DE69635906T2

DE69635906T2 - Anatomisches visualisierungs- und messsystem

Info

Publication number: DE69635906T2
Application number: DE69635906T
Authority: DE
Inventors: D. Steven Thetford Center PIEPER; A. Michael Cambridge MCKENNA; T. David Somerville CHEN
Original assignee: INTERACT MEDICAL TECHNOLOGIES; INTERACT MEDICAL TECHNOLOGIES CORP
Current assignee: INTERACT MEDICAL TECHNOLOGIES; INTERACT MEDICAL TECHNOLOGIES CORP
Priority date: 1995-12-29
Filing date: 1996-12-26
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: AU1568897A; EP0954830B1; EP0954830A1; WO1997024697A1; EP0954830A4; DE69635906D1; US20070253610A1; US5825908A; US20050018892A1; US7149333B2

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein medizinisches Gerät und speziell auf anatomische Visiualisierungs- und Meßsysteme.
Hintergrund der Erfindung
Viele medizinische Verfahren müssen hinter einer inneren anatomischen Stelle ausgetragen werden, die normalerweise vom Blick des Arztes versteckt ist. In diesen Situationen verwendet der Arzt typischer Weise eine Scanning-Einrichtung um die Anatomie des Patienten an der inneren Stelle vor und in Vorbereitung der Ausführung des aktuellen medizinischen Verfahrens zu untersuchen. Diese Scan-Einrichtungen beinhalten typischer Weise CT-Scanner, MRI-Vorrichtungen, Röntgenmaschinen, Ultraschallvorichtungen und dergleichen und dienen im wesentlichen dem Zweck, den Arzt mit einer Art von Visualisierung der inneren anatomischen Struktur des Patienten zur Vorbereitung des aktuellen medizinischen Verfahrens zu versorgen. Der Arzt kann dann diese Information zur Planung des medizinischen Verfahrens im Voraus verwenden unter Berücksichtigung der patientenspezifischen anatomischen Struktur.
Zusätzlich zum Vorstehenden kann der Arzt auch die aus diesem vorherigen Scanning erhaltene Information zur präziseren Identifikation des Ortes der ausgewählten Strukturen (d. h. Tumore oder dergleichen) benutzen, die ihrerseits innerhalb des Inneren eines inneren Organs oder anderer interner Körperstrukturen lokalisiert sein können.
Als Ergebnis kann der Arzt dann leichter an den ausgewählten Strukturen während des nachfolgenden medizinischen Verfahrens einschleusen.
Weiterhin können die anatomischen Strukturen, die für den Arzt interessant sind, in vielen Fällen relativ klein und/oder mit dem blanken Auge schwierig zu identifizieren sein. In diesen Situationen kann vorheriges Scannen der inneren anatomischen Struktur des Patienten unter Verwendung von hochauflösenden Scaneinrichtungen dem Arzt bei der Lokalisierung verschiedener Strukturen von Interesse während des anschließenden medizinischen Verfahrens helfen.
Zusätzlich zum vorher Gesagten werden Scan-Einrichtungen der oben beschriebenen Art häufig in rein diagnostischen Verfahren benutzt. Z. B. könnten Scan-Einrichtungen wie sie oben beschrieben wurden zum Anschauen von Stenosis in einer Blutader oder den Aufbau von Plaque in einer Blutader oder der Verdünnung der Aortawand etc., verwendet werden.
Allgemein tendieren die Scan-Einrichtungen der oben beschriebenen Art dazu, zweidimensionale Bilder, d. h. „2-D" von der anatomsischen Struktur des Patienten zu erzeugen. In vielen Fällen sind die Scan-Einrichtungen zur Erzeugung eines Satzes von 2-D Bildern angepaßt, wobei jedes 2-D Bild des Satzes zu jedem anderen 2-D Bild des Satzes in Übereinstimmung mit einigen vorbestimmten Verhältnissen angepaßt ist. Zum Beispiel erzeugen CT-Scanner typischer Weise eine Serie von 2-D Bildern, wobei jedes 2-D Bild mit einer spezifischen Ebene oder „Scheibe" korrespondiert, die durch die anatomische Struktur des Patienten aufgenommen wurde. Weiterhin wird bei vielen Scan-Einrichtungen der Winkel und der Abstand zwischen sich gegenüberliegenden Bildebenen oder Schnitten sehr wohl definiert, d. h. jede Bildebene oder Schnitt kann parallel zur jeder anderen Bildebene oder Schnitt gesetzt werden und gegenüberliegende Bildebene oder Schnitte können in vorbestimmten Abständen zueinander beabstandet werden.
Beispielsweise könnten die parallelen Bildebenen 1mm voneinander beabstandet gesetzt werden.
In einem System der soeben beschriebenen Art kann der Arzt jedes 2-D Bild individuell betrachten und, durch Betrachtung einer Serie von 2-D Bildern in geeigneter Sequenz geistig einen dreidimensionalen (d. h. „3-D") Eindruck von der inneren anatomischen Struktur des Patienten erzeugen.
Einige Scan-Einrichtung beinhalten, als Bestandteil ihrer Grundausrüstung, zugeordnete Computerhardware und -software zum Aufbau einer 3-D Datenbank aus der gescannten anatomischen Struktur des Patienten unter Verwendung einer Vielzahl der vorangegangenen 2-D Bilder. Beispielweise beinhalten einige CT und MRI Scanner solch zugeordnete Computerhardware und -software als Bestandteil ihres Basissystems. Alternativ kann solch zugeordnete Computerhardware und -software unabhängig von den Scaneinrichtungen vorgesehen sein als eine Art von Zubehör zu dem System; in diesem Fall werden die Daten aus den gescannten 2-D Bildern von der Scaneinrichtung zu der zugeordneten Computerhardware und -software in einem separaten Schritt gespeist. In jedem Fall kann ein geübter Bediener unter Verwendung eines solchen Apparates einen Satz von gescannten 2-D Bildern erzeugen, die Daten aus diesen gescannten 2-D Bildern in eine 3-D Datenbank der gescannten anatomischen Struktur einordnen und verschiedene zusätzliche Bilder der gescannten anatomischen Struktur unter Verwendung der 3-D Datenbank erzeugen. Diese Maßnahme hat sich als sehr starkes Werkzeug erwiesen, weil es im wesentlichen einem Arzt erlaubt, die gescannte anatomische Struktur des Patienten aus einer weiten Variation von unterschiedlichen Blickrichtungen zu betrachten. Als Ergebnis wird das Verständnis des Arztes von der gescannten anatomischen Struktur des Patienten im allgemeinen stark verbessert.
Zusätzlich beinhalten Scan-Systeme der oben beschriebenen Art oftmals Hardware und/oder Software Tools, die Messungen aus der gescannten anatomischen Struktur des Patienten herzustellen erlauben. Beispielsweise lassen viele dieser Systeme den Arzt Linien auf ein Bild der anatomischen Struktur des Patienten legen und dann die Länge dieser Linien zur Initiierung der Größe der betrachteten Struktur berechnen. Der Artikel „Dreidimensionale Bilder von Blutadern unter Verwendung von Konusstrahl CT", Y. Kawata et al., Proc. Int. Conf. on Image Processing, 1994, pp. 140–144, befaßt sich mit 3-D Rekonstruktionen von Blutadern aus Bildern von Sagittalschnitten und diskutiert unter anderem wie die Entfernung zwischen Punkten des Verlaufs einer Blutader berechnet wird und die Volumina der abgeleiteten anatomischen Strukturen berechnet werden. Der Artikel „Visualization of the abdominal aorta using three-dimensional computer models reconstructed from MR images" von J.W. Peifer et al., Proc. Conf. on Vizualization in Biomedical Computing, 1990, pp. 252–257, offenbart ein 3-D Modell für Aderstrukturen basierend auf verbundenen konischen Segmenten, die innewohnende geometrische Messungen unterstützen, welche aus den aufgedeckten anatomischen Strukturen erzeugt werden.
Während die 2-D Schnittbilder durch die oben genannten Scan-Einrichtungen erzeugt werden und/oder die 3-D Datenbankbilder durch die oben genannte zugeordnete Computerhardware und -software erzeugt werden und im Allgemeinen von großem Vorteil für den Arzt sind, bestehen immer noch wesentliche Grenzen.
Einerseits wird mit bestehenden Systemen jedes gescannte 2-D Schnittbild als separates und unterscheidbares Bild angezeigt und jedes Bild welches von der 3-D Datenbank erzeugt wird, wird als ein separates und unterscheidbares Bild angezeigt. Unglücklicherweise können Ärzte manchmal schwierig zusammenbringen, was sie auf einem Bild sehen mit dem was sie auf einem anderen Bild sehen. Beispielsweise und ohne Beschränkung können Ärzte manchmal Schwierigkeiten bei der Korralation von dem, was sie auf einem bestimmten gescannten 2-D Schnittbild sehen, mit dem was sie auf einem bestimmten Bild sehen, welches von der 3-D Datenbank erzeugt wurde, haben.
Andererseits kann ein Arzt in vielen Situationen Bilder einer gescannten anatomischen Struktur eines Patienten als Vorbereitung für die Durchführung einer nachfolgenden medizinischen Anwendung betrachten, in welcher eine prothetische Maßnahme an dem Patienten befestigt werden muß. In diesen Situationen kann es relativ schwierig und/oder zeitaufwändig für den Arzt sein, akkurat zu messen und alle anatomischen Dimensionen, die zur ordentlichen Dimensionierung der prothetischen Vorrichtung am Patienten notwendig sind, zu verarbeiten. Beispielsweise kann ein Patient in bestimmten Situationen ein abdominales aortisches Aneurisma („AAA") in der Nachbarschaft der Aortaverzweigung am Darmbein entwickeln und die Reparatur oder der Austausch der betroffenen Vaskularstruktur mit einer prothetischen Vorrichtung kann angezeigt sein. In diesem Fall ist es extrem wichtig für den Arzt vor der Anwendung des Verfahrens zu unterscheiden, die richtige Länge und die Querschnittsdimensionen für jeden betroffenen Bereich der Blutader zur richtigen Dimensionierung der geeigneten prothetischen Vorrichtung für den Patienten sicherzustellen. Unglücklicherweise kann es schwierig und/oder unmöglich sein, ordentliche anatomische Messungen mit vorhandenen Visualisierungssystemen durchzuführen. Dies wurde als zumindest teilweise wahr bewiesen, bei anatomischen Strukturen die sich entlang eines gewundenen Weges erstrecken und/oder die eine komplexe und variabel verzweigte Struktur haben wie z. B. Blutadern.
Weiterhin kann es in vielen Fällen wünschenswert sein, einen Arzt mit einer speziellen Aufsicht eines spezifizierten Bereichs einer anatomischen Struktur eines Patienten auszustatten. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, einem Arzt einen Blick zu ermöglichen, der senkrecht zu der Länge einer Blutader gemacht wurde, wobei dieser Blick an einer sehr speziellen Stelle entlang dieser Blutader aufgenommen wurde. Solch ein Blick kann für Verständnis und/oder Meßzwecke erwünscht sein. Unglücklicherweise kann es schwierig und/oder unmöglich sein, solch einen Blick unter Verwendung existierender Visualisierungssysteme genau zu erzeugen.
Zusätzlich zum Vorausgesagten, mag ein Arzt in vielen Situationen an der genauen Berechnung eines Volumens interessiert sein, welches einem speziellen Teil der Anatomie des Patienten zugeordnet ist. Beispielsweise und ohne Beschränkung kann ein Arzt das Volumen einer Thrombose in einer Aorta über eine Zeit verfolgen wollen oder die Größe eines Tumors während der Chemotherapie usw. Unglücklicherweise kann es schwierig und/oder unmöglich sein, solche Berechnungen unter Verwendung der existierenden Visualisierungssyteme durchzuführen.
Gegenstände der Erfindung
Damit übereinstimmend ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, zur Visualisierung und Vermessung anatomischer Strukturen.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, wobei ein gescanntes 2-D Schnittbild geeigneterweise mit einem Bild kombiniert werden kann, welches aus einer 3-D Datenbank erzeugt wurde, um auf diese Weise ein einziges zusammengesetztes Bild zu erzeugen.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, bei welchem ein Marker auf einem 2-D Schnittbild platziert werden kann, welches auf einem Bildschirm angezeigt wird und dieser Marker wird automatisch in geeigneter Weise in ein 3-D Computermodell eingebracht, welches durch das System erhalten wird und ebenso in jede andere 2-D Schnittbilddatei, die durch das System aufrecht erhalten wurden.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, bei welchem der Rand einer vorbestimmten Größe einem Marker zugeordnet werden kann wie er oben beschrieben wurde und wobei weiterhin der Rand automatisch in das 3-D Computermodell eingebracht wird und in jede andere 2-D Schnittbilddatei in Übereinstimmung mit dem Marker.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, bei welchem die Peripherie der Objekte, die in einem 3-D Computermodell des Systems enthalten sind, automatisch in jeder 2-D Schnittbilddatei, die durch das System aufrecht erhalten wird, identifiziert werden kann und weiterhin, bei welchem die Peripherie dieser Objekte geeigneter Weise in 2-D Schnittbildern, die durch das System angezeigt werden, beleuchtet werden kann.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, bei welchem patientenspezifische anatomische Dimensionen wie Länge und/oder Querschnittsdimensionen schnell, einfach und genau berechnet werden können.
Noch ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, welches im einzelnen gut zur Anwendung bei der Berechnung patientenspezifischer anatomischer Dimensionen bei Strukturen ist, die eine gewundene und/oder verzweigte Konfiguration wie z. B. Blutadern haben.
Und ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, bei welchem ein geeigneter Satz gescannter 2-D Bilder in eine 3-D Datenbank umgewandelt werden kann, wobei die Information betreffend der patientenspezifischen anatomischen Strukturen aus der Information, die in der 3-D Datenbank enthalten ist, segmentiert werden kann und diese segmentierte Information dann zur Bestimmung anatomischer Merkmale, wie eine Mittellinie der anatomischen Struktur, die segmentiert worden ist, benutzt werden kann.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, welches geeignet ist, einem Arzt einen einzelnen schrägen Blick auf einen spezifizierten Bereich der anatomischen Struktur des Patienten, d. h. eine Ansicht, die senkrecht zur Länge einer Blutader gemacht wurde, leicht und genau zu präsentieren, wobei diese Ansicht an einer sehr spezifischen Stelle entlang der Blutader aufgenommen wurde.
Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, bei welchem patientenspezifische anatomische Volumina schnell, leicht und genau berechnet werden können.
Und ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorzusehen, bei welchem ein geeigneter Satz gescannter 2-D Bilder in eine 3-D Datenbank eingebracht werden kann, die Informationen betreffend der patientenspezifischen anatomischen Strukturen aus der Information die in der 3-D Datenbank enthalten ist, segmentieren zu können und diese segmentierte Information dann benutzt werden kann, zur Berechnung gewünschter patientenspezifischer anatomischer Volumina.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Visualisierung und Messung anatomischer Strukturen vorzusehen.
Und ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren vorzusehen, bei welchem patientenspezifische anatomische Dimensionen wie Länge und/oder Querschnittdimensionen schnell, leicht und genau bestimmt werden können.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren vorzusehen, bei welchem ein geeigneter Satz gescannter 2-D Bilder in eine 3-D Datenbank eingebracht werden kann, wobei die Information bezüglich der patientenspezifischen anatomischen Strukturen aus der Information, die in dieser 3-D Datenbank enthalten ist, segmentiert werden kann und diese segmentierte Information dann zur Bestimmung anatomischer Merkmale wie Mittellinie der anatomischen Struktur, die segmentiert wurde, benutzbar ist.
Und ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur leichten und genauen Darstellung für einen Arzt mit einem speziellen schrägen Blick auf einen spezifizierten Bereich einer anatomischen Struktur eines Patienten darzustellen, d. h. eine Ansicht die senkrecht zur Länge einer Blutader gemacht wurde, wobei diese Ansicht an einer sehr spezifischen Stelle entlang dieser Blutader entnommen wurde.
Noch ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur schnellen, leichten und genauen Bestimmung patientenspezifischer anatomischer Volumina vorzusehen.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese und andere Gegenstände werden durch die vorliegende Erfindung entsprechend den Ansprüchen 1,4 und 8 bestimmt, welche ein anatomisches Visualisierungs- und Meßsystem vorsieht, welches eine erste Datenbank enthält, die eine Vielzahl von 2-D Schnittbildern vorsieht, welche durch Scannen einer anatomischen Struktur erzeugt wurden. Diese 2-D Schnittbilder werden in einem ersten Datenformat gespeichert. Eine zweite Datenbank wird auch vorgesehen, welche ein 3-D Computermodell der gescannten anatomischen Struktur vorsieht. Dieses 3-D Computermodell enthält ein erstes Softwareobjekt, welches repräsentativ für die gescannte anatomische Struktur ist und die durch eine 3-D Geometriedatenbank definiert ist.
In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden Mittel zur Selektierung einzelner 2-D Schnittbilder aus der ersten Datenbank vorgesehen. Es werden auch Mittel zum Einsetzen eines zweiten Softwareobjekts in das 3-D Computermodell vorgesehen, um auf diese Weise das 3-D Computermodell zu vergrößern. Das zweite Softwareobjekt wird ebenso durch die 3-D Geometriedatenbank definiert und beinhaltet eine ebene Oberfläche. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird das zweite Softwareobjekt in das 3-D Computermodell eingebracht an der Stelle, die mit der Position des ausgewählten 2-D Schnittbildes relativ zur gescannten anatomischen Struktur korrespondiert. Mittel zur Kartographisierung des Gewebes des speziellen 2-D Schnittbildes auf die ebene Oberfläche des zweiten Softwaregegenstandes werden ebenfalls vorgesehen. Mittel werden auch vorgesehen, zur Darstellung eines Bildes des vergrößerten 3-D Computermodells um gleichzeitig einen Blick auf sowohl das erste Softwareobjekt und das spezielle 2-D Schnittbild vorzusehen, welches gewebemäßig auf die ebene Oberfläche des zweiten Softwaregegenstandes kartographiert wurde.
In einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung beinhaltet das System eine erste Datenbank, die eine Vielzahl von 2-D Schnittbildern enthält, welche durch Scannen der anatomischen Struktur erzeugt wurden. Diese 2-D Schnittbilder werden in einem ersten Datenformat gespeichert. Eine zweite Datenbank wird ebenfalls vorgesehen, die ein 3-D Computermodell der gescannten anatomischen Struktur beinhaltet. Dieses 3-D Computermodell beinhaltet ein erstes Softwareobjekt, welches für die gescannte anatomische Struktur repräsentativ ist und durch die 3-D Geometriedatenbank definiert wird. Im zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden auch Mittel zum Einsetzen eines zweiten Softwareobjekts in das 3-D Computermodell vorgesehen um das 3-D Computermodell zu vergrößern.
Das zweite Softwareobjekt wird ebenfalls durch eine 3D-Geometriedatenbank definiert und beinhaltet eine ebene Oberfläche. Weiterhin werden auch Mittel zur Bestimmung des speziellen 2D-Schnittbildes vorgesehen, welches mit der Position der ebenen Oberfläche des zweiten Softwareobjekts korrespondiert, welches in das vergrößerte 3D-Computermodell eingesetzt worden ist.
In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden auch Mittel zur Gewebekartographierung des spezifischen 2D-Schnittbildes vorgesehen, welches mit der Position dieser ebenen Oberfläche auf der ebenen Oberfläche des zweiten Softwareobjekts korrespondiert. In diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden auch Anzeigemittel zum Anzeigen eines Bildes auf dem vergrößerten 3D-Computermodell für einen Arzt vorge sehen, um gleichzeitig den Blick auf das erste Softwareobjekt und das spezifische 2D-Schnittbild vorzusehen, welches auf der ebenen Oberfläche des zweiten Softwareobjekts gewebekartographiert wurde.
In jedem der vorausgegangenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung kann die 3D-Geometriedatenbank ein Oberflächenmodell vorsehen. Gleicherweise kann das System weiterhin Mittel zum Einsetzen eines Markers in die erste Datenbank vorsehen, wobei der Marker automatisch in die zweite Datenbank eingefügt wird und wobei der Marker weiterhin automatisch angezeigt wird, wo er in jedem vom System gezeigten Bild geeignet ist. Weiterhin kann das System den Rand einer vorbestimmten Größe in Übereinstimmung mit dem oben genannten Marker vorsehen. Zusätzlich kann das System weiter Mittel zur automatischen Identifizierung des Randes jedes Objektes vorsehen, welches in der zweiten Datenbank enthalten ist zur Identifizierung der korrespondierenden Datenpunkte in der ersten Datenbank, wobei der Rand solcher Objekte geeigneterweise in jedem Bild, welches durch das System angezeigt wurde, beleuchtet werden kann.
Oftmals wird die gescannte Struktur eine interne anatomische Struktur beinhalten.
In noch einer weiteren Form der vorliegenden Erfindung kann das Visualisierungs- und Meßsystem Mittel zur Bestimmung patientenspezifischer anatomischer Dimensionen beinhalten, wie z. B. Länge und/oder Querschnittsdimensionen unter Verwendung geeigneter gescannter 2D-Bilddaten. Noch spezieller kann das Visualisierungs- und Meßsystem Mittel zur Anwendung eines geeigneten Satzes gescannter 2D-Bilder in einer 3D-Datenbank enthalten, Mittel zur Segmentierung von Informationen bezüglich patientenspezifischer anatomischer Strukturen aus der Information, die in der 3D-Datenbank enthalten ist, Mittel zur Bestimmung von anatomischen Merkmalen aus dieser segmentierten Information wie eine Mittellinie der anatomischen Struktur die segmentiert wurde, Mittel zur Spezifizierung einer durchzuführenden Messung basierend auf den bestimmten anatomischen Eigenschaften und Mittel zur Berechnung der so spezifizierten Messung.
In einer noch spezielleren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Visualisierungs- und Meßsystem im einzelnen zur Bestimmung patientenspezifischer anatomischer Dimensionen gut angepaßt für Strukturen, die eine gewundene und/oder verzweigte Konfiguration haben, z. B. Blutadern. In dieser Form der Erfindung ist das Visualisierungs- und Meßsystem geeignet es zu ermöglichen, einen geeigneten Satz von gescannten 2D-Bildern in einer 3D-Datenbank anzuwenden;

(2) die volumetrischen Daten, die in der 3D-Datenbank enthalten sind, in einen Satz von 3D-Stellen zu segmentieren in Übereinstimmung mit der zu messenden spezifischen anatomischen Struktur;
(3) die Spezifizierung einer Zweiglinie jeder innerhalb der spezifischen anatomischen Struktur von Interesse befindlichen verzweigenden Struktur, die innerhalb des volumetrischen Datensatzes vorliegt, welcher diese Zweigstruktur allein anzeigt, wobei die Zweiglinie durch Auswahl geeigneter Start- und Endstellen auf zwei der gescannten 2D-Bilder des Satzes angezeigt wird;
(4) Berechnung eines Zentralpfades im volumetrischen Datensatz dieser verzweigenden Struktur, welche innerhalb der spezifischen anatomischen Struktur von Interesse enthalten ist, wobei der Zentralpfad durch Berechnung jedes gescannten 2D-Bildes korrespondierend zur Zweiglinie bestimmt wird und das Zentrum für die verzweigende Struktur in dem speziellen gescannten 2D-Bild enthalten ist;
(5) Anwendung eines Kurvenalgorithmus auf die Zentralpfade die oben bestimmt wurden, um Daten für jene Bereiche der anatomischen Struktur zu gewinnen, die zwischen den oben ge nannten Zweiglinien liegen können und zur Glättung jedweden Rauschens, das in dem System auftreten kann; und
(6) Anwendung bekannter Techniken zur Erzielung von Raumkurven um die gewünschten anatomischen Dimensionen zu bestimmen.

In einer weiteren Form der vorliegenden Erfindung kann das Visualisierungs- und Meßsystem Mittel zur einfachen und genauen Darstellung für den Arzt bei einem speziellen schrägen Blick auf einen spezifizierten Bereich der anatomischen Struktur des Patienten beinhalten, d. h. ein Blick der senkrecht auf eine Blutader gerichtet ist an einer sehr speziellen Stelle entlang der Blutader.
In einer anderen Form der vorliegenden Erfindung kann das Visualisierungs- und Meßsystem Mittel zur noch genaueren Messung der Dimensionen einer anatomischen Struktur durch Verwendung eines oder mehrerer schräger Blicke, die entlang der Länge dieser anatomischen Struktur genommen wurden, beinhalten. In einer noch weiteren Form der vorliegenden Erfindung kann das Visualisierungs- und Meßsystem Mittel zur Bestimmung patientenspezifischer anatomischer Volumina unter Verwendung geeigneter gescannter 2D-Bilddaten beinhalten. Spezieller kann das Visualisierungs- und Meßsystem Mittel zur Anwendung eines geeigneten Satzes von gescannten 2D-Bildern in einer 3D-Datenbank beinhalten, Mittel zur Segmentierung von Informationen bezüglich patientenspezifischer anatomischer Strukturen aus der Information, die in der 3D-Datenbank enthalten ist, Mittel zur Bestimmung dieser segmentierten Information anatomischer Volumina aus der anatomischen Struktur, die segmentiert wurde, Mittel zur Spezifizierung einer Struktur von Interesse und Mittel zur Berechnung des Volumens aus der spezifizierten Struktur.
Die vorliegende Erfindung enthält ebenfalls ein verbessertes Verfahren zur Visualisierung und Messung anatomischer Strukturen.
Die vorliegende Erfindung enthält auch ein Verfahren zur Berechnung patientenspezifischer anatomischer Dimensionen unter Verwendung geeigneter 2D-Bilddaten. In einer Form der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren die Schritte

(1) Anwendung eines geeigneten Satzes gescannter 2D-Bilder in einer 3D-Datenbank;
(2) Segmentierung von Informationen bezüglich patientenspezifischer anatomischer Strukturen aus der Information, die in der 3D-Datenbank enthalten ist;
(3) Berechnung anatomischer Merkmale für diese segmentierte Information wie die Zentrallinie der anatomischen Struktur, die segmentiert wurde;
(4) Spezifizierung einer durchzuführenden Messung basierend auf den berechneten anatomischen Merkmalen; und
(5) Berechnung der so spezifizierten Messung.

Die vorliegende Erfindung beinhaltet ebenfalls ein Verfahren zur leichten und genauen Darstellung eines speziellen Bereiches einer anatomischen Struktur eines Patienten für einen Arzt mit einem speziellen schrägen Blick, d. h. ein Blick der senkrecht zu einer Blutader aufgenommen wurde an einer sehr speziellen Stelle entlang der Blutader.
Die vorliegende Erfindung beinhaltet ebenfalls ein Verfahren zur Berechnung patientenspezifischer anatomischer Volumina unter Verwendung geeigneter gescannter 2D-Bilddaten. In einer Form der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Verfahren die Schritte

(1) Anwendung eines geeigneten Satzes gescannter 2D-Bilder in einer 3D-Datenbank;
(2) Segmentierung der Information bezüglich der patientenspezifischen anatomischen Strukturen aus der Information, die in der 3D-Datenbank enthalten ist;
(3) Volumenbestimmung aus dieser segmentierten Information für die anatomische Struktur die segmentiert wurde;
(4) Spezifizierung einer Struktur von Interesse; und
(5) Berechnung des Volumens der spezifizierten Struktur

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Diese und andere Gegenstände und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden weiter offenbart oder ergeben sich als offensichtlich durch die folgende detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung, die zusammen mit den zugehörigen Zeichnungen erwähnt wird, wobei gleiche Ziffern gleiche Teile bezeichnen und wobei weiterhin:
1: ein schematischer Blick zum Zeigen einer Scanvorrichtung zur Erzeugung eines Satzes von 2D-Bildern aus der Anatomie eines Patienten ist;
2: ein 2D-Schnittbild korrespondierend zu einem Axialschnitt durch das Abdomen eines Individums ist;
3: eine Serie von Datenrahmen korrespondierend zu 2D-Schnittbildern zeigt, die in einem parallelen Feld liegen;
4: ein schematischer Blick zum Zeigen der Scandaten innerhalb eines exemplarischen Datenrahmens ist;
5: Scandaten zeigt, die in einer ersten Speichereinrichtung oder einem Medium gespeichert wurden, zurückgeholt, verarbeitet und dann wieder in einer zweiten Datenspeichervorrichtung oder einem Medium abgespeichert;
6: ein schematischer Blick auf ein System zur Wiedererlangung und dem Anblick von Scandaten ist;
7: eine schematische Ansicht auf einen Einheitswürfel zum Gebrauch bei der Definition polygonaler Oberflächenmodelle ist;
8: das Datendateiformat des polygonalen Oberflächenmodells des einfachen Einheitswürfels entsprechend 4 illustriert;
9a–9f: die Vielfalt von Auswahlmenüs zeigen, die in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung anwendbar sind;
10: ein Bild welches auf ein Fenster unter Verwendung der Daten, die in dem 3D-Computermodell enthalten waren, zeigt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
11: ein Schnittbild zeigt, welches auf ein Fenster in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung gezeichnet wurde;
12 ein zusammengesetztes Bild zeigt aus der Information die sowohl in dem 3-D Computermodell als auch der 2-D Scheibenbilddatenstruktur enthalten war;
13 eine schematische Illustration ist, welche das Verhältnis zwischen Axialschnitten, Sagitalschnitten und Koronalschnitten zeigt;
14 drei unterschiedliche Bilder zeigt, die auf einem Computerbildschirm zur gleichen Zeit dargestellt werden, wobei ein Marker in jedes der Bilder eingefügt ist;
15 einen Marker darstellt, der in einem Bild gezeigt wird, welches aus dem 3-D Computermodell erzeugt wurde, wobei der Marker durch einen Rand von vorbestimmter Größe umgeben wird;
16 ein 2-D Schnittbild zeigt, wobei die Peripherie eines Objektes automatisch durch das System erleuchtet worden ist;
17 eine schematische Darstellung zeigt mit verschiedenen anatomischen Strukturen auf einem 2-D Schnittbild, wobei das 2-D Schnittbild axial durch das Abdomen eines Patienten genommen wurde an einem Ort oberhalb der aortischen/iliac Verzweigung;
18 eine schematische Darstellung ist, die verschiedene anatomische Strukturen auf einem anderen 2-D Schnittbild zeigt, wobei das 2-D Schnittbild durch das Abdomen desselben Patienten genommen wurde an einem Ort unterhalb der aortischen/iliac Verzweigung;
17A und 18A schematische Darstellungen sind, wie die der 17 und 18 ausgenommen dass Segmentierung in der 3-D Datenbank vorgenommen wurde um die Vascularstruktur des Patienten zu erleuchten;
19 eine schematische Illustration ist, die dieselbe Vascularstruktur des Patienten zeigt in dem Bereich um die aortische/iliac Verzweigung, mit Verzweigungslinien die die Aorta des Patienten und die zwei iliac Zweige spezifizieren;
20 eine schematische Illustration ist, die zeigt wie der Zentralbereich für die Verzweigungsstruktur, enthalten in einem einzelnen gescannten 2-D Bild berechnet wird;
21 eine schematische Illustration ist, die den sich schlängelnden centroiden Pfad zeigt, der für jede der bezüglichen Zweiglinien entsprechend 19 berechnet wurde;
22 eine schematische Illustration ist, die die Raumkurve zeigt, welche durch Anwendung eines Kurvenalgorithmus auf zwei der centruiden Pfade entsprechend 21 berechnet wurde, wobei die Struktur zwischen den Verzweigungslinien ausgefüllt ist und die Centruiddaten durch eine „paßt am besten" Interpolationstechnik geglättet wurden;
23 ein Flußdiagramm ist, welches darstellt wie patientenspezifische anatomische Daten aus gescannten 2-D Bilddaten in Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung bestimmt werden können;
24 eine schematische Darstellung ist, welche ein schräges Schnittpolygon zeigt, das senkrecht zur Zentrallinie einer Blutader verläuft;
25 eine kumulative Summentabelle ist, zur Berechnung von Längen entlang einer anatomischen Struktur;
26 eine Zentrallinienlängenberechnung Dialogbox zeigt, die auf einem Display zu einem Fenster gezogen wurde;
27 ein 3-D Grafikabbild zeigt, welches in das 3-D Modell eingesetzt wurde und welches auf dem Display sichtbar ist um den Bereich der Zentrallinie zu zeigen die durch den Arzt für eine Längenberechnung spezifiziert wurde;
28 eine kumulative Summentabelle ist zur Berechnung von Volumina mit Bezug auf eine anatomische Struktur;
29 eine Volumenberechnungsdialogbox zeigt, die zu einem Fenster in einem Display gezogen wurde und
30 ein 3-D Grafikabbild zeigt, welches in das 3-D Modell eingesetzt wurde und welches auf dem Display sichtbar ist, um das Volumen zu zeigen, welches durch den Arzt unter Verwendung der Volumenberechnungsdialogbox spezifiziert wurde.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform Basissystem
Unter Betrachtung der 1 wird eine Scaneinrichtung 5 gezeigt, wie sie die interne anatomische Struktur eines Patienten 10 scannt, wobei der Patient 10 auf einer Scanplattform 15 liegt.
Die Scanvorrichtung 5 ist von der Art, dass sie zur Erzeugung von Scandaten korrespondierend zu einer Serie von 2-D Bildern geeignet ist, wobei jedes 2-D Bild zu einer spezifischen Betrachtungsebene oder einem „Schnitt" durch den Körper des Patienten korrespondiert. Weiterhin ist die Scaneinrichtung 5 so ausgelegt, dass der Winkel und der Abstand zwischen gegenüberliegenden Bildebenen oder Schnitten sehr gut definiert werden kann, d. h. jede Bildebene oder jeder Schnitt kann parallel zu jeder anderen Bildebene oder jeden anderen Schnitt gesetzt werden und gegenüberliegende Bildebenen oder Schnitte können mit vorbestimmtem Abstand voneinander beabstandet sein. Beispielsweise können die parallelen Bildebenen 1mm beabstandet gesetzt werden. Die Scandaten die von der Scaneinrichtung 5 erhalten wurden, können als ein 2-D Schnittbild auf einem Display 20 gezeigt werden und/oder in deren 2-D Schnittbilddatenform gespeichert werden in einem ersten Bereich 23 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 25. Weiterhin können zusätzliche Informationen, die den Scandaten zugeordnet sind (d. h. Patientenname, Alter, etc.) in einem zweiten Bereich 27 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 25 gespeichert werden. Beispielsweise kann die Scaneinrichtung 5 einen CT-Scanner der Art enthalten, die von GE Medical Systems of Milwaukee, Wisconsin hergestellt wurden.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein 2-D Schnittbild der Art, wie es durch die Scaneinrichtung 5 erzeugt wurde und auf dem Display 20 dargestellt, das 2-D Schnittbild entsprechend 2 enthalten. In dem speziellen Beispiel entsprechend 2 korrespondiert das gezeigte 2-D Schnittbild zu einem axialen Schnitt der durch das Abdomen eines Individuum genommen wurde und zeigt unter anderem die Leber des Individuums.
Die Scaneinrichtung 5 kann deren Scandaten in jeder einzelnen aus einer Vielzahl verschiedener Datenstrukturen formatieren. Beispielsweise kann die Scaneinrichtung 5 ihre Scandaten in das spezielle Datenformat formatieren, welches von einem CT-Scanner verwendet wurde der Art, wie durch GE Medical Systems of Milwaukee, Wisconsin hergestellt. Insbesondere werden mit derartiger Scaneinrichtung die Scandaten im allgemeinen als eine Serie aus Daten „Rahmen" gehalten, wobei jeder Datenrahmen zu einem einzelnen 2-D Schnitt Bild korrespondiert, welches durch den Körper des Patienten genommen wurde. Weiterhin sind innerhalb jedes Datenrahmens die Scandaten im allgemeinen so organisiert, dass sie die gescannte anatomische Struktur an einer besonderen Stelle innerhalb des 2-D Schnittbildes repräsentieren. Solche Datenstruktur ist allgemein bekannt für Scaneinrichtungen der Art, wie sie der vorliegenden Erfindung zugeordnet sind. Jedoch sollte es bevorzugt werden, dass die vorliegende Erfindung unabhängig von einzelnen Datenformaten ist, die durch die Scaneinrichtung 5 verwendet werden. Zum Zwecke vorliegender Erfindung können die Scandaten die durch die Scanvorrichtung 5 zur Verfügung gestellt werden in annähernd jeder gewünschten Datenstruktur formatiert werden, so lang wie diese Datenstruktur richtig definiert ist, wobei die Scandaten zurückerlangt und verwendet werden können wie im Folgenden in weiteren Details offenbart wird.
Zum Zwecke der Illustration vorliegender Erfindung kann es zweckdienlich sein, sich die Scandaten, die durch die Scanvorrichtung 5 erzeugt wurden, sich so organisiert zu denken, wie es die Datenstrukturen schematisch in 3 und 4 zeigen.
Insbesondere 3 zeigt eine Serie von Datenrahmen 30A, 30B, 30C usw. die in einem parallelen Feld aufgeführt sind. Jeder dieser Datenrahmen 30A, 30B, 30C usw. korrespondiert mit einem einzelnen 2-D Schnittbild welches durch den Körper des Patienten durch die Scanvorrichtung 5 aufgenommen wurde, wobei die 2-D Schnittbilder parallel zueinander aufgenommen wurden. Zusätzlich sind gegenüberliegende Bildebenen oder Schnitte durch einen konstanten, vorbestimmten Abstand, z. B. 1mm voneinander beabstandet. Es wird bevorzugt, daß die Datenrahmen 30A, 30B, 30C usw. zusammen einen volumetrischen Datensatz bilden, der repräsentativ für die gescannte anatomische Struktur des Patienten ist.
Weiterhin wird in 4 gezeigt, dass die Scandaten, die innerhalb eines beispielhaften Datenrahmens 30A enthalten sind, in einem XY Koordinatenschema repräsentiert werden, um so schnell und einfach die gescannte anatomische Struktur zu identifizieren, die an einer bestimmten Stelle innerhalb des 2-D Schnittbildes vorliegt. Typischerweise repräsentieren die Scanndaten bezüglich einer besonderen XY Koordinate einen Bildintensitätswert. Dieser Bildintensitätswert reflektiert im allgemeinen eine Eigenschaft der spezifischen anatomischen Struktur die gescannt wurde, d. h. Gewebedichte.
Wie oben bemerkt wurde, werden die Scandaten, welche durch die Scanvorrichtung 5 erzeugt wurden, in einer 2-D Schnittbilddatenform gespeichert in dem ersten Bereich 23 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 25, wobei die Scandaten in einem bestimmten Datenformat gespeichert werden welches durch den Hersteller der Scanvorrichtung 5 bestimmt wurde.
In Übereinstimmung vorliegender Erfindung und mit Blick auf 5 werden die Scandaten, die im ersten Bereich 23 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 25 gespeichert wurden verarbeitet, bearbeitet und dann erneut in einer Datenspeichereinrichtung oder einem Medium 30 abgespeichert.
Insbesondere werden die Scandaten, die in einem ersten Bereich 23 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 25 gespeichert sind geladen, verarbeitet um so die Scandaten, die durch die Scanvorrichtung 5 erzeugt wurden, von ihrer 2-D Schnittbilddatenform in ein 3-D Computermodell der anatomischen Struktur des Patienten zu konvertieren. Diese 3-D Computermodell wird dann in einem ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 abgespeichert. Zusätzlich werden die Scandaten, die in einem ersten Bereich 23 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 25 abgespeichert wurden, geladen und in notwendiger Weise verarbeitet um die Scandaten in einem bevorzugten Datenformat für die 2-D Schnittbilddaten zu konvertieren. Die 2-D Schnittbilddaten werden dann in diesem bevorzugten Datenformat im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 abgespeichert.
Weiterhin kann die zusätzliche Information, die den Scandaten zugeordnet ist (z. B. Patientenname, Alter, etc.), welche ursprünglich im zweiten Bereich 27 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 25 gespeichert waren, in einem dritten Bereich 42 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert werden.
In Übereinstimmung mit vorliegender Erfindung, kann ein Arzt, sobald das 3-D Computermodell im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 abgespeichert wurde und die 2-D Schnittbilddaten in einem bevorzugten Datenformat im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums abgespeichert wurden dann einen geeigneten programmierten Computer verwenden um das 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 30 gespeichert ist und/oder die 2-D Schnittbilddaten, die im zweiten Bereich 40 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 30 gespeichert sind verwenden, um die gewünschten patientenspezifischen Bilder zu erzeugen.
Insbesondere und mit Blick auf 6 kann ein Arzt, nachdem das 3-D Computermodell im ersten Bereich 35 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 30 gespeichert worden ist und die 2-D Schnittbilddaten in einem bevorzugten Datenformat im zweiten Bereich 40 einer Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 30 abgespeichert worden sind einen in geeigneter Weise programmierten Computer 50 verwenden, der durch die Inputvorrichtung 55 betrieben wird, zum Zutritt zum 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert wurde und/oder zu den 2-D Schnittbilddaten, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert wurden, um so die gewünschten patientenspezifischen Bilder zu erzeugen und diese Bilder auf einem Display 60 zu zeigen.
Letztlich wird bevorzugt, dass die spezifisch verwendete Datenstruktur zum Speichern des 3-D Computermodells im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 und die spezifisch verwendete Datenstruktur die verwendet wurde zum Speichern der 2-D Schnittbilddaten im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder eines Mediums 30 abhängen wird von der spezifischen Ausrüstung des Computers 50 und von dem einzelnen Betriebssystem der angewendeten Software die auf dem Computer 50 läuft.
Jedoch im allgemeinen ist das 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist, bevorzugter Weise strukturiert als eine Sammlung von Softwareobjekten, wobei jedes Softwareobjekt als ein polygonales Oberflächenmodell von der im Stand der Technik wohl bekannten Art definiert ist. Beispielsweise kann eine gescannte anatomische Struktur wie die menschliche Leber aus drei unterschiedlichen Softwareobjekten modelliert werden, wobei die äußere Oberfläche der allgemeinen Abmessungen der Leber ein Softwareobjekt ist, die äußere Oberfläche der Vascularstruktur der Leber ein zweites Softwareobjekt ist und die äußere Oberfläche eines Tumors der in der Leber lokalisiert wurde, ein drittes Softwareobjekt. In einem anderen Beispiel zeigen 7 und 8 in typischer Weise die Definition eines Softwareobjekts durch ein polygonales Oberflächenmodell. Insbesondere zeigt 7 die Eckpunkte eines Einheitswürfels in einem X-Y-Z Koordinatensystem und 8 zeigt das Datendateiformat des polygonalen Oberflächenmodells für diesen einfachen Einheitswürfel. Wie allgemein bekannt ist, können komplexere Formen wie menschliche anatomische Struktur in korrespondierenden Formeln ausgedrückt werden.
Weiterhin wird das 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist, durch Analyse der 2-D Schnittbilddaten, die im ersten Bereich 23 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 25 gespeichert sind, unter Verwendung von im Stand der Technik gut bekannten Techniken erschaffen werden. Beispielsweise können die 2-D Schnittbilddaten, die im ersten Bereich 23 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 25 gespeichert sind unter Verwendung des wohlbekannten „Marching Cubes" Algorithmus berechnet werden, welcher ein sogenannter „Brute Force" Oberflächenkonstruktionsalgorithmus ist, der isodichte Oberflächen aus einem volumetrischen Datensatz herauszieht unter Erzeugung von einem bis fünf Dreiecken innerhalb von Voxel, welche die Oberfläche enthalten. Alternativ können die 2-D Schnittbilddaten, die im ersten Bereich 23 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 25 gespeichert sind in dem 3-D Computermodell im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert werden durch einige andere geeignete Modellalgorithmen, um so das gewünschte 3-D Computermodell zu erhalten, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtungen oder des Mediums 30 gespeichert wird.
Wie oben erwähnt werden die spezifischen Datenstrukturen, die zum Speichern der 2-D Schnittbilddaten im zweiten Bereich der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 verwendet werden, ebenfalls von der spezifischen Natur des Computers 50 und insbesondere des Betriebssystems und der Anwendungssoftware die auf dem Computer 50 läuft, abhängen.
Jedoch im allgemeinen sind die 2-D Schnittbilddaten, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind, bevorzugt strukturiert als eine Serie aus Datenrahmen, wobei jeder Datenrahmen zu einem besonderen 2-D Schnittbild korrespondiert, welches durch den Körper des Patienten aufgenommen wurde, und wo die Scandaten innerhalb jedes Datenrahmens so organisiert werden, dass sie die gescannte anatomische Struktur an einer besonderen Stelle innerhalb des 2-D Schnittbildes repräsentieren.
Bevorzugterweise enthält der Computer 50 einen Power-PC basierenden Computertyp mit Macintosh Betriebssystem (Mac OS), d. h. einen Power-PC Macintosh 8100/80 der Art, wie sie von Apple Computer Inc. of Cupertino, California, hergestellt werden. Zusätzlich wird bevorzugt, dass der Computer 50 mit der Systemsoftware von Macintosh läuft, d. h. Mac OS Version 7.5.1 der Art, dass der Computer 50 schnell ein 3-D Computermodell erzeugt, welches in Apples wohlbekanntem Quickdraw 3-D Datenformat formatiert ist und Bilder, die aus den 3-D Computermodell erzeugt wurden, anzeigt, wobei dieser Computer 50 schnellen Zugriff hat und 2-D Bilder anzeigt, die in Apples wohlbekanntem Quicktime Bilddatenformat formatiert sind.
Die Inputvorrichtungen 55 beinhalten bevorzugterweise durch die üblichen Computerinputeinrichtungen die einem Power-PC basierten Macintoshbetriebssystem Computer zugeordnet sind, d. h. die Inputeinrichtungen 55 enthalten bevorzugterweise ein Keyboard, eine Maus usw.
Insoweit wird in vorliegender Erfindung ebenfalls bevorzugt, dass das 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist, im Apple's Quickdraw 3-D Datenformat formatiert wird, wobei der Mac OS Computer 50 schnell und einfach Zugriff zum 3-D Computermodell hat, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist und Bilder, die aus dem 3-D Computermodell berechnet wurden, auf dem Display 60 anzeigt.
Insoweit wird in vorliegender Erfindung ebenfalls bevorzugt, dass die 2-D Schnittbilddaten, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind, im Apple's Quicktime Bilddatenformat formatiert wurden. Auf diesem Weg kann der Computer 50 schnell und einfach die gescannten 2-D Schnittbilder, die durch die Scanvorrichtung 5 enthalten wurden, anzeigen. Es wird bevorzugt, dass für den Fall, dass die Scanvorrichtung 5 die Scandaten im bevorzugten Quicktime Bilddatenformat formatiert, keine Reformatierung der 2-D Schnittbilddaten vor der Speicherung der 2-D Schnittbilddaten im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 notwendig wird. Jedoch falls die Scanvorrichtung 5 Daten in einer abweichende Datenstruktur formatiert, die Reformatierung der 2-D Schnittbilddaten notwendig wird, um diese in das bevorzugte Quicktimebilddatenformat zu bringen.
Derartiges Bilddatenreformatieren ist im Stand der Technik wohl bekannt.
Als Ergebnis kann man erkennen, dass ein von einem Arzt betriebener Computer 50 über die Inputvorrichtungen 55 ein gewünschtes Bild aus dem 3-D Computermodell erzeugen kann, welches innerhalb des ersten Bereichs 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist. Insbesondere kann ein Arzt Inputvorrichtung 55 verwenden um (1) ein Fenster auf dem Display 60 zu öffnen, (2) den Computer zu dem gewünschten Blickwinkel anweisen,
(3) das korrespondierende Bild der gescannten anatomischen Struktur zu erzeugen aus dem gewünschten Blickwinkel unter Verwendung des 3-D Computermodells, welches innerhalb des ersten Bereichs 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist und (4) das Bild im offenen Fenster auf dem Display 60 anzeigen.
Zusätzlich kann ein Arzt, der einen Computer 50 über die Inputvorrichtung 55 betreibt, ein gewünschtes 2-D Schnittbild aus den 2-D Schnittbilddaten erzeugen, die innerhalb des zweiten Bereichs 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind. Insbesondere kann der Arzt die Inputvorrichtung 55 verwenden, um (1) ein Fenster auf dem Display 60 zu öffnen, (2) ein spezielles 2-D Schnittbild auszuwählen, welches innerhalb des zweiten Bereichs 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist und (3) dieses Schnittbild in dem offenen Fenster auf dem Display 60 zeigen.
Insbesondere und mit Blick auf 9A–9F wird der Computer 50 bevorzugterweise so programmiert, daß er eine Vielzahl von vorbestimmten Menuauswahlen vorsieht, die durch den Arzt beim Betrieb des Computers 50 mittels der Inputvorrichtung 55 auswählbar sind.
Falls auf diese Weise zum Beispiel der Arzt die Erzeugung des gewünschten Bildes aus dem 3-D Computermodell wünscht, welches innerhalb des ersten Bereiches 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist, verwendet der Arzt die Inputvorrichtungen 55 zur Erzeugung des Befehls, das 3-D Computermodell zu zeigen; die Software erzeugt dann ein Fenster, um das Bild zu zeigen, sie ermöglicht ein Bild aus dem 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist und zeigt dann dieses Bild im offenen Fenster auf dem Display 60. Beispielsweise zeigt 10 ein Bild, ausgezogen zu einem Fenster unter Verwendung der Daten, die im 3-D Computermodell enthalten sind und im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert wurden. Der Arzt kann die Inputvorrichtungen 55 verwenden, um die bilderzeugende Software anzuweisen, im Hinblick auf die speziellen Blickwinkel wie gewünscht. Insbesondere ist der Computer 50 vorzugsweise so programmiert, dass der Arzt einen Mauskey drücken kann und dann auf das Objekt ziehen kann um das Objekt in den gewünschten Blickwinkel zu drehen. Zusätzlich ist der Computer 50 vorzugsweise so programmiert, dass der Arzt auch das Keyboard und die Maus verwenden kann, um den Blick näher oder weiter weg zu bewegen, oder das Objekt Seite auf Seite oder nach oben oder unten bezüglich der Bildebene zu verschieben. Das Programmieren derartiger Computeranwendung ist im Stand der Technik wohl bekannt.
In gleicher Weise kann der Arzt Menuauswahlmöglichkeiten von der Art wie in 9A–9F verwenden, um ein Fenster auf dem Display 60 zu öffnen und dann in diesem Fenster ein gewünschtes 2-D Schnittbild aus dem zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 zeigen. Der Computer 50 ist so programmiert, dass der Arzt zwischen verschiedenen Schnittbildern durch die Inputvorrichtungen 55 auswählen kann. Beispielsweise zeigt 11 ein 2-D Schnittbild, welches durch das Betriebssystem zu einem Fenster gezogen wurde unter Verwendung der Daten, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten waren. In diesem Fall ist der Computer 50 so programmiert, dass durch Ziehen des Icon 70 vor und zurück entlang der Rutschbahn 75 der Arzt vorwärts und rückwärts durch die Kollektion der Axialschnitte blättern kann, d. h. bei 11, in welcher der Axialschnitt #21 angezeigt wird, das Verlagern des Icon 70 nach links veranlassen könnte den Axialschnitt #20 zur Anzeige zu bringen und das Verlagern des Icon 70 zur rechten Seite den Axialschnitt #22 zur Anzeige bringen könnte. Zusätzlich ist der Computer 50 vorzugsweise so programmiert, dass der Arzt durch das Bild ebenfalls aus der vorliegenden Schnittnummer zu einer nächsten oder der folgenden Schnittnummern schreiten kann unter Verwendung von Menubefehlen oder durch Klicken des Mauscursers auf die Einzelschritticons 76, die auf der rechten Seite der Rutschbahn 75 gesetzt sind. Der Computer 50 ist vorzugsweise auch so programmiert, dass Menubefehle vorgesehen sind um die Schnittfensteranzeige direkt zu dem ersten oder letzten Schnittbild im 2-D Schnittbildsatz zu ändern oder die Anzeige des Schnittfensters zu einer vom Anwender spezifizierten Schnittnummer zu verändern. Das Programmieren derartiger Computerbetriebs für diesen Effekts ist im Stand der Technik wohl bekannt.
Als Konsequenz der Verwendung vorgenannter Hardware und Softwarearchitektur, d. h. den Macintoshcomputer, Max OS, das Apple QuickDraw 3D Datenformat und Software und das Apple QuickTime Bilddatenformat und Software oder einige äquivalente Hardware und Software ist es möglich, ein zusätzliches Softwareobjekt in das 3-D Computermodell einzusetzen, welches im ersten Bereich 25 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist. Insbesondere ist es möglich, ein zusätzliches Softwareobjekt mit einer „blanken" ebenen Oberfläche in das 3-D Computermodell einzusetzen. Weiterhin ist es unter Verwendung der computerbilderzeugenden Software möglich, ein 2-D Schnittbild aus dem zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 auf die blanke ebene Oberfläche des eingesetzten Softwareobjekts kartenmäßig zu texturieren. Bezeichnenderweise ist, sobald das 3-D Computermodell aus einigen Scandaten wie die 2-D Schnittbilder erschaffen wurde, das spezifische 2-D Schnittbild, welches zu einer vorgegebenen Position auf der blanken ebenen Oberfläche innerhalb des 3-D Computermodells korrespondiert, zu unterscheiden. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung können, sobald ein Bild aus dem 3-D Computermodell erzeugt wurde, sowohl die 3-D Modellstruktur als auch die 2-D Schnittbildstruktur gleichzeitig in ordentlicher Registration gegeneinander angezeigt werden um auf diese Weise ein einzelnes zusammengesetztes Bild aus den beiden separaten Bildern vorzusehen. Beispielsweise zeigt hierzu 12 solch ein zusammengesetztes Bild. Erneut ist der Computer 50 so programmiert, dass der Arzt Inputvorrichtungen 55 benutzen kann um die bilderzeugende Software des Betriebssystems anzuweisen, wo das vorgenannte „zusätzliche" Softwareobjekt in das Modell einzusetzen ist und unter dem speziell gewünschten Blickwinkel. Das Programmieren zur Erzeugung derartigen Computerbetriebs ist im Stand der Technik wohl bekannt.
Zusätzlich ist der Computer 50 auch so programmiert, dass (1) der Arzt die Inputeinrichtungen 55 zur Auswahl eines besonderen 2-D Schnittbildes aus dem zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 auswählen kann und (2) der Computer wird dann automatisch das vorgenannte zusätzliche Softwareobjekt in das 3-D Computermodell einsetzen, so dass die „blanke" ebene Oberfläche an einer Stelle lokalisiert wird, welche mit der Position des ausgewählten 2-D Schnittbildes relativ zu der gescannten anatomischen Struktur korrespondiert. Wiederum ist das Programmieren für den Effekt derartigen Computerbetriebs im Stande der Technik wohl bekannt.
In der vorausgehenden Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde das 2-D Schnittbild, welches durch die Scanvorrichtung 5 erzeugt wurde, allgemein im Zusammenhang von Standard „axial" Schnittbildern diskutiert, die normalerweise erzeugt wurden durch Scaneinrichtung derart, wie sie dieser Erfindung zugeordnet sind. Es ist jedoch bevorzugt, dass die vorliegende Erfindung auch zur Verwendung von sagittal und/oder coronal 2-D Schnittbildern angepaßt ist. Weiterhin wird ebenfalls bevorzugt, dass die vorliegende Erfindung zur Verwendung schräger Schnittbilder, derart wie sie nachfolgend beschrieben werden, angepaßt ist.
Insbesondere und mit Blick auf die 13 wird die relative Orientierung auf die Axial-, Sagittal- und Coronalschnittbilder im Zusammenhang eines schematischen Blicks eines menschliches Körpers 80 gezeigt. Die Scanvorrichtung 5 wird normalerweise Axialschnittbilddaten erzeugen, wenn der Patient gescannt wird. Zusätzlich wird die Scanvorrichtung 5 in vielen Fällen auch Axialschnittdaten in eine 3-D Datenbank (d. h. einen volumetrischen Datensatz) der gescannten anatomischen Struktur anwenden und dann diese 3-D Datenbank zur Erzeugung eines korrespondierenden Satzes von Saggital- und/oder Coronal 2-D Schnittbildern zur Erzeugung verwenden. Im Falle, dass die Scanvorrichtung 5 nicht die Fähigkeit zur Erzeugung der vorgenannten Sagittal- und/oder Coronal 2-D Schnittbilder hat, können solche Sagittal- und/oder Coronal 2-D Schnittbilder aus einem Satz von Axial 2-D Schnittbildern in einem nachfolgenden Verfahren erzeugt werden unter Verwendung von Computerhardware- und Software, die im Stand der Technik wohl bekannt ist. Alternativ, falls gewünscht, kann der Computer 50 programmiert sein zur Erstellung solcher Sagittal- und/oder Coronal 2-D Schnitte „im Fluge" aus den 2-D Schnittbilddaten, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind.
In Verbindung mit vorliegender Erfindung können die Sagittal- und Coronal 2-D Schnittbilddaten mit den Axialschnittbilddaten im zweiten Bereich der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert werden. Bevorzugterweise sind diese Sagittal- und Coronalschnittbilder in genau dem selben Datenformat gespeichert wie die 2-D Axialschnittbilder, wobei sie auf einfache Weise durch den Computer 50 ergriffen und auf dem Display 60 angezeigt werden können, in der selben weise wie vorstehend in Verbindung mit axial 2-D Schnittbildern beschrieben. Als Ergebnis können Axial-, Sagittal- und Coronal 2-D Schnittbilder auf dem Display 60 angezeigt werden, entweder individuell oder gleichzeitig in getrennten Fenstern in der Art, wie in 14 gezeigt. Weiterhin kann bei der Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes der Art, wie in 12 gezeigt (d. h., ein Bild erzeugt sowohl aus dem 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist und ein 2-D Schnittbild, welches im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist) das zusammengesetzte Bild unter Verwendung von Axial-, Sagittal- oder Coronal 2-D Schnittbildern wie, bevorzugt erzeugten.
Es wird ebenfalls bevorzugt, dass das System der vorliegenden Erfindung so konfiguriert ist zur Erzeugung und Verwendung schräger 2-D Schnittbilddaten anstelle der Axial-, Sagittal- und Coronalschnittbilddaten, wie oben beschrieben. Insbesondere ist der Computer 50 so programmiert, dass der Arzt Inputvorrichtungen 55 benutzen kann zur Spezifikation des Ortes der schrägen gewünschten 2-D Schnittbilder und dann erzeugt der Computer 50 dieses 2-D Schnittbild aus dem volumetrischen Datensatz der im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist (d. h. aus der Sammlung von 2-D Schnittbildern, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind.).
Es wird bevorzugt, dass die Datenspeichereinrichtung oder das Medium 30 konventionelle Speichermedien enthalten (d. h. eine Festplatte, eine CD ROM, eine Bandkassette etc.), die entweder an der Anlage selbst oder einer fernen Anordnung, die über geeignete Datentransfermittel verbunden ist.
Marker und Ränder
Im einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Computer 50 so programmiert, daß der Arzt ein spezifisches 2-D Schnittbild in einem auf dem Display 60 geöffneten Fenster anzeigen kann, einen Marker in diesem spezifischem 2-D Schnittbild unter Verwendung einer Maus oder einer anderen Inputvorrichtung 55 platzieren kann und dann den Marker automatisch in sowohl (i) dem 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist und (ii) irgendwelchen geeigneten 2-D Schnittbilddaten, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind automatisch beinhalten wird. Als Ergebnis werden, sobald die Bilder danach aus dem 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind und/oder aus den 2-D Schnittbilddaten, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind, die nachfolgenden Bilder automatisch den Marker anzeigen, wo es vorgesehen ist.
Beispielsweise zeigt 14 einen derartigen Marker 85, der an seiner geeigneten Stelle in jedem der drei angezeigten 2-D Schnittbildern gezeigt wird, d. h. in dem Axialschnittbild 90, dem Sagittalschnittbild 95 und dem Coronalschnittbild 100. Es wird bevorzugt, dass es auch möglich ist für den Marker, angezeigt zu werden, wo es in einem Bild geeignet ist, welches aus dem 3-D Computermodell erzeugt wurde, das im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist; siehe z. B. 15, welche einen derartigen Marker 85 zeigt, der in dem Bild dargestellt wird.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Computer 50 so programmiert, dass der Arzt einen „Rand" von vorbestimmter Größe um einen derartigen Marker herum erzeugen kann. So wurde beispielsweise in 15 ein Rand 105 um den Marker 85 herum platziert. Soweit wird es bevorzugt, dass der Rand 105 in dreidimensionaler sphärischer Form um den Marker 85 erscheinen wird, gerade weil Marker 85 in dreidimensionaler Form erscheint, sobald der Blick nach 15 aus dem 3-D Computermodell erzeugt wurde, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereichrichtung und des Mediums 30 enthalten ist. Alternativ können der Marker und der Rand als einfache Kreise erscheinen, wo Marker 85 und Rank 105 in Zusammenhang mit 2-D Schnittbildern dargestellt werden. Der Rand 105 kann durch einen Arzt verwendet werden zur Bestimmung bestimmter Abstandsrelationen im Kontext der anatomischen Struktur, die auf dem Computer angezeigt wird.
Periphere Beleuchtung
Es wird ebenfalls bevorzugt insoweit das 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist, eine Mehrzahl von Softwareobjekten beinhaltet, die durch polygonale Oberflächenmodelle definiert sind, es möglich ist, den Umfang jedes dieser Objekte in jedem korrespondierenden 2-D Schnittbilddatensatz zu identifizieren der im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist. Als Ergebnis ist es möglich, die Peripherie von jedem derartigen Objekt in jedem 2-D Schnittbild, welches auf dem Display 60 angezeigt wird, zu beleuchten. Auf diese Weise ist der Computer 50 in einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung so programmiert, dass der Arzt eine oder mehrere anatomische Strukturen unter Verwendung einer Inputvorrichtung 55 auswählen kann und der Computer wird dann die Peripherie dieser Struktur in jedem korrespondierenden 2-D Schnittbild, angezeigt auf Display 60, beleuchten. Siehe z. B. 16, wo eine Berandung 110 gezeigt ist, welche die Peripherie eines Objekts 115, angezeigt in einem 2-D Schnittbild, umfährt.
Andere Veränderungen des Basissystems
Weiterhin kann es ebenfalls bevorzugt sein, daß das System in Verbindung mit leblosen Objekten, die durch einen Nichtarzt betrachtet werden, verwendet werden kann, während die vorausgegangene Beschreibung der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit einem anatomischen Visualisierungssystem erfolgte, welches durch einen Arzt verwendet wurde, d. h., das System könnte zur Visualisierung im wesentlichen jedes Objekts verwendet werden, für welches ein 3-D Computermodell und eine Sammlung von 2-D Schnittbilddaten zusammengesetzt werden kann.
Es ist auch vorgesehen, dass jemand das Polygonoberflächenmodell, welches oben mit einigen anderen Typen von Oberflächenmodellen diskutiert wurde, ersetzt. Auf diese Weise soll der Begriff „Oberflächenmodell" wie er hier verwendet wird, beabsichtigter Weise polygonale Oberflächenmodelle beinhalten, parametrische Oberflächenmodelle wie B Spline Oberflächenmodelle, quadralaterale Netze usw.
Zentrallinien Berechnungen
In einer weiteren Form der vorliegenden Erfindung kann das Visualisierungs- und Meßsystem Mittel zur Bestimmung patientenspezifischer anatomischer Dimensionen unter Verwendung geeigneter gescannter 2-D Imagedaten beinhalten.
Zum Zwecke der Darstellung aber nicht zur Begrenzung kann dieser Aspekt der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit der Vaskularstruktur eines Patienten im Bereich der aortischen/iliac Verzweigung diskutiert werden. Durch ein weiteres Beispiel kann derartige Messung im Zusammenhang mit der Reperatur eines aortischen Aneurismas durch Einbau einer Vaskularprothese herangezogen werden.
Insbesondere wird unter Verwendung der vorgenannten Scaneinrichtung 5 ein Satz von 2-D Schnittbildern zuerst erzeugt, bei welchem jedes 2-D Schnittbild mit einer spezifischen Blickebene oder einem „Schnitt" durch den Körper des Patienten korrespondiert. Wie oben erwähnt werden auf diesen 2-D Schnittbildern unterschiedliche Gewebetypen typischerweise repräsentiert durch unterschiedliche Gewebedichten. Beispielsweise zeigt 17 ein 2-D Schnittbild 200, welches durch das Abdomen eines Patienten aufgenommen wurde an einer Stelle oberhalb der aortischen/iliac Verzweigung; 18 zeigt ein 2-D Schnittbild 202, aufgenommen durch das Abdomen desselben Patienten an einer Stelle unterhalb der aortischen/iliac Verzweigung. In diesen Bildern kann das Vaskulargewebe, gezeigt an 205, Knochen an 207, anderes Gewebe an 210 usw. gezeigt werden. Ein geeigneter Satz dieser 2-D Schnittbilder wird in einer 3-D Datenbank angewendet um einen volumetrischen Datensatz vorzusehen, der zur anatomischen Struktur des Patienten korrespondiert. Mit Rückbezug auf das in 6 gezeigte System kann der Satz aus 2-D Schnittbildern in der 3-D Datenbank in dem zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert werden. Insoweit ist es auch bevorzugt, dass die 3-D Daten bank, die jetzt bevorzugt wird, nicht dieselbe ist, wie das 3-D Computermodell, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist; die 3-D Datenbank, die jetzt bevorzugt wird, ist einfacher Weise ein volumetrischer Datensatz aus einer Serie von 2-D Schnittbildern, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind.
Als nächstes wird unter Verwendung des geeignet programmierten Computers 50 der patientenspezifische volumetrische Datensatz (gebildet aus der Ansammlung von 2-D Schnittbildern, enthalten in der 3-D Datenbank) so segmentiert, dass die von Interesse befindlich anatomische Struktur beleuchtet wird.
Dies wird bevorzugt erzeugt wie folgt.
Auf dem Display 60 des Computers werden dem Anwender 2-D Schnittbilder aus der 3-D Datenbank präsentiert, welche bevorzugterweise im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert sind. Wie oben erwähnt, korrespondiert jedes dieser 2-D Bilder zu einer speziellen Blickebene oder einem „Schnitt" durch den Körper des Patienten, oder geringfügig abgeändert festgestellt, repräsentiert jedes dieser 2-D Bilder im wesentlichen einen ebenen Schnitt durch den patientenspezifischen volumetrischen Datensatz, der in der 3-D Datenbank enthalten ist. Wie oben ebenfalls erwähnt, werden die unterschiedlichen Typen von Gewebe an jedem dieser 2-D Schnittbilder allgemein durch unterschiedliche Bildintensitäten repräsentiert. Unter Verwendung von einer oder mehreren der Inputvorrichtungen 55, d. h. eine Maus, erhält der Anwender (der ein Arzt sein kann oder auch nicht) ein einzelnes 2-D Schnittbild zur Betrachtung auf dem Display 60 auf, d. h. Schnittbild #155 und „Schnittbild #155". Der Anwender verwendet dann eine oder mehrere der Inputvorrichtungen 55 zur Auswahl von einem oder mehreren Punkten, die innerhalb der anatomischen Struktur von Interesse liegen. Zweckdienlicherweise können solche vom Anwender gewählten Punkte als „Kernpunkte" bezeichnet werden. Siehe z. B. 17, wo ein Kernpunkt 215 innerhalb des inneren eines Vaskulargewebes 205 zur Identifikation von Blut ausgewählt wurde. Der Anwender verwendet dann eine oder mehrere der Inputvorrichtungen 55 um einen Bereich von Bildintensitäten zu spezifizieren, der zur Korrespondenz der anatomischen Struktur von Interesse im volumetrischen Datensatz erscheint, d. h. Blut innerhalb des Inneren einer Blutader.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wendet der eigens programmierte Computer 50 dann einen Segmentierungsalgorithmus von im Stand der Technik bekannter Art an, um die bezogene Struktur innerhalb der patientenspezifischen 3-D Datenbank heraus zu segmentieren. Bevorzugterweise ist der Computer 50 zur Anwendung einer 3-D verbundenen Komponentensuche durch den volumetrischen Datensatz, der im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist, programmiert, um den Satz volumetrischer Muster zu berechnen, die (i) innerhalb des als Blut spezifizierten Bereichs liegen, und (ii) entlang eines verbundenen Pfades zurück zu einem der Kerne verbunden werden können, wobei jede der Stellen entlang des Pfades ebenfalls innerhalb des als Blut spezifizierten Bereiches ist. Das Ergebnis dieser 3-D verbundenen Komponentensuche ist ein Satz aus 3-D Orten in dem volumetrischen Datensatz, der zum fließenden Blut durch die Blutader korrespondiert. Zum Zwecke der vorliegenden Erfindung kann dieser Satz von 3-D Stellen als die „Blutregion" charakterisiert werden. Die segmentierte anatomische Struktur (d. h. das Blut im Blut der Blutregion) kann dann beleuchtet oder auf andere Weise in jedem der 2-D Schnittbilder identifiziert werden, siehe z. B. 17A und 18A, wo die segmentierte Blutregion im Vaskulargewebe 205 zur Darstellung dieser Beleuchtung kreuzweise schraffiert wurde.
Als nächstes sind die zweige in der segmentierten anatomischen Struktur identifiziert. Zum Beispiel und mit Blick auf 19 werden in vorliegender Erfindung, die sich mit Vaskularstruktur im Bereich der aortischen/iliac Verzweigung befindet, die Aorta und die zwei Iliaczweige separat identifiziert.
Dies geschieht auf folgende Weise. Für jedes der Adersegmente, die Teil der Verzweigungsstruktur von Interesse sind, spezifiziert der Anwender eine Zweiglinie im volumetrischen Datensatz, der das Adersegment einheitlich indiziert. Dies wird unter Verwendung von einer oder mehreren Inputvorrichtungen 55 begleitet um für jede Zweiglinie einen geeigneten „Startort" auf einem der 2-D Schnittbilder auszuwählen, welche innerhalb des zweiten Bereichs 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind und eines geeigneten „Endortes" auf einem anderen der 2-D Schnittbilder, die innerhalb des zweiten Bereiches 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind. Es sollte bevorzugt werden, dass diese Zweiglinien nicht die gesamte Länge der Ader, die von Interesse ist, abdecken müssen und in der Praxis dazu tendieren, kurz vor der Zusammenfügung aufzuhören, wo verschiedene Zweige miteinander zusammengehen. Zur selben Zeit jedoch sollen für eine verbesserte Genauigkeit zur Modellierung der Verzweigungsstruktur die Zweiglinien sich kurz bis vor den Bifurchationpunkt erstrecken.
Für jeden der Aderzweige werden die Start- und Endstellen zur Unterteilung des Blutbereiches wie folgt verwendet:
der Bereich für diesen Aderzweig ist der Satz der Stellen innerhalb der Blutregion die zwischen der Startebene und der Endebene liegen, wobei die Startebene für jeden Aderzweig die 2-D Bildebene ist, die durch die Startstelle der korrespondierenden Verzweigungslinie geht und die End ebene für jeden Aderzweig ist die 2-D Bildebene, die durch die Endstelle für jeden Aderzweig geht.
Obwohl die Erfindung für eine komplexere Verzweigungsstruktur mittels offenbarter Ergänzungen verwendet werden kann, ist es zweckmäßig, eine Aderzweigstruktur zu erörtern, die aus lediglich drei Adersegmenten besteht, die an einem Verzweigungspunkt zusammenkommen, d. h. eine Aderverzweigungsstruktur wie die aortische/iliac Verzweigung, die in 19 gezeigt ist. In diesem Fall würde der Anwender eine Aderregion als die Wurzelregion bestimmen (d. h. die aortische Region 220, definiert durch eine Zweiglinie 225 mit Startort 230, enthalten in einer Startebene 235 und einer Endstelle 240, enthalten in einer Endebene 245) und die anderen Aderregionen als Verzweigungsregion A (d. h. die Iliacregion 250 definiert durch eine Zweiglinie 255 mit Startort 260, enthalten in einer Startebene 265 und einer Endstelle 270, enthalten in einer Endebene 275) und eine Verzweigungsregion B (d. h. die Iliacregion 280, definiert durch eine Zweiglinie 285 mit Startpunkt 290, enthalten in einer Startebene 295 und einer Endstelle 300, enthalten in einer Endebene 305).
Für jede der Aderregionen die im vorausgegangen Schritt bestimmt wurden, wird dann ein centroider Pfad berechnet. Dies wird durch folgende Art erreicht. Zunächst wird in Intervallen entlang der Aderlinie korrespondierend zur volumetrischen Stelle jedes der original 2-D Schnittbilder, die im ersten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind, der Centroid der Aderregion in diesem speziellen 2-D Schnittbild berechnet. Dies wird durch Mittelung der Bilddaten an allen Stellen in diesem 2-D Schnittbild gemacht, die innerhalb der Aderregion liegen, um so einen Centroidpunkt zu erhalten (siehe z. B. 20, welche die Art der Berechnung des Centroids 310 für eine repräsentative Aderregion 312 in einem repräsentativen 2-D Schnittbild 315 darstellt. Der centroide Pfad für jede Ader region wird dann durch den kollektiven Satz der Centroidpunkte zusammengesetzt, die entlang des Adersegments im dreidimensionalen Raum angeordnet sind. Dieser gewundene Pfad, der zur Wurzelregion korrespondiert, wird als Wurzelcentroidpfad bezeichnet und die gewundenen Pfade, die zu den Zweigregionen A und B korrespondieren, werden centroide Zweigpfade A und centroide Zweigpfade B genannt. Siehe z. B. 21, welche eine Mehrzahl von Centroiden 320, einen centroiden Wurzelpfad im allgemeinen bezeichnet an 325, einen centroiden Zweigpfad A, allgemein bezeichnet mit 330 und einen centroiden Zweigpfad B, allgemein indiziert bei 335, alle gezeigt im Zusammenhang einer Aderzweigstruktur wie das aortische/iliac Verzweigungsbeispiel, wie oben diskutiert. Es wird bevorzugt, dass kleine Centroide in dem „unbekannten" Bereich 336 definiert werden, der durch die Endebene 245 und die Startebene 265 begrenzt wird, und der „unbekannte" Bereich 337 der durch die Endebene 345 und die Startebene 295 begrenzt wird. Das System ist so programmiert, dass es dann einen Kurvenglättungsalgorithmus auf die gewundenen Centroidpfade anwendet, die oben bestimmt wurden, um geschätzte Daten für jene Bereiche der anatomischen Struktur zu erzeugen, die zwischen den vorgenannten Verzweigungslinien liegen können und zum Glätten jeglichen Rauschens, das im System auftreten kann.
Dieses wird bevorzugterweise durch einen Splineglättungsalgorithmus in folgender Weise bewirkt. Zunächst werden zwei neue Pfade erzeugt durch Verbinden der Punkte im centroiden Wurzelpfad 325 mit den Punkten in jedem der beiden centroiden Zweigpfade 330 und 335, um auf diese Weise einen Wurzelpfad A und einen Wurzelpfad B zu erzeugen. Diese beiden neuen Pfade werden dann als Input für eine Splineanpassungsroutine verwendet, welche die Koeffizienten für eine stückweise polynome Raumkurve auswählt, welche die Punkte entlang des Pfades im Sinne der kleinsten Fehlerquadratmethode annähert. Die Anzahl der Stücke der Annäherung und die Polynomordnung können durch den Anwender variiert werden. Die Ergebniskurven können als Splinewurzelkurve A und Splinewurzelkurve B bezeichnet werden. Siehe z. B. 22, welche die Splinewurzelkurve B, allgemein mit 340 indiziert, zeigt.
Durch numerische Integration kann die Entfernung entlang der beiden Splines (d. h. Splinewurzel A und Splinewurzel B) unter Verwendung von bekannter Standardtechnik berechnet werden und das Ergebnis kann dem Anwender präsentiert werden. Diese Berechnungen können für eine Vielzahl von Zwecken verwendet werden, d. h. als Hilfe zur Bestimmung der geeigneten Größe einer Vaskularprothese zur Verwendung bei der Reparatur eines Aneurysmas an der aortischen/iliac Verbindung.
Zusätzlich können unter Verwendung wohl bekannter mathematischer Verfahren an jedem Punkt entlang des Splines ein Tangentenvektor und eine Normalebene schnell entweder durch unmittelbare Berechnung oder durch Definition in den Fällen, in denen eine direkte Berechnung undefiniert wäre, bestimmt werden. Durch Berechnung des Abstandes von dem Spline zu den Punkten im volumetrischen Datensatz, der zur Aderzweigregion korrespondiert, die innerhalb einer Epsilondistanz der Normalebene liegen, kann die Form der Ader an jedem Punkt berechnet werden und der Radius eines Kreises, der den Querschnittsbereich der Ader an diesem Punkt am besten annähert, kann ebenso berechnet werden. Auf diese Weise kann das Ergebnis verwendet werden als Hilfe, um die Form des gewünschten Transplantats zu bestimmen.
23 ist ein Flußdiagramm und zeigt, wie die patientenspezifischen anatomischen Dimensionen aus gescannten 2-D Daten in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung bestimmt werden können.
Zusätzlich zum Vorausgegangenen ist es möglich, die oben abgeleitete Zentrallinie zur Erzeugung zusätzlicher Blicke für den Betrachter zu Verwenden und/oder um weitere anatomische Berechnungen und Messungen durchzuführen.
Schrägschnitte abgeleitet von der Zentrallinie
Unter anderem ist es möglich, die Zentallinie, abgeleitet wie oben, zu verwenden, um eine Serie von schrägen Schnitten durch den volumetrischen Datensatz zu konstruieren (wobei der volumetrische Datensatz aus den gescannten 2-D Schnittbildern zusammengesetzt ist, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten sind) derart, dass die rekonstruierten schrägen Schnitte senkrecht zur Zentrallinie angeordnet werden.
Insbesondere können schräge Schnitt per se im Stand der Technik wohl bekannt sein in dem Umfang, dass derartige schräge Schnitte Resamples des volumetrischen Datensatzes sind. Jedoch ist die Anwendbarkeit dieser geschätzten schrägen Schnitte für viele Anwendungen begrenzt, weil es keine expliziten wohl definierten Zusammenhänge zwischen ihrer Position und den anatomischen Strukturen von Interesse gibt. Beispielsweise sind im Falle von Blutadern schräge Schnitte, die senkrecht zur Länge der Blutader liegen, von besonderer Wichtigkeit für den Arzt. Jedoch ist es bei der Erzeugung schräger Schnitte unter Verwendung traditioneller Techniken, d. h. durch Zeigen mit einer Inputvorrichtung 55 während der Betrachtung des Displays 60, sehr schwierig für den Arzt, den schrägen Schnitt zu spezifizieren, der wirklich senkrecht zur Blutader am spezifizierten Punkt ist. Dieses Problem wird mit vorliegender Erfindung vermieden, welche die Zentrallinie, wie oben abgeleitet, zur Erzeugung eines Satzes von schrägen Schnitten verwendet, die senkrecht zur Blutader liegen. Dieser Satz schräger Schnitte, abgeleitet aus der Zentral linie, wird vorzugsweise in einem vierten Bereich 400 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert (5 und 6).
Im allgemeinen besteht ein Weg über den Gedanken zur Erzeugung irgendeines schrägen Schnittes in der Erwägung, ein Vierseitenpolygon in einem Raum, der durch den volumetrischen Datensatz definiert ist, zu platzieren. Dieses Polygon wird dann konvertiert, um die Axialbilder zu erzeugen um auf diese Weise den gewünschten schrägen Schnitt zu generieren. Nach vorliegendem Gebrauch bezeichnet der Begriff „konvertieren" wohl bekannte Techniken der Unterteilung eines Polygons in gleichmäßig beabstandete Intervalle auf einem rechtwinkeligen Netz.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein programmierbarer Computer zur Erzeugung eines spezifischen Satzes schräger Schnitte verwendet, welcher durch die oben abgeleitete Zentrallinie definiert ist. Dies wird wie folgt erreicht. Zuerst wird die Zentrallinie in (n) Inkremente unterteilt. Dies kann durch die Punkte (P₀, P₁...P_n), wie gezeigt in 20 gemacht werden. Eine Linie T_i wird dann für jeden der Punkte P_i abgeleitet, wobei T_i die Tangentenlinie an diesem Punkt P_i ist. Letztlich wird eine Serie von schrägen Schnitten durch Konstruktion einer Serie aus vierseitigen Polygonen konstruiert, von denen jedes bei P_i zentriert ist und normal zu T_i steht. Die Orte der Ecken des Polygons werden in der Art ausgewählt, dass die resultierende Bildorientierung so dicht wie möglich an einem vorausgewähltes Bild orientiert (d. h. axial ist. Diese vierseitigen Polygone werden dann konvertiert, wie oben beschrieben, um einen Satz von schrägen Schnitten vorzusehen, die senkrecht zur Zentrallinie liegen. Wie oben erwähnt wird dieser Satz schräger Schnittbilder im vierten Bereich 400 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert. Zur selben Zeit werden die Eckpunkte jenes vierseitigen Polygons, welches jedem schrägen Schnitt bild zugeordnet ist, im vierten Bereich 400 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 ebenfalls gespeichert, wobei die präzise Stelle jedes schrägen Schnittbildes innerhalb des volumetrischen Datensatzes eingerichtet wird.
Als Ergebnis des vorstehenden sind die schrägen Schnittbilder, die im vierten Bereich 400 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert sind, für den Zugriff durch den Computer 50 in genau derselben Weise wie die 2-D Axialschnittbilder verfügbar, die im zweiten Bereich 40 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30, gespeichert sind.
Weiterhin, nachdem einmal die vorgenannten schrägen Schnitte aus der Zentrallinie abgeleitet wurden, können die schrägen Schnitte dann für eine Vielzahl zusätzlicher Zwecke verwendet werden.
Messung von Durchmessern entlang der Zentrallinie
Wie oben erwähnt, kann durch den Computer 50 auf die schrägen Schnittbilder, die abgeleitet wurden von der Zentrallinie von dem vierten Bereich 400 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30, zugegriffen werden. Der Arzt kann dann die Inputvorrichtung 55 verwenden, um den Computer 50 anzuweisen, auf die schrägen Schnitte an einer einzelnen Stelle entlang der Blutader zuzugreifen und den Durchmesser von ihr zu messen. Insbesondere kann der Arzt die Inputvorrichtung verwenden zum Zugriff auf einzelne schräge Schnitte, die gewünscht sind, und dann zwei diametral gegenüberliegende Zeichen ablegen, um den Durchmesser der Blutader zu definieren; der Computer ist in einer nach Stand der Technik wohl bekannten Weise ausgelegt, um den Abstand zwischen den beiden Zeichen zu berechnen. Insoweit soll bevorzugt werden, mit den vorgenannten schrägen Schnittbildern die Durchmesser der Blutader, die senkrecht zur Blutader an jedem Punkt entlang der Blutader der Definition liegen, so zu messen, dass sie genauer sind als die Durchmesser, die allein durch Axialschnittbilder berechnet wurden und/oder durch koronal und/oder sagittal und/oder Standardbilder, die nicht schräge Schnittbilder sind, die aus der Zentrallinie abgeleitet wurden.
Messen von Entfernungen mit einer kumulativen Summentabelle
Es wurde ebenfalls herausgefunden, dass es vorteilhaft sein kann, die inkrementalen Abstände zwischen den Zentrallinienpunkten P₁, P₂...P_n in einer kumulativen Summentabelle zu speichern, in welcher der erste Zugang, C₀ = 0 ist. Der zweite Zugang, C₁, ist der Abstand zwischen P₁ und P₀ (d. h. C₁= P₁ – P₀); der dritte Eintrag C₂ = C₁+ (P₂ – P₁); usw.. Auf diese Weise ist der Abstand auf der Zentrallinie zwischen irgendwelchen zwei Punkten P_i und P_j einfacherweise D–_ij = C_i – C_j.
In vorliegender Erfindung kann die kumulative Summentabelle derart sein, wie in 25 gezeigt. Diese kumulative Summentabelle wird bevorzugterweise in einem fünften Bereich 405 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert. Der Computer 50 ist ebenfalls so programmiert, daß das Interface des Anwenders eine Zentrallinienlängenberechnungsdialogbox 407 für den Arzt auf dem Display 60 darstellt (26), durch welche der Arzt zwei schräge Schnittbilder spezifizieren kann (unter Verwendung der Inputvorrichtungen 55), welche die Endpunkte der Länge sind, die zu bestimmen ist. Der Computer 50 ist so programmiert, daß er dann die Länge zwischen den ausgewählten schrägen Schnitten bestimmt, durch Berechnung der Differenz von deren Position aus der kumulativen Summentabelle.
Der Computer 50 ist ebenfalls so programmiert, daß ein 3-D Grafikicon 408 (27) in das 3-D Modell eingesetzt wird, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist. Dieser Icon repräsentiert den Bereich der Zentrallinie der Ader, der durch den Arzt über die beiden Schrägschnittbilder spezifiziert wurde, welche die Endpunkte der Länge repräsentieren.
Berechnung von Volumina unter Verwendung einer kumulativen Summentabelle
Eine kumulative Summentabelle kann ebenfalls verwendet werden zur Berechnung von Volumina in Bezug auf eine anatomische Struktur, vielfach auf demselben Weg, wie eine kumulative Summentabelle zur Berechnung von Längen entlang einer anatomischen Struktur verwendet werden kann. Dort werden die inkrementalen Schnittvolumina genauer berechnet in der Axialrichtung als in der schrägen Schnittrichtung. Dies wird darin begründet, daß die Axialschnitte parallel zueinander liegen, wobei die schrägen Schnitte (sobald sie von der Zentrallinie erzeugt werden) das nicht tun. Letztlich wird ein Computer verwendet, um das Volumen von jedem Axialschnitt zu berechnen (V_i) durch (1) Bestimmung der Anzahl von Pixeln in der segmentierten Region dieses Axialschnittes, (2) Skalierung durch den geeigneten Pixel-zu-Länge-Faktor, (3) Multiplizieren durch die Dicke des Schnitts.
Eine kumulative Summentabelle wird dann erzeugt, bei welcher der erste Zugang, C₀, V₀ ist; der zweite Eintrag C₁ = C₀ + V₁; der Eintrag C₂ = C₁ + V₂; usw. In vorliegender Erfindung kann die kumulative Summentabelle derart sein, wie in 28 gezeigt. Diese kumulative Summentabelle wird im sechsten Bereich 410 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 gespeichert. Der Computer 50 ist ebenfalls so programmiert, dass das Interface des Anwenders eine Volumenberechnungsdialogbox 412 (29) für den Arzt auf dem Display 60 zeigt, welche es dem Arzt erlaubt, auf geeignete Weise zwei Axialschnitte als Endpunkte des zu bestimmenden Volumens zu spezifizieren. Der Computer 50 berechnet dann das Volumen für den spezifizierten Bereich unter Verwendung der kumulativen Summentabelle. Der Computer 50 ist auch so programmiert, dass ein 3-D Grafikicon 415 (30) in dem 3D-Modell platziert ist, welches im ersten Bereich 35 der Datenspeichereinrichtung oder des Mediums 30 enthalten ist. Dieses Icon repräsentiert das spezifizierte Volumen durch den Arzt unter Verwendung der Volumenberechnungsdialogbox.
Weitere Modifikationen
Es ist so zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung durch keine Mittel auf die hier offenbarte und/oder in den Zeichnungen gezeigten einzelnen Konstruktionen beschränkt ist, sondern jegliche Modifikation oder Äquivalenz innerhalb des Umfangs der Ansprüche enthält.

Claims

System zur Bestimmung einer Dimension einer anatomischen Struktur unter Benutzung eines geeigneten Sets von 2-D Scheibenbildern erhalten durch das Scannen der anatomischen Struktur bestehend aus: Mitteln zur Zusammensetzung des Sets der gescannten 2-D Scheibenbilder in eine 3-D Datenbank; Mitteln zur Gewinnung eines anatomischen Merkmals durch die in der 3-D Datenbank enthaltenen Informationen; Mitteln zur Spezifizierung einer Messung die basierend auf dem gewonnenen anatomischen Merkmal gemacht wird, dieses anatomische Merkmal ist die Mittellinie der anatomischen Struktur; und Mitteln zur Kalkulation der so spezifizierten Messung; charakteristisch enthält das System eine anwachsende Summentabelle hergeleitet aus dieser Mittellinie, wobei diese anwachsende Summentabelle inkrementale Abstände zwischen Punkten auf vorgenannter Mittellinie speichert und weiterhin die besagten Mittel zur Kalkulation vorgenannte anwachsende Summentabelle zur Bestimmung einer Längenabmessung verwerten, wobei diese Mittellinie von einem Pfad aus Schwerpunkten hergeleitet ist, welcher bestimmt ist von einer Durchschnittsbildung der Schwerpunkte dieses Sets von 2-D Scheibenbildern der danach durch einen Kurvenalgorithmus geglättet wurde.
Ein System gemäß Anspruch 1, weiter enthaltend Mittel zur Erzeugung eines Sets von schrägen Scheibenbildern aus der 3-D Datenbank, wobei die Orientierung dieser schrägen Scheibenbilder durch die Konfiguration des anatomischen Merkmals bestimmt wird.
Ein System gemäß Anspruch 2, wobei dieses System Mittel zur Spezifizierung einer Messung enthält, welche basierend auf einem dieser schrägen Scheibenbilder gemacht wird.
System zur Bestimmung einer Dimension einer anatomischen Struktur unter Benutzung eines geeigneten Sets von 2-D Scheibenbildern erhalten durch da Scannen der anatomischen Struktur bestehend aus: Mitteln zur Zusammensetzung des Sets der gescannten 2-D Scheibenbilder in eine 3-D Datenbank; Mitteln zur Gewinnung eines anatomischen Merkmals durch die in der 3-D Datenbank enthaltenen Informationen; Mitteln zur Spezifizierung einer Messung die basierend auf dem gewonnenen anatomischen Merkmal gemacht wird, und Mitteln zur Kalkulation einer Messung, wie folgt spezifiziert; charakteristisch enthält das System eine anwachsende Summentabelle hergeleitet von diesem anatomischen Merkmal, wobei diese anwachsende Summentabelle inkrementale Volumina dieses anatomischen Merkmals speichert und dieses Volumen hergeleitet ist aus der Bildinformation der 2-D Scheibenbilder und deren Entfernungen davon und weiterhin wobei dies Mittel zur Kalkulation vorgenannte anwachsende Summentabelle zur Bestimmung einer Volumenmessung verwertet.
Ein System nach einem der Ansprüche 1–4, gekennzeichnet durch Mittel zur Visualisierung einer anatomischen Struktur durch Mittel zur Spezifizierung einer Ansicht, wiedergegeben auf Basis dieses extrahierten anatomischen Merkmals und Mittel zur Wiedergabe der so spezifizierten Ansicht.
Ein System nach Anspruch 5 weiterhin enthaltend Mittel zur Generierung eines Sets von schrägen Scheibenbildern aus vorgenannter 3-D Datenbank, wobei die Orientierung dieser schrägen Scheibenbilder durch die Konfiguration des anatomischen Merkmals bestimmt wird.
Ein System nach Anspruch 4, wobei dieses anatomische Merkmal die Mittellinie dieser anatomischen Struktur ist.
Verfahren zur Bestimmung einer Dimension einer anatomischen Struktur unter Benutzung eines geeigneten Sets von 2-D Scheibenbildnern, erhalten durch das Scannen der anatomischen Struktur, folgende Schritte beinhaltend: (1) Zusammensetzung dieses Sets von gescannten 2-D Scheibenbildern in eine 3-D Datenbank (2) Gewinnung eines anatomischen Merkmals durch die aus der 3-D Datenbank erhaltenen Informationen (3) Spezifizierung einer Messung, die basierend auf dem hergeleiteten anatomischen Merkmal gemacht wird; und (4) Kalkulation einer Messung, wie folgt spezifiziert; dieses anatomische Merkmal ist die Mittellinie der besagten anatomischen Struktur; diese Mittellinie ist von einem Pfad aus Schwerpunkten hergeleitet, welcher bestimmt ist von einer Durchschnittsbildung der Schwerpunkte dieses Sets von 2-D Scheibenbildern der danach durch einen Kurvenalgorithmus geglättet wurde, und wobei Schritt (2) den Schritt zur Erzeugung einer anwachsenden Summentabelle aus dieser besagten Mittellinie beinhaltet, wobei diese anwachsende Summentabelle die anwachsenden Entfernungen zwischen Punkten auf dieser Mittellinie speichert und wobei weiterhin Schritte (3) und (4) im Hinblick auf diese anwachsende Summentabelle geführt sind, um eine Längenmessung zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch den Schritt der Visualisierung einer anatomischen Struktur durch Spezifizierung einer Ansicht, basierend auf diesem extrahierten anatomisch wiedergegeben Merkmal und Wiedergabe einer so spezifizierten Ansicht.
Verfahren nach Anspruch 9, einschließlich der Erzeugung eines Sets von schrägen Scheibenbildern aus dieser 3-D Datenbank, wobei die Orientierung dieser schrägen Scheibenbilder durch die Konfiguration des anatomischen Merkmals bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei dieses anatomische Merkmal die Mittellinie dieser anatomischen Struktur ist.