專利名稱：采用原立體數(shù)據(jù)組進行數(shù)字減影血管造影的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于實施數(shù)字減影血管造影(Subtraktionsangiographie)的方法，其中通過從對身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)、尤其是血管在充盈了造影劑時拍攝的第二2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)中減去對該身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)未充盈造影劑時產(chǎn)生的第一2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生該身體區(qū)域結(jié)構(gòu)的圖像。
背景技術(shù)：
減影血管造影尤其應(yīng)用于顯示人體的血管，以便能夠在顯示中識別出可能的血管異常，如血管狹窄(狹窄)或血管擴張(動脈瘤)。為了改善X射線圖像中血管的可視度，在拍攝X射線圖像之前在血液中加入造影劑，使得血管在X射線圖像中從背景中清楚地凸現(xiàn)出來。但是除了血管外，通常在X射線圖像中還可以看見其它結(jié)構(gòu)或器官，例如骨頭，它們可能部分地覆蓋圖像中的血管。為了避免該問題采用了減影血管造影技術(shù)。在減影血管造影中，在同一投影方向下拍攝相同身體區(qū)域的兩幅數(shù)字X射線照片。兩張照片中的一張、即所謂的蒙片(Maskenbild)，是沒有采用造影劑拍攝的，另一張照片、即所謂的充盈圖像(Fuellungsbild)，則采用造影劑拍攝。通過對這兩張由X射線探測器的對數(shù)測量值獲得的照片的數(shù)字圖像數(shù)據(jù)進行相減，照片中相同的解剖背景消失，從而只給出純粹的血管圖像，該圖像中血管本身沒有灰度躍變地顯示在圖像中的器官、例如骨頭之前或之后(參考“Imaging Systems for Medical Diagnostics“，Erich Krestel，SiemensAktiengesellschaft，Berlin and Munich，1990，369-374頁)。
但是該公知技術(shù)的缺陷在于，到目前為止為了實施減影血管造影必須產(chǎn)生兩張X射線照片，一張充盈照片和一張蒙片。這些照片必須在每次通常需要以固定時間間隔進行的控制檢查時重新產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，這樣實施數(shù)字減影血管造影方法，使得對患者來說減影血管造影所需的X射線劑量從長遠(yuǎn)來看會減少。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題是通過一種用于實施數(shù)字減影血管造影的方法解決的，其中，通過從對身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)、尤其是血管在充盈了造影劑時拍攝的第二2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)中減去對該身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)在沒有充盈造影劑時產(chǎn)生的第一2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生該身體區(qū)域結(jié)構(gòu)的圖像，其中，該第一2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)是根據(jù)對該身體區(qū)域的計算機斷層造影拍攝的3D立體數(shù)據(jù)組計算出來的。
在本發(fā)明方法中，利用了這一點，即在很多情況下已由X射線計算機斷層造影照片、尤其是C臂CT給出患者的3D立體數(shù)據(jù)。X射線計算機斷層造影是一種特殊的X射線斷層拍攝方法，其中獲得橫截面圖像，也就是基本上垂直于體軸的身體截面的圖像。為此從多個角度逐層地(schichtweise)透視檢查空間，從而獲得三維立體數(shù)據(jù)組。根據(jù)該3D立體數(shù)據(jù)組，通過適當(dāng)?shù)耐队胺椒ㄓ嬎愠?D X射線照片或用照片實現(xiàn)的2D圖像。除了這種圖像之外，還借助計算機斷層造影根據(jù)該3D立體數(shù)據(jù)計算出例如位于檢查空間中的對象的表面結(jié)構(gòu)的其它圖像顯示。
在本發(fā)明的方法中，在對待顯示的結(jié)構(gòu)注入造影劑后對患者的相應(yīng)身體區(qū)域進行常規(guī)的2D X射線拍攝，以便獲得身體區(qū)域的充盈了造影劑的圖像數(shù)據(jù)，也就是充盈圖像。但是在本發(fā)明的方法中，相同身體區(qū)域的未充盈造影劑的圖像數(shù)據(jù)不是通過再一次2D X射線拍攝獲得，而是根據(jù)已經(jīng)存在的3D立體數(shù)據(jù)計算出來的。這些3D立體數(shù)據(jù)對于所采集的身體區(qū)域的每個體素(Voxel)都包含一個密度值，該密度值表示該體素在沒有注入造影劑時的X射線透射率。根據(jù)3D立體數(shù)據(jù)計算2D圖像數(shù)據(jù)以公知的方式在采用X射線吸收定律的條件下進行，利用該定律計算在透射該身體區(qū)域時在給定的投影方向下獲得的作為X射線圖像的密度分布。這對應(yīng)于將標(biāo)準(zhǔn)方法應(yīng)用于立體顯示(Volumenrender)，例如在H.S chumann，W.Mülleer，“Visualisierung.Grundlagen und allgemeine Methoden”，Springer Verlag，Berlin，2000，251-306頁中描述的。在此，轉(zhuǎn)移函數(shù)和α混合適用于參數(shù)化。以該方式獲得可以通過公知方式從充盈圖像中減去的蒙片，以獲得待顯示結(jié)構(gòu)的圖像。
通過將充盈圖像的2D X射線照片記錄(Registrierung)為3D立體數(shù)據(jù)組，即產(chǎn)生坐標(biāo)系統(tǒng)的空間相關(guān)，來保證在計算蒙片時的正確投影方向，從而使充盈圖像和蒙片的圖像數(shù)據(jù)在相同的投影方向下獲得。合適的記錄醫(yī)療圖像數(shù)據(jù)的方法對專業(yè)人員來說是公知的。
由此，利用本發(fā)明的方法在每次對檢查患者時只需要一張充盈造影劑的2D X射線照片以產(chǎn)生充盈圖像，在所述檢查中借助減影血管造影顯示血管或其它可以充盈造影劑的結(jié)構(gòu)。蒙片圖像根據(jù)已經(jīng)存在的3D立體數(shù)據(jù)計算出來。如果在第一次實施數(shù)字減影血管造影時還沒有3D立體數(shù)據(jù)，則可以在此時產(chǎn)生3D立體數(shù)據(jù)。由于通常必須以固定間隔對患者進行檢查，因此在以后的每次減影血管造影中可以訪問該包含解剖背景的3D立體數(shù)據(jù)。在這種情況下，本方法從長遠(yuǎn)來看，即在多次這種檢查之后也可以減少用于患者的劑量。
由于在計算蒙片時可以預(yù)先給定投影方向，因此不必在分別相同的投影方向下進行其它2D X射線拍攝以產(chǎn)生充盈圖像。通過記錄每次2D X射線拍攝，保證了對于任意投影方向下的每幅充盈圖像都可以根據(jù)3D立體數(shù)據(jù)分別計算出正確的蒙片。


下面借助實施方式結(jié)合附圖再次示例性地說明本方法。
圖1是實施用于顯示患者血管的本方法的示例流程圖。
具體實施例方式
圖1示出了用于顯示患者血管的本發(fā)明方法的示例流程圖。首先，產(chǎn)生該患者或該患者的至少一個身體區(qū)域的3D立體數(shù)據(jù)組。該數(shù)據(jù)組可以利用X射線計算機斷層造影設(shè)備或血管造影設(shè)備采集。在此重要的是，在該3D拍攝中血管中沒有注入造影劑，從而根據(jù)該立體數(shù)據(jù)可以再現(xiàn)任意投影方向下的解剖背景。通過公知方式存儲3D立體數(shù)據(jù)，并用于稍后的進一步處理。
在實施根據(jù)本發(fā)明方法的減影血管造影時，醫(yī)生在期望的觀察方向或投影方向上對感興趣的、其中血管充盈了造影劑的身體區(qū)域進行2D X射線拍攝，以獲得充盈圖像。
利用數(shù)字圖像處理的方法記錄3D立體數(shù)據(jù)組和2D X射線照片，從而可以使該2D X射線拍攝的投影方向準(zhǔn)確對應(yīng)于3D立體數(shù)據(jù)組。如果該3D立體數(shù)據(jù)組來源于C形設(shè)備的拍攝，則簡化了記錄的實施，因為C形支架的角度可以用于投影方向的初始估計。
接著，根據(jù)3D立體數(shù)據(jù)組計算與2D X射線照片一致的投影作為蒙片，其只顯示沒有充盈造影劑時的解剖背景。將計算的蒙片的圖像數(shù)據(jù)和拍攝的充盈圖像的圖像數(shù)據(jù)進行相減，在必要情況下還需要對該數(shù)據(jù)求對數(shù)后，可以獲得所期望的血管造影圖像。
顯示3D立體數(shù)據(jù)組的第一步必須對患者只進行一次。后續(xù)步驟可以是例如在人工干預(yù)時根據(jù)可自由選擇的投影方向任意多次地產(chǎn)生。由此，在本發(fā)明的方法中，只需分別實施一次用于產(chǎn)生充盈圖像的2D X射線拍攝來代替蒙片拍攝和充盈拍攝。由此減少了對患者的X射線劑量，并為醫(yī)務(wù)人員優(yōu)化了工作流程。
權(quán)利要求
1.一種用于實施數(shù)字減影血管造影的方法，其中，通過從對身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)、尤其是血管在充盈了造影劑時拍攝的第二兩維X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)中減去對該身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)在沒有充盈造影劑時產(chǎn)生的第一兩維X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生該身體區(qū)域結(jié)構(gòu)的圖像，其特征在于，所述第一兩維X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)是根據(jù)對該身體區(qū)域的計算機斷層造影拍攝的三維立體數(shù)據(jù)組計算出來的。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述計算機斷層造影照片是用C臂計算機X射線斷層造影設(shè)備產(chǎn)生的。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，利用數(shù)字圖像處理方法將所述第二兩維X射線圖像記錄為三維立體數(shù)據(jù)組。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于實施數(shù)字減影血管造影的方法，其中，通過從對身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)、尤其是血管在充盈了造影劑時拍攝的第二2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)中減去對該身體區(qū)域的結(jié)構(gòu)在沒有充盈造影劑時產(chǎn)生的第一2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)，產(chǎn)生該身體區(qū)域結(jié)構(gòu)的圖像。本發(fā)明的特征在于，該第一2D X射線圖像的圖像數(shù)據(jù)是根據(jù)該身體區(qū)域的3D立體數(shù)據(jù)組計算出來的。利用該方法可以減少在減影血管造影中應(yīng)用的X射線劑量。
文檔編號G06T7/00GK1538796SQ20041003437
公開日2004年10月20日 申請日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月15日
發(fā)明者喬基姆·霍恩格爾, 喬基姆 霍恩格爾 申請人:西門子公司