DE10130851A1

DE10130851A1 - Computergestütztes Diagnoseverfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten

Info

Publication number: DE10130851A1
Application number: DE10130851A
Authority: DE
Inventors: Carol Novak; Aaron Bobic; Jianzhong Qian
Original assignee: Siemens Corporate Research Inc
Current assignee: Siemens Corporate Research Inc
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2002-03-14
Also published as: US6983063B1; JP2002078706A

Abstract

Es wird ein computergestütztes Diagnoseverfahren zum Unterstützen der Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten geschaffen. Das Verfahren umfasst den Schritt der Aufnahme von Angaben, die wenigstens einen interessierenden Bereich in einem medizinischen Digitalbild kennzeichnen (205). Dreidimensionale Objekte innerhalb wenigstens eines interessierenden Bereiches werden gekennzeichnet (210). Für ein gegebenes dreidimensionales (3-D) Objekt innerhalb des wenigstens einen Bereiches (ROI), das Ausmaß, der Schwerpunkt und die lokale Drehachse des gegebenen Objekts werden bestimmt (215). Ferner wird eine lokale Drehebene für das gegebene Objekt bestimmt, wobei die lokale Drehebene auf den Schwerpunkt und die lokale Drehachse zentriert ist (220). Die lokale Drehebene wird um wenigstens einen Teil von 360 Grad gedreht (230). Der Drehschritt umfasst den Schritt der Erzeugung einer Ansicht des gegebenen Objekts bei vorbestimmten Schritten der Drehung, was zu einer Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts führt (235).

Description

HINTERGRUND 1. Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf computerge stützte Diagnose (CADx) und insbesondere auf ein computerge stütztes Diagnose(CADx)-Verfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten.

2. Beschreibung des Hintergrundes

Computergestützte Diagnose ist eine wichtige Technolo gie in vielen klinischen Anwendungen. Bei der gegenwärtigen klinischen Praxis können Krebs oder andere Krankheiten bei der ungestützten Prüfung von medizinischen Bilddaten durch einen Arzt verfehlt werden, teilweise wegen des großen Um fangs von Daten. Dies ist insbesondere ein Problem bei Rei henuntersuchungen, da hierbei im Allgemeinen wenig Zeit zur Verfügung steht, um sich der Prüfung der Daten jedes Patien ten zu widmen, und es muss der ganze Bereich der Daten ge prüft werden, um sicherzustellen, dass keine Krankheit vor handen ist. Eine Computeranalyse, die schweigsam im Hinter grund durchgeführt wird, kann die Ärzte in ihrer Arbeit sehr unterstützen.

Neue Technologien, die dreidimensionale (3D) Abtastungen des menschlichen Körpers bieten, wie magnetische Resonanzabbil dung (Magnetic Resonance Imaging - MRI) und Computertomo graphie (Computed Tomography - CT) bieten enorme Möglichkei ten für eine verbesserte Erfassung von Krankheit. Der Wechsel von zwei Dimensionen zu drei bedeutet jedoch, dass eine viel größere Menge von Daten vom Arzt zu prüfen ist. So wird die Unterstützung durch Computeranalyse noch wichtiger.

Der Computerbildschirm kann nur eine zweidimensionale (2D) Ansicht eines dreidimensionalen Datensatzes liefern. Es gibt viele verschiedene Versuche, zweidimensionale Darstellungen solcher Daten zu bieten. Herkömmliche Volumenwidergabe-Algo rithmen ergeben manchmal zufriedenstellende Ergebnisse, sie erfordern jedoch voreingestellte Schwellenwerte, um zu be stimmen, welche Arten von Gewebe als durchsichtig und welche Arten als undurchsichtig gezeichnet werden müssen. Für kom plizierte anatomische Strukturen kann die Volumenwidergabe für den Arzt zu kompliziert sein, um ein mentales Modell der zugrundeliegenden dreidimensionalen Struktur der Daten zu bilden und wie es der normalen und abnormalen anatomischen Struktur entspricht. Es würde für ein CADx-System nützlich sein, eine Visualisierung zu schaffen, die dem Arzt hilft, das Modell schnell aufzubauen und abnormale Strukturen von normalen leicht zu unterscheiden.

Leider werden viele gegenwärtige CADx-Systeme von Ärzten nicht leicht angenommen, da ihre Unterstützung mehr als Ablenkung als als Hilfe angesehen wird. Viele solche Systeme bieten die Ergebnisse der Computerdiagnose dem Arzt durch Marken, wie einem roten Kreis oder Pfeil auf der Softcopy, von denen einige Ärzte empfinden, dass sie eine Vorbelastung in ihrer Interpretation der Daten hervorrufen. Darüber hinaus werden viele Systeme als "black box" aufgenommen, d. h. die Ärzte empfinden, dass sie keine Ahnung haben, wie die Systeme arbeiten und wie sie ihre Diagnosen erzeugen.

Es wäre mehr erwünscht, das Wissen des Arztes nahtlos in das CADx-Verfahren zu integrieren, und ohne Einführen von Marken auf der Softcopy, die die Ärzte ablenken oder stören können.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist auf ein computergestütztes Diagnose(CADx)- Verfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensiona len digitalen Bilddaten gerichtet. Die Erfindung integriert das Wissen eines Arztes nahtlos in das computergestützte Diagnoseverfahren, führt entsprechend eine diagnostische Berechnung durch und ergibt sodann eine neue Darstellung der Daten, welche den Arzt beim Verständnis der Daten unter stützt.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein computerge stütztes Diagnoseverfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten geschaffen. Das Ver fahren umfasst den Schritt der Aufnahme von Angaben, die wenigstens einen interessierenden Bereich in einem digitalen medizinischen Bild kennzeichnen. Dreidimensionale Objekte innerhalb wenigstens eines interessierenden Bereiches werden gekennzeichnet. Für ein gegebenes dreidimensionales (3D) Objekt innerhalb wenigstens eines Bereiches (ROI) werden die Ausdehnung, der Schwerpunkt und die lokale Drehachse des gegebenen Objekts bestimmt. Ferner wird eine lokale Drehachse für das gegebene Objekt bestimmt, wobei die lokale Drehebene auf den Schwerpunkt und die lokale Drehachse zentriert ist. Die lokale Drehebene wird um wenigstens einen Teil von 360 Grad gedreht. Der Drehschritt umfasst den Schritt der Erzeu gung einer Ansicht des gegebenen Objekts in vorbestimmten Schritten der Drehung, was zu einer Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts führt.

In einem zweiten Aspekt der Erfindung umfasst der Schritt der Bestimmung des Ausmaßes des gegebenen Objekts den Schritt des Prüfens verbundener Voxels innerhalb eines vorbestimmten Volumens an benachbarten tomographischen Schichten (slices).

In einem dritten Aspekt der Erfindung wird die lokale Dreh ebene anfänglich unter dem gleichen Winkel orientiert als die gegenwärtige zweidimensionale Ansicht der dreidimensionalen digitalen Bilddaten.

In einem vierten Aspekt der Erfindung umfasst der Schritt der Erzeugung einer Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts ferner den Schritt der Erzeugung einer Vielzahl von Ansichten von Bereichen, welche das gegebene Objekt umgeben.

In einem fünften Aspekt der Erfindung werden die Angaben von einem Benutzer durch eine Maus oder ein Augenverfolgungsgerät erzeugt.

In einem sechsten Aspekt der Erfindung umfasst der Erzeu gungsprozess ferner den Schritt der Bestimmung wenigstens des Volumens, der geometrischen Anordnung oder des Massenzentrums des gegebenen Objekts.

In einem siebten Aspekt der Erfindung umfasst der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung der Kreisform oder Kugelform des gegeben Objekts.

In einem achten Aspekt der Erfindung umfasst der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung des Mittelwerts, der Veränderlichkeit und des Minimums/Maximums der Intensi tätswerte innerhalb des gegebenen Objekts.

In einem neunten Aspekt der Erfindung umfasst der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung der Maße der Tex tur, der Oberflächenglätte und der Regelmäßigkeit des gegebe nen Objekts.

In einem zehnten Aspekt der Erfindung umfasst der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung der Maße für die zweidimensionale und dreidimensionale Form des gegebenen Objekts.

In einem elften Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt der Speicherung von Resultaten aus dem Erzeugungsschritt in einer Tabelle zum Vergleich mit wenigs tens einer vorangehenden oder nachfolgenden Abtastung des gleichen Patienten.

In einem zwölften Aspekt der Erfindung umfasst das Verfahren ferner den Schritt der Speicherung eines Vertrauenswertes in der Tabelle, der eine Abschätzung der klinischen Relevanz des gegebenen Objekts anzeigt.

In einem dreizehnten Aspekt der Erfindung umfasst das Verfah ren ferner die Schritte: Einstellen von Schwellenwerten für besondere Merkmale bestimmter Objekte, die darstellen, ob die bestimmten Objekte abnormal sind; und Kennzeichnen eines gegebenen Objekts, das einen gegebenen Schwellenwert über steigt.

Diese und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bevor zugten Ausführungsformen hervor, die in Verbindung mit den Figuren zu lesen ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Computerverarbei tungssystems, auf das die vorliegende Erfindung anwendbar ist, entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein computerge stütztes Diagnoseverfahren (CADx) zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensionalen Digitalbilddaten gemäß einer erläuternden Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das den Schritt 235 in Fig. 2 in weiteren Einzelheiten darstellt, gemäß einer erläu ternden Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zum Vor schlagen von möglichen Verdachtsbereichen zeigt, gemäß einer erläuternden Ausführungsform der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Erfindung ist auf ein computergestütztes Diagnoseverfah ren (CADx) zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensiona len Digitalbilddaten gerichtet. Es wird bemerkt, dass die Erfindung zur Unterstützung der Diagnose irgendeiner Abnorma lität in irgendeinem Teil des Körpers verwendet werden kann, der in einem Digitalbild dargestellt wird.

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Computerverarbeitungs systems, auf das die Erfindung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung angewendet werden kann. Das System 100 umfasst wenigstens einen Prozessor (CPU) 102, der betriebsmäßig über eine Systembusleitung 104 mit anderen Komponenten gekoppelt ist. Ein Festspeicher (ROM) 106, ein Random-Access-Memory (RAM) 108, ein Display-Adapter 110, ein I/O-Adapter 112 und ein Benutzerinterface-Adapter 114 sind betriebsmäßig mit der Systembusleitung 104 gekoppelt.

Ein Displaygerät 116 ist mit der Systembusleitung 104 über den Display-Adapter 110 betriebsmäßig gekoppelt. Eine Plat tenspeichereinrichtung (z. B. eine magnetische oder optische Plattenspeichereinrichtung) 118 ist mit der Systembusleitung 104 über den I/O-Adapter 112 betriebsmäßig gekoppelt.

Eine Maus 120 und ein Augenverfolgungsgerät 122 sind mit der Systembusleitung 104 über den Benutzerinterface-Adapter 114 betriebsmäßig gekoppelt. Die Maus 120 und das Augenverfol gungsgerät 122 werden verwendet, um die Auswahl von verdäch tigen Bereichen in einem digitalen medizinischen Bild zu unterstützen. Eine Tastatur 124 kann ebenfalls mit der Systembusleitung 104 über den Benutzerinterface-Adapter 114 betriebsmäßig gekoppelt sein. Die Tastatur kann verwendet werden, um Informationen in das CAD-System 100 einzugeben und aus diesem abzurufen.

Das CAD-System 100 kann ferner einen Digitizer 126 enthalten, der mit der Systembusleitung 104 über den Benutzerinterface- Adapter 114 betriebsmäßig gekoppelt ist, um eine erzeugte Röntgenstrahlung zu digitalisieren. Alternativ kann der Digitzier 126 weggelassen werden, in welchem Fall ein Digi talbild in das System 100 aus einem Netzwerk über einen Nachrichten-Adapter 128 eingegeben werden kann, der mit der Systembusleitung 104 betriebsmäßig gekoppelt ist.

Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein computergestütztes Diagnoseverfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidi mensionalen digitalen Bilddaten gemäß einer erläuternden Ausführungsform der Erfindung unterstützt.

Es werden Angaben empfangen, die einen interessierenden Bereich in einem medizinischen Digitalbild kennzeichnen (Schritt 205). Schritt 205 wird hier auch als "Einschalten" oder "Einstellen" bezeichnet. In diesem Schritt prüft der Arzt zweidimensionale Ansichten der dreidimensionalen Daten auf die übliche klinische Weise. Der Arzt definiert sodann den interessierenden Bereich (ROI), indem er entweder den verdächtigen Bereich mit Verwendung der Maus 120 oder mit Verwendung anderer Geräte, wie z. B. des drahtlosen Augenver folgungsgeräts 122, anklickt. Der ROI kann auch durch ein Computerverfahren automatisch erfasst und vorgeschlagen werden. Es wird bemerkt, dass die obigen Beispiele, wie ein interessierender Bereich gekennzeichnet wird, lediglich beispielhaft sind und daher der Fachmann auch andere Wege zur Ermittlung derselben sich leicht überlegen kann, wobei Grund gedanke und Umfang der Erfindung erhalten bleiben.

Dreidimensionale Objekte innerhalb des intexsssierenden Bereiches werden automatisch gekennzeichnet (Schritt 210). Schritt 210 wird hier auch als "Einzentrieren" bezeichnet. Wenn bei diesem Schritt einmal der ROI vom Arzt ausgewählt ist (im Schritt 205), werden die dreidimensionalen Objekte, falls vorhanden, innerhalb des ROI automatisch aufgefunden. Dieses Objekt ist als Zielobjekt (oder gegebenes Objekt) bekannt.

Zum automatischen Auffinden eines Zielobjekts wird das Volu men der medizinischen Bilddaten, die den interessierenden Bereich (ROI) unmittelbar umgeben und enthalten, nach Stan dard-Suchverfahren ermittelt. Das Ausmaß der Suche wird durch einen Schwellenwert definiert, der zum maximalen lokalen Intensitätswert innerhalb des ROI adaptiv ist. Ein Objekt wird erfasst, wenn ein Voxel im Suchbereich einen Wert hat, der anzeigt, dass es einem Gewebe, wie Blut, Fett oder Kno chen, und nicht Luft entspricht. Es können auch andere mor phologische 3D-Verfahren angewendet werden, um das 3D-Objekt aufzufinden. Mit der Lehre der vorliegenden Erfindung wird sich ein Fachmann mit diesen oder anderen Wegen beschäftigen, in denen Zielobjekte automatisch gekennzeichnet werden kön nen, während er innerhalb des Grundgedankens und Umfangs der Erfindung bleibt.

Für ein gegebenes (dreidimensionales) Zielobjekt innerhalb des interessierenden Bereiches werden das Ausmaß, der Schwer punkt und die lokale Drehachse des Zielobjekts automatisch bestimmt (Schritt 215). Das Ausmaß des Zielobjekts wird bestimmt, indem verbundene Voxels innerhalb eines vorher definierten Volumens an den benachbarten topographischen Schnitten (slices) geprüft werden.

Die Schritte 220 bis 245 werden hier als "Herumfliegen" bezeichnet. Für diese Schritte wird bei einer Anforderung des Arztes nach weiterer Untersuchung des Zielobjekts das das Ziel umgebende dreidimensionale Datenvolumen für den Arzt dargestellt, um zu simulieren, wie es aussehen würde, wenn der Arzt das ganze Objekt ringsum betrachten könnte.

Im Schritt 220 wird eine lokale Drehebene für das Zielobjekt bestimmt. Die lokale Drehebene wird auf den Schwerpunkt zentriert und im Schritt 215 bestimmt. Die lokale Drehebene zeigt ein schmales Fenster von Details rings um das Zielob jekt.

Die lokale Drehebene ist anfänglich unter dem gleichen Winkel orientiert wie die gegenwärtige zweidimensionale Betrachtung des ganzen Datensatzes (Schritt 225). Die lokale Drehebene wird sodann um 360° (oder einen Teil dieses Winkels) gedreht (Schritt 230). Während des Drehens der lokalen Drehebene wird ein Anblick des Zielobjekts in vorbestimmten Drehungsschrit ten erzeugt, so dass sich eine Vielzahl von Anblicken des Zielobjekts ergibt (Schritt 235). Ferner wird während der Drehung der lokalen Drehebene diagnostische Information über das Zielobjekt für jede der verschiedenen Ansichten berechnet (Schritt 240).

Die verschiedenen Ansichten werden nacheinander dargestellt und geben Anlass zu einem kurzen "Kinofilm" oder einer Film schleife, die simuliert, wie es aussehen würde, wenn man rings um das Objekt fliegen würde (Schritt 245). Es ist zu bemerken, dass im Schritt 240 die Ansichten auch gespeichert werden könnten, statt die Ansichten dem Arzt darzustellen oder zusätzlich zum Darstellen der Ansichten. Wenn die An sichten gespeichert werden, dann können sie später für eine nachfolgende Betrachtung und/oder Analyse wieder aufgefunden werden.

Der Vorteil der "Drehebene"-Betrachtung besteht darin, dass sie eine brauchbare Sichtbarmachung der dreidimensionalen Daten innerhalb der Begrenzung der zweidimensionalen Compu terdarstellung ermöglicht. Diese Sichtbarmachung gleicht mehr den zweidimensionalen pathologischen Schnittbild-"Slices", mit denen Ärzte bereits vertraut sind.

In einer einzigen zweidimensionalen Projektion ist das dahin terstehende dreidimensionale Aussehen vieler Objekte unbe stimmt. Ein sphärisch geformtes Objekt, wie ein Knoten, erscheint in der zweidimensionalen Projektion als Kreis. Ein zylindrisches Objekt, wie ein Blutgefäß, kann jedoch eben falls als Kreis erscheinen, wenn es senkrecht zur gegenwärti gen zweidimensionalen Projektion ausgerichtet ist. Die Dreh ebene der Erfindung ergibt eine Vielzahl von Ansichten in einer schnellen und verständlichen Weise, welche dem Betrach ter ermöglicht, leicht zwischen Szenarien zu unterscheiden, die anfänglich unbestimmt waren.

Diese "Drehebene"-Betrachtung ist ganz anders als das normale Volumendarstellen, das viele Systeme anwenden, um dreidimen sionale Daten zu projizieren. Diese Volumendarstellungen erfordern, dass eine Menge von Entscheidungen im Voraus getroffen werden, z. B. welche Pixelwerte durchsichtig und welche Werte undurchsichtig oder halbdurchsichtig sein sol len.

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das hauptsächlich den Schritt 235 in Fig. 2 ausführlicher darstellt, was einem Ausführungs beispiel der Erfindung entspricht. Das heißt, die meisten in Fig. 3 gezeigten Schritte (das Bestimmen der diagnostischen Information) werden während des oben beschriebenen Drehver fahrens durchgeführt, so dass die diagnostische Information über das Objekt für jede der verschiedenen Ansichten in der Drehebene automatisch berechnet wird. Die anderen Schritte in Fig. 3 können während des Drehverfahrens oder vorzugsweise danach durchgeführt werden.

Das Volumen, die geometrische Anordnung und der Massenmittel punkt des Zielobjekts werden bestimmt (Schritt 305). Die Kreisform oder Kugelform des Zielobjekts wird bestimmt (Schritt 310). Der Mittelwert, die Veränderlichkeit sowie Minimum/Maximum der Intensitätswerte innerhalb des Zielob jekts werden bestimmt (Schritt 315). Die Messungen der Tex tur, der Oberflächenglätte und der Regelmäßigkeit des Zielob jekts werden bestimmt (Schritt 320). Messungen der zweidimen sionalen und dreidimensionalen Form des Zielobjekts werden bestimmt (Schritt 325).

Es wird bemerkt, dass die in Bezug auf die Schritte 305 bis 325 beschriebene diagnostische Information lediglich bei spielhaft für einen Teil der diagnostischen Information ist, die erfindungsgemäß bestimmt werden kann. Es wird ferner bemerkt, dass jede Kombination oder jede einzelne Art von diagnostischer Information bestimmt werden kann. Mit den Lehren der Erfindung kann der Fachmann diese und andere Arten von diagnostischer Information ins Auge fassen, wobei er innerhalb des Grundgedankens und des Umfangs der Erfindung bleibt.

Die berechnete diagnostische Information gibt Anlass zu einem Vertrauenswert oder zu Vertrauenswerten, die ebenfalls in der Tabelle gespeichert wird, bzw. werden, und eine Schätzung der klinischen Bedeutung des Objekts beschreiben (Schritt 330). Objekte, die wahrscheinlich von einer Krankheit befallen sind, haben einen hohen Vertrauenswert. Andere Objekte, die für klinisch signifikant gehalten werden, wenn sie auch nicht eine aktuelle Krankheit anzeigen, können ebenfalls einen hohen Vertrauenswert besitzen. Ein Beispiel für den letzteren Fall ist eine gutartige Wucherung.

Die berechnete diagnostische Information des Zielobjekts und der zugehörige Vertrauenswert bzw. die zugehörigen Vertrau enswerte werden dem Arzt graphisch dargestellt (z. B. während oder nach der Darstellung der Filmschleife oder Speicherung derselben) (Schritt 335) und werden sodann in einer Tabelle zum Vergleich mit früheren oder nachfolgenden Abtastungen des gleichen Patienten gespeichert (Schritt 340). Dieser Ver gleich kann verwendet werden zur Änderungserfassung bei einem Patienten, der in gewissen Intervallen abgetastet wird, oder zur Überwachung eines Fortschritts eines Patienten, der sich einer Behandlung unterzieht.

Bei Anforderung durch den Arzt kann das Zielobjekt erhalten werden, indem übliche Visualisierungsverfahren des dreidimen sionalen Volumens angewendet werden. Diese begrenzte Darstel lung des Zielobjekts durch sich selbst ist weniger verwirrend und leichter zu interpretieren als eine übliche dreidimensio nale Volumendarstellung des ganzen Volumendatensatzes, wobei andere Strukturen die Ansicht des Objekts blockieren können.

Fig. 4 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Vorschlagen von möglichen Verdachtsbereichen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt.

Aufgrund des auszuwertenden Körperteils und der zu kennzeich nenden besonderen Krankheit werden Schwellenwerte für das Kennzeichnen von Objektmerkmalen, die verdächtig sein können, eingesetzt (Schritt 405). Diese Schwellenwerte sind als Fehlerschwellenwerte eingesetzt, die von einem Arzt über schritten und/oder eingestellt werden können, wie nachfolgend beschrieben. Da diese Schwellenwerte im Allgemeinen aus einem Systemtraining hervorgehen, und da sie als Fehlerwerte ver wendet werden, werden die Schwellenwerte im Allgemeinen vor der Durchführung des Verfahrens nach Fig. 2 eingesetzt.

Sodann können nach jeder Durchführung des Verfahrens nach Fig. 2 die oben beschriebenen Schwellenwerte vom Arzt einge stellt werden (Schritt 410). Diese Einstellungen können vorgenommen werden, um einzelne Bevorzugungen zu erfüllen, oder sie können automatisch in Abhängigkeit von zusätzlichen Trainingsdaten eingestellt werden, die von Ärzten erzeugt wurden. Diese Schwellenwerte können auch eingestellt werden, um das Ziel für eine Recherche nach einer bestimmten Krank heit oder einem bestimmten Zustand zu bilden.

Als nächstes werden Objekte automatisch als "verdächtig" gekennzeichnet, beruhend auf den Schwellenwerten (entweder den Fehlerschwellenwerten oder den eingestellten Schwellen werten, wenn solche vorhanden sind) (Schritt 415). Da die Berechnung von Objektmerkmalen über die gesamten Daten zeit raubend ist, berechnet die Erfindung die verdächtigen Berei che vor der Zeit oder im Hintergrund während der Handunter suchung der Daten durch den Arzt.

Wenn eine Anzahl von Zielobjekten gekennzeichnet worden ist, die groß genug ist, kann der gegenwärtige Datensatz automa tisch mit einem oder mehreren Datensätzen registriert werden, die vom gleichen Patienten zu einer anderen Zeit bzw. anderen Zeiten aufgenommen wurden (Schritt 420). Diese Registrierung ermöglicht dem System, die in der Tabelle (wie oben beschrie ben) gespeicherten Eigenschaften für ein gegebenes Objekt mit denjenigen Eigenschaften des gleichen Objekts zu vergleichen, die zu einem anderen Zeitpunkt aufgenommen wurden (Schritt 425). Der Vergleich wird dem Arzt so dargestellt, dass der Arzt den Patienten bei der Entwicklung einer neuen Krankheit überwachen kann, oder zur erfolgreichen Behandlung einer erfassten Krankheit (Schritt 430).

Fig. 5 zeigt eine zweidimensionale "slice" (Schicht) aus einem dreidimensionalen Datensatz, der durch berechnete Tomographie (computed tomography - CT) der Lungen erhalten wurde. Der Kasten 510 zeigt einen interessierenden Bereich (ROI), der auf einen grob kreisförmigen Bereich zentriert ist, der "verdächtig" aussieht. Der kreisförmige Bereich könnte dem Querschnitt einer Kugel oder eines Zylinders entsprechen. Sphärische Formen sind bei Tumoren höchst wahrscheinlich, während zylindrische Formen im Allgemeinen abgezweigten Blutgefäßen entsprechen, die Blut zu den Lungen führen.

Fig. 6 ist eine vergrößerte Darstellung des interssierenden Bereichs (ROI) der Fig. 5. Fig. 7 zeigt Einzelbilder aus einem "Herumflieg"-Film, der mit 15 Grad-Schritten von der "Dreh ebene" aufgenommen wurde. Wenn der Winkel 60 Grad annähert, wird es ersichtlich, dass der kreisförmige Bereich in der Mitte von Fig. 6 einem Blutgefäß und nicht einem Tumor ent spricht.

Obwohl die erläuternden Ausführungsformen hier mit Bezug auf die Figuren beschrieben wurden, ist klar, dass System und Verfahren gemäß der Erfindung nicht auf diese genauen Aus führungsformen eingeschränkt sind, und dass verschiedene andere Abänderungen und Modifikationen vom Fachmann daran vorgenommen werden können, ohne den Umfang und den Grundge danken der Erfindung zu verlassen. Alle diese Änderungen und Modifikationen sollen in den Umfang der Erfindung einge schlossen sein, die durch die nachfolgenden Ansprüche defi niert ist.

Claims

1. Computergestütztes Diagnoseverfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten, welches die Schritte umfasst:
Kennzeichnen dreidimensionaler Objekte innerhalb der dreidimensionalen Bilddaten;
für ein gegebenes dreidimensionales Objekt:
Bestimmen einer örtlichen Drehebene für das gege bene Objekt, wobei die örtliche Drehebene auf den Schwerpunkt und die lokale Drehachse des gegebenen Objekts zentriert ist;
Drehen der lokalen Drehebene um wenigstens einen Teil von 360 Grad; und
Erzeugen einer Ansicht des gegebenen Objekts bei vorbestimmten Schritten der Drehung, so dass sich eine Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts ergibt.

2. Computergestütztes Diagnoseverfahren zur Unterstützung der Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten, welches die Schritte umfasst:
Aufnehmen von Angaben, die wenigstens einen interes sierenden Bereich in einem medizinischen Digitalbild kennzeichnen; und
Kennzeichnen von dreidimensionalen Objekten inner halb des wenigstens einen interessierenden Bereiches;
für ein gegebenes dreidimensionales Objekt inner halb des wenigstens einen Bereiches:
Bestimmen der Ausdehnung, des Schwerpunkts und der lokalen Drehachse des gegebenen Objekts;
Bestimmen einer lokalen Drehebene für das gege bene Objekt, wobei die lokale Drehebene auf den Schwer punkt und die lokale Drehachse zentriert ist;
Drehen der lokalen Drehebene um wenigstens einen Teil von 360 Grad, wobei der Drehschritt den Schritt umfasst:
Erzeugen einer Ansicht des gegebenen Objekts bei vorbestimmten Schritten der Drehung, so dass sich eine Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts er gibt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem des Schritt des Bestimmens des Ausmaßes des gegebenen Objekts den Schritt des Prüfens verbundener Voxels innerhalb eines vorbestimmten Volumens an benachbarten tomografischen Schichten (slices) umfasst.

4. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die lokale Dreh ebene anfänglich unter dem gleichen Winkel wie die gegenwärtige zweidimensionale Ansicht der dreidimensio nalen digitalen Bilddaten orientiert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Schritt der Erzeugung einer Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts ferner den Schritt der Erzeugung einer Vielzahl von Ansichten von Bereichen umfasst, welche das gegebene Objekt umgeben.

6. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Angaben von einem Benutzer durch eine Maus oder ein Augenverfol gungsgerät erzeugt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung wenigstens des Volumens, der geometrischen Anordnung oder des Massen zentrums des gegebenen Objekts umfasst.

8. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung der Kreisform oder Kugelform des gegebenen Objekts umfasst.

9. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung des Mittel werts, der Veränderlichkeit und des Minimums/Maximums der Intensitätswerte innerhalb des gegebenen Objekts umfasst.

10. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung der Maße der Textur, der Oberflächenglätte und der Regelmäßigkeit des gegebenen Objekts umfasst.

11. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem der Erzeugungs schritt ferner den Schritt der Bestimmung der Maße für die zweidimensionale und dreidimensionale Form des gegebenen Objekts umfasst.

12. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner den Schritt der Speicherung von Resultaten aus dem Erzeugungsschritt in einer Tabelle zum Vergleich mit wenigstens einer voran gehenden oder nachfolgenden Abtastung des gleichen Patienten umfasst.

13. Verfahren nach Anspruch 12, das ferner den Schritt der Speicherung eines Vertrauenswertes in der Tabelle um fasst, der eine Abschätzung der klinischen Relevanz des gegebenen Objekts anzeigt.

14. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner die Schritte umfasst:
Einstellen von Schwellenwerten für besondere Merk male bestimmter Objekte, die darstellen, ob die bestimm ten Objekte abnormal sind; und
Kennzeichnen eines gegebenen Objekts, das einen ge gebenen Schwellenwert übersteigt.

15. Maschinenlesbare Programmspeichereinrichtung, die ein Programm von durch die Maschine ausführbaren Befehlen greifbar beinhaltet, um Schritte zur computergestützten Diagnose von dreidimensionalen digitalen Bilddaten durchzuführen, wobei die Verfahrensschritte umfassen:
Aufnehmen von Angaben, die wenigstens einen interes sierenden Bereich in einem medizinischen Digitalbild kennzeichnen; und
Kennzeichnen dreidimensionaler Objekte innerhalb wenigstens eines interessierenden Bereiches;
für ein gegebenes dreidimensionales Objekt inner halb des wengistens einen Bereichs:
Bestimmen des Ausmaßes des Schwerpunkts und der lokalen Drehachse des gegebenen Objekts;
Bestimmen einer lokalen Drehebene für ein gegebe nes Objekt, wobei die lokale Drehebene auf den Schwer punkt und die lokale Drehachse zentriert ist;
Drehen der lokalen Drehebene um wenigstens einen Teil von 360 Grad, wobei der Drehschritt den folgenden Schritt umfasst:
Erzeugen einer Ansicht des gegebenen Objekts in vorbestimmten Schritten der Drehung, um eine Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts zu erhalten.

16. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Schritt des Bestimmens des Ausmaßes des gegebenen Objekts den Schritt der Prüfung verbundener Voxels innerhalb eines vorbestimmten Volumens bei benachbarten tomographischen Schichten umfasst.

17. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher die lokale Drehebene anfänglich unter dem gleichen Winkel wie eine gegenwärtige zweidimensionale Ansicht der dreidimensionalen digitalen Bilddaten orientiert ist.

18. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Schritt der Erzeugung einer Vielzahl von Ansichten des gegebenen Objekts ferner den Schritt der Erzeugung einer Vielzahl von Ansichten der das gegebene Objekt umgebenden Bereiche umfasst.

19. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die Angaben von einem Benutzer durch eine Maus oder ein Augenverfolgungsgerät erzeugt werden.

20. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Erzeugungsschritt ferner den Schritt der Bestimmung wenigstens des Volumens, der geometrischen Anordnung oder des Massenzentrums des gegebenen Objekts umfasst.

21. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Erzeugungsschritt ferner den Schritt der Bestimmung der Kreisform oder der sphärischen Form des gegebenen Objekts umfasst.

22. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Erzeugungsschritt ferner den Schritt der Bestimmung des Mittelwerts, der Veränderlichkeit und des Minimums/ Maximums der Intensitätswerte innerhalb des gegebenen Objekts umfasst.

23. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Erzeugungsschritt ferner den Schritt der Bestimmung der Messwerte der Textur, der Oberflächenglätte und der Regelmäßigkeit des gegebenen Objekts umfasst.

24. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, bei welcher der Erzeugungsschritt ferner den Schritt der Bestimmung der Maße der zweidimensionalen und dreidimensionalen Form des gegebenen Objekts umfasst.

25. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, welche ferner den Schritt der Speicherung der Ergebnisse aus dem Erzeugungsschritt in einer Tabelle zum Vergleich mit wenigstens einer vorangehenden oder nachfolgenden Ab tastung des gleichen Patienten umfasst.

26. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 25, welche ferner den Schritt der Speicherung eines Vertrauenswerts in der Tabelle umfasst, der einen Schätzwert einer klinischen Relevanz des gegebenen Objekts umfasst.

27. Programmsteuereinrichtung nach Anspruch 15, welche ferner den Schritt umfasst:
Einstellen von Schwellenwerten für besondere Merk male bestimmter Objekte, die darstellen, ob die bestimm ten Objekte abnormal sind; und
Kennzeichnen eines gegebenen Objekts, das einen ge gebenen Schwellenwert übersteigt.