目标对象的修改过的图像数据的产生制造技术

本发明专利技术描述了一种用于产生目标对象（O）的修改过的三维图像数据的方法。为此，首先提供目标对象（O）的至少一个通过当前的、规定的三维表面轮廓（S，RS）限界的体积（V）的体素表示并且采集当前的轮廓输入线（IE）。为此然后基于当前的轮廓输入线（IE）与当前的表面轮廓（S，RS）的交点（i0，i1）确定局部的变形区域（D），以用于修改当前的表面轮廓（S，RS）。然后基于所述轮廓输入线（IE）进行所述变形区域（D）中修改过的三维表面轮廓（RS'）的确定。此外还描述了一种可以用来执行该方法的图像处理装置（10）。

【技术实现步骤摘要】
目标对象的修改过的图像数据的产生
本专利技术涉及一种基于成像系统的测量数据产生身体、优选器官内部的目标对象的修改过的三维图像数据的方法。此外，本专利技术涉及一种用于执行该方法的图像处理装置。
技术介绍
基于以现代的成像医学技术系统、例如磁共振断层成像装置、计算机断层成像装置、超声波设备等获得的测量数据不仅可以产生穿过身体内部的任意层的二维图像数据，而且也可以产生整个身体的或单独的单个器官的三维图像数据并且将其按照任意视图示出。典型的应用情况是穿过血管、食道、胃或肠的虚拟漫游。此外，目前也可以产生器官、例如心脏的运动的三维图像并且以任意方式将其显示。体积数据的产生通过或者从首先重建后的层图像数据中(例如通过插值等)重建或者直接从测量数据中重建来进行。如果检查的目标对象是特定的结构，例如特定的器官，特定的骨骼等，则将涉及的目标对象分割为体积数据。其中可以辅助性地采用目标对象的这些三维图像数据的、目前越来越重要的应用情况是手术规划。这特别符合在切除或部分切除器官的情况。对此的典型例子是肝脏切除术的规划，其首先可以虚拟地借助计算机执行，以便然后能够尽可能精确估计成功概率或风险。在肝脏切除术中在捐献者或患者中保留的、剩余的肝脏体积的大小起主要作用。通常需要保留健康的肝脏体积的至少百分之40至60，从而肝脏可以完整地再生。在肝脏切除术中的主要问题是延伸穿过肝脏组织的不同的血管结构。例如如果必须随之切除在肿瘤附近的血管，则必须同样切除通过该血管供血的肝脏组织。这导致非常复杂的情景。事先虚拟地检验不同的切除情景在此可以有助于确保保留足够的肝脏体积。为此需要可以尽可能精确和容易使用的工具。迄今为止的可用来确定切除体积的方法原则上可以划分为三个不同类别。第一类别中，策略基于利用一种格栅模型修改体积的轮廓。第二策略基于，在穿过器官的不同的层中分别标记保留的体积然后对三维轮廓进行插值。第三种方法对区域基于其通过血管的供血情况而进行分类，以便然后从中确定切除体积。但是所有这些迄今为止的方法要么不是特别精确要么应用起来太复杂。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种用于产生目标对象的三维图像数据的特别简单和可靠的方法以及一种相应的图像处理装置，其中可以非常简单地以高的精度修改目标对象的体积的表面轮廓(和由此可以修改体积)。按照本专利技术的用于产生目标对象的修改过的三维图像数据的方法优选用于产生对于器官切除术的规划图像数据。在此目标对象或器官优选是肝脏，从而以下通常以此为例。但是方法不限于用于规划器官切除术的应用并且特别地不限于用于规划肝脏切除术的应用。方法按照本专利技术具有以下方法步骤:在第一步骤中首先提供目标对象的至少一个通过当前的、规定的三维表面轮廓限界的体积的体素表示。这样的体素表示可以是所谓的体素堆(Voxel-Haufen)。在此对于该目的，优选地二元的体素掩模(Voxel-Maske)就足够，S卩，无需每个体素有特定的强度值，而是仅需要清楚，体素是否是目标对象的当前体积的部分。体积可以是目标对象完整的体积，但也可以是目标对象的重要的、保留的或要切除的部分体积。例如可以是在第一(虚拟或在前面的介入中实际进行的)切除之后保留的部分体积或反过来是在此切除的部分体积。体素表示和由此还有所产生的三维图像数据如上所述大多直接或间接基于成像医学技术系统的测量数据，即，图像数据或体素是基于测量数据重建的。体素表示的提供相应地可以例如通过直接从医学技术系统或还从数据库等的其中事先存储了数据的大容量存储器中加载重建的体积数据、剖视图像数据或测量数据来进行。然后可以基于这些数据产生体素表示。替换地，也可以从存储器或从另一个功能单元接收期望的体积的已经产生的体素表示。在另一个步骤中然后采集至少一个当前的轮廓输入线。称谓“当前的”在本专利技术的范围内理解为其总是涉及相应的修改步骤。S卩，当从一开始例如在多个步骤中虚拟地进行器官的切除时，一种起始器官掩模包括分割的器官的、在开始时存在的完全的体积，其中该体积具有通过涉及的器官的外部尺寸给出的三维的当前表面轮廓。为此例如可以在初始化步骤中首先提供目标对象的、通过起始表面轮廓限界的起始体积，其在使用医学技术成像系统的测量数据或从中构造的图像数据的条件下基于模型地(即通过基于模型的分割)被建立。第一轮廓输入线在该第一步骤中是“当前的”轮廓输入线。如果然后基于该第一修改步骤已经虚拟地切除了体积的部分(即已经基于第一轮廓输入线进行了表面轮廓的第一修改)，则修改过的表面轮廓或修改过的体积在下一个步骤中是当前的表面轮廓或当前的体积并且在该下一个步骤中输入的轮廓输入线于是是新的“当前的”轮廓输入线。在输入轮廓输入线之后基于当前轮廓输入线与体积的当前表面轮廓的交点进行局部的变形区域的确定以修改体积的当前表面轮廓。这是与迄今为止的方法的一个主要区另IJ，因为在此当前表面轮廓的和由此当前体积的变形或者说修改仅仅是局部地，即，如果该当前轮廓输入线通过当前体积延伸，则在当前轮廓输入线的特定规定的、基本上局部限界的周围区域中进行变形或修改。最后基于轮廓输入线进行变形区域中修改过的三维表面轮廓的确定。修改过的三维表面轮廓然后例如根据在器官切除时的不同观察方式而反映保留的部分或者反映待切除的部分。利用表面轮廓相应地也修改通过当前表面轮廓限界的当前体积。修改过的三维图像数据然后可以按照任意方式输出，例如首先在存储器中存储和/或在图像输出装置，诸如屏幕、打印机等上输出。就此而言，该方法也用于控制图像输出装置，这通过将在变形区域中具有修改过的三维表面轮廓的修改过的体积的图像数据转发给用于图像输出装置的相应驱动器并且由此控制该图像输出装置来实现。局部限界的变形的特别的优点在于，修改仅具有有限的作用。这特别地意味着，在一定的范围中的表面的修改绝不会“无意地”改变远处部位的表面。特别地在逐步处理切除建议的情况下该特征是重要的，因为否则的话会无意识地改变已经仔细检查过的和良好诊断的区域。另一个优点在于，在本专利技术的范围内对于操作者利用直观方法可以修改存在的(优选简单的、二元的)体素掩模。特别地不需要，操作者在通过体积的多个平行的剖面中输入切割线，这随着体积的几何特征的复杂性增加而几乎不可能是一目了然的。用于产生目标对象的这些修改过的三维图像数据的按照本专利技术的图像处理装置具有以下部件:-图像数据接口，用于接收目标对象通过当前的、规定的三维表面轮廓限界的体积，-轮廓线采集接口，用于采集至少一个当前轮廓输入线，-变形区域确定单元，用于基于当前轮廓输入线与体积的当前表面轮廓的交点确定用于修改当前表面轮廓的局部变形区域，和-表面轮廓确定单元，用于基于轮廓输入线确定体积的修改过的三维表面轮廓。此外，图像处理装置优选具有用于将图像例如输出到存储器或图像输出装置的图像输出装置，所述图像输出装置可以由图像处理装置控制为输出所产生的三维图像数据。图像输出装置优选是一个或多个显示器、打印机等。按照本专利技术的图像处理装置可以作为独立的装置存在并且例如经由网络等与其中存储了图像数据或体素掩模的合适存储器连接，或者也可以直接与成像系统连接，在成像系统上产生用于图像数据的测量数据。同样地，图像处理装置也可以例如集成在成像系统的图像重建装置或甚至控制装置中。按照本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于产生目标对象（O）的修改过的三维图像数据的方法，包括以下方法步骤：?提供所述目标对象（O）的通过当前的三维表面轮廓（S,RS）限界的体积（V）的体素表示，?采集当前的轮廓输入线（IE），?基于所述当前的轮廓输入线（IE）与所述当前的表面轮廓（S,RS）的交点（i0,i1）确定局部的变形区域（D），以便修改所述当前的表面轮廓（S,RS），以及?基于所述轮廓输入线（IE）在所述变形区域（D）中确定修改过的三维表面轮廓（RS“）。

【技术特征摘要】
2012.07.31 DE 102012213461.11.一种用于产生目标对象(O)的修改过的三维图像数据的方法，包括以下方法步骤: -提供所述目标对象(O)的通过当前的三维表面轮廓(S，RS)限界的体积(V)的体素表示， -米集当前的轮廓输入线(IE)， -基于所述当前的轮廓输入线(Ie)与所述当前的表面轮廓(S，RS)的交点(i0, I1)确定局部的变形区域(D)，以便修改所述当前的表面轮廓(S，RS),以及 -基于所述轮廓输入线(Ie)在所述变形区域(D)中确定修改过的三维表面轮廓(RS’)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在图形用户界面(GUI)上示出所述体素表示(V)的位于输入剖面(P1)中的剖视图(SB)，并且借助所述图形用户界面(⑶I)采集所述当前的轮廓输入线(IE)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于所述当前的轮廓输入线(Ie)与所述当前的表面轮廓(S，RS)的交点将所述当前的轮廓线(Ie)划分为轮廓输入线片段。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，相应地根据所述当前的轮廓输入线与所述当前的表面轮廓(S，RS)的交点分别为轮廓输入线片段确定局部的变形区域(D)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，对于变形区域(D)，确定在所述当前的轮廓输入线(Ie)或所述当前的轮廓输入线片段与所述当前的表面轮廓(S，RS)的两个交点(i。，I1)之间的中点，作为当前的变形中央点(Cs)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述变形区域(D)的边缘(Mtl, M1),相应地对于当前的轮廓输入线(Ie)或者当前的轮廓输入线片段借助搜索算法在使用所限定的成本函数的条件下确定路径，该路径优选近似沿着球面从所述当前的轮廓输入线(Ie)或所述当前的轮廓输入线片段与所述当前的表面轮廓(S，RS)的第一交点(io)延伸至所述当前的轮廓输入线(Ie)或所述当前的轮廓输入线片段与所述当前的表面轮廓(S，RS)的第二交点(^。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，首先提供所述目标对象(O)的、通过起始表面轮廓(S)限界的起始体积(V)，所述起始体积在使用成像系统(I)的测量数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：J克雷特什莫，G索扎，C蒂特詹，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：