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HINTERGRUND
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf die Bildgebung eines Objekts
und insbesondere auf die auf Volumen basierende Registrierung (übereinstimmende
Ausrichtung) von zwei oder mehr Bildern.
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Bildregistrierung
findet in der medizinischen Bildgebung, der Videobewegungsanalyse,
der Fernerkennung sowie Sicherheits- und Kontroll-Anwendungen ein
weites Einsatzfeld. Außerdem
wird der Prozess der Ermittlung der Korrespondenz zwischen den Inhalten
der Bilder im Allgemeinen als Bildregistrierung bezeichnet. Anders
ausgedrückt
beinhaltet die Bildregistrierung die Ermittlung einer geometrischen
Transformation, welche Positionen und Ausrichtungen derselben Objekte
oder derer Teile in verschiedenen Bildern eindeutig zueinander in
Bezug setzt. Genauer gesagt beinhaltet eine Bildregistrierung die
Transformation von verschiedenen Sätzen von Bilddaten in einen
gemeinsamen Koordinatenraum. Die Bilder können durch verschiedene Bildgebungsvorrichtungen
oder alternativ auch durch dieselbe Bildgebungsvorrichtung – allerdings
in verschiedenen Bildgebungssitzungen oder Zeitrahmen – erfasst
werden. Wie bekannt ist, hat es im Bereich der medizinischen Bildgebung
einen ständigen
Anstieg der Anzahl von Bildgebungssitzungen oder Abtastungen gegeben,
welchen ein Patient unterzogen wird. Bilder von einem Körperteil
können
zeitweilig von derselben Bildgebungsmodalität oder demselben Bildgebungssystem
erfasst werden. Alternativ können
bei einer Multimodalitäts-Bildgebung
Bilder derselben Körperteile
durch den Einsatz verschiedener Bildgebungsmodalitäten, wie
beispielsweise eines Röntgen-Bildgebungssystem,
eines Magnetresonanz(MR)-Bildgebungssystems, eines Computertomographie(CT)-Bildgebungssystems,
eines Ultraschall-Bildgebungssystems oder eines Positronenemissionstomographie(PET)Bildgebungssystems,
erfasst werden.
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Bei
der medizinischen Registrierung ist man bei der Registrierung von
Bildern mit den Schwierigkeiten konfrontiert, welche mit Patientenbewegungen im
Zusammenhang stehen. Beispielsweise tritt aufgrund von bewussten
oder unbewussten Bewegungen des Patienten während zweier Abtastungen, die entweder über dieselbe
Bildgebungsmodalität
oder anderweitig durchgeführt
wurden, eine unvorhersagbare Abweichung zwischen den beiden Abtastungen auf.
Unglücklicherweise
führt diese
Positionsveränderung
zu einer fehlerhaften Ausrichtung der Bilder. Zusätzlich kann
sich die Patientenposition in Abhängigkeit von der Bildgebungsmodalität verändern, welche
für die
Multimodusabtastung verwendet wird. Beispielsweise kann ein Patient
in der Bauchlage (d. h. mit dem Gesicht nach unten liegend) für eine Magnetresonanzbildgebungs(MRI)-Abtastungssitzung des
Dickdarms positioniert werden und kann sich während desselben Typs von Untersuchung
in der Rückenlage
(d. h. mit dem Gesicht nach oben liegend) befinden, wobei ein anderer
Teil der Bildgebungsausrüstung,
wie beispielsweise ein Ultraschall gerät, verwendet wird. Solche Positionsabweichungen
verursachen inhärente
Registrierungsprobleme.
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Volumengestützter Ultraschall
ist eine Anwendung, bei der ein Ultraschallbild mit einem zuvor erfassten
(vorerfassten) Bildvolumen registriert wird. Der zuvor erfasste
Volumendatensatz kann beispielsweise einen CT-Bilddatensatz, einen
MR-Bilddatensatz, einen PET-Bilddatensatz oder einen Ultraschall-Bilddatensatz
umfassen. Zuvor erdachte Lösungen
zur Durchführung
der Registrierung des Ultraschallbildes auf dem zuvor erfassten
Volumendatensatz umfassen die Verwendung eines Positionserkennungssystems,
bei dem einer oder mehrere Sensoren auf oder im Ultraschallwandler
montiert sind. Allerdings kann sich der Prozess der Registrierung des
Ultraschallbildes auf dem zuvor erfassten Volumendatensatz mühsam und
zweitaufwendig gestalten.
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Daher
besteht der Bedarf an dem Entwurf eines Verfahrens und Systems,
das eine effiziente Registrierung eines Ultraschallbildes auf einem
zuvor erfassten Bildvolumendatensatz ermöglicht, welcher über eine
einzige Modalität
oder eine Vielzahl von Bildgebungsmodalitäten erfasst wurde. Insbesondere
besteht ein enormer Bedarf an dem Entwurf eines Verfahrens und Systems
zur Registrierung von Bildern, durch welches die Arbeitsflusseffizienz
bei gleichzeitiger Minimierung der Fehler verbessert wird.
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KURZBESCHREIBUNG
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Gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik wird ein Verfahren für auf Volumen basierende Registrierung
von Bildern vorgestellt. Das Verfahren umfasst den Empfang eines
ersten Bilddatensatzes sowie mindestens eines weiteren Bilddatensatzes.
Ferner umfasst das Verfahren die Identifizierung einer ersten Bildschicht
in dem mindestens einen weiteren Bilddatensatz, der dem ersten Bilddatensatz
entspricht. Das Verfahren umfasst auch die Auswahl eines ersten
Punktes von Interesse in mindestens einem aus erstem Bilddatensatz
oder erster Bildschicht in dem mindestens einen weiteren Bilddatensatz.
Zusätzlich
umfasst das Verfahren die Auswahl eines zweiten Punktes von Interesse
in dem jeweils anderen aus erstem Bilddatensatz oder erster Bildschicht in
dem mindestens einen weiteren Bilddatensatz, wobei der zweite Punkt
von Interesse dem ersten Punkt von Interesse entspricht. Außerdem umfasst
das Verfahren die Übersetzung
von einem aus erstem Bilddatensatz, erster Bildschicht oder beider
in eine erste Richtung, eine zweite Richtung und eine dritte Richtung,
um den ersten Punkt von Interesse an dem zweiten Punkt von Interesse
auszurichten. Das Verfahren umfasst auch die Aktualisierungsregistrierung des
ersten Bilddatensatzes und des mindestens einen weiteren Bilddatensatzes.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Technik wird auch ein computerlesbares
Medium betrachtet, welches die Funktionen des Typs umsetzen kann,
wie sie durch dieses Verfahren definiert werden.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Technik wird ein Verfahren für auf Volumen basierende
Registrierung von Bildern vorgestellt. Das Verfahren umfasst den
Empfang eines ersten Bilddatensatzes und mindestens eines weiteren
Bilddatensatzes. Zusätzlich
umfasst das Verfahren die Identifizierung einer Position im ersten
Bilddatensatz, wobei die Position sich in einer bekannten Ausrichtung
in Bezug auf eine oder mehrere Bildschichten in dem mindestens einen
weiteren Bilddatensatz befindet. Das Verfahren umfasst auch die
Auswahl eines ersten Punktes von Interesse in mindestens einem aus
erstem Bilddatensatz oder mindestens einem weiteren Bilddatensatz.
Außerdem
umfasst das Verfahren die Auswahl eines zweiten Punktes von Interesse
in dem anderen aus erstem Bilddatensatz oder dem mindestens einen
weiteren Bilddatensatz, wobei der zweite Punkt von Interesse dem
ersten Punkt von Interesse entspricht. Zusätzlich umfasst das Verfahren
die Übersetzung
von einem aus erstem Bilddatensatz, dem mindestens einen weiteren
Bilddatensatz oder beiden in eine erste Richtung, eine zweite Richtung
und eine dritte Richtung, um den ersten Punkt von Interesse an dem
zweiten Punkt von Interesse auszurichten. Das Verfahren umfasst
auch die Aktualisierungsregistrierung des ersten Bilddatensatzes
und des mindestens einen weiteren Bilddatensatzes.
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Gemäß weiteren
Aspekten der vorliegenden Technik wird ein System vorgestellt. Das
System umfasst mindestens ein Bildgebungssystem, das so konfiguriert
ist, dass es einen ersten Bilddatensatz und mindestens einen weiteren
Bilddatensatz erfasst. Zusätzlich
umfasst das System ein Verarbeitungs-Subsystem, das betriebsmäßig mit
dem mindestens einen Bildgebungssystem verbunden und so konfiguriert
ist, dass es jeden aus erstem Bilddatensatz und dem mindestens einen
weiteren Bilddatensatz verarbeitet, um ein registriertes Bild auf
der Grundlage von auf Volumen basierender Registrierung des ersten
Bilddatensatzes und des mindestens einen weiteren Bilddatensatzes
zu generieren.
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ZEICHNUNGEN
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Diese
und andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung
können
besser nachvollzogen werden, wenn die nachfolgende detaillierte
Beschreibung unter Bezugnahme auf die dazugehörigen Zeichnungen gelesen wird,
in denen dieselben Zahlen durchgehend die gleichen Bauteile bezeichnen,
wobei gilt:
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1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Diagnostiksystems gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik;
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2A–2B sind
Flussdiagramme, die ein beispielhaftes Verfahren von auf Volumen
basierender Bildgebung gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik illustrieren;
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3A–3B sind
Flussdiagramme, die ein anderes beispielhaftes Verfahren von auf
Volumen basierender Bildgebung gemäß Aspekten der vorliegenden
Technik illustrieren;
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4A–4B sind
Diagrammillustrationen eines beispielhaften Prozesses von auf Volumen
basierender Registrierung gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik; und
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5 ist
ein Blockdiagramm einer physischen Implementierung eines Bildgebungssystems, das
zur Verwendung des beispielhaften Diagnostiksystems von 1 konfiguriert
ist.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Wie
im Folgenden detailliert beschrieben werden wird, werden ein Bildgebungssystem,
das eine auf Volumen basierende Registrierung von Bildern durchführen kann,
sowie Verfahren von auf Volumen basierender Registrierung vorgestellt.
Durch die Verwendung des Systems und Verfahrens der auf Volumen
basierenden Registrierung von Bildern kann die Arbeitsflusseffizienz
bei gleichzeitiger Minimierung von Fehlern verbessert werden. Obwohl
die im Folgenden illustrierten beispielhaften Ausführungsformen
im Zusammenhang mit einem medizinischen Bildgebungssystem beschrieben
werden, sei darauf hingewiesen, dass die Verwendung des Bildgebungssystems,
das eine auf Volumen basierende Registrierung von Bildern durchführen kann,
im Zusammenhang mit der vorliegenden Technik auch für industrielle
Anwendungen in Betracht gezogen wird. Industrielle Anwendungen können beispielsweise Anwendungen
wie Gepäckdurchleuchtungsanwendungen
und andere Sicherheits- und Überwachungs-Anwendungen
umfassen, wobei sie aber nicht auf diese beschränkt sind.
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1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Systems 10 zur Verwendung
bei der Bildgebung gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik. Genauer gesagt kann das System 10 so
konfiguriert sein, dass es auf Volumen basierende Registrierung von
zwei oder mehr Bilddatensätzen
ermöglicht.
Wie einer auf diesem Gebiet fachkundigen Person geläufig sein
wird, dienen die Figuren illustrativen Zwecken und sind nicht maßstabsgerecht
gezeichnet. Das System 10 kann so konfiguriert werden,
dass es die Erfassung von Bilddaten von einem Patienten (nicht in 1 gezeigt) über eine Vielzahl
von Bilderfassungssystemen ermöglicht.
In der illustrierten Ausführungsform
von 1 wird das Bildgebungssystem 10 dergestalt
illustriert, dass es ein erstes Bilderfassungssystem 12,
ein zweites Bilderfassungssystem 14 und ein N-tes Bilderfassungssystem 16 umfasst.
Es sei darauf hingewiesen, dass das erste Bilderfassungssystem 12 so
konfiguriert sein kann, dass es einen ersten Bilddatensatz erfassen
kann, durch welchen der unter Beobachtung stehende Patient dargestellt
wird. Ebenso kann das zweite Bilderfassungssystem 14 so
konfiguriert sein, dass es die Erfassung eines zweiten Bilddatensatzes
ermöglicht, welcher
zu demselben Patienten gehört,
während das
N-te Bilderfassungssystem 16 so konfiguriert sein kann,
dass es die Erfassung eines N-ten Bilddatensatzes von demselben
Patienten gewährleistet.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Technik kann das Bildgebungssystem 10 ein
Multimodalitäts-Bildgebungssystem
sein. Mit anderen Worten kann eine Vielfalt von Bilderfassungssystemen
verwendet werden, um Bilddaten zu erfassen, die denselben Patienten
darstellen. Genauer gesagt kann in bestimmten Ausführungsformen
jedes aus erstem Bilderfassungssystem 12, zweitem Bilderfassungssystem 14 und
N-tem Bilderfassungssystem 16 ein CT-Bildgebungssystem,
ein PET-Bildgebungssystem,
ein Ultraschall-Bildgebungssystem, ein Röntgenstrahl-Bildgebungssystem,
ein MR-Bildgebungssystem, ein optisches Bildgebungssystem oder eine
Kombinationen von diesen umfassen. Beispielsweise kann in einer
Ausführungsform
das erste Bilderfassungssystem 12 ein CT-Bildgebungssystem umfassen,
während
das zweite Bilderfassungssystem 14 ein Ultraschall-Bildgebungssystem
und das N-te Bilderfassungssystem 16 ein PET-Bildgebungssystem
umfassen kann.
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Ferner
kann das Bildgebungssystem 10 in bestimmten anderen Ausführungsformen
ein Bilderfassungssystem, wie beispielsweise das erste Bilderfassungssystem 12,
umfassen. Mit anderen Worten kann das Bildgebungssystem 10 aus
einem Bildgebungssystem mit einer einzigen Modalität bestehen. Beispielsweise
kann das Bildgebungssystem 10 nur ein einziges Bilderfassungssystem 12 umfassen,
wie beispielsweise ein Ultraschall-Bildgebungssystem. In dieser
Ausführungsform
kann eine Vielzahl von Bildern, wie beispielsweise eine Vielzahl
von über
einen Zeitraum hinweg erfassten Abtastungen desselben Patienten,
von demselben Bilderfassungssystem 12 gewonnen werden.
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Die
Vielzahl von Bilddatensätzen,
die den Patienten darstellen und die entweder mittels eines Bildgebungssystems
mit einer einzigen Modalität oder
mittels unterschiedlicher Bilderfassungsmodalitäten erfasst wurden, können dann
zusammengefügt werden,
um eine kombinierte Anzeige zu erhalten. Wie auf diesem Gebiet fachkundigen
Personen bekannt sein wird, können
Bildgebungsmodalitäten
wie beispielsweise PET-Bildgebungssysteme und Einzelphotonemissions-Computertomographie(SPECT)-Bildgebungssysteme
eingesetzt werden, um funktionale Körperbilder zu gewinnen, welche
physiologische Informationen liefern, während Bildgebungsmodalitäten wie
beispielsweise CT-Bildgebungssysteme und MR-Bildgebungssysteme verwendet
werden können,
um Strukturbilder des Körpers
zu gewinnen, die als anatomische Karten des Körpers dienen können. Es
ist bekannt, dass die se unterschiedlichen Bildgebungstechniken Bilddatensätze mit
komplementären
und bisweilen widersprüchlichen
Informationen über
den Körper
liefern. Es könnte
wünschenswert
sein, diese Bilddatensätze auf
verlässliche
Weise miteinander zu verbinden, um die Generierung eines kombinierten,
sich überlagerten
Bildes zu ermöglichen,
das zusätzliche
klinische Informationen enthalten kann, welche in den jeweiligen
einzelnen Bilddatensätze
eventuell nicht so leicht erkennbar sind. Genauer gesagt ermöglicht das
kombinierte Bild, dass Kliniker Informationen zu Form, Größe und räumlichem
Verhältnis
der anatomischen Strukturen sowie einer eventuell vorhandenen beliebigen
Pathologie erhalten.
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Außerdem kann
die Vielzahl von Bilddatensätzen,
die über
ein einziges Bildgebungsmodalitätssystem
erfasst wurden, auch so kombiniert werden, dass eine kombinierte
Anzeige generiert wird. Diese kombinierte Anzeige kann es Klinikern
ermöglichen, beim
Patienten Nachfolgeuntersuchungen oder aber den Vergleich eines
Bildes mit normalen Aufnahmeeigenschaften mit einem Bild von vermutlichen
Anomalien durchzuführen.
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Die
Vielzahl von erfassten Bilddatensätzen kann "registriert" werden, so dass die Bildinformationen,
die mit einer Region im Zusammenhang stehen, anhand jedes Bilddatensatzes
betrachtet werden können.
Diese Bilder können
dann verwendet werden, um eine kombinierte Anzeige zu erzeugen.
Bildregistrierungstechniken können
in einer Ausführungsform
verwendet werden, um die Vielzahl von Bilddatensätzen, welche vom Bildgebungssystem 10 über ein
Verarbeitungsmodul 18 erfasst wurden, zusammenzufügen. Genauer
ge sagt kann das Verarbeitungsmodul 18 so konfiguriert werden,
dass es die auf Volumen basierende Registrierung von zwei oder mehr
Bilddatensätzen
gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik unterstützt,
was unter Bezugnahme auf 2–5 detaillierter
beschrieben wird. In dem Beispiel, das in 1 illustriert
wird, ist das Verarbeitungsmodul 18 betriebsmäßig mit
den Bilderfassungssystemen 12, 14, 16 verbunden.
Wie zuvor angemerkt, kann die Bildregistrierung als ein Prozess der
Transformation der verschiedenen Bilddatensätze in ein gemeinsames Koordinatensystem
definiert werden. Genauer gesagt beinhaltet der Prozess der Bildregistrierung
die Ermittlung von einer oder mehreren geeigneten Transformationen,
die verwendet werden können,
um die untersuchten Bilddatensätze in
ein gemeinsames Koordinatensystem zu überführen. Gemäß Aspekten der vorliegenden
Technik kann die Transformation aus Transformationen, wie beispielsweise,
aber nicht ausschließlich,
starren Transformationen, nicht-starren Transformationen oder affinen
Transformationen bestehen. Starre Transformationen können beispielsweise Übersetzungen, Drehungen
oder eine Kombination von diesen umfassen. Außerdem können nicht-starre Transformationen
beispielsweise finite Elementmodelle (FEM), B-Spline-Transformationen, (fluidströmungsbasierende)
Daemon-Verfahren,
diffusionsbasierende Verfahren, optische strömungsbasierende Verfahren oder
auf Level-Set basierende Verfahren umfassen. Es sei darauf hingewiesen,
dass wenn einer der Bilddatensätze
kontinuierlich aktualisiert wird, wie beispielsweise bei einem zweidimensionalen
(2D) oder dreidimensionalen (3D) Echtzeit-Ultraschall-Bilddatensatz,
ein Positionserkennungssystem und/oder eine bildgestützte Analyse
angewendet werden kann, um die Registrierung beizubehalten.
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Wie
oben beschrieben worden ist, kann das Verarbeitungsmodul 18 so
konfiguriert sein, dass es die auf Volumen basierende Registrierung
von einer Vielzahl von erfassten Bilddatensätzen ermöglicht, so dass registrierte
Bilddatensätze
generiert werden können.
Es ist beobachtet worden, dass beim untersuchten Patient während der
Abtastung typischerweise bewusste oder unbewusste Bewegungen auftreten.
Folglich können
zwischen den Bilddatensätzen,
die entweder über
dieselbe Bildgebungsmodalität
oder über
ein Multimodalitäts-Bildgebungssystem erfasst
wurden, entweder intern oder extern unvorhersehbare Veränderungen
auftreten. Interne Veränderungen
können
auf die Bewegung von Organen wie beispielsweise der Lungen oder
des Dickdarms zurückgeführt werden.
Die beim Patienten auftretenden externen Veränderungen rühren auch von den unwillkürlichen
Bewegungen der externen Körperteile
des Patienten her. Beispielsweise ist im Allgemeinen beobachtet
worden, dass sich die Position des Patienten während einer Abdominalabtastung
unter Verwendung eines Ultraschall-Bildgebungssystems und eines
CT-Bildgebungssystems
oder sogar einer Nachfolge-Ultraschallabtastung tendenziell verändert. Als
Folge dieser Bewegung tritt eine fehlerhafte Ausrichtung zwischen
den Bildern auf. Daher kann der Prozess der Registrierung der Ultraschallabtastung
auf einem zuvor erfassten Bildvolumen, wie beispielsweise dem CT-Bildvolumen
einen arbeits- und zeitaufwendigen Prozess darstellen. Daher besteht der
Bedarf an einem auf Volumen beruhenden Bildregistrierungsprozess,
der so maßgeschneidert
werden kann, dass er eine wesentlich bessere Registrierung von zwei
oder mehr Bilddatensätzen
erlaubt. In einer Ausführungsform
kann das Verarbeitungsmodul 18 so konfiguriert sein, dass
es die Implementierung von solch einem auf Volumen beruhenden Bildregistrierungsprozess
ermöglicht.
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Auf
das Verarbeitungsmodul 18 kann über eine Bedienerkonsole 20 zugegriffen
und/oder es kann über
diese bedient werden. Die Bedienerkonsole 20 kann auch
verwendet werden, um die Anzeige von erfassten Bildern und/oder
des registrierten Kombinations-Bildes zu ermöglichen, welches von dem Verarbeitungsmodul 18 generiert
wurde, was beispielsweise auf einem Display 22 und/oder
einem Drucker 24 erfolgen kann. Beispielsweise kann ein Bediener,
wie beispielsweise ein Kliniker, die Bedienerkonsole 20 nutzen,
um die Art und Weise zu bestimmen, in der das registrierte Bild
auf dem Display 22 visualisiert wird.
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Wenn
wir uns nun 2A–2B zuwenden,
so wird hier ein schematisches Flussdiagramm 50 gezeigt,
welches den Betrieb des Bildgebungssystems 10 von 1,
und genauer gesagt des Verarbeitungsmoduls 18, darstellt.
Mit anderen Worten wird ein Verfahren der auf Volumen basierenden
Registrierung unter Verwendung von System 10 (siehe 1)
abgebildet. In dem Beispiel, welches in 2 gezeigt
wird, bezeichnen die Referenznummern 52 und 54 einen
ersten Bilddatensatz und einen zweiten Bilddatensatz, welche über ein
oder mehrere Bilderfassungssysteme, wie beispielsweise Bilderfassungssysteme 12, 14, 16 (siehe 1),
erfasst worden sind. Wie zuvor angemerkt, entsprechen die Bilddatensätze 52, 54 jeweils
den Bilddaten, welche denselben Pa tienten abbilden und über unterschiedliche Bildgebungsmodalitäten erfasst
worden sind. Sofern eine einzige Bildgebungsmodalität zur Erfassung
der Bilddaten eingesetzt wird, stellen die Bilddatensätze 52 und 54 Bilddaten
dar, die zum selben Patienten gehören und über dieselbe Art von Bildgebungsmodalität sowie über einen
Zeitraum hinweg erfasst wurden.
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Im
vorliegenden Beispiel kann der erste Bilddatensatz 52 über das
erste Bilderfassungssystem 12 erfasst werden. Ferner kann
das erste Bilderfassungssystem 12 ein CT-Bildgebungssystem
umfassen, das so konfiguriert ist, dass es ein Bildvolumen erfasst,
das beispielsweise eine anatomische Region von Interesse beim Patienten
darstellt. Folglich kann der erste Bilddatensatz 52 CT-Bilddaten
umfassen. Genauer gesagt kann das CT-Bildvolumen 52 in
einer Ausführungsform
eine Serie von parallelen Planarbildern (Schichten) umfassen, die
sich in einer Standardausrichtung in Relation zum Körper des
Patienten befinden. Beispielsweise wird eine CT-Abdominalabtastung
normalerweise durchgeführt,
während
der Patient auf dem Rücken
liegt, wobei die Schichten parallel zueinander und quer zum Patienten
verlaufen. Ferner kann der erste Bilddatensatz 52, der über das
erste Bilderfassungssystem 12 erfasst worden ist, als "Referenzbild" bezeichnet werden,
wobei das Referenzbild dasjenige Bild ist, das unverändert beibehalten
und somit als Referenz herangezogen wird. Es sei darauf hingewiesen,
dass die Begriffe Referenzbild, Referenzbildvolumen, Referenzbilddatensatz,
Originalbild, Quellenbild und fixiertes Bild alternativ verwendet
werden können.
Der Referenzbilddatensatz 52 kann ein zuvor erfasstes Bildvolumen
darstellen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe Referenzbilddatensatz,
zuvor erfasstes Bildvolumen, Referenzbildvolumen und vorerfasstes
Referenzbildvolumen alternativ verwendet werden können.
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Zusätzlich können die
anderen erfassten Bilder, die auf dem Referenzbild abgetragen werden sollen,
als "Fließbilder" bezeichnet werden.
In anderen Worten stellt das Fließbild dasjenige Bild dar, das geometrisch
umgewandelt wird, so dass es räumlich an
das Referenzbild 52 angepasst wird. Es sei auch darauf
hingewiesen, dass die Begriffe Fließbild, bewegliches Bild, Sensed
Image (erfasstes Bild) und Zielbild alternativ verwendet werden
können.
Folglich kann der zweite Bilddatensatz 54 beispielsweise über das
zweite Bilderfassungssystem 14 erfasst werden. Ferner kann
im vorliegenden Beispiel das zweite Bilderfassungssystem 14 ein
Ultraschall-Bildgebungssystem umfassen, das so konfiguriert ist, dass
es ein Bild erfasst, welches beispielsweise die anatomische Region
von Interesse darstellt. Folglich kann der zweite Bilddatensatz 54 Ultraschallbilddaten
umfassen. Genauer gesagt können
in einer Ausführungsform
die Ultraschallbilddaten 54 ein zweidimensionales (2D)
Planarbild (Schicht) umfassen. Auch hier wird eine Ultraschall-Abdominalabtastung normalerweise
durchgeführt,
während
der Patient auf dem Rücken
liegt, wobei es aber aufgrund der gegebenen freien Bewegung der
Ultraschallsonde sein kann, dass keine direkte Korrelation zu den
transversalen CT-Schichten
vorliegt. Es sei darauf hingewiesen, dass der zweite Bilddatensatz 54 ein
2D-Ultraschallbild umfassen kann, der in Echtzeit erfasst wird. Dieses
2D-Ultraschallbild kann auch als "Live-Ultraschallbild" bezeichnet wer den. Alternativ kann
der zweite Bilddatensatz 54 multi-planare oder 3D-Ultraschallbilder umfassen,
die in Echtzeit erfasst werden. Es sei auch darauf hingewiesen,
dass die Begriffe zweiter Bilddatensatz, Ultraschallbild, erstes
Fließbild
und erster Fließbilddatensatz
alternativ verwendet werden können.
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Nach
dem Empfang des zuvor erfassten Referenzbilddatensatzes 52 und
des ersten Fließbilddatensatzes 54 kann
der erste Fließbilddatensatz 54 auf
dem Referenzbilddatensatz 52 registriert werden. Genauer
gesagt kann gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik der erste Fließbilddatensatz 54 über die
Verwendung eines Verarbeitungsmoduls 18 (siehe 1)
auf dem Referenzbilddatensatz 52 registriert werden, wie
durch Schritte 56–69 dargestellt
und im Folgenden genauer beschrieben werden wird. Mit anderen Worten
kann der erste Fließbilddatensatz 54 in
bestimmten Ausführungsformen
durch das Verarbeitungsmodul 18 geometrisch umgeformt werden, so
dass er räumlich
an dem Referenzbilddatensatz 52 ausgerichtet wird.
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Zusätzlich kann
in bestimmten Ausführungsformen
vor der Verarbeitung durch das Verarbeitungsmodul 18 ein
optionaler Vorverarbeitungsschritt (nicht in 2 gezeigt)
auf den Referenzbilddatensatz 52 und den ersten Fließbilddatensatz 54 angewendet
werden. Beispielsweise kann vor der Verarbeitung durch das Verarbeitungsmodul 18 ein
Bildglättungs-
und/oder ein Bildschärfungs-Algorithmus auf
den Referenzbilddatensatz 52 und den ersten Fließbilddatensatz 54 angewendet
werden.
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Gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik kann die Verarbeitung durch das Verarbeitungsmodul 18 unter
Verweis auf Schritte 56–69 beschrieben werden.
In einer zurzeit in Betracht gezogenen Konfiguration kann der Referenzbilddatensatz 52 ein
Bildvolumen umfassen, das die anatomische Region von Interesse darstellt.
Außerdem
kann das Referenzbildvolumen oder der Datensatz 52 eine
Vielzahl von im Wesentlichen parallelen planaren Bildschichten umfassen.
Ferner sei darauf hingewiesen, dass obwohl entsprechend der vorangegangenen
Beschreibung das Referenzbildvolumen 52 so beschrieben
wird, dass es Bilddaten umfasst, die über ein CT-Bildgebungssystem
erfasst wurden, das Referenzbildvolumen 52 auch Bilddaten umfassen
kann, die über
ein MR-Bildgebungssystem, ein PET-Bildgebungssystem, ein Röntgen-Bildgebungssystem,
ein nuklearmedizinisches Bildgebungssystem, ein SPECT-Bildgebungssystem
oder ein Ultraschall-Bildgebungssystem erfasst wurden.
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Ferner
kann im vorliegenden Beispiel der erste Fließbilddatensatz 54 eine
erste Bildschicht umfassen, die über
das zweite Bilderfassungssystem 14 (siehe 2)
erfasst worden ist. Es sei darauf hingewiesen, dass die Begriffe
erste Bildschicht und Fließbild
austauschbar verwendet werden können. Im
vorliegenden Beispiel kann die erste Bildschicht eine 2D-Bildschicht,
wie beispielsweise ein 2D-Ultraschallbild,
umfassen, das die anatomische Region von Interesse darstellt, wie
zuvor angemerkt. Folglich können
der Referenzbilddatensatz 52 und die erste Bildschicht 54 so
konfiguriert sein, dass sie als Eingaben für das Verarbeitungsmodul 18 dienen.
Die Verarbeitung durch das Verarbeitungsmodul 18 beginnt in
Schritt 56, in dem eine Bild schicht im Referenzbilddatensatz 52,
die der ersten Bildschicht 54 entspricht, identifiziert
werden kann. Diese Bildschicht im Referenzbilddatensatz 52 kann
allgemein als zweite Bildschicht 58 bezeichnet werden.
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Gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik kann die zweite Bildschicht 58 beispielsweise
mittels Verwendung eines Verarbeitungsmoduls 18 (siehe 1)
identifiziert werden. Die zweite Bildschicht 58 im Referenzbilddatensatz 52 wird
als eine Bildschicht identifiziert, die im Wesentlichen der ersten
Bildschicht 54 entspricht. Es kann ein Positionssensor und/oder
bildgestützte
Verarbeitung verwendet werden, um die Datensätze kontinuierlich weiterzuregistrieren,
während
die Position eines Live-Ultraschallbildes, wie beispielsweise des
Ultraschall-Bilddatensatzes 54, aktualisiert wird.
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Wie
bekannt sein wird, stellen die beiden Ebenen, nämlich die erste Bildschicht 54 und
die zweite Bildschicht 58, die in dem zuvor erfassten Referenzbilddatensatz 52 identifiziert
wurden, einen im Wesentlichen gleichen Bilddatensatz dar. Allerdings können Bilddaten
innerhalb der ersten Bildschicht 54, der zweiten Bildschicht 58 oder
beider verschoben werden. Mit anderen Worten können Bilddaten in der ersten
Bildschicht 54 und der zweiten Bildschicht 58 falsch
ausgerichtet sein. Bei Verwendung der zurzeit verfügbaren Techniken
wird diese fehlerhafte Ausrichtung typischerweise durch die Übersetzung
von einer aus erster Bildschicht 54, zweiter Bildschicht 58 oder
beider in eine X-Richtung,
eine Y-Richtung oder beide Richtungen überwunden. Leider treten inhärente Schwierigkeiten
bei der Identifika tion der zweiten Bildschicht 58 im Referenzbildvolumen 52 auf, die
im Wesentlichen der ersten Bildschicht 54 entspricht. Zusätzlich stellt
der Prozess der Sicherstellung, dass die beiden Bildschichten im
Wesentlichen parallel zueinander liegen, ebenfalls eine herausfordernde
Aufgabe dar. Außerdem
können
bei der Verwendung der zurzeit verfügbaren Techniken keine Verschiebungen
in eine Z-Richtung berücksichtigt werden.
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Gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik können die Unzulänglichkeiten,
die mit den zurzeit verfügbaren
Techniken verbunden sind, durch die Übersetzung von einer aus erster Bildschicht 54,
zweiter Bildschicht 58 oder beider in eine X-Richtung,
eine Y-Richtung und eine Z-Richtung
umgangen werden, wodurch eine Identifikation von einer im Wesentlichen
gleichen Bildebene im Referenzbilddatensatz 52 ermöglicht wird.
In einer Ausführungsform
kann eine Identifikationsmethodologie, wie beispielsweise, aber
nicht ausschließlich,
eine Ebenenfixierungs- und Übersetzungsmethode,
angewendet werden, um die Identifikation der zweiten Bildschicht 58 im
Referenzbilddatensatz 52 zu unterstützen. Beispielsweise kann ein
Benutzer, wie beispielsweise der Kliniker, eine Ebene in dem zuvor
erfassten Referenzbilddatensatz 52 identifizieren, der im
Wesentlichen dem Live-Ultraschallbild 54 entspricht. Wie
bekannt sein wird, kann der zuvor erfasste Referenzbilddatensatz 52 eine
Vielzahl von Bildschichten umfassen. Auch kann jede der Vielzahl
von Bildschichten im Referenzbilddatensatz 52 im Wesentlichen
parallel zueinander liegen. In einer Ausführungsform kann der Kliniker
den zuvor erfassten Referenzbilddatensatz 52 durchsuchen,
um die im Wesentlichen gleiche Bildebene zu identifizieren. Es sei
darauf hingewiesen, dass die im Wesentlichen gleiche Bildebene eine
von den vielen von im Wesentlichen parallelen Bildschichten im Referenzbildvolumen 52 umfassen
kann. Alternativ kann die im Wesentlichen gleiche Bildebene ein
Bild umfassen, das die Bildschichten im Referenzbildvolumen 52 durchschneidet.
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Sobald
die im Wesentlichen gleiche Bildebene (zweite Bildschicht 58)
in dem zuvor erfassten Referenzbilddatensatz 52 identifiziert
worden ist, kann der Kliniker eine Fixierungsbereich identifizieren,
wodurch er das Live-Ultraschallbild 54 und
die entsprechende im Wesentlichen gleiche Bildebene (wie beispielsweise
die zweite Bildschicht 58) im Referenzbildvolumen 52 kennzeichnet,
wie in Schritt 60 abgebildet wird. Diese Fixierung kann
im Allgemeinen als eine Fixierung gleicher Ebene bezeichnet werden. Um
ein Beispiel zu nennen, kann die im Wesentlichen selbe Bildebene
durch die Abtastung durch die Vielzahl von CT-Bildschichten im CT-Referenzbildvolumen 52 hindurch
identifiziert werden. Außerdem kann
der Kliniker in einer zurzeit in Betracht gezogenen Konfiguration
die Fixierung durch die Auswahl einer Regulierung des ersten Bilderfassungssystems 12,
des zweiten Bilderfassungssystems 14 oder beider identifizieren.
Nach der Fixierung in Schritt 60 kann ein registriertes
Bild derselben Ebene 61 gewonnen werden.
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Sobald
die beiden Bilder 54, 58 fixiert sind, können sie
außerdem
zusammen abgetastet werden. Mit anderen Worten kann das Live-Ultraschallbild 54 aktualisiert
werden, wobei die Bewegung einer Bilderfassungsvorrichtung, wie
beispielsweise einer mit einem Ultraschallwandler ausgestatte ten Sonde,
beispielsweise ein entsprechendes neues, in neue Schichten unterteiltes
Bild des zuvor erfassten Volumens erzeugt, welches ebenfalls angezeigt
werden soll. In anderen Worten kann der Ultraschallwandler einen
Positionssensor umfassen, der betriebsmäßig mit dem Ultraschallwandler
verbunden ist. Der Kliniker kann entweder eine Ebene aus den CT-Bilddaten 52 auswählen oder
eine im Wesentlichen selbe Ebene mittels Ultraschallwandler ermitteln,
oder umgekehrt. Zusätzlich
kann der Kliniker die Ansichten derselben Ebenen 54, 58 beispielsweise durch
das Drücken
einer Taste kennzeichnen. Von diesem Punkt an können beliebige Bewegungen,
die eine Bewegung des Ultraschallwandlers bewirken, vom Positionssensor
aufgezeichnet und auf den CT-Bilddatensatz 52 angewendet
werden, um durch das Bildvolumen 52 hindurch eine neue
Schicht, wie beispielsweise die zweite Bildschicht 68,
auszuwählen.
Dann kann der Kliniker einen Punkt im CT-Bilddatensatz 52 identifizieren,
bis zum selben Punkt im Ultraschallbild 54 scannen und
den Punkt markieren. Es sei darauf hingewiesen, dass der oben genannte Prozess
auch in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden kann. Sobald der
Punkt in beiden Bilddatensätzen 52, 54 identifiziert
worden ist, kann eine X-, Y- und Z-Verschiebungskorrektur durchgeführt werden.
Wie bekannt sein wird, sind die beiden Ebenen, nämlich die erste Bildschicht 54 und
die zweite Bildschicht 58, welche in dem zuvor erfassten
Referenzbilddatensatz 52 identifiziert worden sind, an
diesem Punkt gleich. Folglich kann nach Schritt 56 die zweite
Bildschicht 58 im Referenzbildvolumen 52, die im
Wesentlichen der Live-Bildschicht 54 entspricht, identifiziert
werden.
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Allerdings
können
die Bilddaten innerhalb der ersten Bildschicht 54, der
zweiten Bildschicht 58 oder beider in Bezug aufeinander
verschoben sein. Mit anderen Worten können Bilddaten in der ersten Bildschicht 54 und
der zweiten Bildschicht 58 falsch ausgerichtet sein. Folglich
können
Bilddaten in der ersten Bildschicht 54, der zweiten Bildschicht 58 oder beiden
verarbeitet werden, um die beiden Bilddatensätze anzugleichen. Wie oben
angemerkt, kann diese fehlerhafte Ausrichtung gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik durch die Übersetzung von einer aus erster
Bildschicht 54, zweiter Bildschicht 58 oder beider
in X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung behoben werden.
-
Um
die erste Bildschicht 54 und die zweite Bildschicht 58 anzugleichen,
kann ein erster Punkt von Interesse auf der ersten Bildschicht 54 ausgewählt werden,
wie in Schritt 62 dargestellt. Es sei darauf hingewiesen,
dass der erste Punkt von Interesse eine anatomische Struktur oder
einen ungesicherten Marker umfassen kann, der auf oder beim Patienten platziert
werden kann. Der erste Punkt von Interesse kann beispielsweise unter
Verwendung von graphischen Markern identifiziert werden. Ebenso
kann in Schritt 64 ein zweiter Punkt von Interesse im Referenzbilddatensatz 52 ausgewählt werden.
Genauer gesagt kann der zweite Punkt von Interesse so ausgewählt werden,
dass der zweite Punkt von Interesse einen Punkt darstellt, der dem
ersten Punkt von Interesse im Fließbild 54 entspricht.
In einer Ausführungsform
kann der Kliniker auch einen Punkt entweder im Ultraschallbild 54 oder
in dem zuvor erfassten Referenzbilddatensatz 52 identifizieren.
Der Punkt kann beispielsweise durch die Platzierung eines Cursors über dem
Punkt in dem Bild und dessen Anklicken ausgewählt werden. Der Kliniker kann
dann bei Bedarf die Bilderfassungsvorrichtung bewegen, um den entsprechenden
Punkt von Interesse im Ansichtsbereich auf das andere Bild zu übertragen
und nachfolgend den entsprechenden Punkt auszuwählen. Obwohl, wie oben beschrieben
worden ist, der erste Punkt von Interesse im Fließbild 54 ausgewählt wird,
gefolgt von der Auswahl des entsprechenden zweiten Punktes von Interesse
im Referenzbilddatensatz 52, sei darauf hingewiesen, dass
ein erster Punkt von Interesse im Referenzbilddatensatz 52 ausgewählt werden
kann, gefolgt von der Auswahl eines entsprechenden zweiten Punktes
von Interesse auf dem Fließbild 54.
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Nachfolgend
können
in Schritt 66 gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik eines aus Fließbild 54, Referenzbilddatensatz 52 oder
aber beide in X-Richtung, Y-Richtung
und Z-Richtung übersetzt
werden, um die Angleichung des ersten Punktes von Interesse und
des zweiten Punktes von Interesse zu ermöglichen. Die Übersetzung
der Bilddatensätze 52, 54 in
X-Richtung, Y-Richtung und Z-Richtung ermöglicht die vorteilhafte Ausgleichung eines
eventuellen Z-Verschiebungsfehlers, der bei der Festlegung der Ebenenfixierung
eingebracht wurde. Nach dieser Übersetzung
wird das Fließbild 54 an
den Referenzbilddatensatz 52 angepasst. Nachfolgend kann
die Registrierung des Fließbildes 54 auf
dem Referenzbilddatensatz 52 in Schritt 68 aktualisiert
werden. Nach der Aktualisierung der Registrierung in Schritt 68 kann
ein registriertes Bild 69 gewonnen werden. Dieses registrierte
Bild 60 kann als ein mit derselben Ebene und Übersetzungspunkt registriertes
Bild bezeichnet werden. Das registrierte Bild 69 kann dann
beispielsweise auf einem Display entweder des ersten Bilderfassungssystems 12,
des zweiten Bilderfassungssystems 14 oder beider angezeigt
werden.
-
Wie
zuvor angemerkt, treten inhärente Schwierigkeiten
bei der Identifikation der zweiten Bildschicht 58 im Referenzbilddatensatz 52 auf,
die dem Fließbild 54 entspricht.
Zusätzlich
könnte
es wünschenswert
sein, dass die zweite Bildschicht 58 sich in einer bekannten
Ausrichtung in Relation zu den Bildschichten im Referenzbilddatensatz 52 befindet.
Beispielsweise könnte
es wünschenswert
sein, dass die zweite Bildschicht 58 im Wesentlichen parallel
zum Fließbild 54 liegt,
wodurch die Rotation entlang der X-Richtung und Y-Richtung vermieden wird. Es
könnte
auch wünschenswert
sein, dass das Fließbild 54 und
die zweite Bildschicht 58 in Relation zueinander nicht
rotiert werden, wodurch eine Rotation entlang der Z-Richtung umgangen
wird. Folglich wird ein weiteres Verfahren der auf Volumen basierenden Registrierung
vorgestellt.
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Was 3A–3B anbelangt,
so wird ein schematisches Flussdiagramm 70 abgebildet,
das ein weiteres Verfahren der auf Volumen basierenden Registrierung
darstellt. In dem Beispiel, das in 3 dargestellt
wird, stellen Referenznummern 52 und 54 den ersten
Bilddatensatz und den zweiten Bilddatensatz dar, die jeweils über ein
oder mehrere Bilderfassungssysteme, wie beispielsweise Bilderfassungssysteme 12, 14, 16 (siehe 1),
erfasst wurden.
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Auch
hier kann der erste Bilddatensatz 52 über das erste Bilderfassungssystem 12,
wie beispielsweise ein CT- Bildgebungssystem,
erfasst werden. Folglich kann der erste Bilddatensatz 52 CT-Bilddaten
umfassen, wobei die CT-Bilddaten eine Serie von parallelen Planarbildern
(Schichten) umfassen können,
die in einer Standardausrichtung in Relation zum Körper des
Patienten liegen. Der erste Bilddatensatz 52 kann als Referenzbilddatensatz 52 bezeichnet
werden und kann ein zuvor erfasstes Bildvolumen darstellen, wie
dies zuvor angemerkt wurde. Außerdem
kann der zweite Bilddatensatz 54 über das zweite Bilderfassungssystem 14,
wie beispielsweise ein Ultraschall-Bildgebungssystem, erfasst werden,
das so konfiguriert ist, dass es ein Bild gewinnt, das beispielsweise
den anatomischen Punkt von Interesse darstellt. Der zweite Bilddatensatz 54 kann
Ultraschallbilddaten umfassen, wobei die Ultraschallbilddaten 54 aus
einem 2D-Planarbild (Schicht) bestehen können. Wie zuvor angemerkt,
kann der zweite Bilddatensatz 54 ein 2D-Ultraschallbild
umfassen, das in Echtzeit erfasst wurde. Das 2D-Ultraschallbild 54 kann auch
als "Live-Ultraschallbild" bezeichnet werden.
Alternativ kann der zweite Bilddatensatz multi-planare oder 3D-Ultraschallbilder
umfassen, die in Echtzeit erfasst wurden.
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Nach
dem Empfang des zuvor erfassten Referenzbilddatensatzes 52 und
des Fließbildes 54 kann
der erste Fließbilddatensatz 54 auf
dem Referenzbilddatensatz 52 registriert werden. In bestimmten
Ausführungsformen
kann vor der Verarbeitung durch das Verarbeitungsmodul 18 ein
optionaler Vorverarbeitungsschritt (nicht gezeigt) auf den Referenzbilddatensatz 52 und
den ersten Fließbilddatensatz 54 (siehe 1)
angewendet werden. Beispielsweise kann vor der Verarbeitung durch
das Verarbeitungsmodul 18 ein Bildglät tungs- und/oder ein Bildschärfungs-Algorithmus
auf den Referenzbilddatensatz 52 und den ersten Fließbilddatensatz 54 angewendet
werden.
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Das
Verfahren beginnt in Schritt 72, in welchem eine zweite
Bildschicht im Referenzbilddatensatz 52, die dem Fließbilddatensatz 54 entspricht, identifiziert
werden kann. Genauer gesagt kann gemäß Aspekten der vorliegenden
Technik in Schritt 72 eine Position in dem Fließbilddatensatz 54 identifiziert
werden, die in einer bekannten Ausrichtung in Relation zu den Schichten
im Referenzbilddatensatz 52 liegt. In einer Ausführungsform
kann eine Position im Fließbilddatensatz 54,
die im Wesentlichen parallel zu den Schichten im Referenzbilddatensatz 52 liegt,
identifiziert werden. Es sei darauf hingewiesen, dass diese Position
sich in einer Bildebene im Referenzbilddatensatz 52 befinden
kann, und diese Bildebene kann als eine "gewünschte" Bildebene bezeichnet
werden.
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Wie
bekannt sein wird, umfassen zuvor erfasste Bildvolumen, wie beispielsweise
diejenigen, die von einem CT-Bildgebungssystem
oder einem MR-Bildgebungssystem, erfasst werden, typischerweise
eine Serie von parallelen Planarbildern (Schichten), die sich in
einer Standardausrichtung in Relation zum Körper des Patienten befinden.
Beispielsweise wird eine CT-Abdominalabtastung normalerweise durchgeführt, wenn
der Patient bzw. die Patientin auf seinem/ihrem Rücken liegt,
wobei die Schichten parallel zueinander und quer zum Patienten liegen.
Gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik kann diese Kenntnis der "Erfassungsebene" zum Vorteil verwendet
werden, um den Registrierungsvorgang zu verbessern. Genauer gesagt
kann der Kliniker in einer Ausführungsform
den Fließbilddatensatz 54 scannen,
um eine Position in dem Fließbilddatensatz 54 zu
identifizieren, die im Wesentlichen parallel zu den Schichten im
Referenzbilddatensatz 52 liegt.
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Sobald
die gewünschte
Position im Fließbildvolumen 54 identifiziert
worden ist, kann der Fließbilddatensatz 54 als
parallel zum Referenzbilddatensatz 52 fixiert werden, wie
in Schritt dargestellt 76. Diese Fixierung kann als Parallelebenenfixierung
bezeichnet werden. Nach der Fixierung in Schritt 76 kann
ein paralleles registriertes Bild 77 gewonnen werden. Nachfolgend
kann in Schritt 78 ein erster Punkt von Interesse in dem
Fließbild 54 identifiziert werden.
Der erste Punkt von Interesse kann eine anatomische Region von Interesse
enthalten, wie zuvor unter Bezugnahme auf 2 angemerkt
wurde. Ferner kann in Schritt 80 ein zweiter Punkt von
Interesse im Referenzbilddatensatz 52 identifiziert werden,
wobei der zweite Punkt von Interesse dem ersten Punkt von Interesse
entsprechen kann. Alternativ kann in Schritt 78 ein erster
Punkt von Interesse zuerst im Referenzbilddatensatz 52 ausgewählt werden,
während
ein entsprechender zweiter Punkt von Interesse im Fließbild 54 in
Schritt 80 ausgewählt werden
kann.
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Ferner
kann in Schritt 82 eines aus Fließbild 54, Referenzbilddatensatz 52 oder
beide so übersetzt
werden, dass der erste Punkt von Interesse an dem zweiten Punkt
von Interesse ausgerichtet wird, wie zuvor beschrieben. In anderen
Worten kann eines aus Fließbild 54,
Referenzbilddatensatz 52 oder beide in X-Richtung, Y-Richtung
und Z-Richtung übersetzt
werden, um die Ausrichtung des ersten Punktes von Interesse an dem
zweiten Punkt von Interesse zu ermöglichen. Folglich ist nun das
Fließbild 54 an
dem Referenzbilddatensatz 52 ausgerichtet. Folglich kann
eine parallele Ebenenfixierung zwischen dem Fließbild 54 und dem Referenzbilddatensatz 52 in
die Fixierung derselben Ebene zwischen dem Fließbild 54 und dem Referenzbilddatensatz 52 umgewandelt
werden. Außerdem
kann in Schritt 84 eine Registrierung des Fließbildes 54 mit
dem Referenzbilddatensatz 52 aktualisiert werden, um ein
registriertes Bild zu generieren 86. Dieses registrierte Bild 86 kann
als mit Parallelebene und Übersetzungspunkt
registriertes Bild bezeichnet werden. Nachfolgend kann dieses registrierte
Bild 86 auf einem Display, wie beispielsweise dem Display 26 des Systems 10,
visualisiert werden (siehe 1).
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Durch
die Implementierung des Parallelebenenfixierung, wie sie oben beschrieben
worden ist, kann eine relativ einfachere Registrierung des Fließbildes 54 und
des Referenzbilddatensatzes 52 erreicht werden. Wie bekannt
sein wird, ist außerdem das
Halten des Wandlers parallel zu den Erfassungsebenen weniger fehleranfällig als
die Identifizierung derselben Ebene in dem zuvor erfassten Referenzbildvolumen 52,
wodurch Rotationsfehler reduziert werden.
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Wie
oben beschrieben worden ist, wird im vorliegenden Beispiel ein einziger Übersetzungspunkt
verwendet, um den Parallelebenenfixierung in eine Fixierung derselben
Ebene umzuwandeln. Allerdings kann es sein, dass gegebenenfalls
vorhandene Rotationsfehler in X-Richtung, Y-Richtung und/oder Z-Richtung,
welche mit der Parallelebenenfixierung eingebracht worden sind,
nicht korrigiert werden. Gemäß weiteren
Aspekten der vorliegenden Technik kann es dem Kliniker ermöglicht werden,
eine Fixierung derselben Ebene unter Verwendung der Parallelebenenfixierung
als eine Orientierungshilfe zu verwenden. Folglich kann der Kliniker
ein bestimmtes Bild beispielsweise unter Verwendung des zweiten Bilderfassungssystems 14 (siehe 1)
gewinnen. Wie zuvor angemerkt, kann das zweite Bilderfassungssystem 14 ein
Ultraschall-Bildgebungssystem umfassen. Daher kann ein Ultraschallbild
gewonnen werden. Zusätzlich
kann der Kliniker angeben, dass dieses Ultraschallbild ein für die Fixierung
gewünschtes
Fließbild
ist. Außerdem
können
Positionsinformationen, die zur aktuellen Position einer Bilderfassungsvorrichtung
gehören,
gewonnen und gespeichert werden. Der Kliniker kann dann durch die
Bildebenen im Referenzbilddatensatz 52 scannen, welche parallel
zur aktuellen Ultraschallbildschicht 54 liegen. Beispielsweise
kann der Kliniker den Referenzbilddatensatz 52 mittels
Verwendung einer Steuerkugel, einer Maus, einer Wandlerbewegung
oder anderer Kontrollmechanismen durchleuchten.
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Sobald
der Kliniker eine Bildebene identifiziert hat, die im Wesentlichen
der Ultraschallbildschicht 54 entspricht, kann der Kliniker
eine Fixierung derselben Ebene angeben. Mit anderen Worten kann der
Kliniker angeben, dass die Ultraschallbildschicht 54 mittels
einer Fixierung derselben Ebene mit dieser im Wesentlichen gleichen
Bildebene im Referenzbilddatensatz 52 fixiert werden soll.
Dann kann eine graphische Darstellung auf der Ultraschallbildschicht 54 verwendet
werden, um anzugeben, ob die Ultraschallbildschicht 54 im
Wesentlichen parallel zu der Bildebene in dem zuvor erfassten Referenzbildvolumen 52 liegt,
und zwar auf der Grundlage der Parallelebenenfixierung. Beispielsweise
kann ein Punkt in der oberen rechten Ecke des Ultraschallbildes 54 und/oder
in einer unteren linken Ecke des Ultraschallbildes 54 angezeigt
werden. Es sei darauf hingewiesen, dass angenommen wird, dass die
obere linke Ecke des Ultraschallbildes 54 in einer parallelen
Ebene liegt und die beiden Graphiken verwendet werden können, um
den Kliniker bei der Einstellung der Bilderfassungsvorrichtung,
die an dieselbe Ebene wie das zuvor erfasste Referenzbildvolumen 52 angepasst
werden soll, unterstützen
zu können.
In einer Ausführungsform
können
die graphischen Marker grüne
Kreuze umfassen, wenn dieser Abschnitt des Bildes in der Ebene liegt,
und sie können
aus einem Quadrat von einer anderen Farbe bestehen, wenn er außerhalb
der Ebene liegt. Ferner kann eine außerhalb der Ebene verlaufende
Richtung in bestimmten Ausführungsformen
durch eine Farbe angezeigt werden, während eine gewünschte Bewegungsstrecke, die
erforderlich ist, um in die Ebene zu gelangen, durch die Größe des Quadrats
und/oder die Intensität der
Farbe gekennzeichnet werden kann. Sobald die Ebenen als im Wesentlichen
gleich identifiziert worden sind, kann der Kliniker eine Fixierung
derselben Ebene eingeben. Es sei auch darauf hingewiesen, dass die
graphischen Marker so konfiguriert sein können, dass sie als Orientierungshilfe
dienen, aber nicht essentiell sind, um parallel zu erscheinen, so dass
der Benutzer eine Fixierung derselben Ebene spezifizieren kann.
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Wie
oben beschrieben worden ist, bringt die Parallelebenen-Technik,
welche hier dargelegt worden ist, die Identifikation von einer Bildebene
mit sich, die im Wesentli chen parallel zu der gewünschten
Bildebene oder Erfassungsebene liegt. Die Verwendung der vorliegenden
Technik gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik ist ebenfalls vorgesehen, wenn eine Bildebene
von Interesse eine Ebene außerhalb der
Erfassungsebene umfasst. Genauer gesagt ist es wünschenswert, eine Ausrichtung
zwischen dem Ultraschallwandler in der Bilderfassungsvorrichtung und
dem zuvor erfassten Bildvolumen zu kennen. Beispielsweise kann eine
Ultraschall-Transvaginaluntersuchung
ein Ultraschallbild umfassen, das in Relation zu einem standardmäßigen CT-
oder MR-Datensatz um etwa 90 Grad gedreht werden kann. Im vorliegenden
Beispiel kann das zuvor erfasste Referenzbildvolumen bis zu einer
im Wesentlichen gleichen Ausrichtung wie der Ultraschallwandler
vor der Registrierung gedreht werden. Alternativ kann der Registrierungsprozess
eine Übersetzung zwischen
dem Ultraschallbild und dem zuvor erfassten Referenzbildvolumen
beinhalten.
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Gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik können Informationen zur Ausrichtung
zwischen der Bilderfassungsvorrichtung, wie beispielsweise der Ultraschallsonde,
und dem zuvor erfassten Bildvolumen, über das Einbringen eines Positionierungssubsystems
verfügbar
gemacht werden, wobei das Positionierungssubsystem so konfiguriert
sein kann, dass es sich in einer bekannten Ausrichtung in Relation
zu einem Tisch befindet, auf dem der Patient positioniert ist. Zusätzlich kann
das Positionierungssubsystem so konfiguriert sein, dass es die Sonde
in einer bekannten Ausrichtung in Relation zum Patiententisch hält. Wie
bekannt sein wird, ist der Patient typischerweise auf einem Tisch
einer Volumenabtastvorrichtung wie beispielsweise ei nem CT-Scanner
positioniert. Der Tisch kann bewegt werden, um den Patienten zum
Zwecke einer Volumenabtastung zu positionieren. Nachfolgend kann
der Tisch für
eine Ultraschallabtastung in eine neue Position bewegt werden. Durch
das Einbringen des Positionierungssubsystems, das sich in einer
bekannten Ausrichtung zum Volumenabtastvorrichtungstisch (beispielsweise
einem CT-Bildgebungssystem) befindet und das so konfiguriert ist,
dass es die Bilderfassungsvorrichtung in einer bekannten Ausrichtung
in Relation zum Tisch positioniert, kann eine Parallelebenenfixierung
erreicht werden, indem die Bilderfassungsvorrichtung einfach im
Positionierungssubsystem platziert wird und für das Bildgebungssystem 10 (siehe 1)
angezeigt wird, dass die Sonde sich in dieser bekannten Ausrichtung
befindet. Alternativ kann ein Positionssensor in einer bekannten
Ausrichtung in Relation zum Tisch platziert und somit verwendet
werden, um eine Parallelebenenfixierung ganz ohne irgendwelche Aktionen
durch den Kliniker zu erreichen. Sobald die Registrierung zwischen
dem Ultraschallbild und dem zuvor erfasste Bildvolumen erreicht
worden ist, kann eine beliebige Tischbewegung von der Volumenabtastvorrichtung
verwendet werden, um die Registrierung zu aktualisieren. Wenn alternativ
der Positionssensor so am Tisch befestigt ist, dass der Positionssensor
sich mit dem Patienten bewegt, erfordern die Tischbewegungen, falls
vorhanden, keine Einstellungen.
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Die
hier beschriebene Technik kann auch angewendet werden, wenn der
Patient vom Volumenabtastvorrichtungstisch zu einem anderen Tisch
oder einer Patiententragevorrichtung transportiert wird. Auch hier
ist es so, dass wenn der Pa tient sich auf dem neuen Tisch in einer
im Wesentlichen gleichen relativen Position wie auf dem Abtastvorrichtungstisch
befindet und sich die Sondenposition oder der Positionssensor in
einer bekannten Ausrichtung in Relation zum Patienten ist, eine
parallele Ebene identifiziert werden kann. Es sei darauf hingewiesen, dass
das vorliegende Beispiel aufgrund der wahrscheinlichen Veränderungen
der Patientenposition einige Anpassungen der Registrierung nach
sich ziehen kann. Des Weiteren können
Mittel zur manuellen Durchführung
von Rotationseinstellungen in X-Richtung, Y-Richtung und/oder Z-Richtung zur Verbesserung
der Registrierung gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik geliefert werden.
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Wie
zuvor angemerkt, können
beliebige Z-Verschiebungsfehler, die auftreten, wenn die Ebenenfixierung
festgelegt wird, im Wesentlichen eliminiert werden, indem zusätzlich zu
den Verschiebungen in X-Richtung und Y-Richtung gleichzeitig eine Verschiebung
in Z-Richtung durchgeführt
wird. Es sei darauf hingewiesen, dass wenn der Punkt von Interesse,
der für
die Übersetzung
verwendet wird, einem Bereich von Interesse im Bild entspricht,
eine beliebige X-, Y- oder Z-Achsenrotation um den Bereich von Interesse
herum im Wesentlichen minimiert werden kann. Dieser Schritt kann
wiederholt werden, um jegliche Rotationsfehler an anderen Punkten
von Interesse in der gesamten Untersuchung zu minimieren.
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Außerdem können gemäß weiteren
Aspekten der vorliegenden Technik auch Mittel zur Rückkehr zur
Registrierung auf der Grundlage eines vorherigen Punktes geliefert
werden.
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Mit
anderen Worten können
dem Kliniker manuelle Mittel zur Korrektur jeglicher Rotationsfehler
geliefert werden, welche auftreten können, wenn die parallelen Ebenen
identifiziert werden. Dem Kliniker können Regler zur Einstellung
der Rotation der Ebene um die X-, Y- und Z-Achse herum zur Verfügung gestellt
werden. Die Rotation kann um ein Zentrum des Bildes, einen auswählbaren
Punkt oder um den letzten Punkt, der als Teil des Übersetzungsprozesses
identifiziert wurde, erfolgen. Die Rotationseinstellungsregler stellen
die Rotation der angezeigten Ebene in dem zuvor erfassten Bildvolumen
ein. Der Kliniker kann diese Einstellung durchführen, während er eine Live-Abtastung
oder eine Abtastung eines Standbildes durchführt. In einer Ausführungsform kann
das manuelle Mittel zur Durchführung
der Rotation Rotationsregler oder eine Steuerkugel umfassen. Um
ein Beispiel zu nennen, können,
wenn die manuellen Mittel Rotationsregler umfassen, drei Rotationsregler
verwendet werden, um die Drehungen um die X-Achse, Y-Achse, und
Z-Achse separat anzupassen.
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Wenn
allerdings die manuellen Mittel einen einzigen Rotationsregler umfassen,
könnte
es wünschenswert
sein, einen Schalter einzufügen,
der so konfiguriert ist, dass er zwischen den aktiven Achsen hin-
und herschaltet. Wie bekannt sein wird, bringt das Schalten zwischen
den Achsen einen zusätzlichen
Schritt für
den Kliniker mit sich. Zusätzlich
kann es sein, dass die Drehung eines Drehschalters im Uhrzeigersinn
und/oder entgegen dem Uhrzeigersinn zur Erreichung einer Drehung
um die X-Achse oder die Y-Achse herum nicht intuitiv ist, weil die
physische Richtungsbewegung nicht mit der physischen Drehung des
Bildes überein stimmt.
Beispielsweise wird durch eine Anpassung um die X-Achse herum das Bild
nach oben und weg oder nach unten gerollt, wobei die Bewegungen
des Rotationsreglers im Uhrzeigersinn und entgegen dem Uhrzeigersinn
nicht zu diesen Bewegungen passen. Die Verwendung eines Steuerkugelreglers
erfordert Mittel zur Auswahl der Rotationsachse und/oder Mittel
zum Anzeigen, dass die Steuerkugel verwendet werden soll, um die
Rotationseinstellungen durchzuführen,
und nicht etwa eine andere Benutzerfunktion, die der Steuerkugel eventuell
zugeordnet sein könnte.
Gemäß Aspekten der
vorliegenden Technik können
diese Unzulänglichkeiten
durch die Verwendung eines Joystickdrehknopfes mit 4 Positionen
(oder mehr als 4 Positionen) umgangen werden. Dieser Joystickdrehknopf
mit 4 Positionen kann nach oben oder unten gedrückt werden, um eine X-Achsenrotation
zu bewirken, nach links oder rechts gedrückt werden, um eine Y-Achsenrotation
zu bewirken, und im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht werden, um eine Z-Achsenrotation zu bewirken. Ferner kann
das Halten der Taste in der Oben-, Unten-, Links- oder Rechts-Position
optional eine beschleunigte Bewegung bewirken. Zusätzlich kann
der Regler so konfiguriert sein, dass beim Eindrücken die Bewegungsgeschwindigkeit
für die
Einstellungen angepasst wird, so dass es dem Kliniker ermöglicht wird,
größere Bewegungen
oder feine Bewegungen durchzuführen.
-
Durch
die Implementierung des Reglers, wie er oben beschrieben wird, sind
alle Regler ohne Notwendigkeit zur Auswahl für die Durchführung von Dreheinstellungen
verfügbar
und die Tastenbewegungen passen zur Bildeinstellung, wodurch die
Verwendung viel intuitiver wird. Das Drücken des Reglers kann einen
anderen Effekt wie beispielsweise die Umstellung der Regler von
der Durchführung
der Dreheinstellung zur Durchführung
von Verschiebungseinstellungen haben. In diesem Falle können Links-
und Rechtsbewegungen Verschiebungen entlang der X-Achse bewirken,
Bewegungen nach oben und unten können
Verschiebungen auf der Y-Achse bewirken, und Bewegungen im Uhrzeigersinn
und entgegen dem Uhrzeigersinn können
Z-Verschiebungseinstellungen bewirken.
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Zusätzlich beinhaltet
die Implementierung des Verfahrens der auf Volumen basierenden Registrierung,
wie es oben beschrieben worden ist, drei Schritte. Ein erster Schritt
beinhaltet die Identifikation einer Ebene in dem zuvor erfassten
Bildvolumen, das der Fließbildebene
und der Fixierung der Bildebenen entspricht, ein zweiter Schritt
fordert die Identifikation eines Punktes von Interesse auf einem
der Bildebenen, während
ein dritter Schritt die Identifikation eines entsprechenden Punktes
von Interesse in der weiteren Bildebene beinhaltet. Wenn die Ebenenfixierung
anfangs durchgeführt
worden ist, kann die Aktion zur Initiierung der Fixierung (wie beispielsweise
das Anklicken des Bildes mit einem Pointer) so konfiguriert sein,
dass sie auch als Anfangspunkt in dem Übersetzungsalgorithmus dient.
Der Kliniker kann dann den entsprechenden Punkt in dem anderen Bild
markieren, wodurch er die Fixierung und die Übersetzungsregistrierung mit
zwei Aktionen anstatt mit drei durchführt.
-
Ferner
fixiert der Kliniker die zwei Datensätze, wodurch er bewirkt, dass
beide Bilder aktualisiert werden, während der Wandler bewegt wird.
Der Kliniker kann dann ei nen Übersetzungspunkt
in einem der Bilder markieren. Der dritte Schritt dient dazu, den entsprechenden
Punkt auf dem anderen Bild zu markieren. Um diesen dritten Schritt
zu unterstützen, kann
das erste Bild angehalten werden (es findet also keine Live-Aktualisierung
statt) und der Übersetzungspunkt
kann so konfiguriert sein, dass er in dem Standbild sichtbar bleibt.
Dies dient als Referenz während
der Abtastung, um denselben Punkt in dem anderen Bild zu finden.
-
Zusätzlich identifiziert
der Kliniker im ersten Schritt eine Bildebene in dem zuvor erfassten
Bildvolumen, die im Wesentlichen dem Fließbild, wie beispielsweise einem
Ultraschallbild, entspricht. Obwohl keine Fixierung zwischen dem
Ultraschallwandler und dem zuvor erfassten Bildvolumen eingerichtet worden
ist, kann der Ultraschallwandler verwendet werden, um durch das
zuvor erfasste Bildvolumen zu navigieren, um eine Bildebene von
Interesse zu bestimmen, wodurch die Begutachtung des zuvor erfassten
Bildvolumens ermöglicht
wird. Außerdem können zusätzliche
Punkte von Interesse innerhalb des Volumens für die spätere Analyse markiert werden.
-
Traditionell
können
drei oder mehr Punkte von Interesse in dem Fließbild 54 (siehe 2) identifiziert werden, und entsprechend
können
nachfolgend drei oder mehr Punkte von Interesse im Referenzbildvolumen 52 (siehe 2) identifiziert werden, um die Registrierung
von Bildern 52, 54 zu unterstützen. Durch die Identifizierung
von drei oder mehr gemeinsamen Punkten zwischen dem Ultraschallbild 54 und
dem zuvor erfassten Referenzbildvolumen 52, kann eine Transformation
aufgebaut und verwendet werden, um eine Bildebene aus dem Referenzbildvolumen 52 zu
extrahieren, die einer aktuellen Sondeposition entspricht. Diese
Technik beinhaltet die Identifizierung von einem Punkt im Ultraschallbild 54,
beispielsweise mittels Verwendung eines Benutzerreglers, und die
nachfolgende Identifizierung eines entsprechenden Punktes in dem
zuvor erfassten Bildvolumen 52. Der Identifikationsprozess kann
dann für
ein Minimum von zwei weiteren Malen für verschiedene Punkte wiederholt
werden. Eine inhärente
Schwierigkeit bei der Vorgehensweise der Registrierung mit drei
oder mehr Punkten ist die Identifizierung von Punkten, die im Wesentlichen
nicht nah beieinander liegen, da durch nah beieinander liegende
Punkte tendenziell große
Gehler generiert werden. Weitere Unzulänglichkeiten, die mit den zurzeit
verfügbaren
Techniken im Zusammenhang stehen, sind umgangen worden, indem die
Verwendung von Punkten vermieden wird, die im Wesentlichen nah aneinander
liegen. Mit anderen Worten kann eine feste Schwelle, welche zulässige Abstände zwischen
den Punkten von Interesse darstellt, ausgesucht werden, um die Verwendung
von zwei oder mehr Punkten zu vermeiden, die im Wesentlichen in geringem
Abstand zueinander angeordnet sind. Allerdings kann es sein, dass
sich die feste Schwelle in bestimmten Situationen nicht anwenden
lässt.
Beispielsweise kann eine anatomische Region von Interesse, die einen
relativ großen
Volumenbereich umfasst, wie beispielsweise der Unterbauch, eine Schwelle
von etwa 4 cm erfordern, während
es problematisch sein kann, drei oder mehr Punkte von Interesse
zu identifizieren, die in einer anatomischen Region von Interesse
mit einem relativ kleinen Volumenbereich, wie beispielsweise dem
Handgelenk, mindestens 4 cm entfernt liegen.
-
Gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik kann durch die Verwendung von
Parametern, die mit dem Ultraschallbild 54 im Zusammenhang
stehen, das Bildgebungssystem 10 (siehe 1),
und genauer gesagt das Verarbeitungsmodul 18 (siehe 1)
so konfiguriert werden, dass es die Größe der anatomischen Region
von Interesse erkennt und automatisch eine geeignete Schwelle festlegt.
Die Parameter, die mit dem Ultraschallbild 54 im Zusammenhang
stehen, können
eine Tiefe, den Wandler, die Wandlerfrequenz, eine Zoomregion von Interesse
umfassen, um nur einige zu nennen. Beispielsweise könnte es
wünschenswert
sein, dass die Punkte von Interesse mindestens 20 der Bildtiefe
entfernt voneinander liegen. Wenn die anatomische Region von Interesse
den Unterbauch umfasst, dann erfordert die Abtastung bei 20 cm Tiefe
folglich eine Schwellentrennung von etwa 4 cm. Wenn die anatomische
Region von Interesse das Handgelenk umfasst, dann erordert die Abtastung
bei 4 cm Tiefe entsprechend eine Schwellentrennung von etwa 0,8
cm. Obwohl das vorliegende Beispiel in Bezug auf die Bildtiefe beschrieben
wird, sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Technik eine
Schwelle erfordert, die sich automatisch der abgetasteten Region
von Interesse anpasst.
-
Außerdem kann
gemäß weiteren
Aspekten der vorliegenden Technik das System 10 (siehe 1)
und genauer gesagt das Verarbeitungsmodul 18 (siehe 1)
so konfiguriert sein, dass es automatisch einen Punkt von Interesse
verwerfen, der sich relativ nah an einem anderen Punkt von Interesse befindet.
Das Verarbeitungsmodul 18 kann auch so konfiguriert werden,
dass es den ursprünglichen Punkt
von Interesse ersetzt oder denjenigen der beiden Punkte verwendet,
der eine bessere Übersetzung
liefert. Diese Technik kann auch auf mehr als zwei Punkte ausgedehnt
werden, die als relativ nah beieinander liegend identifiziert wurden.
-
Wenn
außerdem
mehr als drei Punkte identifiziert werden, kann das System 10 so
konfiguriert werden, dass es dem Kliniker eine Registrierung auf der
Grundlage aller Punkte sowie eine Registrierung auf der Grundlage
der verschiedenen Subsätze
der Punkte ermöglicht.
Das System 10 kann so konfiguriert sein, dass es einen
numerischen Qualitätsindikator
auf der Grundlage des Subsatzes von Punkten berechnet und auch eine
numerische Zählung
zu den Punkten auf der Grundlage von deren Entfernungen zueinander
liefert. Diese zwei numerischen Werte können dann gewichtet und zu
einer Gesamtqualitätszählung kombiniert
werden. Die Kombination der Punkte, welche die beste Qualitätszählung erreicht, kann
verwendet werden. Zusätzlich
kann das System 10 so konfiguriert sein, dass es dem Kliniker
ermöglicht,
zwischen der Verwendung aller Punkte, der Verwendung des besten
Subsatzes von Punkten auf der Grundlage der oben beschriebenen Kriterien
oder unter Verwendung des besten Dreipunkt-Subsatzes auf der Grundlage
der oben beschriebenen Kriterien auszuwählen.
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Durch
die Implementierung der Technik, wie sie oben beschrieben worden
ist, kann die Bedienerfreundlichkeit des Systems 10 dramatisch
verbessert werden. Wie bekannt sein wird, identifiziert der Kliniker
in einer Ausführungsform typischerweise
drei oder mehr Punkte von Interesse in dem Ultraschallbild 54 und
die entsprechenden drei oder mehr Punkt von Interesse in dem anderen
Bild im Referenzbildvolumen 52. Das Live-Ultraschallbild 54 wird
mit dem Wandler reguliert und das zuvor erfasste Bildvolumen 52 wird
mit einer Maus, Steuerkugel oder einer anderen Eingabevorrichtung
reguliert. Die Identifikation dieser Punkte von Interesse kann gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik verbessert werden. Beispielsweise kann
statt der Verwendung einer standardmäßigen Eingabevorrichtung der
Ultraschallwandler zur Navigation durch das zuvor erfasste Referenzbildvolumen 52 verwendet
werden, um die Bewegung zu bewirken. Wenn der Punkt auf einem Bild identifiziert
wird, kann er als ein graphischer Marker beibehalten werden, der
wiederum als eine Referenz dient, während derselbe Punkt in dem
anderen Bild identifiziert wird. Der Kliniker kann zuerst eine Fixierung
derselben Ebene oder eine Parallelebenenfixierung mit der optionalen Übersetzung
durchführen und
dies dann als eine Orientierungshilfe zur Registrierung unter Verwendung
der drei oder mehr Punkte von Interesse verwenden. Sobald der Punkt
in einem der Bilder identifiziert worden ist, wird die Aktualisierung
dieses Bildes gestoppt und der identifizierte Punkt bleibt mit einem
graphischen Marker sichtbar. Nach der Identifizierung des entsprechenden
Punktes in dem zweiten Bild kehren die zwei Bilder außerdem zur
Echtzeitaktualisierung zurück,
so dass der nächste
Punkt identifiziert werden kann. Wenn ein Übersetzungspunkt als ein Teil
derselben Ebenenfixierung identifiziert worden ist, kann dieser
Punkt von Interesse als einer von drei oder mehr Punkten von Interesse
verwendet werden. Für
jedes Punktepaar kann der Kliniker spezifizieren, in welchem Bild der erste
Punkt von Interesse identifiziert werden soll. Dies kann von einem
Punktepaar zum anderen variieren. Sobald der erste Punkt eines Punktepaars
vom Kliniker identifiziert worden ist, kann der Punkt von Interesse
vom Kliniker rückgängig gemacht
werden. Der Kliniker kann auch die Entscheidung treffen, ein Punktepaar
rückgängig zu
machen.
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Wie
zuvor angemerkt, gibt es mehrere Techniken zur Registrierung eines
Ultraschallbildes, wie beispielsweise des Fließbildes 54, mit einem
zuvor erfassten Volumendatensatz, wie beispielsweise dem Referenzbildvolumen 52.
Beispielsweise können
die Techniken eine Ebenenfixierung mit einem optionalen Übersetzungspunkt,
eine Ebenenfixierung mit einer manuellen Überlagerungs-Einstellung, eine Ebenenfixierung
mit automatischer Bildanpassung, eine Parallelerfassungs-Ebenenfixierung
mit einem Übersetzungspunkt,
und drei oder mehr gemeinsame Punkte in jedem Datensatz umfassen
und eine Transformation bilden. Die sich überschneidenden und einzigartigen
Aspekte dieser verschiedenen Registrierungstechniken bieten interessante
Möglichkeiten
in Hinblick auf Effizienz und Benutzerflexibilität. Die Durchführung einer
manuellen Fixierung derselben Ebene ist eine gängige Art, die Registrierung zu
initiieren, da der Wandler dann verwendet werden kann, um beide
Bilder anzupassen und daher als Unterstützung bei anderen Registrierungstechniken
zu dienen. Ein Vorteil besteht darin, dass wenn eine Fixierung derselben
Ebene mit einem optionalen Übersetzungspunkt
durchgeführt
wird, der Übersetzungspunkt
bei der Registrierung unter Verwendung von drei oder mehr Punkten
von Interesse als der erste Punkt verwendet werden kann.
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Folglich
kann der Kliniker mehrere Übersetzungspunkte
generieren. Mit anderen Worten kann der Kliniker, sobald eine Ebenenfixierung
identifiziert ist, mindestens drei gemeinsame und unabhängige Übersetzungspunkte
identifizieren. Das System 10 kann so konfiguriert werden,
dass zu einer Transformation umschaltet, die aus drei oder mehr
Punkten zusammengestellt ist, um die Registrierung der Bildschichten
durchzuführen.
Die Umschaltung kann automatisch oder auf der Grundlage einer Benutzerauswahl
erfolgen. Es sei darauf hingewiesen, dass die drei oder mehr Punkte
in einem Abstand angeordnet sein können, der eine entsprechende
Schwelle übersteigt.
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Durch
die Implementierung einer Ebenenfixierung mit einem optionalen Übersetzungspunkt kann
die auf Volumen basierende Registrierung der ersten Bildschicht 54 und
des Referenzbildvolumens 52 drastisch verbessert werden.
Genauer gesagt kann die Geschwindigkeit der Registrierung sowie die
Qualität
der Registrierung verbessert werden, da gemäß Aspekten der vorliegenden
Technik nicht der gesamte Referenzbilddatensatz 52 abgetastet
werden muss.
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Außerdem kann
nach der Durchführung
einer Registrierung beliebigen Typs im Verlauf der Zeit oder an
einer anderen anatomischen Position deutlich werden, dass die Bildregistrierung
nicht so gut ist wie gewünscht.
Daraufhin kann der Kliniker eine weitere auf Volumen basierende
Registrierung initiieren. Außerdem
kann das System 10 so konfiguriert sein, dass es die Ergebnisse
des gesamten Registrierungsverfahrens aufzeichnet und es dem Kliniker
ermöglicht,
eine geeignete Registrierung auszuwählen. Beispiels weise kann der
Kliniker eine Ebenenfixierung mit einem optionalen Übersetzungspunkt
durchführen
und nachfolgend eine Registrierung mit drei oder mehr Punkten vornehmen.
Beide Registrierungsergebnisse können
im System 10 gespeichert werden, so dass es dem Kliniker
ermöglicht
wird, bei Bedarf leicht zur Ebenenfixierung mit optionaler Übersetzungspunktregistrierung
zurückzukehren. Zusätzlich kann
das System 10 auch so konfiguriert sein, dass es dem Kliniker
ermöglicht,
die aktuelle Registrierung jederzeit zu speichern, so dass bei Bedarf
die entsprechende Möglichkeit
zur Rückkehr
zu dieser Registrierung gewährleistet
ist. Bei diesen gespeicherten Registrierungen kann es sich um mehrfache
Registrierungen derselben Technik und/oder mehrfache Registrierungen
unter Verwendung verschiedener Techniken handeln. Wie bekannt sein wird,
kann jedes Registrierungsverfahren mehrere Registrierungen beinhalten.
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Gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik, kann die letzte N-te Anzahl von Registrierungen
unter Verwendung jedes Verfahrens gespeichert werden, so dass dem
Kliniker ein einfacher Weg geboten wird, zur einer vorherigen Einstellung
zurückzukehren.
Diese mehreren Registrierungseinstellungen können während der gesamten Patientenuntersuchung
beibehalten werden, selbst wenn der Kliniker andere Ultraschallbildgebungs-Techniken
durchführt, die
keinerlei Registrierung erfordern. Außerdem können die verschiedenen Registrierungstechniken
auch kombiniert werden, um Fehler zu minimieren. Beispielsweise
kann die Ebenenfixierung mit optionalem Übersetzungspunkt mit der Registrierung
mit drei oder mehr Punkten kombiniert werden. Diese Herangehensweise kann
verwendet werden, um die von den verschiedenen Techniken herrührenden
Fehler zu minimieren.
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Wie
außerdem
bekannt sein wird, können
die Bildinformationen bei der Durchführung von kontinuierlicher
bildgestützter
Registrierung nicht ausreichen, um die Nachverfolgung beizubehalten.
Wenn beispielsweise die Bilderfassungsvorrichtung den Kontakt mit
dem Körper
verliert oder über
einen Knochen oder ein anderes Objekt geführt wird, das von Ultraschall
nicht durchdrungen werden kann, kann es sein, dass die erfassten
Bilddaten nicht ausreichen, um die Nachverfolgung aufrecht zu erhalten.
Folglich kann das System 10 so konfiguriert sein, dass
es automatisch zu einer auf einem Positionssensor beruhenden Registrierung
umschaltet. Alternativ kann das System 10 so konfiguriert
sein, dass es auf der Grundlage einer Benutzereingabe zu einer auf
einem Positionssensor beruhenden Registrierung umschaltet. Sobald
die Bilder auto-registriert wurden, kann das System 10 so
konfiguriert werden, dass es automatisch zur kontinuierlichen auf
Volumen basierenden Registrierung zurückschaltet.
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Die
hier beschriebenen Registrierungstechniken beruhen auf der anatomischen
Registrierung. Allerdings können
auch nicht-anatomische Hilfsmittel verwendet werden, um die Registrierung
der Bilder zu unterstützen.
Folglich kann bei der Gewinnung von CT- oder MR-Daten ein Marker
auf dem Körper platziert
werden, der im Datensatz erscheint. Dieselbe Stelle kann auch auf
dem Körper
markiert werden, indem derselbe Marker oder ein anderer Indikator verwendet
wird. Bei der Durchführung
der Ultraschallabtastung kann der Wandler außerdem auf dieser Markierung
platziert und mit dem Daten satz registriert werden, welcher den
Marker enthält.
Ein Marker kann verwendet werden, um eine Ebenenfixierung mit optionalem Übersetzungspunkt
zu unterstützen.
Mehrere Marker können
verwendet werden, um die Registrierung mit drei oder mehr Punkten
zu unterstützen.
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Wie
bekannt sein wird, wird der Registrierungsprozess in Relation zu
dem angezeigten Ultraschallbild durchgeführt, wenn ein Mehrfachebenen- oder
Volumenwandler verwendet wird, um die Erfassung der Bilddaten zu
ermöglichen.
Es sei darauf hingewiesen, dass verschiedene Positionen des Wandlers
verwendet werden können,
um verschiedene Aspekte der Registrierung umzusetzen. Folglich können auch
verschiedene Erfassungsebenen in Relation zum Wandler verwendet
werden. Sobald die Registrierung abgeschlossen worden ist, kann,
wenn sich dann die Erfassungsebene verändert, die relative Position
der neuen Erfassungsebene verwendet werden, um die entsprechende
Schicht in dem zuvor erfassten Volumen anzupassen. Dies kann erreicht werden,
da die Erfassungsebene sich entweder in diskreten oder in kontinuierlichen
Schritten verändert.
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Das
Verfahren der auf Volumen basierenden Registrierung von Bildern,
das hier beschrieben worden ist, kann unter Verweis auf 4A–4B besser
nachvollzogen werden. Was 4A–4B anbelangt,
wird eine Diagrammdarstellung 90 des Verfahrens der auf
Volumen basierenden Registrierung gemäß Aspekten der vorliegenden
Technik illustriert. Genauer gesagt zeigen 4A–4B eine
Diagrammdarstellung des Verfahrens der auf Volumen basierenden Registrierung,
das in 3A–3B abgebildet
wird. In dem Beispiel, das in 4 gezeigt wird,
wird der Referenzbilddatensatz 52 über ein erstes Bilderfassungssystem,
wie beispielsweise das erste Bilderfassungssystem 12 (siehe 1)
erfasst, wie zuvor besprochen wurde. Zusätzlich kann mindestens ein
weiterer Bilddatensatz 54 über ein zweites Bilderfassungssystem,
wie beispielsweise das zweite Bilderfassungssystem 14 (siehe 1),
erfasst werden. Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform
sowohl der Referenzbilddatensatz 52 als auch der mindestens
eine weiteren Bilddatensatz 54 über eine Vielzahl von Bilderfassungssystemen
gewonnen werden kann, wie zuvor beschrieben. Beispielsweise kann
der erste Bilddatensatz 52 über ein CT-Bildgebungssystem
erfasst werden, während
ein Ultraschall-Bildgebungssystem verwendet werden kann, um den
mindestens einen weiteren Bilddatensatz 54 zu erfassen.
Alternativ kann jeder aus erstem Bilddatensatz 52 und dem mindestens
einen weiteren Bilddatensatz 54 über ein einziges Bildgebungssystem,
wie beispielsweise ein Ultraschall-Bildgebungssystem, erfasst werden. Folglich
können
der erste Bilddatensatz 52 und der mindestens eine weitere
Bilddatensatz 54, der über ein
einziges Bildgebungssystem erfasst wurde, Abtastungen desselben
Patienten darstellen, welche zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfasst
worden sind. Obwohl 4 ein System darstellt,
bei dem 2 Bilddatensätze
verwendet werden, wird einer Person mit durchschnittlichen Kenntnissen
auf diesem Fachgebiet bewusst sein, dass das abgebildete Verfahren
im Allgemeinen auf Bildgebungssysteme angewendet werden kann, bei
denen zwei oder mehr Bilddatensätze
verwendet werden.
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Wie
zuvor angemerkt, kann der erste Bilddatensatz 52 als Referenzbildvolumen
bezeichnet werden. Ebenso kann der mindestens eine weitere Bilddatensatz 54 als
Fließbild
bezeichnet werden. Zusätzlich
kann ein optionaler Vorverarbeitungsschritt (nicht gezeigt) bei
jedem aus Referenzbildvolumen 52 und dem Fließbild 54 durchgeführt werden,
um die Qualität
der erfassten Bilddatensätze
zu verbessern. In bestimmten Ausführungsformen kann sowohl das Referenzbildvolumen 52 als
auch das Fließbild 54 mittels
Anwendung eines Rauschentfernungsalgorithmus, eines Bildglättungs-
und/oder eines Bildschärfungs-Algorithmus
vorverarbeitet werden.
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Jedes
aus Referenzbildvolumen 52 und Fließbild 54 kann vom
Verarbeitungsmodul 18 (siehe 1) verarbeitet
werden. Genauer gesagt kann das Verarbeitungsmodul 18 so
konfiguriert sein, dass es die Registrierung des Referenzbilddatensatzes 52 und
des Fließbilddatensatzes 54 ermöglicht.
Das Verfahren beginnt in Schritt 92, in dem ein zuvor erfasstes
Bildvolumen, wie beispielsweise der Referenzbilddatensatz 52,
und ein Fließbilddatensatz,
wie beispielsweise der Fließbilddatensatz 54,
gewonnen werden. Auch kann eine X-Richtung durch eine Referenznummer 94 dargestellt
werden, während
die Referenznummer 96 eine Y-Richtung bezeichnen kann. Außerdem kann
eine Referenznummer 98 eine Z-Richtung kennzeichnen.
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Nachfolgend
kann in Schritt 100 gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik eine Position in dem Fließbilddatensatz 54,
die sich in einer bekannten Ausrichtung in Relation zu Schichten
im Referenzbilddatensatz 52 befindet, identifiziert werden.
Es sei darauf hingewiesen, dass in be stimmten Ausführungsformen
die Position eine Bildschicht im Referenzbilddatensatz 52 umfassen
kann, und diese Position kann im Allgemeinen al seine gewünschte Bildebene
bezeichnet werden. In einer Ausführungsform
kann eine Position in dem Fließbilddatensatz 54,
die im Wesentlichen parallel zu Schichten im Referenzbilddatensatz 52 liegt,
identifiziert werden, wie in Schritt dargestellt 100. Im
vorliegenden Beispiel von 4 kann die
gewünschte
Position eine Bildschicht 102 im Referenzbilddatensatz 52 umfassen. Was
weiterhin Schritt 100 anbelangt, kann der Fließbilddatensatz 54 außerdem als
parallel zum Referenzbilddatensatz 52 fixiert werden, sobald
die gewünschte
Position in im Fließbildvolumen 54 identifiziert
wurde, wie unter Verweis auf 3 beschrieben.
Diese Fixierung kann als Parallelebenenfixierung bezeichnet werden,
wie zuvor angemerkt. Nach der Fixierung in Schritt 100 kann
ein parallel registriertes Bild gewonnen werden.
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Wie
bekannt sein wird, können
die Bilddaten im Fließbild 54 und/oder
dem Referenzbilddatensatz 52 falsch ausgerichtet sein.
Um dieses Problem der fehlerhaften Ausrichtung von Bildern 52, 54 zu
beheben, können
die Bildvolumen auf der Grundlage einer Übersetzung in X-Richtung 94,
Y-Richtung 96 und Z-Richtung 98 angepasst
werden, um eine verbesserte Registrierung zu ermöglichen. Es ist daher wünschenswert,
das Fließbild 54 und
den Referenzbilddatensatz 52 anzupassen. Folglich kann
gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik eines aus Fließbild 54, Referenzbilddatensatz 52 oder beide
einer Übersetzung
in X-Richtung 94, Y-Richtung 96 und Z-Richtung 98 unterzogen
werden, um eine Anpassung des Fließbildes 54 und des
Referenzbilddatensatzes 52 zu gewährleisten.
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Dann
kann in Schritt 106 ein erster Punkt von Interesse im Fließbild 54 identifiziert
werden. Der erste Punkt von Interesse kann eine anatomische Region
von Interesse umfassen, wie zuvor festgestellt. Zusätzlich kann
in Schritt 106 ein zweiter Punkt von Interesse im Referenzbilddatensatz 52 identifiziert werden,
wobei der zweite Punkt von Interesse dem ersten Punkt von Interesse
entsprechen kann. Alternativ kann in Schritt 106 ein erster
Punkt von Interesse zuerst im Referenzbilddatensatz 52 ausgewählt werden,
während
ein entsprechender zweiter Punkt von Interesse in Schritt 106 im
Fließbild 54 ausgewählt werden
kann.
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Im
vorliegenden Beispiel wird die Anpassung des Fließbildes 54 und
des Referenzbilddatensatzes 52 in den Schritten 106 und 112 dargestellt.
Gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik kann in Schritt 106 ein erster
Punkt von Interesse 108 im Fließbild 54 ausgewählt werden.
Außerdem
kann auch ein zweiter Punkt von Interesse 110 auf dem Referenzbilddatensatz 52 ausgewählt werden.
Im vorliegenden Beispiel wird der zweite Punkt von Interesse 110 dahingehend
gezeigt, dass er auf einer Bildschicht 104 ausgewählt wird.
Es sei darauf hingewiesen, dass der zweite Punkt von Interesse 110 dem
ersten Punkt von Interesse 108 entspricht. Außerdem können der
erste und der zweite Punkt von Interesse 108, 110 eine
anatomische Struktur oder einen ungesicherten Marker darstellen,
der auf oder beim Patienten platziert wird, wie zuvor angemerkt.
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Nachfolgend
kann in Schritt 112 das Fließbild 54 an den Referenzbilddatensatz 52 angepasst
werden. Alternativ kann der Referenzbilddatensatz 52 an das
Fließbild 54 angepasst
werden. Gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik kann das Fließbild 54 an den Referenzbilddatensatz 52 angepasst
werden, indem der erste Punkt von Interesse 108 an den zweiten
Punkt von Interesse 110 angepasst wird. Genauer gesagt
kann das Fließbild 54 nun
in X-Richtung 94 bewegt werden, um eine X-Koordinate, die zum
ersten Punkt von Interesse 108 gehört, an eine X-Koordinate des
zweiten Punktes von Interesse 110 im Referenzbilddatensatz 52 anzupassen.
Ebenso kann auch das Fließbild 54 in
Y-Richtung 96 bewegt werden, so dass die Anpassung einer
Y-Koordinate des ersten Punktes von Interesse 108 an eine
Y-Koordinate des zweiten Punktes von Interesse 110 ermöglicht wird.
Gemäß beispielhaften
Aspekten der vorliegenden Technik kann das Fließbild 54 auch in Z-Richtung 98 bewegt
werden, um eine Z-Koordinate des ersten Punktes von Interesse 108 im
Fließbild 54 an
eine Z-Koordinate des zweiten Punktes von Interesse 110 im
Referenzbilddatensatz 52 anzupassen. Um ein Beispiel zu
nennen, können
Positionskoordinaten des ersten Punktes von Interesse 108 im
Allgemeinen durch (X1, Y1,
Z1) dargestellt werden, während durch
(X2, Y2, Z2) Positionskoordinaten des zweiten Punktes
von Interesse 110 bezeichnet werden. Im vorliegenden Beispiel
kann das Fließbild 54 durch
die Übersetzung
des Fließbildes 54 in
X-Richtung 94, Y-Richtung 96 und Z-Richtung 98 an
den Referenzbilddatensatz 52 angepasst werden. Genauer gesagt
kann das Fließbild 54 so
in X-Richtung 94 bewegt werden, dass X1 an
X2 angepasst wird. Ebenso kann das Fließbild 54 in
Y-Richtung 96 bewegt werden, um die Anpassung von Y1 an Y2 zu bewirken. Das
Fließbild 54 kann
auch in Z-Richtung 98 bewegt werden, so dass eine Ausrichtung
von Z1 an Z2 erfolgt.
Die Referenznummer 114 kann eine Region bezeichnen, in
welcher der erste Punkt von Interesse 108 an den zweiten
Punkt von Interesse 110 angepasst ist. Nach Schritt 112 kann
der erste Punkt von Interesse 108 in dem Fließbild 54 räumlich an
dem zweiten Punkt von Interesse 110 im Referenzbilddatensatz 52 ausgerichtet
werden, wodurch die Ausrichtung des Fließbildes 54 am Referenzbilddatensatz 52 ermöglicht wird.
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Folglich
ist das Fließbild 54 nun
an den Referenzbilddatensatz 52 angepasst. So kann eine
Parallelebenenfixierung zwischen dem Fließbild 54 und dem Referenzbilddatensatz 52 in
eine Fixierung derselben Ebene zwischen dem Fließbild 54 und dem Referenzbilddatensatz 52 umgewandelt
werden, wie zuvor unter Bezugnahme auf 3 angemerkt.
Außerdem
kann eine Registrierung des Fließbildes 54 auf dem
Referenzbilddatensatz 52 aktualisiert werden, um ein registriertes
Bild zu generieren, wie beispielsweise das mit der Parallelebene
und dem Übersetzungspunkt
registrierte Bild 86 (siehe 3). Nachfolgend
kann das registrierte Bild auf einem Display, wie beispielsweise
dem Display 26 des Systems 10 (siehe 1),
visualisiert werden.
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Was
nun 5 anbelangt, so wird ein Blockdiagramm 120 abgebildet,
das ein Bilderfassungssystem illustriert, welches zur Benutzung
im Diagnostiksystem 10 (siehe 1) konfiguriert
ist. Das System 120 kann so konfiguriert sein, dass es
Bilddaten von einem Patienten 122 über eine Bilderfassungsvorrichtung 124 erfasst.
Referenznummer 126 kann einen Tisch bezeichnen, der so
konfiguriert ist, dass er die Positionierung eines Patienten 122 für eine Bildgebungssitzung
unterstützt.
In einer Ausführungsform
kann die Bilderfassungsvorrichtung 124 eine Sonde umfassen,
wobei es sich bei der Sonde um eine invasive Sonde oder eine nichtinvasive
bzw. externe Sonde handeln kann, wie beispielsweise eine externe
Ultraschall-Sonde, die so konfiguriert ist, dass sie die Erfassung
von Bilddaten unterstützt. Außerdem können in
bestimmten anderen Ausführungsformen
Bilddaten über
einen oder mehrere Sensoren (nicht in 5 gezeigt)
erfasst werden, die auf dem Körper
des Patienten 122 angeordnet werden können. Um ein Beispiel zu nennen,
können
die Sensoren physiologische Sensoren (nicht gezeigt) wie beispielsweise
Elektrokardiogramm(EKG)-Sensoren und/oder Positionssensoren wie
beispielsweise elektromagnetische Feldsensoren oder Inertialsensoren
umfassen. Diese Sensoren können
betriebsmäßig mit
einer Datenerfassungsvorrichtung, wie beispielsweise einem Bildgebungssystem,
beispielsweise über
Leitungen (nicht in 5 gezeigt) verbunden sein.
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Das
System 120 kann auch ein Bilderfassungssystem 128,
wie beispielsweise, aber nicht ausschließlich, ein medizinisches Bildgebungssystem
umfassen, das in funktionaler Verbindung mit der Bilderfassungsvorrichtung 124 steht.
In einer Ausführungsform
kann das medizinische Bildgebungssystem 128 ein Ultraschall-Bildgebungssystem
umfassen. Es sei darauf hingewiesen, dass obwohl die im Folgenden
illustrierten beispielhaften Ausführungsformen im Zusammenhang
mit einem medizinischen Bildgebungssystem beschrieben werden, weitere Bildgebungssysteme
und Anwendungen wie beispielsweise industrielle Bildgebungssysteme
und nicht- destruktive
Evaluations- und Inspektionssysteme, wie beispielsweise Pipelineinspektionssysteme oder
Flüssigreaktorinspektionssysteme,
ebenfalls in Betracht gezogen werden. Zusätzlich kann die beispielhafte
Ausführungsformen,
die im Folgenden illustriert und beschrieben wird, auch Anwendung
in Multimodalitäts-Bildgebungssystemen
finden, bei denen Ultraschallbildgebung im Zusammenhang mit weiteren
Bildgebungsmodalitäten,
Position-Tracking-Systemen oder anderen Sensorensystemen zum Einsatz
kommt. Weiterhin sei darauf hingewiesen, dass obwohl die im Folgenden
beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen im Zusammenhang
mit einem medizinischen Bildgebungssystem, wie beispielsweise, aber
nicht ausschließlich,
einem Ultraschall-Bildgebungssystem, einem optischen Bildgebungssystem,
einem CT-Bildgebungssystem, einem MR-Bildgebungssystem, einem Röntgen-Bildgebungssystem
oder einem PET-Bildgebungssystem oder aber einer Kombination von
diesen beschrieben werden, weitere Bildgebungssysteme, wie beispielsweise,
aber nicht ausschließlich,
ein Pipelineinspektionssystem, ein Flüssigreaktorinspektionssystem, ein
Produktionsinspektionssystem oder andere Bildgebungssysteme ebenfalls
gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik in Betracht gezogen werden.
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In
einer zurzeit in Betracht gezogenen Konfiguration kann das medizinische
Bildgebungssystem 128 ein Erfassungssubsystem 130 und
ein Verarbeitungssubsystem 132 umfassen. Ferner kann das
Erfassungssubsystem 130 des medizinischen Bildgebungssystems 128 so
konfiguriert sein, dass es Bilddaten, die eine oder mehrere anatomische
Regionen von Interesse beim Patienten 122 darstellen, über die Bilderfassungsvorrichtung 124 erfasst.
Die vom Patienten 122 erfass ten Bilddaten können dann
vom Verarbeitungssubsystem 132 verarbeitet werden.
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Zusätzlich können die
Bilddaten, die vom medizinischen Bildgebungssystem 128 erfasst und/oder
verarbeitet werden, verwendet werden, um einen Kliniker bei der
Durchführung
einer Interventionsprozedur, der Identifizierung von Krankheitszuständen, der
Einschätzung
einer Behandlungsnotwendigkeit, der Bestimmung der geeigneten Behandlungsoptionen
und/oder der Überwachung
des Behandlungseffekts auf Krankheitszustände zu unterstützen. In
bestimmten Ausführungsformen
kann das Verarbeitungssubsystem 132 außerdem mit einem Speichersystem,
wie beispielsweise einem Datenlager 134, verbunden sein,
wobei das Datenlager 134 so konfiguriert ist, dass es Bilddaten
empfängt.
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Wie
in 5 illustriert, kann das medizinische Bildgebungssystem 128 ferner
ein Display 136 und eine Benutzerschnittstelle 138 umfassen.
Allerdings können
sich in bestimmten Ausführungsformen,
wie beispielsweise bei einem Touchscreen, das Display 136 und
die Benutzerschnittstelle 138 überschneiden. Auch können Display 136 und
Benutzerschnittstelle 138 in einigen Ausführungsformen
einen gemeinsamen Bereich umfassen. Gemäß Aspekten der vorliegenden
Technik kann das Display 136 des medizinischen Bildgebungssystems 128 so
konfiguriert sein, dass es ein Bild anzeigt, das von dem medizinischen
Bildgebungssystem 128 auf der Grundlage von Bilddaten generiert
wurde, die über
die Bilderfassungsvorrichtung 124 erfasst wurden. Zusätzlich kann
das Display 136 so konfiguriert sein, dass es ein zuvor
erfasstes Bildvolumen, wie beispielsweise den Referenzbildda tensatz 52 (siehe 2), anzeigt. Das Display 136 kann
auch so konfiguriert sein, dass es die Visualisierung eines registrierten
Bildes, wie beispielsweise der registrierten Bilder 69 (siehe 2), 86 (siehe 3),
ermöglicht.
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Zusätzlich kann
die Benutzerschnittstelle 138 des medizinischen Bildgebungssystems 128 eine
menschliche Schnittstellenvorrichtung (nicht gezeigt) umfassen,
die so konfiguriert ist, dass sie dem Kliniker die Bearbeitung der
Bilddaten ermöglicht, welche
auf dem Display 136 angezeigt werden. Die menschliche Schnittstellenvorrichtung
kann eine mausartige Vorrichtung, eine Steuerkugel, einen Joystick,
einen Eingabestift oder eine Touchscreen umfassen, die so konfiguriert
sind, dass sie es dem Kliniker ermöglichen, eine oder mehrere
Regionen von Interesse zu identifizieren. Allerdings können, wie
bekannt sein wird, auch andere menschliche Schnittstellenvorrichtungen,
wie beispielsweise, aber nicht ausschließlich, ein Touchscreen, verwendet
werden. Ferner kann gemäß Aspekten
der vorliegenden Technik die Benutzerschnittstelle 138 so
konfiguriert sein, dass sie dem Kliniker Unterstützung bei der Navigation durch
die Bilder bietet, welche vom medizinischen Bildgebungssystem 128 erfasst
worden sind. Außerdem
kann die Benutzerschnittstelle 138 so konfiguriert sein,
dass sie beispielsweise die Ermöglichung
der Registrierung der ersten Bildschicht 54 (siehe 2) mit dem Referenzbilddatensatz 52 unterstützt.
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Wie
zuvor angemerkt, kann der Patient 122 in bestimmten Ausführungsformen
auf dem Tisch einer Volumenabtastvorrichtung, wie beispielsweise
einem CT-Scanner, beispiels weise dem Patiententisch 126 positioniert
werden. Der Tisch 126 kann in einer ersten Position angeordnet
werden, um den Patienten 122 für eine Volumenabtastung in
Position zu bringen, und nachfolgend für eine Ultraschallabtastung
in eine zweite Position bewegt werden. Gemäß Aspekten der vorliegenden
Technik kann das Bildgebungssystem 120 ein Positionierungssubsystem 140 umfassen,
wobei das Positionierungssubsystem 140 so konfiguriert
sein kann, dass es die Ausrichtung der Bilderfassungsvorrichtung 124 in
Relation zum Tisch 126 unterstützt. Genauer gesagt kann das
Positionierungssubsystem 140 so konfiguriert sein, dass
es die Bilderfassungsvorrichtung 124 in einer bekannten Ausrichtung
in Relation zum Tisch 126 hält. In einer Ausführungsform
kann die Bilderfassungsvorrichtung 124 im Positionierungssubsystem 140 positioniert werden,
wodurch die Bilderfassungsvorrichtung 124 in einer bekannten
Ausrichtung in Bezug auf den Tisch 126 angeordnet wird.
Durch die Platzierung der Bilderfassungsvorrichtung 124 im
Positionierungssubsystem 140, wie oben beschrieben, wird
das vorteilhafte Erzielen einer wesentlich besseren Parallelebenenfixierung
ermöglicht.
In einer zurzeit in Betracht gezogenen Konfiguration wird das Positionierungssubsystem 140 dahingehend
gezeigt, dass es betriebsmäßig mit
dem Tisch 126 verbunden ist. Wie allerdings bekannt sein
wird, kann das Positionierungssubsystem 140 an anderen
Standorten im System 120 positioniert werden. Beispielsweise
kann ein Abschnitt des Positionierungssubsystems 140, wie beispielsweise
ein Positionssensor, der so konfiguriert ist, dass er ein Positionserkennungsfeld
generiert, mit dem Tisch 126 verbunden sein oder auf andere
Weise mit dem Tisch 126 zusammen bewegt werden, so dass
das Positionserkennungsfeld sich mit dem Patienten bewegt 122,
wodurch jegliche Notwendigkeit für
Einstellungen auf der Grundlage der Tischbewegungen umgangen wird.
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Alternativ
kann ein Positionssensor (nicht in 5 gezeigt)
verwendet werden, um die Ausrichtung der Bilderfassungsvorrichtung 124 in
Bezug auf den Tisch 126 zu unterstützen. Sobald ein Bild, wie beispielsweise
das Fließbild 54,
auf einem zuvor erfassten Bildvolumen, wie beispielsweise dem Referenzbilddatensatz 52,
registriert wird, können
auch beliebige Tischbewegungen von der Volumenabtastvorrichtung,
wie beispielsweise dem zweiten Bilderfassungssystem 14 (siehe 1),
verwendet werden, um die Registrierung zu aktualisieren.
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Wie
Personen mit durchschnittlichen Kenntnissen auf diesem Gebiet bekannt
sein wird, können das
vorangegangene Beispiel, die Demonstrationen und Prozessschritte
durch einen geeigneten Code auf einem prozessor-gestützten System,
wie beispielsweise einem Mehrzweck- oder Spezialcomputer implementiert
werden. Es sei auch darauf hingewiesen, dass verschiedene Implementierungen
der vorliegenden Technik einige oder alle der hier beschriebenen
Schritte in abweichenden Reihenfolgen oder im Wesentlichen gleichzeitig,
d. h. parallel, durchführen
können.
Ferner können
die Funktionen in einer Vielzahl von Programmiersprachen implementiert
werden, wozu auch, aber nicht ausschließlich, C++ oder Java gehören. Wie
Personen mit durchschnittlichen Kenntnissen auf diesem Gebiet bekannt
sein wird, können
solche Codes auf einem oder mehreren greifbaren, maschinenlesbaren
Medien, wie beispielsweise auf Memorychips, loka len oder entfernten
Festplatten, optischen Disks (d. h. CDs oder DVDs) oder anderen
Medien, auf die von einem prozessor-gestützten System zur Ausführung eines
gespeicherten Codes zugegriffen werden kann, gespeichert oder für die Speicherung
angepasst werden. Man nehme auch zur Kenntnis, dass es sich bei
den greifbaren Medien auch um Papier oder ein anderes geeignetes
Medium handeln kann, auf welchem die Befehle gedruckt werden. Beispielsweise
können
die Befehle elektronisch über
optisches Scannen von Papier oder einem anderen Medium erfasst,
dann zusammengestellt, bei Bedarf interpretiert oder anderweitig
auf geeignet Weise verarbeitet und dann in einem Computerdatenspeicher
gespeichert werden.
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Das
hier beschriebene Verfahren für
auf Volumen basierende Registrierung von Bildern und das System
für auf
Volumen basierende Registrierung von Bildern vereinfacht auf drastische
Weise den Arbeitsablauf bei der Registrierung eines Live-Ultraschallbildes
auf ein zuvor erfasstes Bildvolumen, das eine anatomische Region
eines Patienten darstellt, und steigert die Geschwindigkeit der
Prozedurzeit, die notwendig ist, um die verbesserte Registrierung von
Bildern zu erzielen. Weiterhin werden durch die Verwendung des Verfahrens
und Systems Rotationsfehlern zum Vorteil minimiert.
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Die
oben dargelegte Beschreibung der Ausführungsformen des Verfahrens
und Systems für
auf Volumen basierende Registrierung von Bildern haben den technischen
Effekt der effektiven Registrierung eines Ultraschallbildes auf
einem zuvor erfassten Bildvolumendatensatz, welcher mittels einer einzigen
Modalität
oder einer Vielzahl von Bildgebungsmodalitäten erfasst wurde, wodurch
die Arbeitsflusseffizienz bei gleichzeitiger Minimierung von Fehlern gesteigert
wird.
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Obwohl
hier nur bestimmte Merkmale der Erfindung illustriert und beschrieben
wurden, werden auf diesem Gebiet fachkundigen Personen viele Modifikationen
und Veränderungen
einfallen. Es sei daher darauf hingewiesen, dass die angehängten Patentansprüche alle
Modifikationen und Veränderungen
einschließen
sollen, die der Wesenart der Erfindung entsprechen.
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Es
wird ein Verfahren für
auf Volumen basierende Registrierung von Bildern vorgestellt. Das
Verfahren umfasst den Empfang eines ersten Bilddatensatzes sowie
mindestens eines weiteren Bilddatensatzes. Ferner umfasst das Verfahren
die Identifizierung einer ersten Bildschicht in dem mindestens einen
weiteren Bilddatensatz, welcher dem ersten Bilddatensatz entspricht.
Das Verfahren umfasst auch die Auswahl eines ersten Punktes von
Interesse auf mindestens einem aus erstem Bilddatensatz oder erster
Bildschicht in dem mindestens einen weiteren Bilddatensatz. Zudem
umfasst das Verfahren die Auswahl eines zweiten Punktes von Interesse
in dem jeweils anderen aus erstem Bilddatensatz oder erster Bildschicht
in dem mindestens einen weiteren Bilddatensatz, wobei der zweite
Punkt von Interesse dem ersten Punkt von Interesse entspricht. Außerdem umfasst
das Verfahren die Übersetzung
von einem aus erstem Bilddatensatz, erster Bildschicht oder beiden
in eine erste Richtung, zweite Richtung und dritte Richtung, um
den ersten Punkt von Interesse am zweiten Punkt von Interesse auszurichten.
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Das
Verfahren umfasst auch die Registrierung des ersten Bilddatensatzes
und des mindestens einen weiteren Bilddatensatzes. Im Zusammenhang mit
der vorliegenden Technik werden auch Systeme 10 und computerlesbare
Medien betrachtet, welche die Funktionen ausführen können, wie sie durch dieses
Verfahren definiert werden.
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- 10
- Bildgebungssystem
- 12
- erstes
Bilderfassungssystem
- 14
- zweites
Bilderfassungssystem
- 16
- N-tes
Bilderfassungssystem
- 18
- Verarbeitungsmodul
- 20
- Bedienerkonsole
- 22
- Displaymodul
- 24
- Drucker
- 50
- Flussdiagramm,
das volumengestützte Registrierung
illustriert
- 52
- Referenzbilddatensatz
- 54
- Fließbilddatensatz
- 56–69
- Schritte
für die
volumengestützte
Registrierung
- 70
- Flussdiagramm,
das volumengestützte Registrierung
illustriert
- 72–86
- Schritte
für die
volumengestützte
Registrierung
- 90
- Diagrammillustration
einer volumengestützte
Registrierung
- 92
- Schritt
zum Empfang von Eingabedaten
- 94
- X-Richtung
- 96
- Y-Richtung
- 98
- Z-Richtung
- 100
- Schritt
für die
Identifizierung einer Position, die in einer bekannten Ausrichtung
zum Referenzbilddatensatz liegt
- 102
- gewünschte Bildschicht
im Referenzbilddatensatz
- 104
- weitere
Bildschicht im Referenzbilddatensatz
- 106
- Schritt
für die
Auswahl von Punkten von Interesse
- 108
- erster
Punkt von Interesse im Fließbild
- 110
- zweiter
Punkt von Interesse im Referenzbilddatensatz
- 112
- Schritt
für die
Anpassung des ersten und zweiten Punktes von Interesse
- 114
- angepasste
Punkte von Interesse
- 120
- Diagnostiksystem
- 122
- Patient
- 124
- Bilderfassungsvorrichtung
- 126
- Tisch
- 128
- Bildgebungssystem
- 130
- Erfassungssubsystem
- 132
- Verarbeitungssubsystem
- 134
- lokales
Datenlager
- 136
- Display
- 138
- Benutzerschnittstelle
- 140
- Positionierungssubsystem