用于在屏幕上描繪在體數(shù)據(jù)集中被成像的對(duì)象的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于在屏幕上描繪在體數(shù)據(jù)集中被成像的對(duì)象的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]利用現(xiàn)代成像醫(yī)療技術(shù)設(shè)備記錄的體圖像在所有方向上具有高的分辨率。這種成像醫(yī)療技術(shù)設(shè)備例如是X射線設(shè)備、計(jì)算機(jī)斷層掃描設(shè)備、磁共振設(shè)備或者超聲波設(shè)備以及PET掃描儀。在記錄體圖像所基于的體數(shù)據(jù)時(shí)高的分辨率導(dǎo)致相應(yīng)大的數(shù)據(jù)量，因此這些數(shù)據(jù)的整理和分析是非常耗時(shí)的，尤其也因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)集中的定向常常是不容易的。這也特別適用于手術(shù)室中的應(yīng)用，在手術(shù)室中注意力應(yīng)當(dāng)完全在患者和治療儀器上并且附加的圖像信息應(yīng)當(dāng)是能夠非常明顯地、即直接地檢測(cè)的。因此，改進(jìn)的描繪或操作裝置以及導(dǎo)航輔助裝置是必要的以及有價(jià)值的。
[0003]對(duì)于3D圖像診斷來(lái)說(shuō)，所謂的多平面重新格式化(MPR)至今是大多最常用以及最好的方法。MPR無(wú)非是在與例如原始的水平層不同的定向上的體數(shù)據(jù)集的新匯編。在“正交的”多平面重新格式化的情況下使用三個(gè)分別垂直于一個(gè)坐標(biāo)軸的MPR。在任意傾斜的層的情況下常常談及“自由的”MPR，所述層由原始的正交的數(shù)據(jù)棧例如通過(guò)三線性插值獲得。但是，所有的MPR按照直觀的圖像印象還總是更確切地是二維描繪，所述二維描繪的3D解釋通過(guò)概觀多個(gè)MPR才成功。
[0004]借助于多個(gè)MPR在屏幕上描繪對(duì)象從US 2008/0074427 A1中已知。然而，如下操作迅速地導(dǎo)致使快速的3D解釋變得困難的僅還能困難地理解的視圖，在所述操作中觀察者可以在每個(gè)單個(gè)的具有對(duì)分別其它的描繪的影響的描繪中全面地改變視圖。
[0005]對(duì)于不同的外科應(yīng)用來(lái)說(shuō)，超越二維描繪的真實(shí)的體描繪有很大優(yōu)點(diǎn)。為此例如體繪制技術(shù)(Volume Rendering Technique(體繪制技術(shù))，VRT)是常用的。在VRT中觀察者的視錐被重新建模，其中體數(shù)據(jù)的與中心射線垂直的平面被疊加。所述疊加可以或多或少透明地進(jìn)行以及利用一些計(jì)算智能進(jìn)行，使得例如僅可以形象化地在3D中描繪暴露的表面或者連續(xù)的結(jié)構(gòu)。在VRT描繪中有優(yōu)點(diǎn)的是，可以給不同的材料分配不同的顏色。此外可以添加照明效果或者陰影效果。
[0006]然而，在真實(shí)的3D描繪中常常丟失細(xì)節(jié)、尤其小的并且被薄層地描繪的對(duì)象。此夕卜，真實(shí)的3D描繪方法至今沒(méi)有獲得完全的可接受性，因?yàn)橛绕浞派淇漆t(yī)生被傳統(tǒng)的正交的層引導(dǎo)(Schichtfiihrung)強(qiáng)烈地“預(yù)先影響(vorgeprSgt)”。此外，特別是在外科計(jì)劃中常常得出遵循平面的、大多正交的視圖的必要性，但是所述視圖大多總體上相對(duì)于總體積傾斜地被取向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的任務(wù)是提供如下技術(shù)，利用所述技術(shù)簡(jiǎn)化地實(shí)現(xiàn)在體數(shù)據(jù)集中被成像的對(duì)象在屏幕上的適于外科應(yīng)用的描繪。
[0008]該任務(wù)通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法以及通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備以及通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求10所述的計(jì)算機(jī)程序來(lái)解決。本發(fā)明的有利的實(shí)施方案在從屬權(quán)利要求中被說(shuō)明。下面結(jié)合所述方法所闡述的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)型類似地也適用于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備并且反之亦然。
[0009]本發(fā)明修改已經(jīng)已知的用于三維描繪的方法并且將這些方法組合為用于在體數(shù)據(jù)集中被成像的對(duì)象的新的描繪方式。代替多個(gè)窗口中的相對(duì)多的、對(duì)于手術(shù)室來(lái)說(shuō)難以操縱的導(dǎo)致混亂的概覽的單獨(dú)操作，說(shuō)明一種可直觀地操作的、簡(jiǎn)單的方法，在所述方法的幫助下同時(shí)不僅實(shí)現(xiàn)直接的可理解的形象化的描繪而且保持例如MPR描繪的細(xì)節(jié)精度。在此，描繪被選擇，使得定向和位置參數(shù)也隨時(shí)是清楚的。為此，在提供相應(yīng)的體數(shù)據(jù)集之后，在共同的屏幕上在多個(gè)窗口中對(duì)象的不同的描繪被同時(shí)成像。在此，將被分配給對(duì)象的3D操作元件的真實(shí)的、即形象化的3D描繪與對(duì)象的多個(gè)另外的基于體數(shù)據(jù)的描繪相關(guān)聯(lián)。在此進(jìn)行多個(gè)窗口中的被耦合的描繪。
[0010]3D操作元件優(yōu)選地是所述對(duì)象本身。3D描繪尤其是真實(shí)的3D描繪、例如VRT體描繪。但是，3D操作元件也可以是患者或者器官的象征性的描繪或者僅僅是定向?qū)ο?例如，例如骨骼的3D模型或者定向立方體)。
[0011]優(yōu)選地，另外的描繪是體數(shù)據(jù)集的新匯編的視圖、尤其是對(duì)象的三個(gè)彼此正交的MPR描繪。隨后，另外的基于體數(shù)據(jù)的描繪被稱為MPR視圖并且相應(yīng)的窗口被稱為MPR窗口，而這不應(yīng)被理解為限制性的。
[0012]優(yōu)選地、至少在初始位置中被布置在窗口的中間的旋轉(zhuǎn)中心被分配給3D操作元件，在所述旋轉(zhuǎn)中心中多個(gè)旋轉(zhuǎn)軸相交。該旋轉(zhuǎn)中心至少最初與體數(shù)據(jù)集的旋轉(zhuǎn)中心相同。隨后也被簡(jiǎn)稱為焦點(diǎn)的聚焦點(diǎn)被分配給對(duì)象的例如對(duì)于外科醫(yī)生來(lái)說(shuō)有特別的醫(yī)療意義的那個(gè)部位。另外的視圖、例如MPR視圖優(yōu)選地被布置在相鄰的、優(yōu)選地直接彼此接界的窗口中，使得不同窗口中的聚焦點(diǎn)的成像位置分別關(guān)于屏幕上下重疊或者并排。聚焦點(diǎn)通過(guò)優(yōu)選地水平的或者垂直的定向線來(lái)表明，所述聚焦點(diǎn)位于所述定向線的交叉點(diǎn)中。聚焦點(diǎn)已經(jīng)從一個(gè)MPR視圖定義三維位置:來(lái)自定向線的水平的和垂直的位置的兩個(gè)坐標(biāo)，即定向線的交點(diǎn)坐標(biāo)以及來(lái)自體數(shù)據(jù)集中的深度的坐標(biāo)，從所述深度獲得該MPR視圖。在3D操作元件的視圖中，聚焦點(diǎn)因此具有所定義的3D位置。3D操作元件和MPR視圖的描繪被相互關(guān)聯(lián)，使得3D操作元件繞一個(gè)窗口中的旋轉(zhuǎn)軸之一的轉(zhuǎn)動(dòng)造成另外的窗口中的MPR視圖的相應(yīng)的變化。對(duì)于定向線和MPR層選擇的深度、即聚焦點(diǎn)來(lái)說(shuō)，也就是說(shuō)這些在MPR視圖中應(yīng)根據(jù)當(dāng)前轉(zhuǎn)動(dòng)被追蹤。
[0013]旋轉(zhuǎn)中心是假想點(diǎn)或者所述點(diǎn)在3D圖像數(shù)據(jù)的坐標(biāo)系中的位置坐標(biāo)。3D圖像數(shù)據(jù)的全部轉(zhuǎn)動(dòng)繞該旋轉(zhuǎn)中心進(jìn)行。被描繪在另外的窗口中的不同的MPR視圖優(yōu)選地分別從其它視向示出3D圖像數(shù)據(jù)，但是利用操作元件繞相同的點(diǎn)被旋轉(zhuǎn)。3D圖像數(shù)據(jù)在此優(yōu)選地在另外的窗口中被成像為MPR視圖，使得焦點(diǎn)在這些另外的窗口中的每個(gè)中是可見(jiàn)的。聚焦點(diǎn)的成像位置在相鄰的窗口中優(yōu)選地關(guān)于屏幕上下重疊或并排。關(guān)于屏幕的位置在這種情況下應(yīng)被理解為使得每個(gè)屏幕一般來(lái)說(shuō)描繪一個(gè)基本上長(zhǎng)方形的面，因此例如在垂直的裝配的情況下側(cè)向以及高度延展應(yīng)被歸因于所述面。因此屏幕邊緣垂直地以及水平地延伸。關(guān)于屏幕上下重疊或并排的點(diǎn)于是與相應(yīng)的屏幕邊緣平行地被布置。
[0014]視圖被描繪在其中的窗口也可以是唯一的大窗口的子窗口或者窗口區(qū)域。換言之，對(duì)于本發(fā)明來(lái)說(shuō)不需要所有的視圖被顯示在不同的窗口中。窗口通常被理解為屏幕的描繪區(qū)域，不依賴于該區(qū)域是屏幕背景之上的“浮動(dòng)”窗口式地被實(shí)施還是被實(shí)施為直接被顯示在屏幕上的描繪。
[0015]本發(fā)明不僅提供新的、即關(guān)于視圖的窗口布置或者布局的描繪系統(tǒng)，而且提供關(guān)于操作的新的系統(tǒng)。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法產(chǎn)生屏幕上的如下布局，所述布局用于同時(shí)將3D圖像數(shù)據(jù)的不同的視向中的多個(gè)視圖描繪在屏幕描繪的不同窗口中。3D操作元件直接與3D圖像數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)。3D操作元件處的每個(gè)改變因此也引起MPR視圖的變化的描繪。由此明確地用信號(hào)通知屏幕的觀察者:所述觀察者以哪種方式通過(guò)3D操作元件的移動(dòng)來(lái)改變MPR視圖。觀察者在屏幕上識(shí)別改變的MPR視圖并且可以根據(jù)傳統(tǒng)的層描繪來(lái)遵循MPR視圖。但是，觀察者同時(shí)也可以遵循作為可直接理解的形象化的描繪的3D操作元件。
[0016]優(yōu)選地，在所有的窗口中進(jìn)行居中的全圖像描繪。換言之，窗口優(yōu)選地覆蓋對(duì)象的總的