im Differenzbild in Form negativer Differenzwerte an den entsprechenden Stellen des dargestellten Knochengewebes äußert, lassen sich die beiden unterschiedlichen Verlaufsformen mit Hilfe geeigneter Visualisierungstechniken auf dem Anzeigebildschirm eines Bildschirm-Terminals darstellen (S5). Als Visualisierungstechnik bietet sich hierbei z. B. die multiplanare Reformatierung (MPR) oder eine Volume Rendering-Technik (VRT oder VRT Thin) an. Indem positive und negative Differenzwerte beispielsweise durch unterschiedliche Farbgebung wiedergegeben werden, lassen sich unterschiedliche Verläufe im MPR oder VRT deutlich voneinander abgrenzen. Je nach Differenzbetrag kann die betreffende Farbe dabei z. B. in unterschiedlicher Farbsättigung dargestellt werden.Since an increase in bone density (osteoblastic course) leads to positive difference values and a decrease in bone density (osteolytic course) manifests itself in the difference image in the form of negative difference values at the corresponding sites of the bone tissue shown, the two different courses can be visualized using appropriate visualization techniques Display screen of a screen terminal (S5). As a visualization technique offers this z. For example, multipanary reformatting (MPR) or a volume rendering technique (VRT or VRT Thin). By reproducing positive and negative difference values, for example by different colors, different profiles in the MPR or VRT can be clearly distinguished from one another. Depending on the difference, the color in question can be z. B. are displayed in different color saturation.

Neben den zur Visualisierung benötigten Farb- und Farbsättigungswerten können aus dem Differenzbild auch andere, quantitative Merkmale, wie z. B. die mittlere regionale Änderung der Hounsfield-Dichtewerte und/oder die Änderung der Größe (Durchmesser oder Volumen) sich verändernder Gewebestrukturen, extrahiert werden. Diese Merkmale können über mehrere CT-gestützte radiologische Folgeuntersuchungen hinweg sukzessive aus den Differenzbildern zwischen dem Vergleichsbild VB der jeweiligen Folgeuntersuchung und dem z. B. in einer Erstuntersuchung generierten Referenzbild RB ermittelt werden (S6a). Dies ermöglicht eine quantitative Verlaufsdarstellung der betreffenden Parameter über der Zeit, die dann in Form von geeigneten Zeitdiagrammen dargestellt werden kann (S6b).In addition to the color and color saturation values required for the visualization, other, quantitative features, such as, for example, can be obtained from the difference image. For example, the average regional change in Hounsfield density values and / or the change in size (diameter or volume) of varying tissue structures can be extracted. These features can successively from several CT-based radiological follow-up examinations from the difference images between the comparison image VB of the respective follow-up examination and the z. B. generated in a first examination reference image RB are determined (S6a). This allows a quantitative progression representation of the relevant parameters over time, which can then be represented in the form of suitable time diagrams (S6b).

Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine direkte Beurteilung von Knochendichteveränderungen anhand von CT-Aufnahmen, die bei Tumorpatienten in der klinischen Praxis für zwischenzeitliche Beurteilungen des Stadiums und Voranschreitens der jeweiligen Krebserkrankung (Staging und Restaging) sowie zur Erstellung einer Prognose des weiteren Krankheitsverlaufs generiert werden. Im Gegensatz zur konventionellen Befundung reiner CT-Bilddaten werden in einem Differenzbild zweier koregistrierter, zu verschiedenen Untersuchungszeitpunkten aufgenommener CT-Bilder direkt osteolytische und osteoblastische Veränderungen bestimmter Knochenstrukturen in Form von Veränderungen der Hounsfield-Dichte dieser Gewebebereiche dargestellt. Dies hat den Vorteil, dass die mühsame und zeitaufwändige Suche solcher Regionen in aufgenommenen CT-Bildern entfällt, was den Workflow des Radiologen bei der Durchführung eines Staging erheblich vereinfacht. Zudem können mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens auch kleinere strukturelle Veränderungen des Knochengewebes erkannt werden, die im Original-CT mit dem bloßen Auge nicht erkennbar sind. Das erfindungsgemäße Verfahren stärkt somit die Rolle der Computertomografie zur Verlaufsbeurteilung von Knochenmetastasen und macht zusätzliche Skelett-Szintigrafien überflüssig. Darüber hinaus ermöglicht die verbesserte Visualisierung auch eine vereinfachte und zuverlässigere Therapie-Planung, z. B. für eine Bestrahlung oder zur Durchführung chirurgischer Eingriffe.The method according to the invention allows a direct assessment of bone density changes based on CT images generated in tumor patients in clinical practice for interim assessments of the stage and progress of the respective cancer (staging and restaging) and for generating a prognosis of the further course of the disease. In contrast to the conventional examination of pure CT image data, in a differential image of two coregistered CT images taken at different examination times, direct osteolytic and osteoblastic changes of certain bone structures are shown in the form of changes in the Hounsfield density of these tissue areas. This has the advantage of eliminating the tedious and time-consuming search of such regions in acquired CT images, greatly simplifying the radiologist's workflow in performing staging. In addition, with the aid of the method according to the invention, it is also possible to detect smaller structural changes in the bone tissue which are not recognizable to the naked eye in the original CT. The method according to the invention thus strengthens the role of computed tomography for the assessment of the progress of bone metastases and makes additional skeletal scintigraphy superfluous. In addition, the improved visualization also allows for simplified and more reliable therapy planning, e.g. B. for irradiation or for performing surgical procedures.

Claims (13)

Verfahren zur Unterstützung eines unter nuklearmedizinischer oder radiologischer Bildgebung durchgeführten Stagings oder Restagings zur Registrierung des Stadiums und Beurteilung der Entwicklung von räumlich und/oder strukturell veränderlichen pathologischen Strukturen im Körperinneren eines zu untersuchenden Patienten, mit den Schritten: – Registrieren (S3a + b oder S2' + S3') zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder, bei dem Bilddaten (14, 17) einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander versinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) koregistriert werden, und – Umrechnen (S4) der Bilddaten dieser koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder dadurch gekennzeichnet, dass die regional verschiedenen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparameter (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) jedes einzelnen Teilbereichs mit Hilfe eines auf der Methode der kleinsten Fehlerquadrate basierenden Optimierungskriteriums ermittelt werden, wonach für jeden Teilbereich eines einen bestimmten Gewebebereich darstellenden Referenzbildes die Summe der quadratischen Abstände zwischen den Punkten einer auf dem jeweiligen Teilbereich vorgegebenen Punktmenge und den mit Hilfe der einzelnen, regional unterschiedlichen rigiden Koordinatentransformationen transformierten Punkten einer Punktmenge auf dem diesem Teilbereich zugeordneten Teilbereich des Vergleichsbildes berechnet wird und wobei jeder Punkt der auf dem jeweiligen Teilbereich des Referenzbildes vorgegebenen Punktmenge über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem dieselbe Stelle des betreffenden Gewebebereiches bezeichnenden Punkt der Punktmenge auf dem diesem Teilbereich zugeordneten Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.Method for supporting a staging or restaging performed under nuclear medical or radiological imaging for the registration of the stage and assessment of the development of spatially and / or structurally variable pathological structures in the interior of a patient to be examined, comprising the steps of: - registering (S3a + b or S2 ' + S3 ') of two digital images recorded at different times and representing the same tissue region, in which image data ( 14 . 17 ) corresponding subregions of the same tissue structures depicted in both images sink together and with the aid of mutually independent rigid coordinate transformations with regionally different positional offset (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ), and - converting (S4) the image data of these coregistered partial regions into composable parts of a differential image of the two images to be displayed, characterized in that the regionally different positional offset (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ) of each individual subarea are determined by means of an optimization criterion based on the method of least squares, according to which the sum of the quadratic distances between the points of a point quantity predetermined on the respective subarea for each subarea of a reference image representing a specific tissue region, and with the aid of the individual, each point of the set of points on the respective subarea of the reference image via a bijective mapping rule exactly one same point of the relevant tissue area indicative point of the set of points on this sub-area calculated locally different rigid coordinate transformations transformed points of a point set assigned subarea of the comparison image is assigned. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder (RB und VB) um nicht überlappende Bildregionen handelt, die durch Partitionierung dieser beiden Bilder (RB und VB) in Teilbereiche einer vorgegebenen Form und Größe entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist. Method according to Claim 1, characterized in that the subareas of the two images (RB and VB) are non-overlapping image regions which have been created by partitioning these two images (RB and VB) into subregions of a predetermined shape and size and against one another were demarcated, each sub-area of the reference image is assigned via a bijective mapping rule exactly a portion of the comparison image. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder um nicht überlappende Bildregionen handelt, die durch Segmentierung dieser beiden Bilder in zusammenhängende Bildobjekte entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.Method according to Claim 1, characterized in that the subregions of the two images are non-overlapping image regions which have been formed by segmentation of these two images into coherent image objects and have been delimited from each other, each subarea of the reference image being exactly corresponding to a bijective mapping rule Part of the comparison image is assigned. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den Schritt der Auswertung von im Vorfeld der Koregistrierung (S3a + b oder S2' + S3') der einzelnen, einander zugeordneten Teilbereichen von Referenz- und Vergleichsbild berechneten regionalen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) hinsichtlich ihrer Abweichungen in Vorzeichen und Betrag, wobei nicht zusammenhängende, einander entsprechende Gewebestrukturen, die in Teilbereichen beider Bilder dargestellt sind, bei Erfassung einer Schwellwertüberschreitung einer dieser Parameterabweichungen als nicht zusammengehörig erkannt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized by the step of evaluating in advance of coregistration (S3a + b or S2 '+ S3') of the individual, mutually associated subregions of reference and comparison image calculated regional Lageversatz- (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ) with respect to their deviations in sign and magnitude, wherein non-contiguous, mutually corresponding tissue structures, which are shown in subregions of both images, are recognized as not belonging together when a threshold value violation of one of these parameter deviations is detected. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Schritt der automatischen Extrahierung (S6a) von Merkmalen aus den Bilddaten des berechneten Differenzbildes zur quantitativen Beurteilung räumlicher und/oder struktureller Veränderungen der im Vergleichsbild abgebildeten Gewebestrukturen gegenüber den im Referenzbild abgebildeten Gewebestrukturen.Method according to one of Claims 1 to 4, characterized by the step of automatic extraction (S6a) of features from the image data of the calculated difference image for the quantitative assessment of spatial and / or structural changes of the tissue structures depicted in the comparison image with respect to the tissue structures depicted in the reference image. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den aus den Bilddaten des berechneten Differenzbildes extrahierten Merkmalen um die mittlere regionale Änderung der Hounsfield-Dichtewerte und/oder um die Größenänderung sich verändernder Gewebestrukturen handelt.Method according to Claim 5, characterized in that the features extracted from the image data of the calculated difference image are the mean regional change of the Hounsfield density values and / or the change in size of changing tissue structures. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der grafischen Visualisierung des Differenzbildes Bildpunkte mit positiven Differenzwerten in einer anderen Farbkodierung dargestellt werden als Bildpunkte mit negativen Differenzwerten.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the graphic visualization of the difference image pixels with positive difference values are displayed in a different color coding than pixels with negative difference values. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der grafischen Visualisierung des Differenzbildes Bildpunkte mit unterschiedlichen Differenzbeträgen desselben Vorzeichens mit unterschiedlichen Farbsättigungswerten dargestellt werden.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that in the graphic visualization of the difference image pixels with different difference amounts of the same sign are represented with different color saturation values. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine Rechenprozedur, bei der die Grauwerte der Bildpunkte von Referenz- und Vergleichsbild so aneinander angeglichen werden, dass der mittlere Grauwert und die Standardabweichung der Grauwerte des Vergleichsbilddatensatzes (17) an den mittleren Grauwert oder die Standardabweichung der Grauwerte des Referenzbilddatensatzes (14) angepasst werden.Method according to one of Claims 1 to 8, characterized by a computation procedure in which the gray values of the pixels of the reference and comparison images are matched to one another such that the mean gray value and the standard deviation of the gray values of the comparison image data set ( 17 ) to the mean gray value or the standard deviation of the gray values of the reference image data set ( 14 ) be adjusted. Verwendung eines Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das System gekennzeichnet ist durch ein Bildvisualisierungs-Tool (9), welches über Mittel (15 bzw. 18) zur Durchführung einer Registrierung zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder verfügt, bei der Bilddaten (14, 17) einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander verlinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) koregistriert werden, sowie eine Recheneinheit (11), mit deren Hilfe die Bilddaten der koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder umgerechnet werden.Use of an image acquisition, image archiving and image visualization system for carrying out the method according to one of claims 1 to 9, wherein the system is characterized by an image visualization tool ( 9 ), which has funds ( 15 respectively. 18 ) for performing registration of two digital images recorded at different times and representing the same tissue region, in which image data ( 14 . 17 ) of corresponding subregions of the same tissue structures depicted in both images are linked to one another and with the aid of mutually independent rigid coordinate transformations with regionally different positional offset (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ) are coregistered, as well as a computing unit ( 11 ), with the aid of which the image data of the coregistered subregions are converted into composable parts of a differential image of the two images to be displayed. Verwendung des Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder um nicht überlappende Bildregionen handelt, die durch Partitionierung dieser beiden Bilder in Teilbereiche einer vorgegebenen Form und Größe entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist. Use of the image acquisition, image archiving and image visualization system according to claim 10, characterized in that the subregions of the two images are non-overlapping image regions which have been created by partitioning these two images into subregions of a predetermined shape and size and have been delimited from one another , Wherein each subarea of the reference image is assigned to a partial area of the comparison image via a bijective mapping rule. Verwendung des Bildakquisitions-, Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystems nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den Teilbereichen der beiden Bilder um nicht überlappende Bildregionen handelt, die durch Segmentierung dieser beiden Bilder in zusammenhängende Bildobjekte entstanden sind und gegeneinander abgegrenzt wurden, wobei jeder Teilbereich des Referenzbildes über eine bijektive Abbildungsvorschrift genau einem Teilbereich des Vergleichsbildes zugeordnet ist.Use of the image acquisition, image archiving and image visualization system according to claim 10, characterized in that the subregions of the two images are non-overlapping image regions which have been formed by segmentation of these two images into contiguous image objects and have been delimited from one another, each subregion of the reference image is assigned via a bijective mapping rule exactly a portion of the comparison image. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wenn das Programm in einem Bildarchivierungs- und Bildvisualisierungssystem mit einem Bildvisualisierungs-Tool (9), welches über Mittel (15 bzw. 18) zur Durchführung einer Registrierung zweier zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommener, denselben Gewebebereich darstellender digitaler Bilder verfügt, bei der Bilddaten (14, 17) einander entsprechender Teilbereiche derselben, in beiden Bildern abgebildeten Gewebestrukturen miteinander verlinkt und mit Hilfe voneinander unabhängiger rigider Koordinatentransformationen mit regional unterschiedlichen Lageversatz-(Δx opt / j , Δy opt / j bzw. Δz opt / j ) und/oder Winkelversatzparametern (Δφ opt / xj , Δφ opt / yj bzw. Δφ opt / zj ) koregistriert werden, sowie mit einer Recheneinheit (11), mit deren Hilfe die Bilddaten der koregistrierten Teilbereiche zu zusammensetzbaren Teilen eines anzuzeigenden Differenzbildes der beiden Bilder umgerechnet werden, ausgeführt wird.Computer program with program code for carrying out all method steps according to one of Claims 1 to 9, when the program is stored in an image archiving and image visualization system with an image visualization tool ( 9 ), which has funds ( 15 respectively. 18 ) for performing registration of two digital images recorded at different times and representing the same tissue region, in which image data ( 14 . 17 ) of corresponding subregions of the same tissue structures depicted in both images are linked to one another and with the aid of mutually independent rigid coordinate transformations with regionally different positional offset (Δx opt / j , Δy opt / j or Δz opt / j ) and / or angular offset parameters (Δφ opt / xj , Δφ opt / yy or Δφ opt / zj ) and a computing unit ( 11 ), with the aid of which the image data of the coregistered partial regions are converted into composable parts of a differential image of the two images to be displayed.
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