專利名稱：用于顯示多個圖像的方法以及用于實施該方法的圖像系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于顯示由不同模態多個相互記錄的二維和/或三維圖像的方法以及一種用于實施該方法的工作站的圖像系統。這種方法或者裝置在醫療技術中用于在一個監視器或者多個監視器上同時顯示不同模態的多個圖像。
背景技術：
血管造影、CT和MR設備圖像數據中立體數據的3D重建在許多診斷和介入領域的重要性日益增長。特別是對治療腫瘤、動脈瘤和狹窄來說，這些重建大有裨益。
在醫療診斷方面的目的是使這些病變可見。根據疾病和成像模態的類型，造影劑可以改善這種可見性或者首次使之成為可能。
在對這些病變進行介入治療時，在透視、2D投影期間通過導管或者針到達身體上的相關部位，從而可以直接在疾病部位上進行治療。在此方面的問題是，透視時不注入造影劑就看不到例如血管或者腫瘤。由此精確定位相關身體部位是困難的。
為在治療時例如為了導入針而從解剖學上定向，目前存在以下幾種可能性·僅僅利用解剖學知識并在透視的條件下治療，·在使用造影劑的情況下例如借助于起到定向點作用的數字減法血造影術(DSA)可以看到各血管，·反復注入造影劑，建立透視圖像并將這種瞬間圖像作為進一步透參考圖像(DSA)-但在C形臂成角的每次變化時或者如區域縮放、SID(源像距離)或者檢查臺位置的其它變化時，必須重復這些步驟，·在短時間間隔內反復進行3D重建，由此可以確定針的各自位置，或者·可以產生能看到相關部位的立體數據的人工投影并置于透視圖像的下面，這一點例如在DE 102 10 646 A1中進行了描述。
此外還存在幾種方法，它們在下列文獻中稱為“鏈接光標(LinkedCursor)”或者作為產品出售，即Service Hospitalier Frédéric Joliot(SHFJ)，CEA/DSVhttp//www-dsv.cea.fr/thema/shfj/web/demo_recalage/english/curseur.htm[1]。在此特別是提及了Syngo 3D應用程序。那里記錄例如通過不同模態產生的兩種不同的3D立體數據組。這一點例如可以參閱“3DFusion(概況)”產品助手。
在MPR顯示中，鼠標光標位置的變化導致在第二MPR視圖上淡入的可視光標相應的位置變化。但這一點僅限于MPR顯示。在上述的鏈接中提出一種用于同樣記錄的MR和SPECT數據的方法。在這里該方法因此是僅為3D數據設計的鏈接光標的變型。
連接標記稱為“鏈接光標”，其中兩個圖像在單獨(Pop-up-(彈出))的窗口內，甚至可以在單獨的顯示屏上顯示，其中，兩個窗口具有一個共用的光標。
“鏈接光標”在這里為各圖像中直線的交點。雖然沒有說明，但“鏈接光標”歸根結底是這樣一種固定概念，即同一個3D點在不同的視圖或者體積上與所引用的網頁上一樣，利用鼠標光標或者利用線交叉識別。
“鏈接光標”的定義在Jane M.Blackall的文獻PhD Thesis“http//www-ipg.umds.ac.uk/J.Blackall/05_background.pdf”“Respiratory Motion inImage-Guided Intervention of the Liver”第17至27頁中可以找到“A linkedcursor is provided so that corresponding features of interest in the two image canbe identified more easily.”-提供連接標記，以便可以更容易識別兩個圖像中感興趣的對應特征。
在[1]的圖像中恰恰可以看出，通過三個截面平面(MPRs)產生的MR數據組與同樣通過三個截面平面產生的SPECT數據組之間明確的一致性。線交叉在兩個數據組中表示相同的解剖學位置。
MPR顯示是一種3D立體數據的再處理，即多平面重建。利用多平面重建可以在3D或者連續多層面測量的基礎上任意定向重建新的剖面圖像。
發明內容
本發明要解決的技術問題在于，這樣構成本文開頭所述類型的方法和圖像系統，使得可以為檢查人員在圖像內部簡單和直觀地顯示重要的點。
依據本發明，上述技術問題由此得以實現，即可以為模態的單個圖像分配關心點(Points of Interest-POIs)并在所有圖像中可選擇疊加標明所分配關心點(POIs)的圖元(Graphikprimitive)，從而在同時所顯示的二維和/或三維圖像之間進行關心點或關心部位的可視分配。由此得到一種用于解決立體數據組與例如透視圖像之間一致性問題的圖解方法。
在可為關心點分配自由選擇的文本說明的情況下，達到多個關心點的簡單識別和更佳觀察。
按照優選的方式，可以在工作站上顯示由3D立體數據組組成的三維圖像。
在關心點可在MPR顯示的可自由選擇的截面平面上選擇的情況下，產生對關心點特別簡單的選擇。
被證明優選的是，以其它方式在其它圖像之一內顯示在一個圖像內不可見的關心點，以便使醫生立即看到從設備的實際選擇圖像范圍內需要顯示的那些關心點。
依據本發明，在C形臂設備檢查監視器的實際透視圖像上顯示所選擇的關心點。
按照優選的方式，3D圖元可從球體、立方體和長方體的組中選擇，而2D圖元可從圓形、正方形、長方形、十字的組中選擇。
被證明優選的是，除所選擇的關心點外還以表格的方式儲存文本說明并顯示例如可以是“刪除”、“淡出”和/或“進入點”等其它功能。
依據本發明，工作站的圖像系統的技術問題由此得以解決，即，圖像系統具有用于有控制選擇存放在數據存儲器內彼此關聯圖像之一內的關心點的裝置，關心點的位置存放在存儲器內，圖形發生器產生在全部圖像內借助于裝置疊加的圖元。
依據本發明，數據存儲器可以被構造用于儲存3D立體數據組。
被證明優選的是，存儲器被構造用于與各自關心點對應地存儲關心點的可自由選擇文本說明以及用于與各自關心點對應地儲存特征。
在圖像系統具有用于設置傳遞函數的裝置情況下，也可以在體積內部按照簡單方式選擇關心點。
在圖像系統具有用于自動確定點的裝置情況下，可以簡化操作和提高關心點選擇的精確度。
下面借助附圖所示的實施方式對本發明進行詳細說明。圖中圖1示出醫院網絡；圖2示出按照圖1的工作站的本發明的圖像系統；圖3示出立體顯示中的點選擇；圖4示出在3D血管樹上關心點的選擇；圖5示出在MPR視圖中點的選擇；圖6示出采用根據可選擇的傳遞函數淡出具有確定密度的立體部分的立體顯示；圖7示出所選擇的點在C形臂設備檢查監視器上的實時顯示；圖8示出所選擇的點在具有與圖7相對變化成角的C形臂設備的檢查監視器上的實時顯示；以及圖9示出所選擇點的表格。
具體實施例方式
圖1舉例示出醫院網絡的系統結構。為了采集醫學圖像使用模態1至4，它們作為圖像產生系統例如可以具有用于計算機X線斷層造影的CT單元1、用于核磁共振的MR單元2、用于數字式X線照相的C形臂設備3和X射線單元4。在這些模態1至4上連接模態或者工作站5至8的操作臺，利用它們可以處理和本地儲存所采集的醫學圖像。還可以輸入屬于圖像的患者數據。
為分配所產生的圖像和通信，工作站5至8與作為LAN/WAN主干的通信網9連接。因此，例如在模態1至4中產生的圖像和在工作站5至8中進一步處理的圖像可以儲存在中央圖像存儲器和圖像檔案系統10內或者傳送到其它工作站。
通信網9上連接具有本地圖像存儲器的、作為診斷臺的其它觀察工作站11。這種觀察工作站11例如為在一個或者多個高速處理器基礎上的高速小型機算機。在觀察工作站11上可以事后調用所采集的和儲存在圖像檔案系統10內的圖像用于診斷并儲存在本地圖像存儲器內，它們可由該存儲器直接供在觀察工作站11上操作的診斷人員使用。
此外，在通信網9上連接服務器12，例如患者數據服務器(PDS)、文件服務器、程序服務器和/或EPR服務器。
在此，通過通信網9的圖像和數據交換按照DICOM標準(一種用于在計算機之間傳輸圖像和其它醫學信息的行業標準)進行，以便可以在不同制造商的診斷與治療裝置之間進行數字通信。通信網9上可以連接網絡接口13，內部通信網9通過其與全球數據網例如萬維網連接，從而可利用不同的網絡進行標準化數據的全球交換。
圖2舉例示出工作站5至8和11之一的圖像系統14。它除了普遍公知的部件外還具有數據存儲器15，里面可以儲存CT單元1、MR單元2和/或C形臂設備3的立體數據組。但該立體數據組也可以通過通信網9從中央圖像存儲器和圖像檔案系統10下載到數據存儲器15內。
此外，圖像系統14具有用于選擇關心點的裝置16。借助于該裝置16可以在連接在圖像系統14上的、該附圖中沒有示出的顯示器上的圖像中選擇點。此外，具有用于確定點的裝置17，該裝置除了選擇關心點外，例如還可以按照下面還要介紹的射線跟蹤法自動確定點。
在這些裝置16和17上連接了存儲器18，其中儲存具有流水號、可修改的文本說明和所屬3D坐標的這些所選擇的關心點。圖形發生器19根據所儲存的設置產生2D或者3D圖元，它們在與工作站5至8或者11的顯示器連接的混頻級21中淡入圖像內。
圖3示出立體顯示中的點選擇。搜索射線從觀察者通過窗口內點擊鼠標選擇的位置發送到立體內。具有可見體素的第一交點作為3D-POI選擇。
現借助圖4左上和右下介紹在3D血管樹上選擇關心點。傳遞函數在裝置20上這樣設置，使其可以在立體內部進行點選擇。左下示出選擇顱骨表面上的關心點。在這里傳遞函數這樣設置，使顱骨骨骼部分可見并因此可以在其表面上進行點選擇。在右上的窗口內這樣設置傳遞函數和透視，使得可以一次看到所選擇的所有點。
圖5示出在MPR視圖之一上選擇關心點。接著采用借助圖9所述的“進入”功能，以便在所有MPR視圖上顯示關心點所在的平面。右下的立體顯示同樣示出關心點。那里也標出所選擇的MPR截面平面。左上、右上、左下的MPR視圖為3D數據組的“傳統的”層面顯示，也就是從立體中切出具有確定厚度(例如1mm)的層面。
所選擇的所有關心點一般始終顯示，但也根據要求暫時淡出或者完全刪除。此外，從圖6可以看出，根據傳遞函數的設置淡出具有確定密度的立體部分并因此可以看到全部POIs。立體可以在空間上自由轉動，以便選擇或者顯示新的POIs。關心點如何暫時淡出或者刪除下面借助圖9還要介紹。
圖7示出在C形臂設備3的檢查監視器上所選擇的關心點的實時顯示。此前在3D或者MPR顯示中所選擇的關心點與透視圖像相一致。例如諸如成角等設備參數的變化可直接改變以十字和文本形式的關心點標記位置-如果還要進行透視的話，關心點會處于所標明的位置上。
圖8示出在C形臂設備3的檢查監視器上所選擇的關心點的實時顯示，其中，C形臂的成角得到改變。在此，所標出的關心點同時改變。在這里可以看到進一步透視后的結果。可以看到十字與此前所選擇的3D點相對應。
圖9示出“鏈接光標”所選擇點的POP UP表格。每個點包括流水號和文本說明。通過點擊“Zeige(顯示)”欄中的相應檢驗框可以暫時淡出或淡入點。點擊按鈕“Gehe zu(進入)”顯示在所有MPR顯示中通過標記行所選擇的點。通過兩個“Lsche(刪除)”按鈕可以或者刪除所選擇的點或者刪除所有點。
因為主治醫生常常并不關心多個檢查圖像切合實際的疊加視圖-他更希望精選得到具有作為定向幫助的簡單附加信息的實際透視圖像。由適當圖元依據本發明疊加的顯示特別適用于此目的。
本方法可以如下實現這一點1.在工作站上的3D立體數據組中選擇關心點(Points of Interest-POIs)并可以具有可自由選擇的文本說明，這一點可參閱附圖，2.可以通過適當的圖元在立體顯示和MPR顯示中顯示所選擇的點，以及3.此外，將所選擇的點在C形臂設備檢查監視器的實際透視圖像上顯示。
這一點也可以將關心點或關心部位在檢查監視器上的3D立體顯示與2D透視圖像之間進行可視分配。
也可以選擇在MPR視圖可自由選擇的截面平面上選擇關心點，并且如圖5所示同樣具有可自由選擇的文本說明。
可以將關心點和如刪除、淡出或者“進入”(點)以表格儲存和顯示，這一點正如借助圖9所介紹的那樣。
在立體顯示中的關心點的選擇(參見點1)可以直觀地通過所設置的各自傳遞函數實現。傳遞函數的作用僅在于顯示滿足確定其密度標準的立體(體素)部分。因此可以很容易地采用造影劑僅顯示骨骼或者僅顯示血管。利用通過裝置20可自由選擇的傳遞函數，立體數據組因此交互分割。
可以按照簡單方式進行實際的點選擇·類似于射線跟蹤中那樣，搜索射線從所點擊的2D顯示屏位置射入立體內。在此，射線在取決于所設置的傳遞函數的正常情況下橫跨大量體素。如果現在搜索到所顯示的體素(取決于傳遞函數)，那么選擇該體素的3D坐標。也就是沿視線方向選擇“所看到的第一體素”。
·在MPR顯示中，點選擇至少同樣簡單和直觀。在MPR模式中，顯示具有不同定向的三個截面平面。但這些平面也可與其位置和定向相關自由改變，以便為主治醫生在他所希望的截面平面上顯示患病部位。關心點在MPR顯示中可以通過對所希望的位置簡單的鼠標點擊選擇，因為MPR截面平面上的點已經是明確的3D點。
將關心點與選擇方式無關地列入表內，該表管理流水號、可修改的文本說明和3D坐標，這一點正如借助圖9所介紹的那樣。
除了選擇外，在MPR模式中還存在其它功能，它可以“跳過”此前從表中所選擇的POI。這意味著，在所有MPR視圖中選擇POI所在的平面。也就是可以同時從不同透視在所有視圖中看到所選擇的點(參照圖5和9)。
可以在3D立體顯示中例如通過球體、立方體和長方體或者類似的3D圖元和附記的文本說明突出所選擇的關心點。在二維MPR顯示中，例如可以是圓形、正方形、長方形、十字或者類似的2D圖元和附記的文本(參見圖5)。此外，所選擇的點也可以兩種顯示方式根據要求與線條或者參數化的曲線關聯。
通過適當的2D-3D記錄，將POIs同時在C形臂設備3的檢查監視器上與透視圖像疊加。也就是說，所選擇的3D點坐標的3D-2D成像在檢查監視器的2D顯示屏坐標上進行。記錄可以使每個任意的3D點明確地分配給一個2D點。
2D-3D記錄可以通過設備的適當校準、在圖像基礎上或者在地標基礎上的記錄方法以公知的方式進行。
2D點在檢查監視器上的顯示例如可以通過十字、圓形、正方形、長方形或者類似的2D圖元進行，它們與實際的透視圖像疊加，這一點正如從圖7和8中可看到的那樣。圖元和也在這里顯示的文本說明的位置從各自POIs的3D-2D圖像中計算。各圖元在這里也可以通過線條或者參數化的曲線相關聯。
在任何情況下，C形臂成角的變化或者C形臂設備3其它參數的變化，例如像檢查臺位置、區域縮放、SID等，均直接對所顯示的圖元產生影響。只要患者移動或者C形臂的成角或其它設備參數發生變化，所顯示的點就不再有效。所顯示的透視圖像也與所改變的設備設置不再相符。在這種情況下，將其從屏幕刪除，利用已知的2D-3D記錄重新計算其位置并隨后在所計算的位置上顯示。如果醫生在實際的設備設置情況下透視的話，則他可以在檢查監視器上跟蹤，將所選擇的點(并因此還有其關心部位或者患病位置)“轉移”到那些位置上(參照圖8)。這樣例如可以確定針是否真的到達確定的點。這一點在不能與其它成角的拍片進行比較的情況下利用單個透視圖像常常很難判斷。
例如，如果區域縮放系數或者C形臂設備的檢查臺位置發生變化，那么在檢查監視器上不會再看到確定的關心點，因為它們處于所顯示的區域外面。在這種情況下，例如通過其它顏色或者其它圖元在MPR和3D立體顯示中標明相應的點。
此前介紹的依據本發明的特征在主治醫生操作設備期間實時地采用。
·3D立體顯示與2D透視圖像之間的一致性問題可以由醫生通過依據本發明的圖形方法可視解決。在使用上醫生可以將患病部位通過關心點設置標記。為此目的他既可以使用工作站的立體顯示也可以使用MPR顯示。將所選擇的點立即在C形臂設備檢查監視器上的一致位置上顯示并與透視圖像疊加。每個點為此可以利用文本說明。這樣使分辨特別是X線圖像上的關心點變得容易。總而言之，該方法在此方面有助于在檢查監視器上產生立體重建、MPR層顯示和透視圖像之間的直觀聯系。解剖學上的導航得到簡化并且C形臂設備的操作更加直觀。
·醫生在可能需要的重新透視之前就可以進行設備幾何形狀的最佳設置，以便透視他所希望的關心部位。在檢查監視器上，他可以跟蹤其選擇的關心點在實際設備參數下的位置。這一點實時并且(如果關心點一次選擇的話)在無附加的交互費用下自動進行。
·在透視圖像上，如果例如縮到一個區域內或者檢查臺位置改變的話，可能看不到關心點。但在3D立體上這些點卻可以看到。相應的點在MPR顯示和3D顯示中以其它方式顯示，以便使醫生立即看到哪些關心點從實際選擇的設備的圖像范圍顯示出來。這一點也有助于簡化解剖學上的導航和直觀的設備操作。
·通過該方法其中可以取消附加的透視或者重新注入造影劑。在所要治療的患病部位進行3D重建之后，存在找到透視圖像中任意位置的所有信息，這些位置存在于3D重建內并是所關心的(例如穿刺部位)。器官或者血管的輪廓同樣可以通過沿器官或血管邊界選擇多個POIs顯示。
權利要求
1.用于顯示由不同模態(1至4)多個相互記錄的二維和/或三維圖像的方法，其特征在于，可以為模態(1至4)的單個圖像分配關心點(POIs)并在所有圖像中可選擇疊加標明所分配的關心點(POIs)的圖元，從而在同時所顯示的二維和/或三維圖像之間進行關心點或關心部位的可視分配。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，可為關心點分配自由選擇的文本說明。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在工作站(5至8，11)上顯示由3D立體數據組組成的三維圖像。
4.如權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，可以在MPR顯示的可自由選擇的截面平面上選擇關心點(POI)。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，以其它方式在其它圖像之一上顯示在一個圖像上看不到的關心點。
6.如權利要求1至5中任一項所述的方法，其特征在于，在C形臂設備(3)檢查監視器的實際透視圖像上顯示所選擇的關心點。
7.如權利要求1至6中任一項所述的方法，其特征在于，3D圖元可從球體、立方體和長方體的組中選擇。
8.如權利要求1至7中任一項所述的方法，其特征在于，2D圖元可從圓形、正方形、長方形、十字的組中選擇。
9.如權利要求1至8中任一項所述的方法，其特征在于，除所選擇的關心點外還以表格的方式儲存文本說明并顯示其它功能。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，其它功能可以是“刪除”、“淡出”和/或“進入點”。
11.一種用于實施如權利要求1至10中任一項所述方法的工作站的圖像系統，其特征在于，該圖像系統(14)具有裝置(16)，用于有控制選擇存放在數據存儲器(15)內彼此關聯圖像之一內的關心點，關心點的位置存放在存儲器(18)內，圖形發生器(19)產生在全部圖像內借助于裝置(21)疊加的圖元。
12.如權利要求11所述的圖像系統，其特征在于，數據存儲器(15)被構造用于儲存3D立體數據組。
13.如權利要求11或12所述的圖像系統，其特征在于，存儲器(17)被構造用于與各自關心點對應地儲存關心點的可自由選擇的文本說明。
14.如權利要求11至13中任一項所述的圖像系統，其特征在于，存儲器(17)被構造用于與各自關心點對應地儲存特征。
15.如權利要求11至14中任一項所述的圖像系統，其特征在于，圖像系統具有用于設置傳遞函數的裝置(20)。
16.如權利要求11至15中任一項所述的圖像系統，其特征在于，圖像系統具有用于自動確定點的裝置(19)。
全文摘要
本發明涉及一種用于顯示由不同模態(1至4)多個相互記錄的二維和/或三維圖像的方法以及一種用于實施該方法的工作站的成像系統，其中，可以為模態(1至4)的單個圖像分配關心點(POIs)并在所有圖像中可選擇疊加標明所分配的關心點(POIs)的圖元，從而在同時所顯示的二維和/或三維圖像之間進行關心點或關心部位的可視分配。
文檔編號G06T1/00GK1903139SQ200610121418
公開日2007年1月31日 申請日期2006年7月28日 優先權日2005年7月28日
發明者托馬斯·布倫納, 弗蘭克·戴因澤, 本諾·海格爾, 喬切恩·米歇爾, 諾伯特·拉恩 申請人:西門子公司