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DE10122875C1 - Kombiniertes 3D-Angio-Volumenrekonstruktionsverfahren - Google Patents

Kombiniertes 3D-Angio-Volumenrekonstruktionsverfahren

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DE10122875C1 DE10122875A DE10122875A DE10122875C1 DE 10122875 C1 DE10122875 C1 DE 10122875C1 DE 10122875 A DE10122875 A DE 10122875A DE 10122875 A DE10122875 A DE 10122875A DE 10122875 C1 DE10122875 C1 DE 10122875C1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein 3-D-Angio-Volumenrekonstruktionsverfahren für ein dreidimensionales Objekt, basierend auf 2-D-Projektionsaufnahmen unter Vermeidung von Abschattungsartefakten, wobei eine 3-D-Angio-Volumendatensatz (V¶1¶), basierend aus 2-D-Maskenbildern und ein 3-D-Angio-Volumendatensatz (V¶2¶), basierend auf 2-D-Füllbildern erstellt wird und dass durch eine Segmentierung der Gefäßbaum im Füllvolumendatensatz (V¶2¶) isoliert und nach Skalierung zum Maskenbildvolumendatensatz (V¶1¶) addiert wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein 3D-Angio-Volumenrekon­ struktionsverfahren für ein dreidimensionales Objekt basie­ rend auf 2D-Projektionsaufnahmen.
Bei der nativen 3D-Angio-Volumenrekonstruktion (Volumenkon­ struktion basierend auf 2D-Projektionsaufnahmen, die nach der Injektion des Kontrastmittels mit einem C-Bogen-Gerät gewon­ nen werden) treten mitunter Abschattungsartefakte auf, die Metallartefakten gleichen. Die Probleme bestehen dabei im Wesentlichen in einem sehr niedrigen Signal- zu Rauschver­ hältnis im Schattenbereich, einem stark erhöhten Verhältnis von Streustrahlung zu Primärstrahlung und in Strahlaufhär­ tungsartefakten. Die genannten Effekte führen im Bild zu dunklen Stellen zwischen den kontrastmittelgefüllten Gefäßen und zu Streifen, die sich über den gesamten rekonstruierten Bereich erstrecken. Insbesondere ist die Erkenntlichkeit in der nahen Umgebung der mit Kontrastmittel gefüllten Gefäße stark herabgesetzt.
Metallartefakte sind bei traditionellen CT-Verfahren schon seit langem ein Problem, für die es verschiedene Korrekturan­ sätze gibt. Eine Gemeinsamkeit dieser Korrekturverfahren ist, das Metall aufgrund der endlichen Detektordynamik als opakes Objekt zu betrachten. Demgemäss werden die im Metallschatten gemessenen Schwächungswerte völlig ignoriert und als un­ brauchbar angesehen. Die damit entstehenden "Lochprojektio­ nen" müssen dann aber ergänzt werden, um einen vollständigen Datensatz für die Rückprojektion zu erhalten. Der am weites­ ten verbreitete Algorithmus aus der 2D-CT (MAR-Algorithmus) überbrückt die fehlenden eindimensionalen Projektionsdaten durch eine lineare Funktion. Ein solches Vorgehen ist jedoch bei einer Angio-Volumenrekonstruktion, deren Einzelprojektio­ nen mit einem DSA-Gerät (Digitale Subtraktion Angiographie) 2D-CT (MAR-Algorithmus) überbrückt die fehlenden eindimensio­ nalen Projektionsdaten durch eine lineare Funktion. Ein sol­ ches Vorgehen ist jedoch bei einer Angio-Volumenrekonstruk­ tion, deren Einzelprojektionen mit einem DSA-Gerät (Digitale Subtraktion Angiographie) gewonnen werden, wegen des 2D-Charakters der Projektionsbil­ der viel zu aufwendig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Volumenre­ konstruktionsverfahren zu schaffen, bei dem Abschattungsarte­ fakte in einfacher Weise beseitigt werden können.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein 3D-Angio-Volumendatensatz V1 basierend auf 2D-Mas­ kenbildern und ein 3D-Angio-Volumen-Datensatz V2 basierend auf 2D-Füllbildern erstellt wird und dass durch eine Segmen­ tierung der Gefäßbaum im Füllvolumendatensatz V2 isoliert und nach Skalierung zum Maskenbildvolumendatensatz V1 addiert wird.
Gemäß der Erfindung werden also bei einer Standard-DSA-Auf­ nahmesequenz sowohl Maskenbilder, das heißt Projektionsauf­ nahmen ohne Kontrastmittel, als auch Füllbilder, das heißt Projektionsaufnahmen mit Kontrastmittel erzeugt. Im Volumen­ datensatz V1 basierend auf Maskenbildern entstehen wegen des Nichtvorhandenseins von Kontrastmittel in den Gefäßen auch keine Abschattungen. Durch Überlagerung des aus dem Füllvolu­ mendatensatz V2 segmentierten Gefäßbaums lässt sich somit ein vollständiger 3-D-Angio-Volumendatensatz ohne jede Abschat­ tungsartefakte erstellen, wobei ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Rekonstruktionsverfahrens darin besteht, dass die Kombination der 3D-Datensätze durch einfache Additi­ on erfolgen kann. Ein Registrierungsschritt ist dazu nicht notwendig, da sowohl V1 als auch V2 mit Bezug auf das gleiche Koordinatensystem rekonstruiert werden. Damit ergibt sich ein äußerst einfaches Verfahren um nieder- oder mittelkontrastige Objekte zusammen mit hochkontrastigen Gefäßbäumen artefakt­ frei darzustellen.
Neben der Möglichkeit den Gefäßbaum direkt aus dem Füllvolu­ mendatensatz V2 zu segmentieren, wobei die Segmentierung bei­ spielsweise durch einfaches Thresholding, d. h. Schwellwertsetzung, oder mittels Region Growing, d. h. Zusammenfassung benachbarter und/oder verwandter Voxel (Volumenelemente), erfolgen kann, wobei das Ergebnis anschießend mittels morpho­ logischer Operationen verfeinert wird, hat es sich in Weiter­ bildung der Erfindung als besonders zweckmäßig erwiesen, die Segmentierung des Gefäßbaums aus dem Differenzvolumendaten­ satz ΔV = V2 - V1 zu erstellen.
In der Zeichnung sind die beiden Funktionsdiagramme zur Ge­ winnung artefaktfreier Darstellungen dreidimensionaler Objek­ te mit hochkontrastigen Gefäßbäumen dargestellt.
In Fig. 1 ist gezeigt wie aus den 2D-Maskenbildern und den 2D-Füllbildern zunächst die Volumendatensätze V1 und V2 er­ zeugt werden. Aus dem Volumendatensatz V2 wird durch eines der bekannten Segmentierverfahren der Gefäßbaum [V2] segmen­ tiert und nach Skalierung durch Addition mit dem Maskenbild­ volumendatensatz V1 überlagert, um den Endvolumendatensatz VE zu erhalten.
Beim Rekonstruktionsverfahren nach Fig. 2 wird nach der Er­ stellung der Volumendatensätze V1 und V2 zunächst der Masken­ bildvolumendatensatz V1 vom Füllvolumendatensatz V2 subtra­ hiert und aus diesem Differenzvolumen ΔV der kontrastmittel­ gefüllte Gefäßbaum segmentiert, was sich erheblich sauberer und kontrastreicher erzielen lässt als wenn man den Füllvolu­ mendatensatz V2 direkt extrahiert. Das segmentierte Diffe­ renzvolumen [ΔV] wird wiederum skaliert und zum Maskenbildvo­ lumendatensatz V1 addiert. Schließlich erhält man den endgül­ tigen Volumendatensatz VE.

Claims (4)

1. 3D-Angio-Volumenrekonstruktionsverfahren für ein dreidi­ mensionales Objekt basierend auf 2D-Projektionsaufnahmen un­ ter Vermeidung von Abschattungsartefakten, dadurch gekennzeichnet, dass ein 3D-Angio-Volumen­ datensatz (V1) basierend auf 2D-Maskenbildern und ein 3D- Angio-Volumendatensatz (V2) basierend auf 2D-Füllbildern er­ stellt wird und dass durch eine Segmentierung der Gefäßbaum im Füllvolumendatensatz (V2) isoliert und nach Skalierung zum Maskenbildvolumendatensatz (V1) addiert wird.
2. Rekonstruktionsverfahren nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass die Seg­ mentierung des Gefäßbaums aus dem Differenzvolumendatensatz (ΔV = V2 - V1) erfolgt.
3. Rekonstruktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentierung des Gefäßbaumes durch Tresholding erfolgt.
4. Rekonstruktionsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmentierung des Gefäßbaumes mittels Region Growing erfolgt, und das Ergebnis mittels morphologischer Operationen verfei­ nert wird.
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