DE102008016297A1

DE102008016297A1 - Sequenzielle Bildakquisition mit Verfahren und System zur Aktualisierung

Info

Publication number: DE102008016297A1
Application number: DE102008016297A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Erich Hermann Claus; Kai Erik Thomenius; Frederick Wilson Wheeler
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2007-03-30
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2008-10-30
Also published as: CN101273919B; US20080242968A1; US9597041B2; CN101273919A

Abstract

Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren (10) zum Akquirieren eines Bildes geschaffen. Das Verfahren (10) weist die Schritte auf: Akquirieren (12) von Anfangsbilddaten, Identifizieren (18) eines oder mehrerer interessierender Bereiche (22) in wenigstens einem der Anfangsbilddaten oder in einem ersten Bild, das anhand der Anfangsbilddaten erzeugt (16) ist. Das Verfahren beinhaltet ferner die Schritte: automatisches Ableiten (24) eines oder mehrerer Scanparamter auf der Grundlage der interessierenden Bereiche und Akquirieren (28) zweiter Bilddaten mittels der Scanparameter.

Description

HINTERGRUND
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet medizinischer Bildgebung und speziell die Analyse interessierender Merkmale in Bilddaten, die durch andere Bildgebungsverfahren akquiriert sind.
Nicht invasive Bildgebung umfasst in einem weiten Sinne Techniken zum Erzeugen von Bildern von andernfalls für eine visuelle Untersuchung unzugänglichen inneren Strukturen oder Regionen eines Objekts oder einer Person. Eine der bekanntesten Anwendungen nicht invasiver Bildgebung findet sich in der Medizin, wo diese Techniken verwendet werden, um Bilder von sonst nicht sichtbaren im Innern eines Patienten vorhandenen Organen und/oder Knochen zu erzeugen. Ein Klasse medizinischer nicht invasiver Bildgebungstechniken basiert auf der Erzeugung struktureller Bilder innerer Strukturen, die die räumliche Anordnung, Zusammensetzung oder Eigenschaften der abgebildeten Region veranschaulichen. Beispiele solcher Verfahren sind auf Röntgenstrahlung basierende Techniken, z. B. CT und Tomosynthese. In diesen auf Röntgenstrahlung basierenden Techniken wird die durch den Patienten hervorgerufene Schwächung von Röntgenstrahlen unter einem oder mehreren Blickwinkeln gemessen, und diese Daten werden genutzt, um zweidimensionale Bilder und/oder dreidimensionale Volumenbilder der bildgebend erfassten Region zu erzeugen.
Andere zur Erzeugung struktureller Bilder verwendete Verfahren sind beispielsweise Magnetresonanzbildgebung (MRI) und/oder Ultraschall. In MRI werden die einer Bildgebung unterworfenen Gewebe starken Magnetfeldern und Funkwellenstörungen unterworfen, die erfassbare Signale hervorbringen, während sich einzelne Gewebe des Körpers in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung fluchtend ausrichten und wieder in ihre Ursprungsausrichtung zurückkehren. Diese Signale können dann genutzt werden, um strukturelle Bilder zu rekonstruieren, die die räumliche Anordnung von Geweben basierend auf diesen unterschiedlichen gyromagnetischen Antworten widerspiegeln. In der Ultraschallbildgebung werden durch innere Strukturen eines Patienten hervorgerufene differentielle Reflexionen akustischer Wellen verwendet, um Bilder der inneren Anatomie zu rekonstruieren.
Zu andere Arten von Bildgebungsverfahren gehören funktionale Bildgebungsverfahren, beispielsweise Nuklearmedizin, Einzelphotonen-Computertomographie (SPECT) und Positronenemissionstomographie (PET). Diese Verfahren erfassen gewöhnlich, sei es mittelbar oder unmittelbar, Photonen oder Gammastrahlen, die von einem dem Patienten verabreichten radioaktiven Tracer hervorgebracht werden. In Abhängigkeit von dem Typ des Metabolanden, Zuckers oder einer sonstigen Verbindung, in die der Radiotracer eingebunden ist, wird der Radiotracer in verschiedenen Bereichen des Patienten unterschiedlich angehäuft, und die sich ergebenden Gammastrahlen können gemessen werden, um die Anhäufung des Tracers zu lokalisieren und bildlich wiederzugeben. Beispielsweise neigen Tumore dazu, Glucose im Vergleich zu sonstigen Geweben disproportioniert zu nutzen, so dass sich die Tumore mittels radioaktiv markierter Desoxyglucose erfassen und lokalisieren lassen.
Typischerweise werden Bildakquisitionsereignisse, die sich unterschiedlicher Verfahren bedienen, weitgehend voneinander unabhängig angewandt. Beispielsweise sind gegenwärtige Verfahren gelegentlich mit manuelle Eingriffen oder Interaktionen zwischen (mittels desselben oder eines anderen Bildgebungsverfahren durchgeführten) Akquisitionen eines ersten, zweiten und/oder nachfolgenden Bildes verbunden, so dass es einem Arzt ermöglicht ist, Anfangsbilder zu überprüfen und zu bewerten, um Parameter, wie Volumina oder interessierende Ebenen, für nachfolgende Bildakquisitionen vorzugeben. Hierdurch verlängert sich der Bildgebungsvorgang möglicherweise, mit der Folge einer Verringerung der Effizienz und des Patientendurchsatzes. Darüber hinaus können derartige arbeitsaufwendige Verfahren mit Unbequemlichkeiten für den Patienten und einer Steigerung der Kosten des Bildgebungsverfahrens verbunden sein.
KURZBESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes. Zu dem Verfahren gehört der Schritt des Akquirierens von Anfangsbilddaten, um ein erstes Bild zu erhalten. Auf der Grundlage der Anfangsbilddaten werden interessierende Bereiche identifiziert, sowie Scanparameter, die jene Regionen (oder abgebildete Strukturen in jenen Regionen) betreffen, aus dem ersten Bild gewonnen. Danach werden basierend auf den anhand des ersten Bildes erhaltenen Scanparametern ein zweites oder weitere Bilder der interessierenden Bereiche gewonnen. Software und System-Ansprüche, die diesem Verfahren entsprechen, sind ebenfalls vorgesehen.
Weiter schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Akquirieren von Bilddaten, anhand denen ein erstes Bild erzeugt werden kann, so dass zumindest entweder die ersten Bilddaten und/oder das erste Bild einen oder mehrere interessierende Bereiche aufweisen. Zu dem Verfahren gehört ferner der Schritt des Akquirierens zweiter Bilddaten, basierend auf einem oder mehreren Scanparametern, die anhand des einen oder der mehreren interessierenden Bereiche automatisch abgeleitet sind. Software und System-Ansprüche, die diesem Verfahren entsprechen, sind ebenfalls vorgesehen.
ZEICHNUNGEN
Diese und sonstige Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nach dem Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verständlicher, in denen übereinstimmende Teile durchgängig mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind:
1 veranschaulicht in einem Flussdiagramm ein Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt ein Tomosynthese-Bildgebungssystem, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
3 veranschaulicht ein kombiniertes Bildgebungssystem, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Indem nun auf die Figuren eingegangen wird, veranschaulicht 1 ein Verfahren 10 zur Akquisition und Verarbeitung von Bildern, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das im Vorliegenden beschriebene Verfahren kann durch ein Bildgebungssystem, das ein einzelnes Bildgebungsverfahren beinhaltet, oder durch ein mehrere Bildgebungsverfahren verwendendes System durchgeführt werden. In einer Abwandlung kann das Verfahren in voneinander unabhängigen Bildgebungssystemen durchgeführt werden, die für ein abgebildetes Volumen ein gemeinsames Koordinatensystem gemeinsam verwenden, oder bei denen zwischen den Koordinatensystemen eine bekannte Abbildung vorhanden ist. Zu dem Verfahren gehört der Schritt, Bild- oder Scanparameter zu verwenden, die anhand eines Anfangsbilds erhalten wurden, das durch ein einziges Bildgebungsverfahren akquiriert wurde, um in Akquisitionen nachfolgender Bilder verwendet zu werden, die durch dasselbe oder ein zweites Bildgebungsverfahren ausgeführt werden. Das Verfahren stellt einen automatisierten Verarbeitungsvorgang bereit, wobei das Anfangsbild relevante Daten für nachfolgende Bildakquisitionen liefert.
Das in 1 schematisch veranschaulichte Verfahren beginnt in Schritt 12, in dem Daten eines Anfangsbilds akquiriert werden. Wie weiter unten erörtert, kann die Datenakquisition auf einem beliebigen geeigneten Bildgebungsverfahren basieren, das gewöhnlich in Abhängigkeit von der abzubildenden speziellen Anatomie und/oder Läsion oder Pathologie und der durchzuführenden Analyse ausgewählt wird. Beispielsweise wird der Fachmann erkennen, dass die zugrundeliegenden physikalischen Prozesse, auf denen gewisse Bildgebungsverfahren basieren, diese für die Abbildung gewisser Arten von Geweben oder Materialien oder von physiologischen Prozessen geeigneter machen, z. B. Weichteilgewebe im Gegensatz zu Knochen oder sonstigen dichteren Geweben oder Objekten. Darüber hinaus kann ein durch das Verfahren ausgeführter Scandurchgang bzw. eine Scanuntersuchung, um Bilder mit höherem oder geringeren Kontrast zu erzeugen, die Empfindlichkeit oder Unempfindlichkeit gegenüber spezifischen Gewebe oder Komponenten zu beeinflussen, und so fort, basierend auf speziellen Voreinstellungen oder Scanparametern ausgeführt werden, die ebenfalls gewöhnlich durch die Physik des Systems vorgegeben sind. Letztendlich kann die Bildakquisition an einem Gewebe durchgeführt werden, das mit Kontrastmittel oder sonstigen Markern behandelt wurde, die für den Einsatz in dem Bildgebungsverfahren entwickelt wurden, um auf spezielle Merkmale oder interessierende Bereiche zu zielen oder diese hervorzuheben. In einem CT-System wird die Bilddatenakquisition von Schritt 12 gewöhnlich beispielsweise durch eine Bedienperson initiiert, die über die Bedienungsworkstation 70 (siehe 2) mit dem System kommuniziert. Eine Ausleseelektronikschaltung erfasst Signale, die basierend auf der auf den Scannerdetektor auftreffenden Stoßstrahlung erzeugt werden, und das System verarbeitet diese Signale, um nützliche Bilddaten hervorzubringen.
Indem nun nochmals auf 1 eingegangen wird, werden Anfangsbilddaten 14 als ein anhand des Bilddatenakquisitionsvorgangs von Schritt 12 erhaltenes Ausgabesignal geliefert. Anhand der Bilddaten 14 wird gewöhnlich unter Verwendung eines Rekonstruktionsverarbeitungsschritts ein Bild 20 erzeugt (Block 16),. Eine solche Rekonstruktionsverarbeitung kann von dem Computer durchgeführte Codes und/oder Al gorithmen nutzen, die beispielsweise verwendet werden, um Bilddaten in einem Frequenzraum in ein Bild in einen reelen Koordinatenraum umzuwandeln. Der Bilderzeugungsvorgang von Schritt 16 erzeugt ein erstes Bild 20. Das erste Bild 20 kann wiedergegeben werden oder als Eingabe an andere Verarbeitungsprozesse verwendet werden. Im Allgemeinen kann ein zu Beginn erzeugtes Bild 20 von einem Arzt beispielsweise genutzt werden, um im Rahmen eines Anfangsdiagnoseverfahrens interessierende Merkmale zu identifizieren und zu analysieren.
Neben der Bereitstellung zur Bilderzeugung, wie sie in Block 16 ausgeführt wird, können die Bilddaten 14 und/oder das Anfangsbild 20 verarbeitet und/oder analysiert (Block 18) werden, um in den Bilddaten 14 und/oder in dem Bild 20 interessierende Bereiche 22 zu identifizieren. In einer Ausführungsform kann der Identifizierungsschritt 18 ohne oder nur mit begrenzter Überprüfung durch einen Arzt automatisch bzw. halbautomatisch ausgeführt werden. Der Identifizierungsschritt 18 kann automatisiert sein und kann die Nutzung computergestützter Detektion oder Diagnose (CAD) zur Analyse des Anfangsbildes 20 und/oder der Bilddaten 14 beinhalten, um beispielsweise verdächtige Regionen, die in dem Anfangsbild 20 und/oder in den Bilddaten 14 enthalten sind, zu erfassen, zu kennzeichnen und einzuordnen. Dementsprechend können in Schritt 18 ein oder mehrere CAD-Algorithmen ausgeführt werden, um den Schritt einer Identifizierung der interessierenden Bereiche 22 durchzuführen. Der CAD-Algorithmus wird gewöhnlich in Abhängigkeit von dem Bildgebungsverfahren und dem speziellen Datentyp und der in dem Bild dargestellten Anatomie ausgewählt. Als ein anfänglicher Verarbeitungsschritt kann die abgebildete Anatomie automatisch identifiziert und/oder in dem Bild genau loka lisiert werden, und der CAD-Algorithmus und/oder spezielle Parametervorgabewerte können basierend auf der identifizierten Anatomie ausgewählt werden. Ohne darauf beschränkt zu sein, können zu Parametervorgabewerten gehören: Ort von Merkmalen oder interessierender Bereiche, Blickwinkel, Bildauflösung, Dosisspiegel der Röntgenstrahlung oder anderer in der Nuklearmedizin verwendeter Strahlungsarten, Strahlenenergiepegelvorgabewerte von Röntgenröhren, Filmparameter, Leistungspegelvorgabewerte eines Ultraschallwandlers, Scandauer, MRI-Pulssequenzen, Projektionswinkel, und so fort. In weiteren Ausführungsbeispielen können Parametervorgabewerte durch einen Benutzer in Abhängigkeit von der identifizierten Anatomie und/oder sonstigen Anforderungen des Betriebs manuell ausgewählt werden. In einem Ausführungsbeispiel werden interessierende Bereiche in dem angezeigten Bild durch einen Benutzer manuell ausgewählt, und die entsprechenden Scanparameter werden automatisch abgeleitet.
Die CAD-Analyse kann vielfältige interessierende Merkmale 22 identifizieren, beispielsweise die Position derselben, Erkrankungsstadien, Läsionen oder sonstige interessierende anatomische oder physiologischen Merkmale. In einem Ausführungsbeispiel werden auf der Grundlage der Analyse ein oder mehrere Targetbereiche als Regionen ausgewählt, die dazu bestimmt sind, weiter demselben oder anderen Bildgebungsverfahren unterworfen zu werden. Beispielsweise kann eine in Schritt 18 ausgewählte nachfolgende Bildgebung des Targetbereichs 22 eine größere räumliche Auflösung (beispielsweise ein Heranzoomen) einer potentiellen Läsion ermöglichen. In einem Ausführungsbeispiel werden Projektionen des Targetbereichs unter zusätzlichen Blickwinkeln akquiriert, beispielsweise, um eine verbesserte dreidimensionale Charakterisierung der in dem Targetbereich lokalisierten Läsion zu erreichen, wenn sie mittels von den anfänglichen Blickwinkeln und den zusätzlichen Blickwinkeln stammenden Bilddaten rekonstruiert sind. In einer Verwirklichung wird der Targetbereich 22 auf der Grundlage des Ausgangssignals einer CAD-Analyse automatisch ausgewählt. In Fällen, wo die CAD-Analyse beispielsweise anzeigt, dass durch eine Akquisition zusätzlicher Daten und eine nachfolgende Verarbeitung zusätzliche Einzelheiten in einem Bild aufgedeckt werden können, wird in Schritt 18 ein Targetbereich 22 ausgewählt, der der Position derartiger Einzelheiten in einer solchen Anwendung entspricht.
Dementsprechend stellt Block 18 einen oder mehrere interessierende Bereiche 22 bereit, die anhand der Bilddaten 14 und/oder des ersten Bildes 20 identifiziert sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden basierend auf dem einen oder den mehreren identifizierten interessierenden Bereichen 22 und/oder auf Eigenschaften von Strukturen, die in dem interessierenden Bereich enthalten sind, Scanparameter 26 abgeleitet (Block 24). Beispielsweise kann in einem Ausführungsbeispiel der Schritt 24 des Ableitens der Scanparameter 26 beispielsweise die Einstufung und/oder Position einer Anatomie basierend auf eingegebenen Projektions- und/oder rekonstruierten dreidimensionalen Daten beinhalten, wie sie beispielsweise durch Tomosynthese erzeugt werden. Desgleichen kann in anderen Ausführungsbeispielen der Schritt 24 des Ableitens eine Lokalisierung und/oder Identifizierung sonstiger anatomischer Strukturen beinhalten, die von diagnostischem oder kontextabhängigem Interesse sind. Dies kann strukturelle Markierungen, z. B. BBs, oder sonstige Objekte beinhalten, die an dem Patienten oder im Körperinneren platziert werden, um eine Stelle zu kenn zeichnen, an der ein detaillierteres Scannen gewünscht ist. Darüber hinaus kann der Schritt 24 des Ableitens von Scanparametern 26 ein Identifizieren gewisser Gewebearten und deren Ausdehnung in der Bildebene beinhalten, so dass akquirierte nachfolgende Bilder möglicherweise lediglich auf solche Regionen fokussiert werden. Beispielsweise werden im Falle einer Tomosynthese-Mammogrammbildgebung Anfangsbilder 20 in drei Dimensionen akquiriert, so dass es möglich ist, beispielsweise die Hautlinie der abgebildeten Brust aufzufinden. Sobald die Hautlinie erfasst ist, können maßgebende Scanparameter 26 aus den Tomosynthesebilddaten extrahiert werden, so dass es möglich ist, beispielsweise durch ein Ultraschallverfahren akquirierte, nachfolgende Bilder lediglich auf den durch die Hautlinie begrenzten Bereich zu fokussieren, so dass die Ultraschallscanzeit und die Gesamtdauer des Bildgebungsvorgangs minimiert ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein Tomosynthesedatensatz akquiriert, der auf wenigen (z. B. zwei oder mehr) Projektionen eines Brustkorbbereichs eines Patienten basiert. Ein CAD-Verarbeitungsschritt ist in der Lage, jedes der Projektionsbilder mit Blick auf den Verdacht der Anwesenheit karzinöser Läsionen zu analysieren. Durch geeignetes Zusammenführen der Daten aus den beiden oder mehreren Projektionsbildern können die dreidimensionalen Positionen von verdächtigen Läsionen identifiziert werden, und es können zusätzliche Projektionen dieser Regionen akquiriert werden, beispielsweise, um die statistische Sicherheit des CAD-Ergebnisses zu steigern, oder um weitere Daten zur Charakterisierung der Läsion zu gewinnen, oder um eine hochauflösende Rekonstruktion des Bereichs durchzuführen, der die verdächtige Läsion enthält. Zu Scanparametern, die basierend auf dem ersten Satz von Projektionsbildern ausgewählt werden, können Blickwinkel, Kollimatoreinstell werte, beispielsweise, um das Sichtfeld auf die interessierenden Bereiche zu beschränken, um dadurch die Strahlendosis für den Patient zu reduzieren, und dergleichen gehören. In einem Ausführungsbeispiel kann der interessierende Bereich, der einen vermuteten Lungenknoten enthält, mit einem anderen Röntgenenergievorgabewert (anderen kVp-Wert) abgebildet werden. Die zusätzlichen Daten können nun verwendet werden, um festzustellen, ob der Knoten verkalkt ist, was Aufschluss über die Bösartigkeit des Knotens gibt. In nachfolgenden Analyse- oder Rekonstruktionsschritten können sämtliche anhand des ersten Satzes akquirierten Projektionsbilder sowie solche, die anhand sämtlicher folgenden Akquisitionsschritte akquiriert werden, in Kombination eingesetzt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Schritt des Ableitens (Block 24) von Scanparametern 26 auch eine Verwendung von Bilddaten aus vorhergehenden Scans des Patienten zum Einsatz in der Detektion einer anatomischen Veränderung, d. h. zwischen der vorausgehenden und der aktuellen Untersuchung auftretenden Veränderungen des Gewebes, einschließen. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel kann der Schritt des Ableitens ferner eine CAD verwendende, zur Detektion von Veränderungen dienende Progammroutine einschließen, in der zwischen nachfolgenden Untersuchungen auftretende anatomische und/oder physiologische Veränderungen eines Patienten erfasst werden. Solche zur Detektion von Veränderungen dienende Prozeduren können auch manuell durch einen Arzt ausgeführt werden, der anhand nachfolgender Untersuchungen erhaltene Bilder visuell vergleichen kann. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Detektion von Veränderungen durchgeführt werden, indem die abgebildete Anatomie mit einem "Atlas" verglichen wird, der eine "nominale Anatomie" repräsentiert. Weitere Ausführungsbeispiele können eine auf Asymmetrie basierende Differenzdetektion beinhalten, die beispielsweise in der Brustbildgebung eingesetzt wird, bei der Mammogramme gewöhnlich nebeneinander wiedergegeben werden, um asymmetrische Unterschiede zwischen der rechten und linken Brust zu erfassen. Diese Technik kann zusätzlich genutzt werden, um festzustellen, ob gewisse Regionen ein detaillierteres Scannen mittels desselben oder durch andere Bildgebungsverfahren erfordern. Während in einem Ausführungsbeispiel das Verfahren zum Gewinnen von Scanparametern 26 anhand des Anfangsbilds 20 und/oder anhand von Bilddaten 14 automatisiert ist, kann dieses Verfahren in weiteren Ausführungsbeispielen mit Unterstützung einer Bedienperson oder eines Arztes durchgeführt werden.
Die Scanparameter 26, wie sie in Schritt 24 abgeleitet sind, können einen zusätzlichen Scan (Block 28) konfigurieren oder steuern, bei dem ein zweiter Satz von Bilddaten 31 durch dasselbe Bildgebungsverfahren, das zur Akquisition des Anfangsbilds verwendet wurde, oder durch ein anderes Bildgebungsverfahren gewonnen werden kann. Zu solchen Scanparametern 26 können gehören: Ort von Merkmalen oder von interessierenden Bereichen, Blickwinkel, Bildauflösung, Dosisspiegel von Röntgenstrahlen oder anderer in der Nuklearmedizin verwendeter Arten von Strahlung, Strahlenenergiepegelvorgabewerte von Röntgenröhren, Filmparameter, Leistungspegelvorgabewerte eines Ultraschallwandlers, Scandauer, MRI-Pulssequenzen, Projektionswinkel, und so fort.
In einem Ausführungsbeispiel ist das Verfahren zum Akquirieren des zweiten Satzes von Bilddaten 31 automatisiert, so dass auf jeden manuellen Eingriff verzichtet wer den kann. In weiteren Ausführungsbeispielen kann ein klinischer Arzt/Bediener die Akquisition und/oder Analyse der zweiten Bilddaten 31 unterstützen und/oder darin eingreifen. Beispielsweise können im Falle einer Brustbildgebung Anfangsbilder 20 anhand eines standardmäßigen Mammogramms oder Tomosynthesedatensätze erzeugt werden, die auf Röntgenprojektionen basieren. Dementsprechend können nachfolgende Datensätze 31 durch ein weiteres auf Röntgenstrahlung basierendes Verfahren, das zusätzliche Röntgenprojektionen oder Röntgenaufnahmen zur Verfügung stellt, oder durch ein nicht auf Röntgenstrahlung basierendes Bildgebungsverfahren, z. B. Ultraschall oder MRI, akquiriert werden. Die anschließend akquirierten Bilddaten 31 können verarbeitet werden (Block 32), um ein oder mehrere zweite zusätzliche Bilder 33 zu erzeugen.
Die basierend auf einem ersten Bild 20 oder Bilddaten 14 abgeleiteten Scanparameter 26 stellen somit geeignete Daten bereit, so dass es möglich ist, die Erzeugung der nachfolgenden Bilder 33 zu optimieren. Mit anderen Worten, die Akquisition des zweiten Bildes 33 ist basierend auf Attributen oder Regionen maßgeschneidert, die in dem ersten Bild 20 oder in den Bilddaten 14 identifiziert sind. Auf diese Weise kann das zweite Bild 33 beispielsweise auf gewisse Gewebeabschnitte und/oder Skeletstrukturen fokussiert werden, die im Allgemeinen in dem ersten Bild 20 als verdächtige oder irreguläre Merkmale aufweisend, d. h. als interessierende Bereiche 22 identifiziert wurden. Beispielsweise kann das zweite Bild 33 in einer Weise akquiriert werden, die die räumliche Auflösung und/oder den Kontrast jener verdächtigen interessierenden Bereiche 22 verbessert. In einem Ausführungsbeispiel, bei dem für die Akquisition des zweiten Bildes 33 Ultraschall verwendet wird, kann die Analyse des Anfangsbildes 20 ermitteln, in welchem Maße spezielle Ultraschallmodi bei der Akquisition des zweiten Bildes 33 verwendet werden sollten. Zu exemplarischen Ultraschallmodi können Doppler-Ultraschall, Belastungsbildgebung, Compound-Ultraschallbildgebung, Bildgebungswinkel (im Falle gesteuerten Ultraschalls), und so fort gehören.
Wie in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel dargestellt, kann das zweite Bild 33 auf einer Anzeigevorrichtung, beispielsweise auf einem Monitor, wiedergegeben (Block 34) und einem Arzt angezeigt werden. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsbeispielen das zweite Bild 33 und/oder die zweiten Bilddaten 31 in einer ähnlichen Weise bewertet werden, wie es oben mit Bezug auf das erste Bild 20 und/oder die ersten Bilddaten 14 beschrieben ist, um zusätzliche Merkmale oder interessierende Bereiche zu identifizieren, und/oder um Parametervorgabewerte für zusätzliche Akquisitionen abzuleiten. D. h., das zweite Bild 33 und/oder die zweiten Bilddaten 31 können einer automatisierten Analyse unterworfen werden, um interessierende Bereiche zu identifizieren, aus denen zusätzliche Scanparameter gewonnen werden. Der Analyseschritt kann ebenfalls auf den von der ersten und der zweiten Akquisition stammenden zusammengeführten Daten basieren. Somit können diese Daten in nachfolgenden Bildakquisitionen verwendet werden, um zusätzliche Bilder zu erzeugen, die erwünschte Merkmale aufweisen, die in dem ersten und zweiten Bild und/oder in deren entsprechenden Bilddaten identifiziert wurden.
In einem Ausführungsbeispiel kann das zweite Bild 33 mit dem ersten Bild 20 zusammengeführt werden (Block 35), um ein zusammengeführtes Bild 36 zu erzeugen. Das zusammengeführte Bild 36 kann, wie oben erörtert, wiedergegeben werden (Block 34). Der Schritt 35 des Zusammenführens des ersten und zweiten Bilds 20, 33 kann beinhalten, das erste und zweite Bild 20, 33, beispielsweise basierend auf in den Bildern identifizierten Orientierungspunkten zur Deckung zu bringen. Der Schritt des deckungsgleichen Überlagerns (Registrierens) der Bilder kann ferner, einen einzelnen zusammengeführten Rekonstruktionsschritt beinhalten, der auf den zusammengeführten Bilddaten 14, 33 aus der ersten und der zweiten Akquisition basiert. Der Schritt der Registrierung (deckungsgleichen Überlagerns) kann auch auf Bezugsmarkierungen oder auf Positions-/Richtungsdaten basieren, die durch ein Navigationssystem erzeugt werden, z. B. durch einen in einer Ultraschallsonde eingebetteten Positions-/Orientierungssensor. Das deckungsgleiche Überlagern kann auch auf hybriden Ansätzen basieren, die die oben erwähnten Bezugsmarkierungen und dergleichen mit anatomischen Orientierungspunkten kombinieren.
Darüber hinaus kann bei der Überlagerung des ersten und zweiten Bildes 20, 33 für das Zusammenführen von Daten aus mehreren Verfahren multimodale CAD verwendet werden, um dadurch gleichzeitig die Daten mit Blick auf diagnostische Zwecke zu gewichten. Beispielsweise können die Detektion und/oder Einstufung einer Erkrankung und/oder anatomischer Strukturen sowie funktionale Studien vielfältiger physiologischer Prozesse gewichtet werden oder durch Nutzung des Vorteils multimodaler Daten verbessert werden, die in der Zusammenführung von ersten und zweiten Bildern 20, 33 und/oder in dem zusammengeführten Bild 36 vorliegen.
Weiter kann der Schritt 35 des Überlagerns des ersten und zweiten Bilds 20, 33 beinhalten, das erste und zweite Bild 20, 33 nebeneinander wiederzugeben. In einer Abwand lung können die Bilder 20, 33 nacheinander wiedergegeben werden, so dass beispielsweise eine anhand der beiden Bilder durchgeführte CAD-Analyse in Zusammenhang mit der Anzeige spezieller interessierender Bereiche in jedem Bild genutzt werden kann. Zu beachten ist, dass die oben erwähnte Zusammenführung von Bildern, mittels einer beliebigen Anzahl von akquirierten Bildern, z. B. zwei oder mehr Bildern, durchgeführt werden kann, und dass die Zusammenführung von zwei Bildern lediglich als ein Beispiel beschrieben ist, um die Erörterung zu vereinfachen.
In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens 10 sind die Analyse der Bilder 20, 33 und/oder der Bilddaten 14, 31 und die Identifizierung der interessierenden Bereiche 22 ebenso wie die Extraktion der Scanparameter 26 voll automatisiert. Darüber hinaus können in einer solchen Ausprägung nachfolgende Bilder auch automatisch akquiriert werden, und diese können wiederum eine zusätzliche automatisierte Bildakquisition und/oder Analyse erleichtern.
Das oben mit Bezug auf 1 beschriebene Verfahren 10 kann in einem in 2 gezeigten Bildgebungssystem 40 durchgeführt werden. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel System 40 ist ein Tomosynthese-System dazu eingerichtet, sowohl ursprüngliche Bilddaten zu erfassen, als auch die Bilddaten für eine Anzeige auf einem Display und eine Analyse gemäß der vorliegenden Erfindung zu verarbeiten. In dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel enthält das Bildgebungssystem 40 eine Röntgenstrahlenquelle 42, die benachbart zu einem verschiebbaren und konfigurierbaren Kollimator 44 angeordnet ist, wie er beispielsweise zum Formen oder Lenken des durch die Quelle 42 abgestrahl ten Röntgenstrahlenbündels verwendet werden kann. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel ist die Röntgenstrahlenquelle 42 gewöhnlich eine Röntgenröhre.
Der Kollimator 44 erlaubt einem Strahlungsbündel 46 in einem Bereich zu gelangen, in dem ein Patient, beispielsweise ein Patient 48 positioniert ist. Ein Teil der Strahlung 50 durchquert den Patienten oder gelangt an diesem vorbei und fällt auf eine allgemein mit dem Bezugszeichen 52 bezeichnete Detektormatrix. Detektorelemente der Matrix erzeugen elektrische Signale, die die Intensität des einfallenden Röntgenstrahls kennzeichnen. Diese Signale werden akquiriert und verarbeitet, um ein Bild der im Innern der Person vorhandenen Merkmale zu rekonstruieren.
Die Quelle 42 wird durch einen Systemcontroller 54 gesteuert, der sowohl Leistungs- als auch Steuersignale für Tomosynthese-Untersuchungssequenzen bereitstellt. Darüber hinaus ist der Detektor 52 mit dem Systemcontroller 54 verbunden, der die Akquisition der in dem Detektor 52 erzeugten Signale steuert. Der Systemcontroller 54 kann außerdem vielfältige Signalverarbeitungs- und Filterfunktionen aktivieren, z. B. für eine anfängliche Anpassung von Dynamikbereichen, ein Interleaven von digitalen Bilddaten, und so fort. Im Allgemeinen steuert der Systemcontroller 54 den Betrieb des Bildgebungssystems, um Untersuchungsprotokolle auszuführen und erfasste Daten zu verarbeiten. Für diesen Zweck enthält der Systemcontroller 54 ferner einen Signalverarbeitungsschaltkreis, der gewöhnlich auf einem für allgemeine Zwecke ausgelegten oder anwendungsspezifischen digitalen Computer basiert, zugeordnete Speicherschaltkreise, um durch den Computer auszuführende Programme und Routinen zu speichern, sowie Konfigurationsparameter und Bilddaten, Interfaceschaltkreise, und so fort.
In dem in 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiel ist der Systemcontroller 54 mit einem Bewegungssubsystem 56 verbunden. Das Bewegungssubsystem 56 erzeugt Positionierungsdaten für eine oder mehrere der folgenden Komponenten: Röntgenquelle, Kollimator (Position und Form/Größe der Öffnung), Detektor und, falls vorhanden, Patiententisch. Das Bewegungssubsystem 56 ermöglicht es, die Röntgenstrahlenquelle 42, den Kollimator 44 und den Detektor 52 relativ zu dem Patienten 48 zu bewegen. Es ist zu beachten, dass das Bewegungssubsystem 56 eine Gantry oder einen C-Arm enthalten kann, und dass die Quelle, der Kollimator und der Detektor kreisend bewegt werden können. Der Systemcontroller 54 kann somit genutzt werden, um die Gantry oder den C-Arm zu steuern. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Bewegungssubsystem 56 außerdem die Quelle 42 oder einen den Patienten tragenden Tisch linear verschieben oder überführen. Dementsprechend können in einigen Ausführungsbeispielen auch die Quelle und der Patient relativ zueinander linear verschoben werden. Es kommen auch andere Bewegungsbahnen der Quelle, des Kollimators und des Detektors in Betracht. In einigen Ausführungsbeispielen kann die Akquisition unterschiedlicher Blickwinkel erreicht werden, indem einzeln adressierbare Quellenpunkte verwendet werden.
Darüber hinaus kann die Strahlungsquelle, wie für den Fachmann ersichtlich, durch einen Röntgenstrahlcontroller 60 gesteuert werden, der innerhalb des Systemcontrollers 54 angeordnet ist. Der Röntgenstrahlcontroller 60 ist insbesondere dazu eingerichtet, die Röntgenstrahlenquelle 42 mit Energie zu versorgen und Zeittaktsignale an diese aus zugeben. Ein Motorcontroller 62 kann verwendet werden, um die Bewegung des Positionierungssubsystems 56 zu steuern.
Weiter ist der Systemcontroller 54 auch mit einem Datenerfassungssystem 64 ausgestattet veranschaulicht. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Detektor 52 mit dem Systemcontroller 54, und insbesondere mit dem Datenerfassungssystem 64 verbunden. Das Datenerfassungssystem 64 nimmt die durch eine Ausleseelektronik des Detektors 52 gesammelten Daten entgegen. Das Datenerfassungssystem 64 nimmt gewöhnlich von dem Detektor 52 analoge Abtastsignale entgegen und wandelt diese in digitale Signale um, die anschließend durch einen Computer 66 verarbeitet werden.
Der Computer 66 ist gewöhnlich mit dem Systemcontroller 54 verbunden. Die durch das Datenerfassungssystem 64 gesammelten Daten können an den Computer 66 und darüber hinaus an einen Arbeitsspeicher 68 übermittelt werden. Es ist selbstverständlich, dass ein derartiges exemplarisches System 40 einen beliebigen Arbeitsspeicher verwenden kann, um große Datenmengen zu speichern. Das Computersystem 66 ist dazu eingerichtet, CAD-Algorithmen durchzuführen, die bei der Identifizierung und Einstufung interessierender Bereiche gemäß dem oben beschriebenen Verfahren 10 benötigt werden. Außerdem ist der Computer 66 dazu eingerichtet, von einem Anwender Steuerbefehle und Scanparameter über eine Bedienungsworkstation 70 aufzunehmen, die gewöhnlich mit einer Tastatur und sonstigen Eingabegeräten ausgerüstet ist. Eine Bedienperson kann das System 40 über die Eingabegeräte steuern. Auf diese Weise kann der Bediener das rekonstruierte Bild und andere von dem Computer 66 ausgegebene, für das System maßgebende Daten beobachten, eine Bildgebung starten, und so fort. In einer Abwandlung kann der Computer 66, wie oben beschrieben, automatisch oder halbau tomatisch generierte Scanparameter 26 oder Steuerbefehle empfangen, die in Reaktion auf eine frühere Bildakquisition durch das System 40 erzeugt sind.
Ein mit der Bedienungsworkstation 70 verbundenes Display 72 kann verwendet werden, um das rekonstruierte Bild zu betrachten und die Bildgebung zu steuern. Darüber hinaus kann das gescannte Bild ferner auf einem Drucker 73 ausgegeben werden, der möglicherweise an dem Computer 66 und der Bedienungsworkstation 70 angeschlossen ist. Weiter kann die Bedienungsworkstation 70 auch mit einem Bildarchivierungs- und Datenkommunikationssystem (PACS = Picture Archiving and Communications System) 74 verbunden sein. Es ist zu beachten, dass das PACS 74 mit einem entfernt angeordneten System 76, einem Datenaustauschsystem einer Radiologieabteilung (RIS = Radiology Department Information System), einem klinischem Datenaustauschsystem (HIS = Hospital Information System) oder einem internen oder externen Netzwerk verbunden sein kann, so dass weitere Personen an unterschiedlichen Orten auf das Bild und die Bilddaten zugreifen können.
Es ist ferner zu beachten, dass der Computer 66 und die Bedienungsworkstation 76 mit weiteren Ausgabegeräten verbunden sein können, zu denen möglicherweise Standardmonitore oder anwendungsspezifische Computermonitore und zugeordnete Verarbeitungsschaltkreise gehören. Ferner können eine oder mehrere Bedienungsworkstations 70 in dem System vernetzt sein, um Systemparameter auszugeben, Untersuchungen anzufordern, Bilder zu betrachten, und so fort. Im Allgemeinen können Displays, Drucker, Workstations und ähnliche in dem System mit Daten zu beliefernde Vorrichtungen in örtlicher Nachbarschaft zu den Datenerfassungskomponenten oder entfernt von diesen Komponenten, z. B. an einem anderen Ort innerhalb einer Institution oder Klinik, oder über ein oder mehrere konfigurierbare Netzwerke, z. B. das Internet, ein virtuelles privates Netzwerk, und so fort, mit dem Bilderfassungssystem in Verbindung stehend an einem vollkommen anderen Ort angeordnet sein.
Das System 40 dient als ein Beispiel, bei dem ein einziges Bildgebungsverfahren für die Durchführung des in 1 beschriebenen Verfahrens 10 verwendet wird. In einer exemplarischen Ausprägung des Verfahrens wird an dem Patienten 48 zunächst ein Tomosynthesescan durchgeführt, bei dem anatomische Bereiche mittels von einer Röntgenstrahlenquelle 42 emittierten Röntgenstrahlung bestrahlt werden. Solche anatomische Regionen sind beispielsweise die Brust, Lunge, Rückgrat und so fort, des Patienten, wie sie mittels des Bewegungssubsystem 56 zugeführt werden. Die Röntgenstrahlen, die den Patienten 48 durchquert haben, werden durch den Detektor 52 erfasst, der an den Systemcontroller 54 elektrische Datensignale ausgibt, die die projizierten Röntgenstrahlen kennzeichnen. Nach der Digitalisierung jener Signale werden die Daten an den Computer 66 ausgegeben, der in einem Ausführungsbeispiel eine Rekonstruktion eines Bildes durchführt und einen CAD-Algorithmus ausführt, um verdächtige Regionen zu identifizieren und/oder verschiedene anatomische Strukturen zu klassifizieren.
In einem derartigen Röntgenbildgebungsverfahren können daher Anfangsbilder herangezogen werden, um durch den Computer 66 ausgeführte interessierende Bereiche zu identifizieren. Durch diese Vorgehensweise können gewünschte Scanparameter für den Einsatz in nachfolgenden Akquisitionen und Verarbeitungen von Bilden gewonnen werden. Beispielsweise kann die anhand der CAD-Analyse erfolgte Identifizie rung eines verdächtigen Bereichs durch das Bildgebungssystem 40 automatisch zusätzliche Röntgenakquisitionen des interessierenden Bereichs unter zusätzlichen Blickwinkeln, mit einer höheren Auflösung oder unter Verwendung anderer Auflösungs- oder Belichtungsparameter veranlassen, um nachfolgende Bilddaten, z. B. die Auflösung, Daten über Form und Größe und sonstige verwandte Eigenschaften zu verbessern. Beispielsweise kann der Computer 66 basierend auf den in dem ersten Bild gewonnenen Scanparametern den Systemcontroller 54, insbesondere den Röntgenstrahlcontroller 60 und den Antriebscontroller 62, veranlassen, die Röntgenstrahlenquelle, Kollimatoren, Detektoren und den Patienten 48 in einer Weise zu positionieren, die den Röntgenstrahl unter dem gewünschten Blickwinkel in Richtung der interessierenden Bereiche lenkt und kollimiert. Es können somit zusätzliche Projektionsbilder akquiriert werden, um bessere und detailliertere Bilder der interessierenden Bereiche zu erzeugen. Wenn Bilder akquiriert und erzeugt sind, können sie für ein zukünftiges Auslesen in dem Arbeitsspeicher 68 gespeichert werden, oder einem Arzt für Analyse- und Diagnosezwecke auf einem Display 72 angezeigt werden. Für "harte" Regionen, z. B. dichte Regionen, wie sie beispielsweise im Brustbereich vorliegen, können zusätzliche Akquisitionen angefordert werden, in Fällen wo anfängliche Akquisitionen nicht ausreichend vordringen, um eine brauchbare Bildqualität zu erhalten. Solche Bereiche können unter Verwendung eines CAD-Systems identifiziert werden (z. B. durch Ermitteln von Regionen, die sich nicht mit hoher statistischer Sicherheit als "normal" oder "gutartig" klassifizieren lassen), oder ein Arzt kann die "harten" Regionen oder verdächtige Läsionen enthaltende Regionen festlegen.
Mit Bezugnahme auf 3 ist ein exemplarisches kombiniertes Ultraschall- und Tomosynthese-(US/TOMO)-Bildgebungssystem 90 als ein exemplarisches System dargestellt, das bei der Durchführung des Verfahrens 10 von 1 verwendet wird. Das exemplarische US/TOMO-Bildanalysesystem 90 enthält Tomosynthese-Scannerkomponenten, zu denen gehören: eine Röntgenstrahlenquelle 96, die dazu eingerichtet ist, Röntgenstrahlen durch ein Bildgebungsvolumen zu schicken, in dem sich der Patient 44 befindet, und einen Röntgenstrahlsteuerschaltkreis 98, der dazu eingerichtet ist, den Betrieb der Röntgenstrahlenquelle 96 mittels Zeitsteuerung und Steuersignalen zu steuern. Darüber hinaus gehört zu den Röntgenscannerkomponenten ein Röntgendetektor 100, der dazu eingerichtet ist, von der Quelle 96 abgestrahlte Röntgenstrahlen nach einer Schwächung durch den Patienten 48 zu erfassen. Wie dem Fachmann klar, können die Quelle 96 und der Röntgendetektor 100 auf mehreren Wegen strukturell zugeordnet werden. Beispielsweise können die Quelle 96 und der Röntgendetektor 100 beide an einer drehbaren Gantry bzw. C-Arm befestigt sein. Die Röntgenstrahlenquelle 96 ist ferner mit einem Röntgenstrahlcontroller 98 verbunden, der dazu eingerichtet ist, an die Röntgenstrahlenquelle 96 Leistungs- und Zeittaktsignale auszugeben.
In dem dargestellten System werden von dem Röntgendetektor 100 stammende Signale durch den Detektordatenakquisitionsschaltkreis 102 akquiriert. Der Detektordatenakquisitionsschaltkreis 102 ist dazu eingerichtet, jede Konvertierung (beispielsweise A/D-Konvertierung) oder Verarbeitung (z. B. Bildnormierung, Verstärkungsfaktorkorrektur, Artefaktkorrektur, und so fort) zu ermöglichen, die gewöhnlich ausgeführt wird, um die Erzeugung brauchbarer Bilder zu erleichtern. Außerdem kann der Detektordatenakquisiti onsschaltkreis 102 dazu eingerichtet sein, beispielsweise mittels prospektiver oder retrospektiver Taktungstechniken, diagnostische Qualitätsbilder zu akquirieren. Während eine derartige Technik verwendet wird, kann es von Vorteil sein, beispielsweise die Registrierung in der Domäne der Projektion und/oder in der Domäne des rekonstruierten Bildes einzusetzen, um respiratorische Phasen und/oder die Bewegung anatomischer Strukturen zu berücksichtigen. In solchen Ausführungsbeispielen werden Bilder höherer Qualität akquiriert als in Ausführungsbeispielen, bei denen der Patient 44 atmet, und keine Ausgleichs- bzw. Korrekturmaßnahme hinsichtlich der respiratorischen Bewegung durchgeführt wird.
Das exemplarische US/TOMO-Bildanalysesystem 90 enthält ferner Ultraschallscannerkomponenten, zu denen ein Ultraschallwandler 92 gehört. Weiter enthält das exemplarische US/TOMO-Bildanalysesystem 90 einen Ultraschalldatenakquisitionsschaltkreis 94, der dazu eingerichtet ist, von dem Ultraschallwandler 92 stammende Signale zu akquirieren. Der Ultraschalldatenakquisitionsschaltkreis 94 ist dazu eingerichtet, jede Konvertierung oder Verarbeitung zu ermöglichen, die gewöhnlich ausgeführt wird, um die Erzeugung geeigneter Ultraschallbilder zu erleichtern. In einem Ausführungsbeispiel, ist die Motorsteuerung 99 außerdem, wie durch eine gepunktete Linie dargestellt, dazu eingerichtet, den Ultraschallwandler 92 in Reaktion auf Scanparameter zu bewegen oder in sonstiger Weise zu positionieren, die, z. B. von dem US/TOMO-Analyseschaltkreis 112, wie nachstehend beschrieben, an die Motorsteuerung 99 ausgegeben werden.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden die akquirierten Ultraschall- und/oder Tomosynthesesignale an den US/TOMO-Bildverarbeitungsschaltkreis 104 ausgegeben.
Zur Vereinfachung ist der US/TOMO-Bildverarbeitungsschaltkreis 104 als eine einzelne Komponente dargestellt, obwohl diese Schaltung, wie für den Fachmann einsichtig, tatsächlich in Form diskreter oder eigener Schaltkreise für jedes Bildgebungsverfahren vorliegen können. Im Gegensatz dazu kann die vorgesehene Schaltung dazu eingerichtet sein, sowohl die Ultraschall- als auch die Tomosynthesebildsignale zu verarbeiten, und entsprechende Ultraschall- und Tomosynthesebilder und/oder Volumina davon zu erzeugen. Die erzeugten Ultraschall- und Tomosynthesebilder und/oder Volumina können an einen Bildwiedergabeschaltkreis 106 ausgegeben werden, um auf einem Anzeigeschirm 108 betrachtet oder auf einem Drucker 110 ausgedruckt zu werden.
Darüber hinaus werden die Ultraschall- und Tomosynthesebilder in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an den US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 ausgegeben. Der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 analysiert die Ultraschall- und/oder Tomosynthesebilder und/oder Volumina anhand von Analyseroutinen, z. B. anhand von einem Computer ausführbaren Programmroutinen, beispielsweise CAD, die auf einer Universal- oder einer Spezialschaltung ablaufen können. Insbesondere ist der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 in einem Ausführungsbeispiel dazu eingerichtet, Wahrscheinlichkeiten hinsichtlich des Vorhandenseins einer Bösartigkeit zuzuordnen und/oder Regionen in dem Gewebe zu klassifizieren, um Zuverlässigkeitsniveaus im Zusammenhang mit bestehenden Pathologien zu ermitteln. Dementsprechend wird die Einstufung potentieller Pathologien, nachdem der Vorteil einer zweiten Runde von Datenakquisitionen genutzt werden kann, verbessert, was die statistische Sicherheit in der Diagnose erhöht. Die Schaltung 112 kann außerdem dazu eingerichtet sein, Eigenschaften, z. B. die Bösartigkeit einer Läsion, zu erfassen, die sich visuell oder automatisch in den entsprechenden Ultraschall- und Tomosynthesebildern oder in den zusammengeführten US/TOMO-Bilddaten identifizieren lassen. Der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 kann mit Blick auf eine in den TOMO-Bilddaten beobachtete Läsion Eigenschaften identifizieren und/oder erfassen, die für Bösartigkeit typisch sind, z. B. die Gestalt, vaskuläre Eigenschaften, Kalkablagerung und/oder Festigkeit.
Somit kann der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 bei der Durchführung des Verfahrens 10 von 1 eine CAD-Analyse an einem durch den Röntgendetektor 100 akquirierten ersten Bild durchführen, um interessierende Bereiche zu identifizieren. Danach akquiriert der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 anhand jener interessierenden Bereiche Scanparameter, um den Ultraschallwandler/Detektor 92 automatisch zu veranlassen, ein zweites Bild der interessierenden Bereiche zu akquirieren, oder Bilder mit der gewünschten Auflösung oder Bildqualität zu akquirieren. Dementsprechend kann dies die Durchführung eines Ultraschallscans an einem ganzen Volumen beinhalten, um beispielsweise "negative" Einstufungswerte zu bestätigen, die aus den durch das Röntgensystem akquirierten Bildern gewonnen wurden. Darüber hinaus können Ultraschallbilddaten, die in dem zweiten Bild der interessierenden Bereiche akquiriert wurden, genutzt werden, um CAD-Ausgabesignale zu ergänzen, die anhand der Röntgenstrahldatensätze gewonnen wurden, die z. B. ein erfasstes Merkmal in dem Tomosynthese-Röntgenstrahldatensatz als eine Zyste oder als eine Masse einstufen. Falls weitere Analysen gewünscht sind, können, beispielsweise mittels Belastungs- oder Doppler-Bildgebung, zusätzliche Ultraschalldatensätze akquiriert werden. Darüber hinaus kann es erwünscht sein, ein Ultraschallscanverfahren einzusetzen, das als "Compound- Verfahren" bekannt ist, bei dem ein interessierender Bereich mittels des Ultraschalls aus verschiedenen Blickwinkeln mehrfach gescannt wird. Die Verwendung einer derartigen Technik kann die Bildqualität des Ultraschallscans insgesamt erheblich verbessern und außerdem die statistische Sicherheit bei der Klassifizierung anatomischer Strukturen in den interessierenden Bereichen steigern. Darüber hinaus können in einigen Ausführungsbeispielen Daten oder Bildgebungsdaten, die anhand von mehr als einer Bildgebungsmodalität (beispielsweise mittels Tomosynthese oder CT und Ultraschall) gewonnen wurden, genutzt werden, um die Bildqualität weiter zu verbessern. Eine Erörterung von Beispielen einiger exemplarischer Techniken, die Bilddaten von mehreren Bildgebungsmodalitäten verwenden, findet sich in der US-Patentanmeldung S.Nr., mit dem Titel "Multi-modality Mammography Reconstruction Method and System", eingereicht am 19. März 2007, für Bernhard Claus, auf deren gesamten Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 ist außerdem mit der Motorsteuerung 99 verbunden, um die Röntgenstrahlenquelle 96 in nachfolgenden Röntgenakquisitionen zu positionieren. In noch einem Ausführungsbeispiel können, nachdem die CAD-Analyse an einem durch den Röntgendetektor 100 akquirierten ersten Bild interessierende Bereiche identifiziert, weitere Röntgenbilder dieser interessierende Bereiche unter zusätzlichen Blickwinkeln akquiriert werden. Auf diese Weise lässt sich die Qualität des rekonstruierten Bildes unter Verwendung beider Sätze von Bildern verbessern, so dass die Charakterisierung der bildgebend erfassten Region verbessert und eine höhere statistische Sicherheit in dem CAD-Ergebnis erzielt wird.
Außerdem kann der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 automatisch beispielsweise Läsionen erfassen, für die die Charakteristik einer Bösartigkeit, beispielsweise unter Verwendung von Schwellwertkriterien oder anderer aus dem Stand der Technik bekannter Techniken zur Segmentierung interessierender Bereiche, gemessen werden kann. In einer Abwandlung kann ein Arzt oder ein sonstiger Betrachter die Läsionen oder andere interessierende Bereiche in den Ultraschall- und/oder Tomosynthesebildern und/oder Volumina (beispielsweise in auf dem Display 108 zu sehenden Bildern) manuell erfassen. Gemäß der vorliegenden Technik kann ein Arzt auf der Grundlage eines anfänglichen Scandurchgangs einen ROI beispielsweise durch visuelles Untersuchen der Anfangsbilder manuell kennzeichnen. In ähnlicher Weise kann der Arzt auf der Grundlage des anfänglichen Scandurchgangs auch Scanparameter manuell auswählen, die in nachfolgenden Bildgebungsscanvorgängen von dem System 40 verwendet werden sollen. Der Arzt kann anschließend die für eine Analyse durch den US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 vorgesehenen Läsionen über ein Eingabegerät 114 (beispielsweise eine Tastatur und/oder Maus) kennzeichnen. Um die Analyse zu erleichtern kann entweder der US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 oder der Bildverarbeitungsschaltkreis 104 darüber hinaus die Ultraschall- oder Tomosynthesebilder deckungsgleich überlagern, so dass jeweils in jedem Bild einander entsprechende Regionen miteinander fluchten. Auf diese Weise kann ein Bereich, der in einem Bild des einen Bildgebungsverfahrens identifiziert ist, auch in Bildern einwandfrei identifiziert werden, die durch das andere Verfahren erzeugt wurden. Beispielsweise Programmroutinen zur deformierbaren Registrierung (oder sonstige Registrierungsprogrammroutinen, die eine Bewegung des Patienten ausgleichen) können durch den US/TOMO-Bildverarbeitungsschaltkreis 104 oder durch den US/TOMO-Analyseschaltkreis 112 ausgeführt werden, um die entsprechenden Bilder geeignet zu drehen, linear zu verschieben und/oder zu deformieren, so dass die gewünschte Entsprechung von Regionen erreicht wird. Ein solches deformierbares Registrieren kann in Fällen erwünscht sein, in denen die Ultraschall- und Tomosynthesedaten seriell akquiriert werden, oder wo die Dauer der Datenakquisition für eines der Verfahren, z. B. Ultraschall, länger ist als für das andere Verfahren, z. B. Tomosynthese. Wie dem Fachmann klar, lassen sich auch andere Registrierungstechniken verwenden, z. B. starre Techniken der Registrierung, die in Verbindung mit der vorliegenden Technik den gewünschten Grad an Übereinstimmung oder Entsprechung erreichen.
Während das Eingabegerät 114 genutzt werden kann, um es einem Arzt zu ermöglichen, interessierende Bereiche in den Ultraschall- oder Tomosynthesebildern zu kennzeichnen, kann das Eingabegerät 114 auch verwendet werden, um Bedienereingaben an den US/TOMO-Bildanalyseschaltkreis 112 auszugeben. Diese Eingaben können Konfigurationsdaten oder andere Eingaben beinhalten, mit denen sich die auszuführende Analyseroutine auswählen oder der Ablauf einer derartigen Analyseroutine beeinflussen lässt, beispielsweise, indem Variablen oder Faktoren festgelegt werden, die durch die Analyseroutinen berücksichtigt werden. Außerdem können an den US/TOMO-Bildanalyseschaltkreis 112 aus einer Datenbank 116 oder einer sonstigen Quelle der medizinischen Vorgeschichte stammende Eingaben ausgegeben werden, die Daten oder Faktoren beinhalten können, die in die Analyse der Ultraschall- und Tomosynthesebilder und/oder Volumina einbezogen werden.
Während im Vorliegenden lediglich spezielle Merkmale der Erfindung veranschaulicht und beschrieben wurden, erschließen sich dem Fachmann viele Abwandlungen und Veränderungen. Es ist daher selbstverständlich, dass die beigefügten Patentansprüche sämtliche Abwandlungen und Veränderungen abdecken sollen, die in den wahren Schutzbereich der Erfindung fallen.
Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren 10 zum Akquirieren eines Bildes geschaffen. Das Verfahren 10 weist die Schritte auf: Akquirieren 12 von Anfangsbilddaten, Identifizieren 18 eines oder mehrerer interessierender Bereiche 22 in wenigstens einem der Anfangsbilddaten oder in einem ersten Bild, das anhand der Anfangsbilddaten erzeugt 16 ist. Das Verfahren beinhaltet ferner die Schritte: automatisches Ableiten 24 eines oder mehrerer Scanparameter auf der Grundlage der interessierenden Bereiche und Akquirieren 28 zweiter Bilddaten mittels der Scanparameter.

10: Verfahren zur Akquisition und Verarbeitung von Bildern
12: Akquirieren von Anfangsbilddaten
14: Bilddaten
16: Erzeugen eines Bildes
18: Identifizieren von interessierenden Bereichen
20: Erstes Bild
22: Interessierende Bereiche
24: Ableiten von Scanparametern
26: Scanparameter
28: Akquirieren von Bilddaten
31: Zweite Bilddaten
32: Erzeugen eines Bildes
33: Zweites Bild
34: Wiedergeben des Bildes
35: Zusammenführen des 1. und 2. Bildes
36: Zusammengeführtes Bild
40: Bildgebungssystem
42: Röntgenstrahlenquelle
44: Kollimator
46: Strahlung
48: Patient
50: Strahlung
52: Detektormatrix
54: Systemcontroller
56: Bewegungssubsystem
60: Röntgenstrahlcontroller
62: Motorsteuerung
64: Akquisitionssystem
66: Computer
68: Arbeitsspeicher
70: Workstation
72: Display
73: Drucker
74: PACS
76: Entfernt angeordnetes System
90: Bildgebungssystem
92: Ultraschallwandler
94: Datenakquisitionsschaltkreis
96: Röntgenstrahlenquelle
98: Steuerschaltkreis
99: Motorsteuerung
100: Röntgendetektor
102: Datenakquisitionsschaltkreis
104: Verarbeitungsschaltkreis
108: Display
110: Drucker
112: Analyseschaltkreis
114: Eingabegerät

Claims

Verfahren (10) zum Akquirieren eines Bildes, mit den Schritten: Akquirieren (12) von Anfangsbilddaten (14); Identifizieren (18) eines oder mehrerer interessierender Bereiche (22) in wenigstens einem der Anfangsbilddaten oder in einem anhand der Anfangsbilddaten erzeugten ersten Bild (16); automatisches Ableiten (24) eines oder mehrerer Scanparameter (26) auf der Grundlage der interessierenden Bereiche; und Akquirieren (28) zweiter Bilddaten unter Verwendung der Scanparameter.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, wobei die interessierenden Bereiche (22) automatisch identifiziert werden.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, wobei das zweite Bild (33) mittels eines oder mehrerer Scanparameter (24) automatisch akquiriert wird.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, wobei die zweiten Bilddaten (31) mittels eines anderen Bildgebungsverfahrens (92) als die Anfangsbilddaten akquiriert werden.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, wobei die interessierenden Bereiche (22) mindestens entweder anatomische Strukturen und/oder funktionale Daten physiologischer Prozesse enthalten.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, wobei die interessierenden Bereiche (22) durch einen computergestützten Diagnose-(CAD)-Algorithmus oder durch eine Bedienperson identifiziert werden, die interessierende mögliche Bereiche überprüft, die durch eine oder mehrere Programmroutinen automatisch ausgewählt sind.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, wobei die interessierenden Bereiche (22) durch eine Bedienperson identifiziert werden.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, mit den Schritten: Auswählen der interessierenden Bereiche (22), basierend mindestens entweder auf physiologischen und/oder zeitlichen Veränderungen, einer Abweichung von einem anatomischen Atlas oder einer Detektion von Asymmetrien.
Verfahren (10) nach Anspruch 1, mit dem Schritt des Erzeugens (32) eines zweiten Bildes auf der Grundlage der zweiten Bilddaten (31).
Bildgebungssystem (90), zu dem gehören: ein erstes Bildgebungsverfahren (96), das dazu eingerichtet ist, Daten eines ersten Bildes (14) zu akquirieren, aus denen ein erstes Bild (16) abgeleitet werden kann, wobei wenigstens entweder die ersten Bilddaten und/oder das erste Bild eine oder mehrere interessierende Regionen (22) aufweisen; und ein zweites Bildgebungsverfahren (92), das dazu eingerichtet ist, zweite Bilddaten (28) basierend auf einem oder mehreren Scanparametern (26) zu akquirieren, die basierend auf dem einen oder den mehreren interessierenden Bereichen automatisch abgeleitet sind.