用于生成顯示圖像數據的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于生成待檢查的體積的3D圖像數據組的方法，在該3D圖像數據組中定位有異物(2)的至少一部分，其中記錄2D投影圖像的組，其中在該組的至少兩個2D投影圖像中檢測(E)示出異物(2)的圖像區(qū)域，其中，在所述至少兩個2D投影圖像中分割(F)示出該異物(2)的圖像區(qū)域，其中將與所分割的圖像區(qū)域關聯(lián)的標記結合(G)到所述至少兩個2D投影圖像中，并且其中將包括帶有所結合的標記的所述至少兩個2D投影圖像在內的2D投影圖像用于(H)重建包含所述標記的3D圖像數據組。
【專利說明】用于生成顯示圖像數據的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于生成待檢查的體積的3D圖像數據組的方法，在該體積中定 位有異物的至少一部分，該異物尤其是器械或者植入物。
【背景技術】
[0002] 借助鉆針（Bohrdraht)、也稱作克氏針來封閉地重新定位和固定骨折，是如今還經 常應用的、用于手術骨折治療的最古老方法之一。在此，如今在治療期間通常采用圖像輔 助。這意味著，不僅在治療結束后建立X射線圖像，用以檢查鉆針在引入后的位置和地點X 射線，而且取而代之還在開始時和在鉆針的引入期間借助反映在顯示上的圖像數據來檢查 該引入是否如所設計那樣進行。
【發(fā)明內容】
[0003] 由此出發(fā)，本發(fā)明基于如下技術問題，S卩，提出一種用于生成3D圖像數據組的有 利方法。
[0004] 該技術問題通過根據本發(fā)明的方法來解決。所涉及的權利要求包含本方面的部分 有利的和部分就其本身而言有創(chuàng)造性的改進方案。
[0005] 該方法用于生成其中定位有異物的至少一部分的待檢查體積的3D圖像數據組， 該異物尤其是醫(yī)療器械或者植入物，該方法此外用于基于對應的3D圖像數據組生成顯示 圖像數據。顯示圖像數據優(yōu)選在治療患者期間在顯示屏幕上示出，由此，進行治療的醫(yī)生在 引導醫(yī)療器械或者定位植入物時通過該醫(yī)療器械或植入物在待治療的患者體內的示圖而 得到支持。
[0006] 在此，首先例如借助按照數字體積斷層成像（在說英語的地區(qū)中通常為：cone beam computed tomography,錐形束CT)原理的計算機斷層成像來建立2D投影圖像的組，并 且隨后在至少兩個2D投影圖像中識別或檢測示出該器械或該器械的至少部分或者該植入 物或該植入物的至少部分的圖像區(qū)域。如此識別或檢測出的圖像區(qū)域接下來經歷分割，其 中，檢測或者說識別和/或分割手動地通過操作者或進行治療的醫(yī)生進行，或者自動化地 借助圖像識別計算機程序產品來進行。
[0007] 在另外的過程中，將2D投影圖像中的所分割的圖像區(qū)域與標記關聯(lián)，其中標記優(yōu) 選結合到相應的2D投影圖像中。這意味著，例如使得在每個2D投影圖像中可以找到解剖 刀的尖端的位置，以及將在相應的位置上的十字形象形圖（Piktogramm)添加到每個2D投 影圖像中。對此替選地，還設有虛擬標記，其中將解剖刀的尖端在每個2D投影圖像內的確 定位置換算到坐標元組中，該坐標元組然后作為附加信息添加到2D投影圖像的數據組中。
[0008] 基于這樣修改的2D投影圖像然后重建3D圖像數據組。參考前面提及的示例，這意 味著，解剖刀的尖端在體積內的位置通過如下方式來估計，即，確定尖端在多個2D投影圖 像中的位置，這些2D投影圖像的投影方向相對于彼此并且相對于待檢查的體積是已知的。 艮P，替代于基于2D投影圖像的組重建3D圖像數據組并且在該3D圖像數據組內確定解剖刀 的尖端，在至少兩個2D投影圖像中進行通常可以更簡單實現的檢測，并且借助相應確定的 在這些2D投影圖像中的位置推斷出解剖刀的尖端在體積中并且由此在3D圖像中的位置。
[0009] 優(yōu)選地在此設計，醫(yī)療器械或植入物的邊緣或尖端配備有標記，從而在顯示屏幕 上對顯示圖像數據進行顯示時，即例如也在直接顯示2D投影圖像之一時，該醫(yī)療器械或植 入物對于進行治療的醫(yī)生來說可以更容易地識別。
[0010] 替選于此或補充于此，作為標記將器械或植入物在其縱向上的虛擬延長部結合到 2D投影圖像中。尤其當如優(yōu)選地器械是鉆針或克氏針時，允許通過簡單的、用色彩強調的線 來示出的該虛擬的延長部使得可以估計鉆針行進的方向。由此，進行治療的醫(yī)生在將鉆針 安置到骨碎片上時可以以簡單方式估計，在所選的方案中所希望的定位是否通過鉆針的行 進來進行。由此，虛擬的延長部或軌跡作為用于將鉆針引入的目標裝置或目標輔助裝置起 作用。在此，該原理本身在容易彎曲的鉆針情況下應用，只要保證了，虛擬的延長部在所有 2D投影圖像中直線地并且優(yōu)選作為切線、尤其作為斜率切線在鉆針尖端處實施。虛擬的延 長部于是又近似地在相應的2D投影圖像中反映通過彎曲的鉆針給出的曲線。
[0011] 因為該方法優(yōu)選設計用于在治療患者期間生成用于圖像輔助的顯示圖像數據，所 以優(yōu)選地在治療期間借助在此提出的方法準備多個2D投影圖像。在此，優(yōu)選在用于產生至 少一個2D投影圖像組的方法的范圍中將至少兩個掃描過程的2D投影圖像彼此組合。
[0012] 如果現在在治療期間已經建立了 3D圖像數據組，則在此情況下尤其足夠的是，在 下一掃描過程中進行待檢查的體積的部分掃描、即近似不完整的掃描，其中例如僅采集了 少量2D投影圖像。在這種部分掃描中產生的2D投影圖像于是不形成完整的2D投影圖像 組并且由此不適于基于其重建3D圖像數據組。然而當患者身體中待檢查的體積相對于所 掃描的體積僅微量運動并且基本上僅進行了器械或植入物的少量移動時，在部分掃描中產 生的2D投影圖像對于查明器械或植入物的改變的位置和取向是足夠的，并且器械或植入 物的當前重建的位置和取向簡單地淡入到之前重建的圖像中。這最后意味著，在顯示屏幕 上基本上顯示基于第一掃描過程的2D投影圖像組產生的顯示圖像數據，并且所分割的圖 像區(qū)域基于在第二掃描過程中獲得的信息被移動地示出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013] 下面借助示意圖詳細闡述本發(fā)明的實施例。在此示出：
[0014] 圖1在框圖中示出了用于生成顯示圖像數據的方法；
[0015] 圖2示出了 X射線投影圖像，以及
[0016] 圖3示出了帶有所加入的標記的X射線投影圖像。
[0017] 彼此對應的部分在所有附圖中分別設有相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0018] 在下面描述的實施例中，構建有未詳細示出的計算機斷層成像設備，以便實施在 此提出的、用于生成顯示圖像數據的方法，其在圖1中以框圖示出。計算機斷層成像設備在 此在治療患者的沮圍中使用，在該治療期間應驅動克氏針2芽過骨4的端部。在此，克氏針 2應該在治療結束時以預設的位置和地點安置在骨4中，因此在治療期間將計算機斷層成 像設備在由進行治療的醫(yī)生引導克氏針2時用于圖像支持的導航。
[0019] 為此，由操作者或進行治療的醫(yī)生啟動在計算機斷層成像設備中存儲的程序，其 中在方法步驟A中首先掃描患者身體中的、骨4位于其中的待檢查體積，其中，產生2D投影 圖像組。
[0020] 這樣產生的2D投影圖像組在方法步驟C中被識別為2D投影圖像組的系列或序列 中的第一 2D投影圖像組，并且在方法步驟D中從該2D投影圖像組中根據預先給定的條件 選擇兩個2D投影圖像用于后期處理。隨后在方法步驟E中，將兩個所選的2D投影圖像單 個地借助圖像評估軟件來分析，其中，探測每個所選的2D投影圖像中的示出克氏針2的部 分的圖像區(qū)域。在方法步驟F中將這些圖像區(qū)域分割并且至少部分地在存儲器中存儲在單 獨的數據組中。
[0021] 在另一方法步驟G中，將克氏針2的尖端在每個所選的2D投影圖像中的位置確定 并且如下標記，即，將與此相關的像素坐標作為附加信息結合到每個所選的2D投影圖像的 數據組中。如此準備的2D投影圖像組然后在方法步驟Η中被用于重建3D圖像數據組，其 中，從各個2D投影圖像中的標記、即像素坐標并且從2D投影圖像相對于彼此和相對于患者 身體中的待檢查體積的投影方向的已知相關性中確定克氏針2的尖端在體積中并且由此 在3D圖像數據組中的位置。
[0022] 最后，在方法步驟I中，基于帶有標記的3D圖像數據組生成2D視圖、即例如投影 視圖或剖視圖，并且由此生成顯示圖像數據的結合，其然后在顯示屏幕上示出。在此，操作 者或進行治療的醫(yī)生可以例如隨時改變視向，并且根據視向的選擇從帶有標記的3D圖像 數據組中生成相應的顯示圖像數據的組。
[0023] 在每個2D視圖中，將克氏針的尖端的、從3D圖像數據組中的標記得出的位置在光 學上強調，并且更確切而言使得在克氏針2的尖端的位置上示出藍色方形（在圖3中是黑 色方形）。此外，通過藍色的線（在圖3中是劃-點-劃線）示出克氏針2在該克氏針2的 縱向上的虛擬延長部來作為其它標記，從而進行治療的醫(yī)生可以由此估計，克氏針2在行 進時沿哪個方向運動。
[0024] 按照有規(guī)律的時間間隔，借助另一掃描過程重新掃描患者身體中待檢查的體積， 由此獲得更新過的、用于圖像支持地治療患者的圖像信息，從而進行治療的醫(yī)生在克氏針2 行進時可以追蹤克氏針2的地點和位置的變化。在此，在每個第二掃描過程中并不完全掃 描待檢查的體積，替代地在方法步驟Β中僅從少數個方向進行單個X射線拍攝。在此生成 的2D投影圖像與此對應地不形成完整的2D投影圖像數據組并且與此對應地也不允許重建 完整的3D圖像數據組。其僅用于確定克氏針2的當前地點和位置，并且，為了生成顯示圖 像數據，在方法步驟C中通過分別在之前執(zhí)行的掃描過程中生成的、完整的2D投影圖像組 的2D投影圖像來補充在部分掃描待檢查體積時生成的2D投影圖像。由此，在顯示屏幕上 主要反映近似基于過時的2D投影圖像組的圖像數據，其中，將2D投影圖像的所分割的圖像 區(qū)域定位在2D投影圖像中的改變過的、即更新過的位置上，從而在顯示屏幕上最終應看到 骨4的過時的示圖和克氏針2的過時的示圖，然而其中克氏針2相對于骨4以當前的位置 和取向來示出。
[0025] 本發(fā)明并不限于前面描述的實施例。更確切而言，也可以由本領域技術人員推導 出本發(fā)明的其它變型，而并不偏離本發(fā)明的主題。此外，尤其所有結合該實施例描述的單個 特征也可以以其它方式彼此組合，而并不偏離本發(fā)明的主題。
[0026] 附圖標記列表
[0027] 2 克氏針
[0028] 4 骨
[0029] A 方法步驟A
[0030] B 方法步驟B
[0031] C 方法步驟C
[0032] D 方法步驟D
[0033] E 方法步驟E
[0034] F 方法步驟F
[0035] G 方法步驟G
[0036] Η 方法步驟Η
[0037] I 方法步驟I
【權利要求】
1. 一種用于生成待檢查的體積的3D圖像數據組的方法，在該3D圖像數據組中定位有 異物（2)的至少一部分，該異物尤其是器械（2)或植入物， -其中，記錄2D投影圖像的組， -其中，在所述組的至少兩個2D投影圖像中檢測（E)示出異物（2)的圖像區(qū)域， -其中，在所述至少兩個2D投影圖像中分割（F)示出所述異物（2)的圖像區(qū)域， -其中，將與所分割的圖像區(qū)域關聯(lián)的標記結合（G)到所述至少兩個2D投影圖像中，以 及 -其中，將包括帶有所結合的標記的所述至少兩個2D投影圖像在內的2D投影圖像用于 (H)重建包含所述標記的3D圖像數據組。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，將強調了所述異物（2)的尖端的位置的標記結合 (G)到2D投影圖像中。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，將示出了所述異物⑵在其縱向上的虛擬延 長部的標記結合（G)到2D投影圖像中。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，將鉆針（2)、尤其是克氏針⑵用 作異物（2)。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，將螺栓用作異物（2)。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，為了產生2D投影圖像組（A，B)，將 至少兩個掃描過程的2D投影圖像彼此組合（C)。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，為了產生2D投影圖像組（A，B)，將 至少兩個掃描過程的2D投影圖像彼此組合（C)，其中，在第一掃描過程中尤其借助計算機 斷層成像設備掃描（A)所述待檢查的體積，并且其中，在第二掃描過程中部分掃描（B)所述 待檢查的體積。
【文檔編號】A61B17/56GK104146768SQ201410203030
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2013年5月14日
【發(fā)明者】R.格勞曼, G.克萊因斯齊格, 魏嵬 申請人:西門子公司