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Dokumentenidentifikation DE102006025917A1 06.12.2007
Titel Verfahren zur Konturermittlung in einem medizinischen digitalen Durchleuchtungsbild
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Sutter, Sven-Martin, 91074 Herzogenaurach, DE
DE-Anmeldedatum 02.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006025917
Offenlegungstag 06.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.12.2007
IPC-Hauptklasse A61B 6/00(2006.01)A, F, I, 20060602, B, H, DE
IPC-Nebenklasse A61B 19/00(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   A61M 25/095(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   G01N 23/04(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   G01B 15/04(2006.01)A, L, I, 20060602, B, H, DE   
Zusammenfassung In einem Verfahren zur Ermittlung der Kontur (30) eines in einem medizinischen digitalen Durchleuchtungsbild (8) dargestellten Objekts (6), wobei das Objekt (6) im Bild (8) einen charakteristischen Helligkeitsbereich (20) gegenüber dem restlichen Bild (22, 24) aufweist,
- wird ein Histogramm (16) der Häufigkeit (H) der Bildpixel (14) des Durchleuchtungsbildes (8) über deren Pixelwerten (P) erstellt,
- wird der das Objekt (6) repräsentierende Helligkeitsbereich (20) zwischen einem unteren (26) und einem oberen (28) Pixelwert im Histogramm (16) ermittelt,
- wird aus dem Durchleuchtungsbild (8) ein Flächenbild (29) erzeugt, bei dem alle Pixel (14) mit Pixelwerten (P) im Helligkeitsbereich (20) auf einen ersten Wert ("2"), alle anderen auf einen zweiten ("0") Wert gesetzt werden, wobei zwischen erstem ("2") und zweitem ("0") Wert mindestens ein Zwischenwert ("1") existiert,
- wird das Flächenbild (27) mit einem Kantenfilter geglättet, wobei Pixel (14) im Übergangsbereich (30) zwischen erstem ("2") und zweitem ("0") Wert zumindest größtenteils den Zwischenwert ("1") annehmen,
- wird die Kontur (30) aus dem Flächenbild (29) als die Menge aller Bildpixel (14) mit dem Zwischenwert ("1") gebildet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Kontur eines in einem medizinischen digitalen Durchleuchtungsbild dargestellten Objekts.

In der Medizintechnik setzen sich immer mehr so genannte Roadmap-Verfahren durch. Hierbei wird beispielsweise nach Aufnahme einer DSA (digitale Subtraktionsangiographie) ein so genanntes Peak opacity Bild (Peak Op) generiert. Dieses enthält den Weg eines während der DSA im dargestellten Objekt, z.B. dem Patienten, wandernden Kontrastmittelbolus bzw. die jeweils hellste Stelle (Peak) des Bolus. Beispielsweise bei einer Gefäßbehandlung eines Patienten wird so der durch das Kontrastmittel kontrastierte Gefäßbaum im Patienten deutlich sichtbar.

Während der Gefäßbehandlung wird ein in das Gefäß eingeführter Katheter in Röntgendarstellung aufgenommen. Das jeweils aktuelle Röntgenbild der Augenblicksposition des Katheters wird in einem weiteren Subtraktionsschritt mit dem Peak OP-Bild verknüpft. Im resultierenden Bild sind dann der hochkontrastige Katheter und das hochkontrastige Gefäß des Patienten gemeinsam dargestellt. Der im Peak Op-Bild dargestellte Gefäßbaum wird so zur Orientierung des Gefäßchirurgen bei der Behandlung als Roadmap benutzt.

Da sowohl der Katheter als auch der kontrastierte Gefäßbaum hochkontrastig sind, können diese im Summenbild bei gemeinsamer Darstellung kaum oder nur schlecht voneinander unterschieden werden. Um ein entsprechendes Roadmap-Verfahren überhaupt durchführen zu können, darf auch der Betriebsmodus (Operating Mode) des Röntgensystem nicht geändert werden, da die Einstellung des Systems, z.B. bezüglich Iris-Blende, durch die Modeänderung beeinflusst wird. Eine Umschaltung von DSA auf digitale Radiografie oder Fluroskopie und die anschließende Rückschaltung auf DSA liefert wegen der Hysterese des Röntgensystems Bilder, welche im Subtraktionsverfahren nicht weiter benutzt werden können. Schlimmstenfalls muss so eine weitere DSA mit weiterer Kontrastmittelgabe erfolgen. Eine derartige Röntgenmodeumschaltung kann auch versehentlich z.B. durch Betätigung eines falschen Fußschalters vom Arzt, geschehen.

Es ist jedoch, z.B. aus der am 27. Dezember 2005 eingereichten deutschen Patentanmeldung 10 2005 062 445.6 bekannt, aus dem Roadmap-Bild die Kontur des dargestellten Objekts, z.B. des Gefäßbaums, zu extrahieren und nur diese anschließend ortsrichtig in ein beliebiges Röntgenbild, welches dann den Katheter oder ähnliches darstellt, einzublenden. So entsteht ein Roadmap-Bild, welches also das medizinische digitale Durchleuchtungsbild, ist und zusätzlich das interessierende Objekt, im Beispiel den Gefäßbaum, gut sichtbar darstellt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Kontur des betreffenden Objekts im Durchleuchtungsbild zu ermitteln.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1. Das digitale Durchleuchtungsbild, z.B. ein Peak-OP-Bild ist aus verschiedenen Bildpixeln aufgebaut, wobei jedes Pixel einen bestimmten (Zahlen-)Wert besitzt. Im einfachsten Fall eines Graustufenbildes sind dies Grauwerte, z.B. zwischen "0" und "255". Das Bild stellt als medizinisches Bild stets ein interessierendes Objekt, z.B. einen Gefäßbaum eines Patienten, dar. Für das vorliegende Verfahren gilt stets, dass sich das Objekt, also dessen Abbild im Durchleuchtungsbild durch seine Helligkeit (bzw. Farbgebung im Falle eines farbigen Bildes), charakteristisch vom restlichen Bild abhebt. Das Objekt ist beispielsweise sehr hell dargestellt, wobei das restliche Bild eher dunkel ist. Das Objekt weist damit einen charakteristischen Helligkeitsbereich gegenüber dem restlichen Bild auf.

Um diese Helligkeitsunterschiede zu nutzen, wird daher ein Histogramm des Durchleuchtungsbildes aufgestellt, also z.B. in einem Diagramm auf der Abszisse die Grauwerte aufgetragen, die Bildpixel des Durchleuchtungsbildes annehmen können (Dynamikbereich) und auf der Ordinate die jeweilige Anzahl von Pixeln, welche den entsprechenden Grauwert besitzen.

Die Erfindung beruht nun auf folgender Erkenntnis: Wegen der Helligkeitsunterschiede zum restlichen Bild ist in einem derartigen Durchleuchtungsbild das interessierende Objekt klar und deutlich zu erkennen bzw. gegen das restliche Bild abgegrenzt. Dies rührt daher, dass die Werte der Bildpixel im Bereich des Objekts sich deutlich von denen des restlichen Durchleuchtungsbildes unterscheiden. Im Histogramm, das die Helligkeitsverteilung im Bild wiederspiegelt, ist daher das Objekt eindeutig einem bestimmten Helligkeitsbereich oder Objektbereich zuordenbar. Der Helligkeitsbereich ist dabei in der Regel ein Intervall von Pixelwerten, das beiderseits von je einem unteren und oberen Pixelwert eingegrenzt ist.

Erfindungsgemäß wird daher der das Objekt repräsentierende Helligkeitsbereich zwischen einem unteren und einem oberen Pixelwert im Histogramm ermittelt. Somit sind die Pixelwerte bekannt, die im Durchleuchtungsbild im Wesentlichen dem Abbild des Objekts entsprechen.

Aus dem Durchleuchtungsbild wird daher ein Flächenbild erzeugt. In diesem wird jedes Bildpixel, das einem Bildpixel im Durchleuchtungsbild entspricht, dessen Pixelwert im Helligkeitsbereich liegt, auf einen ersten Wert gesetzt. Bildpixel mit dem ersten Wert im Flächenbild entsprechen somit dem Abbild des Objekts. Alle anderen Bildpixel des Flächenbildes, die somit im Durchleuchtungsbild eben nicht dem Objekt zugeordnet sind, werden auf einen zweiten Wert gesetzt.

Das derart als Flächenbild modifizierte Durchleuchtungsbild umfasst also nur Pixel, die entweder den ersten oder zweiten Wert aufweisen. Das Objekt ist somit einheitlich, also "flächenhaft", im Flächenbild dargestellt. Für den nächsten Schritt ist wesentlich, dass zwischen erstem und zweitem Wert mindestens ein Zwischenwert existiert. Es kann sich auch um ein Intervall von Zwischenwerten handeln.

Sämtliche Stellen im Flächenbild, an welchen ein Übergang zwischen Pixelwerten von erstem und zweitem Wert stattfindet, können somit als Objektkontur aufgefasst werden. Erfindungsgemäß wird daher das Durchleuchtungsbild mit einem Kantenfilter geglättet. Das Kantenfilter "verschleift" durch seine Glättungseigenschaft stets die Übergänge zwischen den verschiedenen Werten von Bildpixeln, also stets im Bereich der Objektkontur, und produziert dort die Zwischenwerte als Übergangswert vom ersten zum zweiten Wert.

Die Kontur des Objekts wird dann als die Menge aller Pixel im Durchleuchtungsbild gebildet, welche den Pixelwert des oder der Zwischenwerte aufweisen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist wegen seiner Einfachheit besonders schnell und effektiv durchführbar. Für die Kantenextraktion im Durchleuchtungsbild reicht dessen Genauigkeit aus. Bei stark rauschbelasteten Bildern ist das Verfahren extrem zuverlässig.

Der erste Wert kann insbesondere "2", der zweite Wert "0" und der Zwischenwert "1" sein. So kann das Flächenbild pro Bildpixel mit nur zwei Bit auskommen. Das Verfahren wird dadurch schnell und benötigt wenig Speicherplatz.

Da das Objekt sich mit seinem Helligkeitsbereich deutlich vom restlichen Bild abhebt, ist dieses bzw. der Helligkeitsbereich in der Regel durch ein Maximum oder zumindest durch einen eindeutigen Peak, also ein lokales Maximum, im Histogramm repräsentiert. Der Objektbereich kann im Histogramm daher derart ermittelt werden, dass ein das Maximum bzw. einen Peak im Histogramm umgebender Bereich gewählt wird. Der Bereich ist hierbei meist durch die Flanken des Peaks bzw. einen Übergang zu einem flacheren Bereich im Histogramm eindeutig erkennbar. Da bei der Bildbetrachtung die Einfärbung des Objekts, z.B. hell oder dunkel, gegenüber dem restlichen Bild, bekannt ist, kann der Peak im Histogramm leicht ausgemacht werden, z.B. nahe dessen unterem oder oberem Ende.

Wie oben erwähnt, ist in einem das Objekt darstellenden Durchleuchtungsbild das Objekt histogrammseitig durch einen eindeutigen Peak charakterisiert. Der den Peak umgebende Bereich ist daher eindeutig mit dem entsprechenden Objekt korreliert und kann daher leicht als Helligkeitsbereich bzw. Objektbereich ermittelt werden. Dies kann z.B. durch einen entsprechenden Betrachter des Histogramms händisch, computergestützt oder durch ein vollautomatisches Verfahren erfolgen.

Der Objektbereich kann vom restlichen Durchleuchtungsbild auch derart abgegrenzt werden, dass zunächst das absolute Maximum des Histogramms als Zentrum des Objektbereichs, nämlich eigentlicher Peak ermittelt wird. Im außerhalb dieses Peaks, also des Objektbereich liegenden Teil des Histogramms wird ein Grenzwert für die Häufigkeit von auftretenden Bildpixeln ermittelt. Dieser Grenzwert ist so gewählt, dass er eben gerade den restlichen Bildbereich ohne das interessierende Objekt charakterisiert. Bildpixel mit Pixelwerten, deren Häufigkeit oberhalb des Grenzwerts liegt, werden also zum Objekt gezählt, die anderen nicht. Im Verfahren werden daher die Pixelwerte aller Pixel mit Pixelwerten, deren Häufigkeit im Histogramm über dem Grenzwert liegt, auf den ersten Wert, alle anderen Pixel auf den zweiten Pixelwert gesetzt.

Im einfachsten Fall wird der Grenzwert so bestimmt, dass das Grenzwertkriterium nach dem zweithöchsten relativen Maximum im Histogramm sucht. Als Grenzwert wird somit der Maximalwert der Häufigkeit des Maximums außerhalb des Objektbereichs, also in der Regel unterhalb des Peaks und damit das zweithöchste Maximum, gewählt. Hierdurch ist sichergestellt, dass im Bild tatsächlich alle nicht zum Objektbereich zählenden Helligkeitswerte, also Pixelwerte gesetzt werden. Ein relatives Maximum ist hierbei dadurch charakterisiert, dass nach beiden Seiten, also zu größeren und kleineren Pixelwerten hin, die Häufigkeit im Histogramm abfällt.

Der obengenannte Grenzwert kann durch einen Bediener des Verfahrens nachjustierbar sein. Somit kann durch Echtzeitbildbetrachtung nach z.B. persönlicher Erfahrung des Bedieners ein entsprechend passender und sinnvoll erscheinender Bereich des Durchleuchtungsbildes als Objektbereich gewählt und somit die entsprechend richtig erscheinenden Kanten des Objekts als Kontur ermittelt werden.

Vor der Erstellung des Histogramms aus dem Durchleuchtungsbild kann dieses, z.B. mit einem entsprechenden Glättungsfilter, geglättet werden. Dies führt zu einer Unterdrückung der rauschbedingten Impulsspitzen im Histogramm. Die Impulsspitzen könnten fälschlicherweise zur falschen Lokalisierung der oben genannten Maxima, und damit zur Fehlinterpretation des Helligkeits-(Objekt-)bereiches im Histogramm führen. Auch könnte der höchste und zweithöchste Maximalwert im Histogramm verfälscht sein. Dies würde ebenfalls zu einer falschen Lokalisierung des Helligkeits-(Objekt-)bereiches im Histogramm führen.

Eine ca. drei- bis zehnmalige Glättung hat sich in der Praxis als besonders erfolgreich erwiesen.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 8. Die Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren ausführen kann und weist hierzu insbesondere eine entsprechend ausgebildete Auswerteeinheit auf. Die Vorteile der Vorrichtung wurden bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.

Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

1 ein Durchleuchtungsbild (Maskenbild) eines Patienten vor einer Kontrastmittelgabe,

2 ein Durchleuchtungsbild (Peak-Op-Bild) desselben Patienten nach Kontrastmittelgabe,

3 ein Subtraktionsbild der Bilder aus 1 und 2,

4 ein Histogramm des Subtraktionsbildes aus 3,

5 ein aus dem Bild aus 3 erzeugtes Flächenbild, welches nur Pixelwerte "0" und "2" enthält,

6 das Flächenbild aus 5 nach einer Kantenglättung,

7 ein aus dem geglätteten Flächenbild von 6 erzeugtes Konturbild,

8 ein Livebild des Patienten mit Katheter, mit überlagertem Konturbild aus 7,

9 das Überlagerungsbild aus 8 mit zusätzlich überlagertem Maskenbild aus 1.

1 zeigt ein Röntgenbild 2 eines Patienten 4 bzw. dessen Beckenbereichs. Am Patienten 4 soll eine DSA-Untersuchung mit anschließender Katheterbehandlung im Beckenbereich durchgeführt werden. Das Röntgenbild 2 wird deshalb vor Gabe eines Kontrastmittels als Maskenbild oder Nativbild aufgenommen. Es zeigt lediglich die Knochenstrukturen 5 des Patienten 4, Blutgefäße sind nicht sichtbar.

Dem Patienten 4 wird nun Kontrastmittel verabreicht, welches sich durch dessen Blutbahnen bzw. -gefäße 6 in Strömungsrichtung des Blutes ausbreitet. Im Verlauf der Ausbreitung des Kontrastmittels bzw. des Kontrastmittelbolus werden (entsprechend dem Röntgenbild 2) laufend nicht dargestellte Röntgenbilder aufgenommen. Diese Röntgenbilder werden im Rahmen der DSA in bekannter Weise aufsummiert bzw. aus diesen ein in 2 dargestelltes Peak-Op-Bild 8 erzeugt. Im Peak Op-Bild 8 sind neben den im Röntgenbild 2 dargestellten Knochenstrukturen 5 auch die mit Kontrastmittel kontrastierten Blutgefäße 6 zu erkennen.

Im Rahmen der DSA wird nun vom Peak-Op-Bild 8 das Röntgenbild 2 subtrahiert, um so zu einem in 3 dargestellten Subtraktionsbild 10 zu gelangen. Peak Op-Bild 8 und Röntgenbild 2 unterscheiden sich zwar im Wesentlichen durch das dargestellte Blutgefäß 6, sind jedoch auch bezüglich der dargestellten Knochenstruktur 5 des Patienten 4 nicht absolut identisch. Durch die Subtraktion werden daher nicht sämtliche neben dem Blutgefäß 6 dargestellten Körper- bzw. Knochenstrukturen 5, im Beispiel die Knochen 5 des Beckenbereichs des Patienten 4 vollständig ausgelöscht, sondern es verbleiben Artefakte 12 im Subtraktionsbild 10.

Im Gegensatz zum stark bzw. dunkel oder nahezu schwarz kontrastierten Blutgefäß 6 sind jedoch die Artefakte 12 eher grau dargestellt. Die restliche Bildfläche des Subtraktionsbildes 10 ist sehr hell, nahezu weiß.

Im Subtraktionsbild 10 soll nun möglichst genau die Umrisslinie 13 bzw. der Rand oder die Kontur des Blutgefäßes 6 isoliert werden. Das Subtraktionsbild 10 (sowie in der Regel auch die anderen Röntgenbilder) liegt in digitaler Form vor bzw. kann entsprechend digitalisiert werden, so dass es aus einzelnen Bildpixeln 14 aufgebaut ist, welche in 3 in der linken oberen Ecke des Subtraktionsbildes 10 angedeutet sind. Das Subtraktionsbild 10 ist ein 8-bit-Graustufenbild, d.h. jedes Bildpixel 14 hat einen Helligkeitswert zwischen "0" und "255". Der Wert "0" entspricht dabei Weiß, der Wert "255" Schwarz.

Vom Subtraktionsbild 10 wird nun ein Histogramm angefertigt, d.h. die Bildpixel 14, die einen bestimmten Grauwert aufweisen, werden gezählt und deren Anzahl als Häufigkeit H in einem Diagramm über dem jeweiligen Grauwert P aufgetragen. Das Histogramm 16 des Subtraktionsbilds 10 ist in 4 dargestellt.

Da das Blutgefäß 6 im Subtraktionsbild 10 besonders dunkel dargestellt ist, besitzen die dieses repräsentierenden Bildpixel 14 entsprechend große Grauwerte P. Der Peak 18 im Histogramm 16 entspricht deshalb den Bildpixeln 14, die zusammen das Blutgefäß 6 im Subtraktionsbild 10 darstellen, bzw. dem gesamten Bereich 20 der dunklen bis schwarzen Bildpixel 14. Die Artefakte 12 dagegen sind im Subtraktionsbild eher mittelgrau dargestellt, weshalb Sie im Histogramm etwa dem Bereich 22 entsprechen. Die restliche helle Fläche im Subtraktionsbild 10 entspricht in etwa dem Bereich 24 im Histogramm 16 mit sehr kleinen Grauwerten.

In einer ersten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Peak 18 und mit diesem der dem Blutgefäß 6 entsprechende Bereich 20 von Grauwerten durch subjektive Betrachtung, z.B. durch einen nicht dargestellten menschlichen Beobachter oder eine automatische Analyse des Histogramms (z.B. Maximumsuche, Kurvendiskussion, weitere Verfahren der Mathematik, Mustererkennung oder ähnliches) ermittelt. So wird die Untergrenze 26 und Obergrenze 28 des Bereichs 20 bezüglich der Grauwerte P bestimmt. Als Untergrenze 26 ergibt sich z.B. ein Wert von etwa "180" als Obergrenze der Wert "255".

Die im Folgenden genannten Zahlenwerte beziehen sich auf diese beispielhaft genannten Werte.

Eine zweite Ausführungsform des Verfahrens ist in 4 dargestellt. Hier wird neben den zum Peak 18 gehörenden absoluten Maximum H1 der Häufigkeit H das nächstniedrigere relative Maximum H2 im Histogramm 16 bestimmt. Dieses liegt in 4 etwa bei einem Grauwert P von "20" und repräsentiert die gesamte helle Bildfläche im Subtraktionsbild 10, welche eben nicht das Blutgefäß 6 oder Artefakte 12 darstellt. Das Auffinden des Maximums H2 im Histogramm 16 stellt somit ein Grenzwertkriterium dar, um einen Histogrammgrenzwert, nämlich H2 zu bestimmen, welcher eben das Blutgefäß 6 von den restlichen Bildbereichen des Subtraktionsbildes 10 abgrenzt.

Anhand des Grenzwertes H2 werden nun die Untergrenze 26 und die Obergrenze 28 festgelegt. Sämtliche Bildpixel 14 im Subtraktionsbild 10, deren Helligkeitswert P mit einer Häufigkeit von weniger als H2 auftritt, werden nicht zum Objekt, also dem Blutgefäß 6 gerechnet. Daher wird die Untergrenze 26 auf den Wert P=180 gesetzt. Für P<180 ist die Häufigkeit der Bildpixel 14 nämlich kleiner als H2. Der Objektbereich im Histogramm 16 beginnt also an der Untergrenze 26 bei P=180. Die Bildpixel mit Helligkeitswerten zwischen P=180 und P=230 weisen eine Häufigkeit größer H2 auf und werden damit zum Objektbereich gezählt. Ab P>230 sinkt die Häufigkeit der Bildpixel 14 wieder unter H2. Die Obergrenze 28 wird damit zu P=230 bestimmt.

Nun werden wieder alle Bildpixel außerhalb des Bereiches 20, also für P<180 und P>230, auf den Helligkeitswert P=0 gesetzt. Alle anderen Bildpixel mit ursprünglichen Helligkeitswerten zwischen 180 und 230 werden auf den einheitlichen Wert P=2 gesetzt und entsprechend somit wieder im Wesentlichen dem Bereich des Blutgefäßes 6.

Die entsprechenden Bildpixel mit Werten "0" und "2" werden in einem Flächenbild 29 gesetzt, das in 5 gezeigt ist. Dieses ist ein 2-bit-Graustufenbild mit Pixelwerten zwischen 0 und 2. Das Blutgefäß 6 ist damit nicht mehr in unterschiedlichen Helligkeitsschattierungen, wie in 1 bis 3, sondern nur noch einheitlich gefärbt dargestellt.

Das Flächenbild 29 aus 5 wird nun mit einem geeigneten Kantenfilter geglättet. Im Beispiel ist dies z.B. ein 3×3 Binomialfilter mit einem Kern von 121,242,121. Ein entsprechendes Kantenfilter "verschleift" die jeweiligen Übergänge zwischen den Bereichen P=0 und P=2 im Flächenbild 29, welche gerade den Kanten 13 des Blutgefäßes 6 entsprechen. An eben diesen Kanten 13 entstehen durch das Binomialfilter Bildpixel 14 mit Werten P=1, in 6 dargestellt durch einen das Blutgefäß 6 umgebenden Randbereich 30. Die Glättung durch das Filter verschleift nämlich gerade die steilen Übergänge zwischen Pixelwerten "0-2" zu sanfteren, geglätteten Übergängen "0-1-2".

Da diese Übergänge aber genau der Umrisslinie 13 des Blutgefäßes 6 im Flächenbild 29 entsprechen, werden sämtliche Bildpixel 14 mit dem Wert P=1 aus dem Flächenbild 29 gesucht bzw. extrahiert und gemäß 7 in einem Kantenbild 32 gespeichert. Eventuell fehlende Lücken im Randbereich 30 werden z.B. durch dessen Interpolation geschlossen. Der so entstehende Randbereich 30 entspricht somit der Umrisslinie 13 des Blutgefäßes 6 und steht nun im Road-Verfahren in einem isolierten Kantenbild 32 für die weitere Verarbeitung zur Verfügung.

8 zeigt eine erste Anwendung, bei der weitere Röntgenbilder 34 des Patienten 4 erzeugt wurden. Von dem gemessenen Nativbild wird das Maskenbild subtrahiert, so dass die Knochenstruktur nicht mehr erkennbar ist. Erkennbar ist jedoch ein röntgenologisch hochkontrastiger Katheter 36, der vom behandelnden Arzt in das Blutgefäß 6 des Patienten eingeführt ist. Das Blutgefäß 6 ist im Röntgenbild 34 ebenfalls nicht zu erkennen, da es mittlerweile kein Kontrastmittel mehr enthält. Zur Orientierung für den Arzt ist zusätzlich in das Röntgenbild 34 das Kantenbild 32 oder das gefüllte Gefäß ortsrichtig eingeblendet, um dem Arzt durch Darstellung der Umrisslinie 13 des Blutgefäßes 6, also des Randbereichs 30, Orientierungshilfe zu geben, wo sich der Katheter 36 im Blutgefäß 6 gerade befindet.

9 zeigt eine alternative Darstellung eines Röntgenbildes 34. Hier ist nicht nur der Katheter 36 sichtbar, da neben der Einblendung des Randbereiches 30 aus dem Kantenbild 32 außerdem das gemessene Nativbild, also das Röntgenbild 2 aus 1, ortsrichtig eingeblendet ist. Dieses zeigt dem nicht dargestellten Arzt neben dem Rand 30 des Blutgefäßes 6 zur besseren Orientierung auch die Skelettstruktur 5 des Patienten 4. Somit hat der Arzt weitere Informationen, wo genau sich der Katheter 36 im Patienten 4 gerade befindet.

Da das Kantenbild 34 isoliert vorliegt, also keine Artefakte 12 mehr enthält, kann es auch für weitere Subtraktionsverfahren verwendet werden, da keine nicht subtrahierbare Zusatzbildinformation außer dem Randbereich 30 enthalten ist.


Anspruch[de]
Verfahren zur Ermittlung der Kontur (30) eines in einem medizinischen digitalen Durchleuchtungsbild (8) dargestellten Objekts (6), wobei das Objekt (6) im Bild (8) einen charakteristischen Helligkeitsbereich (20) gegenüber dem restlichen Bild (22, 24) aufweist, mit folgenden Schritten:

– ein Histogramm (16) der Häufigkeit (H) der Bildpixel (14) des Durchleuchtungsbildes (8) wird über deren Pixelwerten (P) erstellt,

– der das Objekt (6) repräsentierende Helligkeitsbereich (20) zwischen einem unteren (26) und einem oberen (28) Pixelwert im Histogramm (16) wird ermittelt,

– aus dem Durchleuchtungsbild (8) wird ein Flächenbild (29) erzeugt, bei dem alle Pixel (14) mit Pixelwerten (P) im Helligkeitsbereich (20) auf einen ersten Wert („2"), alle anderen auf einen zweiten („0") Wert gesetzt werden, wobei zwischen erstem („2") und zweitem („0") Wert mindestens ein Zwischenwert („1") existiert,

– das Flächenbild (27) wird mit einem Kantenfilter geglättet, wobei Pixel (14) im Übergangsbereich (30) zwischen erstem („2") und zweitem („0") Wert zumindest größtenteils den Zwischenwert („1") annehmen,

– die Kontur (30) wird aus dem Flächenbild (29) als die Menge aller Bildpixel (14) mit dem Zwischenwert („1") gebildet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der erste Wert "2", der zweite Wert "0" und der Zwischenwert "1" ist. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Helligkeitsbereich (20) das Maximum (H1) des Histogramms (16) enthält, bei dem der Helligkeitsbereich (20) derart ermittelt wird, dass ein das Maximum (H1) im Histogramm umgebender Bereich gewählt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Helligkeitsbereich (20) das Maximum (H1) des Histogramms (16) enthält, bei dem:

– im Histogramm (16) der zweithöchste Maximalwert (Hz) der Häufigkeit (H) als Grenzwert ermittelt wird,

– der Helligkeitsbereich (20) derart bestimmt wird, dass er alle Pixelwerte (P), deren Häufigkeiten (H) im Histogramm (16) über dem Grenzwert liegen, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Grenzwert durch einen Bediener des Verfahrens nachjustierbar ist. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Durchleuchtungsbild (8) vor der Erstellung des Histogramms (16) geglättet wird. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem eine drei- bis zehnmalige Glättung erfolgt. Vorrichtung zur Ermittlung der Kontur eines in einem medizinischen digitalen Durchleuchtungsbild/Peak-OP-Bild dargestellten Objekts, wobei das Objekt im Bild einen charakteristischen Helligkeitsbereich gegenüber dem restlichen Bild aufweist, mit

– einer Histogrammeinheit zum Erstellen eines Histogramms der Häufigkeit der Bildpixel des Durchleuchtungsbildes über deren Pixelwerten, und zur Ermittlung eines das Objekt repräsentierenden Helligkeitsbereiches zwischen einem unteren und einem oberen Pixelwert im Histogramm,

– einer Auswerteeinheit zur Erzeugung eines Flächenbildes aus dem Durchleuchtungsbild, bei dem alle Pixel mit Pixelwerten im Helligkeitsbereich auf einen ersten Wert, alle anderen auf einen zweiten Wert gesetzt werden, wobei zwischen erstem und zweitem Wert mindestens ein Zwischenwert existiert,

– einem Kantenfilter zur Glättung des Flächenbildes, wobei Pixel im Übergangsbereich zwischen erstem und zweitem Wert zumindest größtenteils den Zwischenwert annehmen,

– einer Auswerteeinheit zur Bildung der Kontur aus dem Flächenbild als die Menge aller Bildpixel mit dem Zwischenwert.






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