DE10210644B4

DE10210644B4 - Verfahren zum Erstellen einer Sequenz

Info

Publication number: DE10210644B4
Application number: DE10210644A
Authority: DE
Inventors: Hendrik Ditt; Norbert Rahn; Siegfried Wach
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 2002-03-11
Filing date: 2002-03-11
Publication date: 2005-08-11
Anticipated expiration: 2022-03-12
Also published as: DE10210644A1; US7116808B2; US20030169254A1; JP2003305036A; JP4424916B2

Abstract

Verfahren zum Erstellen einer Sequenz, aufweisend folgende Verfahrensschritte:
– Bestimmen eines ersten Satzes von Deformationsvektoren, der Volumenelemente eines ersten Volumendatensatzes (21) eines Herzens auf Volumenelemente eines zweiten Volumendatensatzes (22) des Herzens abbildet, wobei der erste Volumendatensatz (21) und der zweite Volumendatensatz (22) zu zwei verschiedenen Phasen des Herzschlages des Herzens aufgenommen wurden,
– Bestimmen eines zweiten Satzes von Deformationsvektoren, der Volumenelemente des zweiten Volumendatensatzes (22) auf Volumenelemente des ersten Volumendatensatzes (21) abbildet,
– Erstellen eines ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen (23a, 24a), indem für jeden Zwischenvolumendatensatz (23a, 24a) des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen die Volumenelemente des ersten Volumendatensatzes (21) mit abgeschwächten Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren multipliziert werden, wobei sich die einem der Zwischenvolumendatensätze (23a, 24a) zugeordneten abgeschwächten Deformationsvektoren aus einer Wichtung der Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren mit einem Deformationsfaktor A_i berechnen, wobei der erste Satz von Zwischenvolumendatensätze i Zwischenvolumendatensätze (23a, 24a) aufweist und 0...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erstellen einer Sequenz aufgrund zweier Volumendatensätze.

Aus der Literatur, wie z.B. aus Detlef Ruprecht, "Geometrische Deformationen als Werkzeug in der graphischen Datenverarbeitung", Shaker Verlag 1995, Aachen, Seiten 146-149 ist es bekannt, aus zwei zweidimensionalen Bildern eines Aufnahmeobjektes mittels deformierter Überblendung, z.B. dem "Morphing", eine Bildsequenz herzustellen. Die Bildsequenz beginnt mit einem der Bilder, dem Anfangsbild, und endet mit dem anderen Bild, dem Zielbild. Für die Bildsequenz notwendige Zwischenbilder werden mittels Interpolationstechniken aus dem Anfangs- und dem Zielbild erzeugt. Zunächst werden zueinander korrespondierende Punktepaare des Anfangs- und des Zielbildes bestimmt. Mit den korrespondierenden Punktepaaren wird eine Deformation des Anfangsbildes auf das Zielbild und eine Deformation des Zielbildes auf das Anfangsbild berechnet. Die Zwischenbilder werden mittels abgeschwächter Deformation berechnet. Die Bildpunkte des Anfangs- bzw. des Zielbildes werden nur um einen Teil der durch die Deformation bestimmten Strecke verschoben. Dadurch erhält man eine Serie von zunehmend stärker deformierten Bildern, die aus dem Anfangsbild hervorgeht, und eine Serie von zunehmend schwächer deformierten Bildern, die zum Zielbild hinführt. Anschließend werden beide Serien überblendet, wodurch eine Serie von zweidimensionalen Bildern entsteht, die mit dem Anfangsbild beginnt und dem Zielbild endet.

Aus Lerios, A.; Garfinkle, C.; Levoy, M.: Feature-Based Volume Metamorphosis. Computer Graphics Proc., Siggraph '95, 1995, Seiten 449 bis 456 ist ein Verfahren zum Überführen von Bildern bekannt, welche unterschiedliche Objekte betreffen. Dabei wird einem ersten Objekt ein erster Volumendatensatz und einem zweiten Objekt ein zweiter Volumendatensatz zugeordnet. Zum schrittweisen Übergang vom ersten zum zweiten Volumendatensatz werden korrespondierende Zwischenvolumendatensätze überblendet und damit Überblendvolumendatensätze hergestellt.

Foley, J.D.; et al.: Computer Graphics-Principles and Practice. Addison-Wesley, 1996, Seiten 1058 bis 1064 offenbart ein computergestütztes Animationsverfahren. Dabei wird ein Bewegungsablauf durch Interpolation einzelner Bilder eines bewegten Objekts dargestellt.

Im Rahmen einer medizinischen Follow-Up Studie werden beispielsweise Aufnahmen einer Modalität eines Patienten zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen, um z.B. Größe-, Lage- und Formänderungen von Gewebestrukturen des Patienten zu erkennen. Ein Beispiel einer Follow-Up Studie ist die Beobachtung einer Tumorbehandlung des Patienten. Vor und während der Tumorbehandlung nimmt z.B. ein den Patienten behandelnder Arzt mit einem Computertomographen Schichtbilder des Tumors auf und vergleicht sie. Da durch die Schichtbilder kein räumlicher Eindruck entsteht, ist eine Auswertung der Schichtbilder schwierig.

Vor einer Einführung eines Herzkatheters kann eine CT-Aufnahme des Herzens, in das der Herzkatheter eingeführt wird, hergestellt werden. Die CT-Aufnahme wird während des Einführens des Herzkatheters mit EKG-getriggerten Röntgenaufnahmen des Herzens überblendet, um die Position des Herzkatheters zu kontrollieren oder den Herzkatheter gezielt relativ zur Anatomie des Herzens zu steuern. Durch die Kontraktion bzw. Entspannung des Herzmuskels kann sich die Position des Katheters relativ zur Anatomie des Herzens stark verändern, so dass es wünschenswert wäre, die Überblendung auch zu anderen als dem diskreten Zeitpunkt der CT-Aufnahme anzuzeigen, um die Position des Katheters in Bezug auf die präoperativ aufgenommene CT-Aufnahme zu jedem Zeitpunkt zu visuali sieren. Um dies zu realisieren, müsste vor dem Eingriff eine Sequenz von CT-Aufnahmen, die im Wesentlichen den gesamten Zeitraum des Herzrhythmus abdeckt, aufgenommen werden. Aufgrund einer zu hohen Röntgenstrahlenbelastung für den Patienten ist dies nicht realisierbar.

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren an- zugeben, mit dessen Hilfe eine Bewegung des Herzens oder ein Wachstum eines Tumors mit einer möglichst geringen Röntgenstrahlenbelastung darstellbar ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 2. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 3 bis 11.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zuerst der erste und zweite Satz von Deformationsvektoren bestimmt, indem Volumenelemente des ersten Volumendatensatzes auf Volumenelemente des zweiten Volumendatensatzes abgebildet werden. Mit den Sätzen von Deformationsvektoren wird angegeben, in welcher Weise die durch die beiden Volumendatensätze abgebildeten Bildinformationen relativ zueinander verschoben sind. Danach werden die beiden Sätze von Zwischenvolumendatensätzen erstellt. Abhängig von der Größe der Deformationsfaktoren A_i und B_i sind die Bildinformationen der einzelnen Zwischenvolumendatensätze in Relation zu dem entsprechenden Volumendatensatz verschieden stark verschoben. Anschließend wird der Satz von Überblendvolumendatensätze erstellt. Da dieser außerdem nach zunehmendem Deformationsfaktor A_i sortiert ist, ergibt sich eine Sequenz von Volumendatensätzen, die mit dem ersten Volumendatensatz beginnt, dann die nach steigendem A_i sortierten Überblendvolumendatensätze aufweist und mit dem zweiten Volumendatensatz endet.

Der erste Satz von Deformationsvektoren kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt werden:

– Manuelles Bestimmen einzelner Volumenelementpaare, die jeweils ein Volumenelement des ersten und des zweiten Volumendatensatzes umfassen, wobei das jeweilige Volumenelement des ersten Volumendatensatzes auf das entsprechende Volumenelement des zweiten Volumendatensatzes abgebildet wird,
– Bestimmen der den manuell ermittelten Volumenelementpaaren zugeordneten Deformationsvektoren, und
– Bestimmen der restlichen Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren durch geeignetes Interpolieren derjenigen Deformationsvektoren, die aufgrund der manuell ermittelten Volumenelementpaare bestimmt werden.

Die Volumenelementpaare der beiden Volumendatensätze sind z.B. korrespondierende Konturen, Oberflächen oder markante Punkte der in den beiden Volumendatensätzen enthaltenen Bildinformationen.

Anstelle des manuellen Bestimmens einzelner Volumenelementpaare kann nach einer bevorzugten Variante der Erfindung der erste Satz von Deformationsvektoren aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt werden:

– Analysieren des ersten und des zweiten Volumendatensatzes mit Mitteln zur Mustererkennung,
– aufgrund der Analyse, Ermitteln von Volumenelementpaaren, die jeweils ein Volumenelement des ersten und des zweiten Volumendatensatzes umfassen, wobei das jeweilige Volumenelement des ersten Volumendatensatzes auf das entsprechende Volumenelement des zweiten Volumendatensatzes abgebildet wird, und
– Bestimmen der Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren aufgrund der Analyse.

Aufgrund der Analyse mit den Mitteln zur Mustererkennung kann der erste Satz von Deformationsvektoren automatisch ermittelt werden. Es ist aber auch eine Mischung aus manueller Ermitt lung einzelner Deformationsvektoren und Analyse der beiden Volumendatensätze möglich.

Der erste Satz von Deformationsvektoren kann gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung auch nach folgenden Verfahrensschritten bestimmt werden:

– Bestimmen eines ersten Gitters, das über den ersten Volumendatensatz gelegt wird,
– Verschieben einzelner Gitterpunkte des ersten Gitters, bis der erste Volumendatensatz möglichst gut auf den zweiten Volumendatensatz abgebildet ist, und
– basierend auf der Verschiebung, Bestimmen der Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren.

Aufgrund der Bestimmung des Gitters werden die Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren automatisch in einem Vektorfeld ermittelt.

Der zweite Satz von Deformationsvektoren wird gemäß Ausführungsformen der Erfindung analog zu dem ersten Satz von Deformationsvektoren bestimmt.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere in der Medizintechnik verwendet werden, wenn das Aufnahmeobjekt gemäß einer weiteren Variante der Erfindung ein Lebewesen ist. Dann kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass der erste und der zweite Volumendatensatz während zwei verschiedenen Phasen des Herzschlages eines Patienten aufgenommen werden. Wie in der Einleitung beschrieben, kann vor dem Anlegen eines Herzkatheters eine CT-Aufnahme des Herzens, in das der Herzkatheter eingeführt wird, hergestellt werden. Die CT-Aufnahme wird während des Einführens des Herzkatheters mit EKG-getriggerten Röntgenaufnahmen des Herzens überblendet. Da eine Aufnahme einer Sequenz von CT-Bildern, die im Wesentlichen den gesamten Zeitraum des Herzrhythmus abdeckt, aufgrund einer zu hohen Röntgenstrahlenbelastung für den Patienten nicht reali sierbar ist, wird gemäß dem Stand der Technik nur eine einzige CT-Aufnahme an einem definierten Zeitpunkt des Herzschlagrhythmus vor dem Eingriff erstellt. Durch die Kontraktion bzw. Entspannung des Herzmuskels verändert sich die Position des Katheters relativ zur Anatomie des Herzens stark, so dass die Überblendung in der Regel nur zu dem diskreten Zeitpunkt der CT-Aufnahme angezeigt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht jedoch, eine flüssige Sequenz des Herzschlages während eines gesamten Herzschlagrhythmus aufgrund weniger CT-Aufnahmen zu erhalten. Vor dem Eingriff werden z.B. drei Volumendatensätze des Herzens zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Herzschlagrhythmus beispielsweise mit einem Computertomographen aufgenommen. Um eine flüssige Sequenz von dem in der Regel gleichmäßig schlagenden Herzen zu erhalten, werden drei Sätze von Überblendvolumendatensätze erstellt. Ein Satz von Überblendvolumendatensätzen erlaubt beispielsweise einen flüssigen Übergang von dem ersten Volumendatensatz, der zu Beginn des Herzschlagrhythmus angefertigt wurde, zu dem in Bezug auf den Herzschlagrhythmus später aufgenommenen zweiten Volumendatensatz; ein weiterer Satz von Überblendvolumendatensätzen erlaubt einen Übergang von dem zweiten Volumendatensatz zu dem in Bezug auf den zweiten Volumendatensatz später aufgenommenen dritten Volumendatensatz; ein weiterer Satz von Überblendvolumendatensätzen erlaubt schließlich einen Übergang von dem dritten Volumendatensatz zu dem ersten Volumendatensatz. Somit kann der Herzschlag mittels weniger aufgenommener Volumendatensätze visuell als Sequenz dargestellt werden.

Gemäß der Erfindung kann das Aufnahmeobjekt auch ein Tumor sein. Einem Arzt wird es folglich ermöglicht, das zeitliche Wachsen des Tumors aufgrund zweier oder weniger aufgenommener Volumendatensätze besser zu beobachten. Das Ergebnis einer durchgeführten Therapie kann dadurch wesentlich einfacher beurteilt werden. Die Visualisierung der Veränderung des Tumors ist nicht auf ein Schichtbild beschränkt, da dreidimensionale Volumina beobachtet werden, in denen mehr Information enthal ten sind. Mit einem Surface Shaded Display (SSD) kann eine Darstellung von segmentierten Oberflächen und mit einer Virtual Rendering Technique (VRT) ein Durchblick durch den Körper visualisiert werden. Durch diese plastische Darstellung ist es dem Arzt leichter möglich, Veränderungen des Tumors zu erkennen.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung werden der erste und zweite Volumendatensatz mit einem bildgebenden Gerät des gleichen Typs oder mit demselben bildgebenden Gerät aufgenommen.

Da das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere in der Medizintechnik anwendbar ist, ist nach einer weiteren Variante vorgesehen, dass das bildgebende Gerät ein medizintechnisches Gerät ist.

Ein Ausführungsbeispiel ist exemplarisch in den beigelegten schematischen Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 einen Computertomographen,
2 eine Sequenz, und
3 deformierte Bildinhalte, die der in der 2 dargestellten Sequenz zugeordnet sind.
Die 1 zeigt schematisch einen Computertomographen CT mit einer Röntgenstrahlenquelle 1, von der ein pyramidenförmiges Röntgenstrahlenbündel 2, dessen Randstrahlen in der 1 strichpunktiert dargestellt sind, ausgeht, das einen Patienten 3 durchsetzt und auf einen Strahlungsdetektor 4 trifft. Die Röntgenstrahlenquelle 1 und der Strahlungsdetektor 4 sind im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels an einer ringförmigen Gantry 5 einander gegenüberliegend angeordnet. Die Gantry 5 ist bezüglich einer Systemachse 6, welche durch den Mittelpunkt der ringförmigen Gantry 5 verläuft, an einer in der 1 nicht dargestellten Halterungsvorrichtung drehbar gelagert (vgl. Pfeil a).
Der Patient 3 liegt im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels auf einem für Röntgenstrahlung transparenten Tisch 7, welcher mittels einer in der 1 ebenfalls nicht dargestellten Tragevorrichtung längs der Systemachse 6 verschiebbar gelagert ist (vgl. Pfeil b).
Die Röntgenstrahlenquelle 1 und der Strahlungsdetektor 4 bilden somit ein Messsystem, das bezüglich der Systemachse 6 drehbar und entlang der Systemachse 6 relativ zum Patienten 3 verschiebbar ist, so dass der Patient 3 unter verschiedenen Projektionswinkeln und verschiedenen Positionen bezüglich der Systemachse 6 durchstrahlt werden kann. Während einer Spiralabtastung dreht sich dieses Messsystem bezüglich der Systemachse 6 und der Tisch 7 bewegt sich kontinuierlich in Richtung des Pfeils b, d.h. das die Röntgenstrahlenquelle 1 und den Strahlungsdetektor 4 umfassende Messsystem bewegt sich relativ zum Patienten 3 kontinuierlich auf einer Spiralbahn c so lange, bis der interessierende Bereich des Patienten 3 vollständig erfasst ist. Aus den dabei auftretenden Ausgangssignalen des Strahlungsdetektors 4 bildet ein Datenerfassungssystem 9 Messwerte, die einem Rechner 11 zugeführt werden. Auf dem Rechner 11 läuft ein dem Fachmann geläufiges Rechnerprogramm, das aus den Messwerten einen Volumendatensatz von dem interessierenden Bereich des Patienten 3 berechnet. Der Volumendatensatz kann in einem Speicher 1b des Rechners 11 gespeichert, und ein dem Volumendatensatz zugeordnetes Bild kann auf einem Monitor 11a des Rechners 11 wiedergegeben werden. Mit einer Maus 11c des Rechners kann das dem Volumendatensatz zugeordnete Bild beispielsweise gedreht werden, so dass es von verschiedenen Blickrichtungen betrachtet werden kann. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist das Datenerfassungssystem 9 mit einer elektrischen Leitung 8, die in nicht dargestellter Weise beispielsweise ein Schleifringsystem oder eine drahtlose Übertragungsstrecke enthält, mit dem Strahlungsdetektor 4 verbunden. Der Rechner 11 und das Datenerfassungsgerät 9 sind mit einer elektrischen Leitung 10 verbunden.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels hat der Patient 3 einen Tumor. Um eine zeitliche Veränderung des Tumors zu beobachten, erstellt ein in der 1 nicht dargestellter und den Patienten 3 behandelnder Arzt zwei den Tumor umfassende Volumendatensätze von dem Patienten 3. Der Arzt nimmt die beiden Volumendatensätze an zwei unterschiedlichen Tagen auf und speichert sie auf dem Speicher 11b des Rechners 11. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels nimmt der Arzt den zweiten Volumendatensatz zwei Wochen nach dem ersten Volumendatensatz auf.
Um die Veränderung des Tumors zu erkennen, kann der Arzt die den beiden Volumendatensätzen zugeordneten Bilder mit dem Monotor 11b nebeneinander anzeigen. Damit der Arzt jedoch einen besseren Eindruck von der Veränderung des Tumors bekommt, möchte er aus den beiden Volumendatensätzen eine Sequenz erstellt bekommen, mit der er eine graduelle zeitliche Veränderung des Tumors erkennen kann. Daher markiert er mit einer in der 1 nicht dargestellten und in den Monitor 11a eingeblendeten Marke, die er mit der Maus 11c des Rechners 11 bewegen kann, mehrere Volumenelementpaare. Ein Volumenelementpaar umfasst jeweils ein Volumenelement des ersten und des zweiten Volumendatensatzes. Ein Volumenelementpaar gibt an, in welcher Weise das Volumenelement des ersten Volumendatensatzes auf das entsprechende Volumenelement des zweiten Volumendatensatzes abgebildet wird. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind markierte Volumenelemente den Oberflächen des sich veränderten Tumors zugeordnet.
Aufgrund der Volumenelementpaare berechnet ein auf dem Rechner 11 laufendes Rechnerprogramm einen ersten Satz von Deformationsvektoren, der die Bildinhalte des ersten Volumendatensatzes auf die Bildinhalte des zweiten Volumendatensatzes deformiert. Einen Teil der Deformationsvektoren des ersten Sat zes von Deformationsvektoren berechnet das Rechnerprogramm des Rechners 11 direkt aus den Volumenelementpaaren. Da der Arzt jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Volumenelementpaaren markiert, berechnet das Rechnerprogramm weitere, für die Deformation notwendige Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren, indem es aufgrund der Volumenelementpaare berechnete Deformationsvektoren interpoliert.
Anschließend berechnet das Rechnerprogramm des Rechners 11 einen zweiten Satz von Deformationsvektoren, der die Bildinhalte des zweiten Volumendatensatzes auf die Bildinhalte des ersten Volumendatensatz deformiert. Das Rechnerprogramm berechnet einen Teil der Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren direkt aus den Volumenelementpaaren. Weitere, für die Deformation notwendige Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren berechnet das Rechnerprogramm durch Interpolieren der aufgrund der Volumenelementpaare berechneten Deformationsvektoren.
Danach berechnet das auf dem Rechner 11 laufende Rechnerprogramm zwei Sätze von Zwischenvolumendatensätzen, die im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels jeweils zwei Zwischenvolumendatensätze aufweisen.
Jeder der beiden Zwischenvolumendatensätze des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen wird berechnet, indem der erste Volumendatensatz mit jeweils einem abgeschwächten Satz von Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren auf den entsprechenden Zwischenvolumendatensatz des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen abgebildet wird. Die abgeschwächten Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren werden berechnet, indem die Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren mit einem Deformationsfaktor A_i multipliziert werden, mit i = 1; 2 und 0 < A_i < 1. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Deformationsfaktor A₁ für den ersten Zwischenvolumendatensatz des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen gleich 0,33 und der Deformationsfaktor A₂ für den zweiten Zwischenvolumendatensatz des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen gleich 0,67.
Die beiden Zwischenvolumendatensätze des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen werden entsprechend berechnet. Der zweite Volumendatensatz wird also mit jeweils einem abgeschwächten Satz von Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren auf den entsprechenden Zwischenvolumendatensatz des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen abgebildet. Die abgeschwächten Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren werden berechnet, indem die Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren mit einem Deformationsfaktor B_i multipliziert werden, mit i = 1; 2 und 0 < B_i < 1. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Deformationsfaktor B₁ für den ersten Zwischenvolumendatensatz des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen gleich 0,67 und der Deformationsfaktor B₂ für den zweiten Zwischenvolumendatensatz des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen gleich 0,33.
Anschließend errechnet das auf dem Rechner 11 laufende Rechnerprogramm einen Satz von Überblendvolumendatensätzen, welcher im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwei Überblendvolumendatensätze umfasst. Der erste Überblendvolumendatensatz wird dadurch berechnet, indem die Grauwerte des ersten Zwischenvolumendatensatzes des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen mit eins minus dem Deformationsfaktor A₁, also mit 0,67, und die Grauwerte des ersten Zwischenvolumendatensatzes des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen mit eins minus dem Deformationsfaktor B₁, also mit 0,33, multipliziert werden. Anschließend werden die Grauwerte der einzelnen Volumenelemente der entsprechenden Zwischenvolumendatensätze addiert, wodurch der erste Überblendvolumendatensatz entsteht.
Der zweite Überblendvolumendatensatz wird berechnet, indem der zweite Zwischenvolumendatensatz des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen mit dem Deformationsfaktor A₂ = 0,67 und der zweite Volumendatensatz des zweiten Zwischenvolumendatensatzes mit dem Deformationsfaktor B₂ = 0,33 multipliziert werden. Anschließend werden die Grauwerte der entsprechenden Zwischenvolumendatensätze addiert.
Danach zeigt der Rechner 11 auf dem Monitor 11a eine Sequenz an, die mit dem ersten Volumendatensatz beginnt und dem zweiten Volumendatensatz endet. Zwischen dem ersten und zweiten Volumendatensatz wird in aufsteigender Reihenfolge der erste und der zweite Überblendvolumendatensatz angezeigt. Wird diese Sequenz zeitlich nacheinander auf dem Monitor 11a dargestellt, kann der Arzt in einfacher Weise die Veränderung des Tumors beobachten.
Die 2 veranschaulicht eine Sequenz 20, die mit einem Volumen 21 beginnt und mit einem Volumen 22 endet. Der dem Volumen 21 zugeordnete Volumendatensatz wurde von einem Aufnahmeobjekt, das z.B. der obenstehend beschrieben Tumor ist, zeitlich vor dem dem Volumen 22 zugeordneten Volumendatensatz aufgenommen. Die Sequenz umfasst ferner Volumina 23 und 24. Die den Volumina 23 und 24 zugeordneten Überblendvolumendatensätze werden aus jeweils zwei Zwischenvolumendatensätzen hergestellt. Die den Zwischenvolumendatensätzen zugeordneten Volumina 23a bis 24b sind in der 3 gezeigt.
Um die den Volumina 23 und 24 zugeordneten Überblendvolumendatensätze herzustellen, werden zuerst Volumenelementpaare der den Volumina 21 und 22 zugeordneten Volumendatensätze ermittelt, um daraus einen geeigneten Satz von Deformationsvektoren zu erhalten, die die Bildinhalte des Volumens 21 auf die Bildinhalte des Volumens 22 abbilden. Ein zweiter Satz von Deformationsvektoren wird analog ermittelt; der zweite Satz von Deformationsvektoren bildet Bildinhalte des Volumens 22 auf die Bildinhalte des Volumens 21 ab.
Danach werden zwei Sätze von Zwischenvolumendatensätze ermittelt. Jeder der beiden Sätze von Zwischenvolumendatensätzen umfasst im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels zwei Zwischenvolumendatensätze.
Die Zwischenvolumendatensätze des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen werden berechnet, indem der dem Volumen 21 zugeordnete Volumendatensatz mit jeweils einem abgeschwächten Satz von Deformationsvektoren, die die Bildinhalte des Volumens 21 auf das Volumen 22 abbilden, abgebildet wird. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Deformationsfaktor A₁ für den ersten Zwischenvolumendatensatz gleich 0,33 und der Deformationsfaktor A₂ für den zweiten Zwischenvolumendatensatz gleich 0,67. Die diesen Zwischenvolumendatensätzen zugeordneten Volumina sind mit den Bezugszeichen 23a und 24a bezeichnet, wobei dem Volumen 23a der Deformationsfaktor A₁ gleich 0,33 und dem Volumen 24a der Deformationsfaktor A₂ gleich 0,67 zugeordnet sind.
Die Zwischenvolumendatensätze des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen werden berechnet, indem der dem volumen 22 zugeordnete Volumendatensatz mit jeweils einem abgeschwächten Satz von Deformationsvektoren, die die Bildinhalte des Volumens 22 auf das Volumen 21 abbilden, abgebildet wird. Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels ist der Deformationsfaktor B₁ für den ersten Zwischenvolumendatensatz gleich 0,67 und der Deformationsfaktor B₂ für den zweiten Zwischenvolumendatensatz gleich 0,33. Die diesen Zwischenvolumendatensätzen zugeordneten Volumina sind mit den Bezugszeichen 23b und 24b bezeichnet, wobei dem Volumen 23b der Deformationsfaktor B₁ gleich 0,67 und dem Volumen 24b der Deformationsfaktor B₂ gleich 0,33 zugeordnet sind.
Der dem Volumen 23 zugeordnete Überblendvolumendatensatz wird berechnet, indem die Grauwerte des dem Volumen 23a zugeordneten Zwischenvolumendatensatz mit 0,67, was eins minus dem De formationsfaktor A₁ entspricht, und die Grauwerte des dem Volumen 23b zugeordneten Zwischenvolumendatensatz mit dem 0,33, was eins minus dem Deformationsfaktor B₁ entspricht, multipliziert werden. Anschließend werden die Grauwerte der einzelnen Volumenelemente der entsprechenden Zwischenvolumendatensätze addiert.
Der dem Volumen 24 zugeordnete Überblendvolumendatensatz wird berechnet, indem die Grauwerte des dem Volumen 24a zugeordneten Zwischenvolumendatensatz mit 0,33, was eins minus dem Deformationsfaktor A₂ entspricht, und die Grauwerte des dem Volumen 24b zugeordneten Zwischenvolumendatensatz mit 0,67, was eins minus dem Deformationsfaktor B₂ entspricht, multipliziert werden. Anschließend werden die Grauwerte der einzelnen Volumenelemente der entsprechenden Zwischenvolumendatensätze addiert.
Im Falle des vorliegenden Ausführungsbeispiels wurde der erste und der zweite Volumendatensatz mit dem Computertomographen CT erstellt. Für das erfindungsgemäße Verfahren können auch andere Geräte oder technische Einrichtungen, die nicht notwendigerweise medizintechnische Geräte bzw. technische Einrichtungen sein müssen, verwendet werden, mit denen Volumendatensätze erstellt werden können. Der erste und der zweite Volumendatensatz muss auch nicht notwendigerweise mit demselben bildgebenden Gerät erstellt werden.
Die Volumenelementpaare müssen auch nicht notwendigerweise manuell ermittelt werden. Sie können auch mit Mitteln zur Mustererkennung gefunden werden. Auch ein Kombination von manueller und automatischer Ermittlung der Volumenelementpaare ist denkbar.
Das Ausführungsbeispiel ist im Übrigen nur exemplarisch.

Claims

Verfahren zum Erstellen einer Sequenz, aufweisend folgende Verfahrensschritte: – Bestimmen eines ersten Satzes von Deformationsvektoren, der Volumenelemente eines ersten Volumendatensatzes (21) eines Herzens auf Volumenelemente eines zweiten Volumendatensatzes (22) des Herzens abbildet, wobei der erste Volumendatensatz (21) und der zweite Volumendatensatz (22) zu zwei verschiedenen Phasen des Herzschlages des Herzens aufgenommen wurden, – Bestimmen eines zweiten Satzes von Deformationsvektoren, der Volumenelemente des zweiten Volumendatensatzes (22) auf Volumenelemente des ersten Volumendatensatzes (21) abbildet, – Erstellen eines ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen (23a, 24a), indem für jeden Zwischenvolumendatensatz (23a, 24a) des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen die Volumenelemente des ersten Volumendatensatzes (21) mit abgeschwächten Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren multipliziert werden, wobei sich die einem der Zwischenvolumendatensätze (23a, 24a) zugeordneten abgeschwächten Deformationsvektoren aus einer Wichtung der Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren mit einem Deformationsfaktor A_i berechnen, wobei der erste Satz von Zwischenvolumendatensätze i Zwischenvolumendatensätze (23a, 24a) aufweist und 0 < A_i < 1 ist, – Erstellen eines zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen (23b, 24b), indem für jeden Zwischenvolumendatensatz (23b, 24b) des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen die Volumenelemente des zweiten Volumendatensatzes (22) mit abgeschwächten Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren multipliziert werden, wobei sich die einem der Zwischenvolumendatensätze (23b, 24b) zugeordneten abgeschwächten Deformationsvektoren aus einer Wichtung der Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Defor mationsvektoren mit einem Deformationsfaktor B_i berechnen, wobei der zweite Satz von Zwischenvolumendatensätzen i Zwischenvolumendatensätze aufweist und 0 < B_i < 1 ist – Erstellen eines Satzes von Überblendvolumendatensätzen (23, 24), indem die Grauwerte eines Zwischenvolumendatensatzes (23a, 24a) des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen mit einem Faktor k_i, der wenigstens im Wesentlichen eins minus dem Deformationsfaktor A_i entspricht, und die Grauwerte eines Zwischenvolumendatensatzes (23b, 24b) des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen mit einem Faktor k_i', der wenigstens im Wesentlichen eins minus dem Faktor k_i entspricht, multipliziert werden, wobei die Summe der Deformationsfaktoren A_i und B_i der entsprechenden Zwischenvolumendatensätze wenigstens im Wesentlichen gleich eins ist, die Grauwerte der mit den entsprechenden Deformationsfaktoren A_i bzw. B_i multiplizierten Zwischenvolumendatensätze addiert werden, und die einzelnen Überblendvolumendatensätze des Satzes von Überblendvolumendatensätzen (23, 24) nach wachsendem Deformationsfaktor A_i sortiert sind, und – Sequenzielles (20) Anzeigen der Überblendvolumendatensätze (23, 24).
Verfahren zum Erstellen einer Sequenz, aufweisend folgende Verfahrensschritte: – Bestimmen eines ersten Satzes von Deformationsvektoren, der Volumenelemente eines ersten Volumendatensatzes (21) eines Tumors auf Volumenelemente eines zweiten Volumendatensatzes (22) des Tumors abbildet, wobei der erste Volumendatensatz (21) und der zweite Volumendatensatz (22) zu unterschiedlichen Zeitpunkten aufgenommen wurden, – Bestimmen eines zweiten Satzes von Deformationsvektoren, der Volumenelemente des zweiten Volumendatensatzes (22) auf Volumenelemente des ersten Volumendatensatzes (21) abbildet, – Erstellen eines ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen (23a, 24a), indem für jeden Zwischenvolumendatensatz (23a, 24a) des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen die Volumenelemente des ersten Volumendatensatzes (21) mit abgeschwächten Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren multipliziert werden, wobei sich die einem der Zwischenvolumendatensätze (23a, 24a) zugeordneten abgeschwächten Deformationsvektoren aus einer Wichtung der Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren mit einem Deformationsfaktor A_i berechnen, wobei der erste Satz von Zwischenvolumendatensätze i Zwischenvolumendatensätze (23a, 24a) aufweist und 0 < A_i < 1 ist, – Erstellen eines zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen (23b, 24b), indem für jeden Zwischenvolumendatensatz (23b, 24b) des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen die Volumenelemente des zweiten Volumendatensatzes (22) mit abgeschwächten Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren multipliziert werden, wobei sich die einem der Zwischenvolumendatensätze (23b, 24b) zugeordneten abgeschwächten Deformationsvektoren aus einer Wichtung der Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren mit einem Deformationsfaktor B_i berechnen, wobei der zweite Satz von Zwischenvolumendatensätzen i Zwischenvolumendatensätze aufweist und 0 < B_i < 1 ist – Erstellen eines Satzes von Überblendvolumendatensätzen (23, 24), indem die Grauwerte eines Zwischenvolumendatensatzes (23a, 24a) des ersten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen mit einem Faktor ki, der wenigstens im Wesentlichen eins minus dem Deformationsfaktor A_i entspricht, und die Grauwerte eines Zwischenvolumendatensatzes (23b, 24b) des zweiten Satzes von Zwischenvolumendatensätzen mit einem Faktor ki', der wenigstens im Wesentlichen eins minus dem Faktor ki entspricht, multipliziert werden, wobei die Summe der Deformationsfaktoren A_i und B_i der entsprechenden Zwischenvolumendatensätze wenigstens im Wesentlichen gleich eins ist, die Grauwerte der mit den entsprechenden Deformationsfaktoren A_i bzw. B_i multiplizierten Zwischenvolumendaten sätze addiert werden, und die einzelnen Überblendvolumendatensätze des Satzes von Überblendvolumendatensätzen (23, 24) nach wachsendem Deformationsfaktor A_i sortiert sind, und – Sequenzielles (20) Anzeigen der Überblendvolumendatensätze (23, 24).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der erste Satz von Deformationsvektoren aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: – Manuelles Bestimmen einzelner Volumenelementpaare, die jeweils ein anatomisch korrespondierendes Volumenelement des ersten (21) und des zweiten (22) Volumendatensatzes umfassen, wobei das jeweilige Volumenelement des ersten Volumendatensatzes (21) auf das entsprechende Volumenelement des zweiten Volumendatensatzes (22) abgebildet wird, – Bestimmen der den manuell ermittelten Volumenelementpaaren zugeordneten Deformationsvektoren, und – Bestimmen der restlichen Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren durch geeignetes Interpolieren derjenigen Deformationsvektoren, die aufgrund der manuell ermittelten Volumenelementpaare bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem der erste Satz von Deformationsvektoren aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: – Analysieren des ersten (21) und des zweiten (22) Volumendatensatzes mit Mitteln zur Mustererkennung, – aufgrund der Analyse, Ermitteln von Volumenelementpaaren, die jeweils ein anatomisch korrespondierendes Volumenelement des ersten (21) und des zweiten (22) Volumendatensatzes umfassen, wobei das jeweilige Volumenelement des ersten Volumendatensatzes (21) auf das entsprechende Volumenelement des zweiten Volumendatensatzes (22) abgebildet wird, und – Bestimmen der Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren aufgrund der Analyse.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der erste Satz von Deformationsvektoren aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: – Bestimmen eines ersten Gitters, das über den ersten Volumendatensatz gelegt wird, – Verschieben einzelner Gitterpunkte des ersten Gitters, bis der erste Volumendatensatz möglichst gut auf den zweiten Volumendatensatz abgebildet ist, und – basierend auf der Verschiebung, Bestimmen der Deformationsvektoren des ersten Satzes von Deformationsvektoren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der zweite Satz von Deformationsvektoren aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: – Manuelles Bestimmen einzelner Volumenelementpaare, die jeweils ein anatomisch korrespondierendes Volumenelement des ersten (21) und des zweiten (22) Volumendatensatzes umfassen, wobei das jeweilige Volumenelement des zweiten Volumendatensatzes (22) auf das entsprechende Volumenelement des ersten Volumendatensatzes (21) abgebildet wird, – Bestimmen der den manuell ermittelten Volumenelementpaaren zugeordneten Deformationsvektoren, und – Bestimmen der restlichen Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren durch geeignetes Interpolieren derjenigen Deformationsvektoren, die aufgrund der manuell ermittelten Volumenelementpaare bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der zweite Satz von Deformationsvektoren aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: – Analysieren des ersten und des zweiten Volumendatensatzes mit Mitteln zur Mustererkennung, – aufgrund der Analyse, Ermitteln von Volumenelementpaaren, die jeweils ein anatomisch korrespondierendes Volumenelement des ersten (21) und des zweiten (22) Volumendatensatzes umfassen, wobei das jeweilige Volumenelement des zweiten Volumendatensatzes (22) auf das entsprechende Volumenelement des ersten Volumendatensatzes (21) abgebildet wird, und – Bestimmen der Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren aufgrund der Analyse.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der zweite Satz von Deformationsvektoren aufgrund folgender Verfahrensschritte bestimmt wird: – Bestimmen eines zweiten Gitters, das über den zweiten Volumendatensatz gelegt wird, – Verschieben einzelner Gitterpunkte des zweiten Gitters, bis der zweiten Volumendatensatz möglichst gut auf den ersten Volumendatensatz abgebildet ist, und – basierend auf der Verschiebung, Bestimmen der Deformationsvektoren des zweiten Satzes von Deformationsvektoren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem der erste (21) und der zweite (22) Volumendatensatz mit einem bildgebenden Gerät des gleichen Typs aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem der erste (21) und der zweite (22) Volumendatensatz mit demselben bildgebenden Gerät (CT) aufgenommen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem der erste (21) und der zweite (22) Volumendatensatz mit einem medizintechnischen Gerät (CT) hergestellt werden.