DE102012218416A1 - Method for automatic detection of tumor, involves determining course of cross-sections of hollow organ along center line, selecting area of hollow organ, determining characteristic of selected area, and assessing characteristic of area - Google Patents

Method for automatic detection of tumor, involves determining course of cross-sections of hollow organ along center line, selecting area of hollow organ, determining characteristic of selected area, and assessing characteristic of area Download PDF

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Abstract

The method involves determining (B1) a course of cross-sections of the hollow organ along the center line, and selecting (A) an area of the hollow organ using the course of the cross-sections, where the area has a geometric characteristic of the tumor. A characteristic of the selected area is determined (B2). A portion of the three-dimensional reconstruction is registered (R) with another three-dimensional reconstruction of a portion of the hollow organ. The specific characteristic of the selected area is assessed (Bu) to determine whether it is in the selected area around the tumor. An independent claim is included for a system for automatic detection of a tumor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur automatischen Detektion eines Tumors. The invention relates to a method and a system for the automatic detection of a tumor.

Die Untersuchung von Patienten zur Krebsvorsorge umfasst auch endoskopische Verfahren, um Hohlorgane wie den Darm auf Tumore hin zu untersuchen. Da die Endoskopie von vielen Patienten als unangenehm empfunden wird und auch eine Verletzungsgefahr birgt, sind in den vergangenen Jahren bildgebende Verfahren und Systeme zur virtuellen Endoskopie entwickelt worden. Die virtuelle Endoskopie beruht auf der räumlich-dreidimensionalen, kurz 3D, Bildgebung, beispielsweise mittels Computertomographie, kurz CT, oder Magnetresonanztomographie, kurz MRT. Dabei stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung um einen Bildkontrast zu erzeugen, beispielsweise kann der natürliche Kontrast zwischen Gewebe und Luft genutzt und/oder ein Kontrastmittel verwendet werden. Solche Verfahren der 3D-Bildgebung erlauben eine verzerrungsfreie 3D-Rekonstruktion des abgebildeten Volumens. Die virtuelle Endoskopie ermöglicht die Analyse der 3D-Rekonstruktion sowohl durch den Arzt als auch durch Methoden der Bildverarbeitung. Beispielsweise können Methoden der Bildverarbeitung den Arzt auf auffällige Bereiche aufmerksam machen. Die virtuelle Endoskopie des Darms wird auch als Kolonographie bezeichnet und hat sich mittlerweile zu einem Standardverfahren entwickelt. Ein Teil der Bildverarbeitung bei der Kolonographie ist die Bereitstellung einer Zentrallinie (auch als "Centerline" bezeichnet) entlang des Verlaufes des Darms. Eine solche Zentrallinie wird auch als Betrachterpfad bezeichnet, entlang der die Betrachtung der 3D-Rekonstruktion des Darmes erfolgt. Die Zentrallinie stellt also die Linie dar, entlang der sich der virtuelle Endoskopkopf bewegt. Examination of patients for cancer screening also includes endoscopic procedures to examine hollow organs such as the intestine for tumors. Since endoscopy is perceived as unpleasant for many patients and also carries a risk of injury, imaging techniques and systems for virtual endoscopy have been developed in recent years. Virtual endoscopy is based on spatially-three-dimensional, in short 3D, imaging, for example by means of computed tomography, CT for short, or magnetic resonance tomography, MRT for short. There are various options available to create an image contrast, for example, the natural contrast between tissue and air can be used and / or a contrast agent can be used. Such methods of 3D imaging allow a distortion-free 3D reconstruction of the imaged volume. Virtual endoscopy allows the analysis of 3D reconstruction both by the physician and by image processing methods. For example, image processing methods may alert the physician to conspicuous areas. The virtual endoscopy of the intestine is also referred to as colonography and has now become a standard procedure. Part of image processing in colonography is the provision of a central line (also called the "centerline") along the course of the intestine. Such a central line is also referred to as the observer path along which the 3D reconstruction of the intestine is viewed. The central line thus represents the line along which the virtual endoscope head moves.

Aus DE 10 2004 027 709 B4 ist ein Verfahren der virtuellen Endoskopie zur medizinischen 3D-Bilddarstellung und 3D-Bildverarbeitung bekannt. Dieses Verfahren umfasst das Bereitstellen eines ersten Auswertevolumens auf Grundlage eines 3D-Datenvolumens sowie das Bereitstellen eines Betrachterpfades durch das erste Auswertevolumen. Das Verfahren gekennzeichnet durch ein automatisches Ermitteln wenigstens eines vom ersten Auswertevolumen getrennten weiteren Auswertevolumens auf Grundlage des 3D-Datenvolumens nach vorbestimmten Kriterien. Out DE 10 2004 027 709 B4 For example, a method of virtual endoscopy for 3D medical imaging and 3D image processing is known. This method comprises providing a first evaluation volume based on a 3D data volume and providing a viewer path through the first evaluation volume. The method is characterized by an automatic determination of at least one further evaluation volume separated from the first evaluation volume on the basis of the 3D data volume according to predetermined criteria.

Es ist Aufgabe der Erfindung die Detektion von Tumoren im Rahmen der virtuellen Endoskopie zu vereinfachen. It is an object of the invention to simplify the detection of tumors in the context of virtual endoscopy.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch ein System gemäß Anspruch 12. The object is achieved by a method according to claim 1 and by a system according to claim 12.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe in Bezug auf das beanspruchte System als auch in Bezug auf das beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche, die beispielsweise auf ein System gerichtet sind, auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module ausgebildet. The solution according to the invention will be described below with reference to the claimed system as well as with reference to the claimed method. Features, advantages or alternative embodiments mentioned herein are also to be applied to the other claimed subject matter and vice versa. In other words, the subject claims directed, for example, to a system may also be developed with the features described or claimed in connection with a method. The corresponding functional features of the method are formed by corresponding physical modules.

Der Erfindung beruht auf einer 3D-Rekonstruktion eines Hohlorgans sowie auf der Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie des Hohlorgans in der 3D-Rekonstruktion. Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde den Verlauf von Querschnitten des Hohlorgans entlang der Zentrallinie zu bestimmen und einen Bereich des Hohlorgans mittels des Verlaufs der Querschnitte auszuwählen, wobei der Bereich wenigstens eine geometrische Eigenschaft eines Tumors aufweist. Der Verlauf der Querschnitte des Hohlorgans erlaubt eine präzise Bestimmung der geometrischen Form der Wand des Hohlorgans und damit auch von Tumoren, die an dieser Wand wachsen. Da Tumore in Hohlorganen eine charakteristische Form aufweisen, lassen sich Tumore relativ einfach und genau durch ihre geometrischen Eigenschaften bestimmen. Die Auswahl eines Bereiches, der wenigstens eine geometrische Eigenschaft eines Tumors aufweist, dient der weiteren Untersuchung des Bereiches und vereinfacht damit die Detektion von Tumoren. The invention is based on a 3D reconstruction of a hollow organ and on the provision of at least one central line of the hollow organ in the 3D reconstruction. The invention is based on the idea to determine the course of cross sections of the hollow organ along the central line and to select a region of the hollow organ by means of the profile of the cross sections, wherein the region has at least one geometric property of a tumor. The course of the cross sections of the hollow organ allows a precise determination of the geometric shape of the wall of the hollow organ and thus also of tumors growing on this wall. Since tumors in hollow organs have a characteristic shape, tumors can be relatively easily and accurately determined by their geometric properties. The selection of an area which has at least one geometric property of a tumor serves to further investigate the area and thus simplifies the detection of tumors.

Die Erfindung umfasst weiterhin, dass die erste Bestimmung des Verlaufs von Querschnitten mittels im Wesentlichen senkrecht zur Zentrallinie orientierten Querschnittsflächen des Hohlorgans erfolgt. Sobald eine 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans und eine Zentrallinie des Hohlorgans vorliegen, lassen sich daraus unmittelbar Querschnittsflächen berechnen, die im Wesentlichen senkrecht zur Zentrallinie orientiert sind. Eine solche Querschnittslinie erlaubt eine direkte Bestimmung von Querschnitten entlang verschiedener Achsen durch die Zentrallinie innerhalb der Querschnittsfläche. Dementsprechend lässt sich auch der Verlauf von Querschnitten entlang der Zentrallinie unmittelbar aus den Querschnittsflächen bestimmen. The invention further comprises that the first determination of the course of cross sections takes place by means of cross-sectional areas of the hollow organ oriented substantially perpendicular to the central line. As soon as a 3D reconstruction of the hollow organ and a central line of the hollow organ are present, it is possible to calculate directly cross-sectional areas which are oriented substantially perpendicular to the central line. Such a cross-sectional line allows a direct determination of cross-sections along different axes through the central line within the cross-sectional area. Accordingly, the course of cross sections along the central line can be determined directly from the cross-sectional areas.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine zweite Bestimmung wenigstens einer Eigenschaft des ausgewählten Bereiches, wobei die Eigenschaft zur Erkennung eines Tumors geeignet ist. Denn eine solche zweite Bestimmung ermöglicht den ausgewählten Bereich anhand einer weiteren Eigenschaft darauf hin zu testen, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor handelt. Damit erhöht die zweite Bestimmung die Zuverlässigkeit einer Diagnose, die auf das erfindungsgemäße Verfahren gestützt ist. Furthermore, the invention comprises a second determination of at least one property of the selected region, wherein the property is suitable for the detection of a tumor. Because such a second determination makes it possible to test the selected region by means of a further property to see whether it is the selected one Area around a tumor. Thus, the second determination increases the reliability of a diagnosis based on the method of the invention.

Weiterhin kann die zweite Bestimmung in dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bestimmung der Signalstärke des ausgewählten Bereiches umfassen. Denn die Signalstärke kann in einem rekonstruierten Bild ein Indiz für einen Tumor sein, insbesondere wenn Kontrastmittel bei der Bildgebung benutzt werden. Furthermore, the second determination in the method according to the invention may include the determination of the signal strength of the selected region. Because the signal strength can be an indication of a tumor in a reconstructed image, especially if contrast agents are used in the imaging.

In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst die zweite Bestimmung die Bestimmung wenigstens einer geometrischen Eigenschaft des ausgewählten Bereiches. Denn verschiedene geometrische Eigenschaften eines ausgewählten Bereiches können zur Diagnose sowie zur Planung einer weiteren Behandlung verwendet werden. In a further embodiment of the method, the second determination comprises the determination of at least one geometric property of the selected region. Because different geometric properties of a selected area can be used for diagnosis and for planning a further treatment.

Weiterhin umfasst die Erfindung die Registrierung wenigstens eines Teils der 3D-Rekonstruktion mit einer zweiten 3D-Rekonstruktion wenigstens eines Teils des Hohlorgans. Denn der Informationsgehalt zweier 3D-Rekonstruktionen kann durch Registrierung auf Konsistenz überprüft werden. Furthermore, the invention comprises the registration of at least part of the 3D reconstruction with a second 3D reconstruction of at least a part of the hollow organ. Because the information content of two 3D reconstructions can be checked for consistency by registering.

Weiterhin umfasst die Erfindung, dass die beiden 3D-Rekonstruktionen jeweils auf Aufnahmen mittels unterschiedlicher bildgebender Modalitäten beruhen. Daher können die erste und die zweite 3D-Rekonstruktion komplementäre Informationen enthalten, so dass weitere Analyseschritte anhand der registrierten Bilder zum Zweck der Diagnose durchführbar sind. Furthermore, the invention comprises that the two 3D reconstructions are each based on images by means of different imaging modalities. Therefore, the first and second 3D reconstruction may contain complementary information so that further analysis steps based on the registered images may be made for the purpose of diagnosis.

Weiterhin umfasst die Erfindung, dass die zweite 3D-Rekonstruktion auf einer Aufnahme mittels Positronen-Emissions-Tomographie (PET) beruht, da PET besonders gut geeignet ist Tumore anhand ihrer Stoffwechselfunktionen zu identifizieren. Furthermore, the invention comprises that the second 3D reconstruction is based on a recording by means of positron emission tomography (PET), since PET is particularly well suited to identify tumors on the basis of their metabolic functions.

Weiterhin umfasst die Erfindung, dass auch basierend auf der zweiten 3D-Rekonstruktion ein Verfahren nach den zuvor genannten Ausführungsformen durchgeführt wird, also wenigstens umfassend eine erste Bestimmung eines Verlaufs von Querschnitten des Hohlorgans sowie einer Auswahl eines Bereiches des Hohlorgans sowie ggf. umfassend eine zweite Bestimmung wenigstens einer Eigenschaft des ausgewählten Bereiches. Die Registrierung zweier bereits analysierter 3D-Rekonstruktionen erlaubt es die Informationen der Analyse zu kombinieren. Wurden beispielsweise in beiden 3D-Rekonstruktionen der gleiche Bereich ausgewählt und übereinstimmende Formen des Bereiches bestimmt, spricht dies für eine korrekte Auswahl bzw. Bestimmung. Furthermore, the invention includes that a method according to the aforementioned embodiments is also carried out based on the second 3D reconstruction, ie at least comprising a first determination of a course of cross sections of the hollow organ and a selection of a region of the hollow organ and optionally comprising a second determination at least one property of the selected area. The registration of two already analyzed 3D reconstructions allows to combine the information of the analysis. If, for example, the same area was selected in both 3D reconstructions and matching shapes of the area were determined, this indicates a correct selection or determination.

Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren die Beurteilung der wenigstens einen bestimmten Eigenschaft des ausgewählten Bereiches dahingehend, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor handelt. Eine solche automatische Beurteilung erleichtert der behandelnden Person, beispielsweise einem Arzt, die abschließende Diagnose. Furthermore, the method according to the invention comprises the assessment of the at least one specific property of the selected area as to whether the selected area is a tumor. Such an automatic assessment makes it easier for the treating person, for example a doctor, to make the final diagnosis.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine visuelle Ausgabe des rekonstruierten Hohlorgans sowie wenigstens eines Teils der in den einzelnen Schritten des Verfahrens gewonnenen Informationen, wodurch die Informationen besonders einfach von einer behandelnden Person, beispielsweise einem Arzt, wahrgenommen und zum Zweck der Diagnose interpretiert werden können. Furthermore, the invention comprises a visual output of the reconstructed hollow organ as well as at least part of the information obtained in the individual steps of the method, whereby the information can be particularly easily perceived by a treating person, such as a doctor and interpreted for the purpose of diagnosis.

Das erfindungsgemäße System umfasst weiterhin eine Bestimmungseinheit, ausgelegt zu einer ersten Bestimmung eines Verlaufs von Querschnitten eines Hohlorgans entlang einer Zentrallinie, basierend auf einer 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans sowie basierend auf der Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie des Hohlorgans in der 3D-Rekonstruktion. Das System umfasst weiterhin eine Auswahleinheit, ausgelegt zur Auswahl eines Bereiches des Hohlorgans mittels des Verlaufs der Querschnitte, wobei der Bereich wenigstens eine geometrische Eigenschaft eines Tumors aufweist. The system according to the invention furthermore comprises a determination unit designed for a first determination of a profile of cross sections of a hollow organ along a central line, based on a 3D reconstruction of the hollow organ and based on the provision of at least one central line of the hollow organ in the 3D reconstruction. The system further comprises a selection unit designed to select a region of the hollow organ by means of the profile of the cross sections, wherein the region has at least one geometric property of a tumor.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine Bestimmungseinheit, die ausgelegt ist zu einer zweiten Bestimmung wenigstens einer Eigenschaft des ausgewählten Bereiches, wobei die Eigenschaft zur Erkennung eines Tumors geeignet ist. Furthermore, the invention comprises a determination unit which is designed for a second determination of at least one property of the selected area, the property being suitable for the detection of a tumor.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine Registrierungseinheit, ausgelegt zur Registrierung wenigstens eines Bereiches der 3D-Rekonstruktion mit einer zweiten 3D-Rekonstruktion wenigstens eines Bereiches des Hohlorgans. Furthermore, the invention comprises a registration unit designed to register at least one area of the 3D reconstruction with a second 3D reconstruction of at least one area of the hollow organ.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine Ausgabeeinheit, ausgelegt zur visuellen Ausgabe des rekonstruierten Hohlorgans sowie wenigstens eines Teils der in den einzelnen Schritten des Verfahrens gewonnenen Informationen. Furthermore, the invention comprises an output unit, designed for visual output of the reconstructed hollow organ as well as at least part of the information obtained in the individual steps of the method.

Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße System eine Beurteilungseinheit, ausgelegt zur Beurteilung der wenigstens einen bestimmten Eigenschaft des ausgewählten Bereiches dahingehend, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor handelt. Furthermore, the system according to the invention comprises an assessment unit designed to assess the at least one specific property of the selected area in terms of whether the selected area is a tumor.

Weiterhin umfasst die Erfindung eine Bildverarbeitungseinheit, ausgelegt zur 3D-Rekonstruktion eines Hohlorgans sowie zur Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie des Hohlorgans in der 3D-Rekonstruktion. Furthermore, the invention comprises an image processing unit designed for 3D reconstruction of a hollow organ and for providing at least one central line of the hollow organ in the 3D reconstruction.

Weiterhin umfasst die Erfindung ein bildgebendes Gerät, ausgelegt zur Aufnahme tomographischer Daten eines Hohlorgans, wodurch das erfindungsgemäße System zu einer integrierten Lösung ausgebaut wird, die auch die Vorraussetzungen zur Rekonstruktion einer 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans erfüllt. Furthermore, the invention comprises an imaging device designed to record tomographic data of a hollow organ, whereby the system according to the invention is developed into an integrated solution, which also fulfills the prerequisites for the reconstruction of a 3D reconstruction of the hollow organ.

Das erfindungsgemäße System ist dazu ausgelegt die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte mit den entsprechenden Vorteilen durchzuführen. The system according to the invention is designed to carry out the method steps according to the invention with the corresponding advantages.

Es zeigen: Show it:

1 ein Flussdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens, 1 a flow chart of the method according to the invention,

2 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Querschnitte eines Hohlorgans, 2 a schematic representation of the course of the cross sections of a hollow organ,

3 ein Blockdiagram des erfindungsgemäßen Systems und 3 a block diagram of the system according to the invention and

4 ein erweitertes erfindungsgemäßes Systems. 4 an extended system according to the invention.

1 zeigt ein Flussdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens zur automatischen Detektion eines Tumors 5. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung handelt es sich bei einem Tumor 5 um eine Neoplasie, also eine Neubildung von Gewebe. Eine solche Neubildung kann sowohl gutartig als auch bösartig sein. Beispiele für Tumore 5 sind Polypen, Sarkome und Karzinome. Die Erfindung basiert auf einer 3D-Rekonstruktion eines Hohlorgans 1. Bei einem Hohlorgan 1 handelt es sich um ein Organ, das mit seinem Gewebe einen Hohlraum einschließt. Beispiele für Hohlorgane 1 sind die Speiseröhre, der Bronchialbaum, der Magen sowie der Darm. 1 shows a flow chart of the method according to the invention for the automatic detection of a tumor 5 , For the purposes of the present application is a tumor 5 a neoplasm, ie a new formation of tissue. Such neoplasm can be both benign and malignant. Examples of tumors 5 are polyps, sarcomas and carcinomas. The invention is based on a 3D reconstruction of a hollow organ 1 , In a hollow organ 1 it is an organ that encloses a cavity with its tissue. Examples of hollow organs 1 are the esophagus, the bronchial tree, the stomach as well as the intestine.

Eine solche 3D-Rekonstruktion bedarf der Aufnahme des Hohlorgans 1 mittels eines bildgebenden Verfahrens, typischer Weise eines tomographisches Verfahrens wie beispielsweise der MRT, CT oder Rotationsangiographie. Der Kontrast bei einem solchen bildgebenden Verfahren kann auf verschiedenen Mechanismen beruhen. Beispielsweise wird bei der MRT im Wesentlichen die Relaxationszeit von Atomkernen, insbesondere von Wasserstoffkernen, gemessen, während bei der CT im Wesentlichen die verschiedenen Röntgenabsorptionseigenschaften verschiedener Gewebstypen einen Kontrast erzeugen. So wird im Falle der Kolonographie der Darm typischer Weise durch Verabreichung eines Abführmittels zuerst gereinigt und dann bei einer CT-Aufnahme mit einem Gas, beispielsweise CO2, oder bei einer MRT-Aufnahme mit Wasser gefüllt, wodurch ein natürlicher Kontrast zwischen dem Gewebe und dem mit Gas oder Wasser gefüllten Hohlraum des Darms entsteht. Weiterhin dient die Füllung mit Gas oder Wasser auch der Entfaltung des Darms. Such a 3D reconstruction requires the inclusion of the hollow organ 1 by means of an imaging method, typically a tomographic method such as MRI, CT or rotational angiography. The contrast in such an imaging method may be based on various mechanisms. For example, MRI essentially measures the relaxation time of atomic nuclei, particularly hydrogen nuclei, while in CT, essentially, the different X-ray absorption properties of different tissue types create a contrast. Thus, the colonography the intestinal typically is purified by administration of a laxative first and then filled in a CT image with a gas, such as CO 2, or at an MRI scan with water in the case, whereby a natural contrast between the tissue and the With gas or water filled cavity of the intestine arises. Furthermore, the filling with gas or water also serves the unfolding of the intestine.

Sowohl bei der MRT als auch bei der CT können Kontrastmittel zum Einsatz kommen, vor allem um einen spezifischen Kontrast zu erzeugen. Als Kontrastmittel werden allgemein solche Mittel definiert, die die Darstellung von Strukturen und Funktionen des Körpers bei bildgebenden Verfahren verbessern, beispielsweise indem sie im Rahmen einer CT Untersuchung die Röntgenabsorption oder im Rahmen einer MRT Untersuchung die Relaxationszeit ändern. Üblicherweise werden Kontrastmittel von sogenannten Tracern unterschieden. Hierbei handelt es sich um eine künstliche, oft radioaktiv markierte körpereigene oder körperfremde Substanz, die nach Einbringung in den lebenden Körper am Stoffwechsel teilnimmt und darüber unterschiedlichste Untersuchungen ermöglicht oder erleichtert. Tracer erlauben insbesondere die Darstellung von Stoffwechseleigenschaften. Im Rahmen der hier vorliegenden Anmeldung sind unter Kontrastmitteln sowohl konventionelle Kontrastmittel als auch Tracer zu verstehen. Bei der Aufnahme von Hohlorganen 1 können Kontrastmittel intravenös injiziert werden, um so einen besseren Kontrast zwischen dem blutdurchflossenen Gewebe und dem (ggf. mit Luft oder Wasser gefüllten) Hohlraum zu erzielen. Bei der Kolonographie kann auch ein orales Kontrastmittel verabreicht werden, das es erlaubt nicht ausgeschiedenen Stuhl nach der 3D-Rekonstruktion zu erkennen und aus dem rekonstruierten Bild zu subtrahieren. Contrast agents can be used in both MRI and CT, especially to produce a specific contrast. Contrast agents are generally defined as those agents which improve the imaging of structures and functions of the body in imaging processes, for example by changing the X-ray absorption during a CT examination or the relaxation time in the context of an MRI examination. Usually, contrast media are distinguished from so-called tracers. This is an artificial, often radiolabeled endogenous or exogenous substance, which participates in the metabolism after introduction into the living body and enables or facilitates a variety of examinations. Tracers allow in particular the presentation of metabolic properties. In the context of the present application, contrast agents are to be understood as meaning both conventional contrast agents and tracers. When taking up hollow organs 1 Contrast agents can be injected intravenously to achieve a better contrast between the blood-perfused tissue and the (possibly filled with air or water) cavity. In colonography, an oral contrast agent may also be administered which allows unrecognized stool to be detected after 3D reconstruction and to be subtracted from the reconstructed image.

Die 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans 1 erstreckt sich über eine reine Rekonstruktion des tomographischen Datensatzes, beispielsweise im Rahmen einer sogenannten "Filtered Back Projection" (FPB), hinaus. Die nachfolgenden Schritte erfordern, dass die Grenze zwischen dem Gewebe des Hohlorgans 1 und dem inneren Hohlraum erkannt wird. Eine solche Erkennung erfolgt in der hier beschriebenen Ausführungsform durch Segmentierung. Beispielsweise erfolgt die Segmentierung durch ein Schwellwertverfahren oder durch ein regionenorientierte Verfahren wie das sogenannte "Region Growing" oder das sogenannte "Region Splitting" oder mit Hilfe von Kantenextraktion. Des Weiteren wird jeder der folgenden Schritte anhand der 3D-Rekonstruktion visualisiert, wodurch die behandelnde Person die einzelnen Schritte nachvollziehen und überprüfen kann. Eine solche Visualisierung erfolgt beispielsweise mittels des sogenannten "Volume Rendering" (VR). Beim VR werden mehrere Schwellenbereiche, beispielsweise auf der Oberfläche des rekonstruierten Darms, definiert und diesen Farben und Durchlässigkeiten zugewiesen. Die virtuelle Endoskopie soll eine perspektivische Ansicht der Nahumgebung des virtuellen Endoskopkopfes möglich machen. Strukturen können anders als beim tatsächlichen Endoskop aus unterschiedlichen Richtungen und bewegt betrachtet werden. Die 3D-Rekonstruktion umfasst also insbesondere die Rekonstruktion einer Fläche, die sich in den 3D-Raum erstreckt, also beispielsweise der Oberfläche der Darmwand, die das umliegende Gewebe vom Hohlraum abgrenzt. Eine so rekonstruierte Fläche wird beispielsweise durch die sogenannte "Surface Shaded Display" Technik visualisiert. The 3D reconstruction of the hollow organ 1 extends beyond a mere reconstruction of the tomographic data set, for example in the context of a so-called "Filtered Back Projection" (FPB). The subsequent steps require that the boundary between the tissue of the hollow organ 1 and the internal cavity is detected. Such recognition takes place in the embodiment described here by segmentation. For example, the segmentation is performed by a threshold method or by a region-oriented method such as the so-called "region growing" or the so-called "region splitting" or by means of edge extraction. Furthermore, each of the following steps is visualized by means of the 3D reconstruction, which enables the treating person to understand and check the individual steps. Such visualization takes place for example by means of the so-called "Volume Rendering" (VR). In VR, several threshold regions, for example on the surface of the reconstructed gut, are defined and assigned to these colors and permeabilities. The virtual endoscopy aims to provide a perspective view of the near environment of the virtual endoscope head do. Structures, unlike the actual endoscope, can be viewed from different directions and moved. The 3D reconstruction thus includes, in particular, the reconstruction of a surface which extends into the 3D space, that is to say, for example, the surface of the intestinal wall which delimits the surrounding tissue from the cavity. Such a reconstructed surface is visualized, for example, by the so-called "Surface Shaded Display" technique.

Eine wichtige Voraussetzung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Bereitstellung einer Zentrallinie 2 des Hohlorgans 1 in der 3D-Rekonstruktion. Da die meisten Hohlorgane 1 wie Speiseröhre, Magen und Darm länglich geformt sind, ergibt sich auf natürliche Art und Weise eine Längsachse entlang der die Zentrallinie 2 orientiert ist. Die Zentrallinie 2 entspricht damit auch dem Pfad, den ein tatsächlicher Endoskopkopf während einer endoskopischen Untersuchung nehmen würde. Weiterhin kann die Bereitstellung einer Zentrallinie 2 auch umfassen, dass verschiedene Teile eines Hohlorgans 1, die einzeln rekonstruiert worden sind, miteinander durch eine gemeinsame Zentrallinie 2 verbunden werden wie es im Stand der Technik DE 10 2004 027 709 B4 beschrieben ist. An important prerequisite for carrying out the method according to the invention is the provision of a central line 2 of the hollow organ 1 in the 3D reconstruction. Because most of the hollow organs 1 As the esophagus, stomach and intestine are elongated, there is naturally a longitudinal axis along the central line 2 is oriented. The central line 2 This also corresponds to the path that an actual endoscope head would take during an endoscopic examination. Furthermore, the provision of a central line 2 Also include that different parts of a hollow organ 1 , which have been individually reconstructed, with each other through a common center line 2 be connected as in the prior art DE 10 2004 027 709 B4 is described.

Zu Beginn des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Querschnitte des Hohlorgans 1 bestimmt. Die jeweiligen Querachsen entlang derer die Querschnitte gemessen werden, sind im Wesentlichen senkrecht zur Zentrallinie 2 orientiert. Insbesondere schneiden die Querachsen, entlang derer die Querschnitte gemessen werden, die Zentrallinie 2, so dass die Querschnitte ein Maß für den Durchmesser des Hohlorgans 1 darstellen. Bei der ersten Bestimmung B1 eines Verlaufs 4 von Querschnitten des Hohlorgans 1 entlang der Zentrallinie 2 weist die Querachse, entlang derer die einzelnen Querschnitte gemessen werden, typischer Weise die gleiche Orientierung auf. Die erste Bestimmung B1 eines Verlaufs 4 von Querschnitten entspricht also dem Abtasten von Querschnitten entlang der langen Ausdehnung des Hohlorgans 1. Weiterhin umfasst die erste Bestimmung B1 eines Verlaufs 4 von Querschnitten auch die Bestimmung mehrerer Verläufe von Querschnitten. In anderen Worten kann ein erster Verlauf 4 auf Querschnitten beruhen, die entlang einer ersten Querachse gemessen werden, während ein zweiter Verlauf 4 auf Querschnitten beruhen kann, die entlang einer zweiten Querachse gemessen werden. Die erste Bestimmung B1 erlaubt also die Bestimmung eines Profils der inneren Oberfläche des Hohlorgans 1. Weiterhin erfolgt die erste Bestimmung B1 des Verlaufs 4 von Querschnitten mittels im Wesentlichen senkrecht zur Zentrallinie 2 orientierten Querschnittsflächen 3 des Hohlorgans 1. Solche Querschnittsflächen 3 werden also beispielsweise durch die zuvor genannte erste sowie zweite Achse aufgespannt. Innerhalb dieser Querschnittsfläche 3 können natürlich weitere Achsen definiert werden, entlang derer Querschnitte bestimmt werden können. Der Abstand entlang der Zentrallinie 2, in dem die einzelnen Querschnitte gemessen werden, ist dabei grundsätzlich beliebig, sollte aber so klein gewählt werden, dass die geometrischen Eigenschaften eines Tumors 5 erkannt werden können. Parameter wie der Abstand entlang der Zentrallinie 2 zwischen den einzelnen Querschnittsflächen 3 können entweder von einer Bedienperson eines Systems, das zur Ausführung des Verfahrens ausgelegt ist, manuell eingegeben werden. Alternativ können solche Parameter automatisch ausgewählt werden, beispielsweise indem lediglich ein bestimmter Untersuchungsmodus von der Bedienperson ausgewählt wird. Der Untersuchungsmodus berücksichtigt die bildgebende Modalität, die Gabe von Kontrastmittel und Angaben über den Patienten, beispielsweise Alter und Geschlecht. At the beginning of the method according to the invention are cross sections of the hollow organ 1 certainly. The respective transverse axes along which the cross sections are measured are substantially perpendicular to the central line 2 oriented. In particular, the transverse axes, along which the cross sections are measured, intersect the center line 2 so that the cross sections are a measure of the diameter of the hollow organ 1 represent. In the first determination B1 of a course 4 of cross sections of the hollow organ 1 along the central line 2 The transverse axis, along which the individual cross sections are measured, typically has the same orientation. The first determination B1 of a course 4 of cross sections thus corresponds to the scanning of cross sections along the long extension of the hollow organ 1 , Furthermore, the first determination B1 comprises a course 4 From cross-sections, the determination of several profiles of cross sections. In other words, a first course 4 are based on cross sections measured along a first transverse axis, while a second course 4 may be based on cross-sections measured along a second transverse axis. The first determination B1 thus allows the determination of a profile of the inner surface of the hollow organ 1 , Furthermore, the first determination B1 of the course takes place 4 of cross sections by means substantially perpendicular to the center line 2 oriented cross-sectional areas 3 of the hollow organ 1 , Such cross-sectional areas 3 Thus, for example, be spanned by the aforementioned first and second axis. Within this cross-sectional area 3 Of course, further axes can be defined along which cross sections can be determined. The distance along the center line 2 , in which the individual cross sections are measured, is fundamentally arbitrary, but should be chosen so small that the geometric properties of a tumor 5 can be recognized. Parameters such as the distance along the center line 2 between the individual cross-sectional areas 3 can either be entered manually by an operator of a system designed to carry out the method. Alternatively, such parameters may be automatically selected, for example by selecting only a particular examination mode from the operator. The examination mode takes into account the imaging modality, the administration of contrast media and information about the patient, such as age and gender.

Die Auswahl A eines Bereiches des Hohlorgans 1 mittels des Verlaufs 4 der Querschnitte, wobei der Bereich wenigstens eine geometrische Eigenschaft eines Tumors 5 aufweist, erfordert Methoden der Mustererkennung. Bei der Auswahl A wird der Verlauf 4 von Querschnitten anhand wenigstens einer aus dem Verlauf 4 extrahierten geometrischen Eigenschaft mit solchen Verläufen (und der korrespondierenden geometrischen Eigenschaft) verglichen, die auf einen Tumor 5 schließen lassen. Da es sich bei einem Tumor 5 um neu gebildetes Gewebe handelt, ragt dieses aus der gleichmäßigen Struktur der inneren Oberfläche des Hohlorgans 1 hervor. Dadurch weisen Tumore 5 in Hohlorganen 1 charakteristische geometrische Eigenschaften auf, die sich beispielsweise in einem verminderten Querschnitt niederschlagen. Der Verlauf 4 der Querschnitte wird in der hier beschriebenen Ausführungsform klassifiziert, um auf einen Tumor 5 anhand der Klassifizierung schließen zu können. Ein Beispiel für ein Klassifikationssystem ist die sogenannte "TNM-Klassifikation". Die Auswahl A eines Bereiches ermöglicht es diesen Bereich (mit den bereits genannten Methoden) zu segmentieren, wodurch wiederum weitere Arbeitsschritte vereinfacht bzw. überhaupt erst ermöglicht werden. The selection A of a region of the hollow organ 1 by means of the course 4 the cross-sections, wherein the region at least one geometric property of a tumor 5 requires methods of pattern recognition. When selecting A, the history becomes 4 of cross sections based on at least one of the course 4 Extracted geometric property compared with such gradients (and the corresponding geometric property) that are related to a tumor 5 close. As it is in a tumor 5 is newly formed tissue, this protrudes from the uniform structure of the inner surface of the hollow organ 1 out. This is shown by tumors 5 in hollow organs 1 characteristic geometric properties, which are reflected for example in a reduced cross-section. The history 4 The cross sections are classified in the embodiment described here to be for a tumor 5 to be able to conclude on the basis of the classification. An example of a classification system is the so-called "TNM classification". The selection A of a range makes it possible to segment this range (using the already mentioned methods), which in turn simplifies further work steps or makes them possible in the first place.

Ein so ausgewählter Bereich dient der weiteren Analyse mit dem Ziel die Detektion von Tumoren 5 zu vereinfachen. Die Detektion von Tumoren 5 erfolgt sowohl durch den behandelnden Arzt als auch durch das erfindungsgemäße System, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Um einem behandelnden Arzt die Diagnose zu erleichtern, wird der ausgewählte Bereich in der visuellen Ausgabe VA des rekonstruierten Hohlorgans 1 markiert. Beispielsweise kann der Bereich in einer anderen Farbe dargestellt oder anderweitig hervorgehoben werden. Die visuelle Ausgabe VA kann auch umfassen, dass bei dem virtuellen "Flug" durch das Hohlorgan 1 Parameter wie der durchschnittliche, minimale und maximale Querschnitt an einem Punkt der Zentrallinie 2 eingeblendet werden, wobei die Berechnung der statistischen Daten auf der Bestimmung mehrerer Querschnitte in einer Querschnittsfläche 3 beruhen, die die Zentrallinie 2 in dem Punkt schneidet. Die Querschnitte können auch über größere Bereiche, beispielsweise über zehn Querschnittsflächen 3 mit jeweils einem Abstand von einem Millimeter, gemittelt werden, so dass diese gemittelten Werte zur visuellen Ausgabe VA bereit gestellt werden. An area selected for further analysis with the aim of detecting tumors 5 to simplify. The detection of tumors 5 is carried out both by the attending physician and by the system according to the invention, which is designed for carrying out the method according to the invention. To aid the diagnosis of a treating physician, the selected area in the visual output VA of the reconstructed hollow organ 1 marked. For example, the area may be displayed in a different color or otherwise highlighted. The visual output VA may also include that in the virtual "flight" through the hollow organ 1 Parameters such as the average, minimum and maximum cross section at a point of the centerline 2 The calculation of the statistical data is based on the determination of several cross-sections in a cross-sectional area 3 based on the central line 2 in the point cuts. The cross sections can also over larger areas, for example over ten cross-sectional areas 3 with a distance of one millimeter each, so that these averaged values are provided for visual output VA.

In einem weiteren Schritt erfolgt eine zweite Bestimmung B2 wenigstens einer Eigenschaft des ausgewählten Bereiches, wobei die Eigenschaft zur Erkennung eines Tumors 5 geeignet ist. Bei dieser Eigenschaft handelt es sich beispielsweise um die Signalstärke des ausgewählten Bereiches. Die Signalstärke kann in verschiedenartigen Rekonstruktionen mit verschiedenartigen Intensitätsskalierungen bzw. Fensterungen des Bereiches bestimmt werden. Beispielsweise wird die Signalstärke im Falle einer CT-Aufnahme in Werten der Houndsfield-Skala bestimmt. Die Signalstärke gibt bei Gabe bestimmter intravenöser Kontrastmittel einen Hinweis darauf, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor 5 handelt, da sich bestimmte Kontrastmittel in bestimmten Arten von Tumoren 5 anreichern. Weiterhin wird in der zweiten Bestimmung B2 wenigstens eine geometrische Eigenschaft des ausgewählten Bereiches bestimmt. Bei einer solchen geometrischen Eigenschaft handelt es sich beispielsweise um das Volumen, das bei in Anschluss an eine Segmentierung des ausgewählten Bereiches einfach bestimmt wird. Weiterhin können Informationen aus der Kombination der geometrischen Eigenschaften sowie der Signalintensität gewonnen werden. Beispielsweise wird die Intensitätsverteilung in einem gewissen Teil des Tumors ausgewertet, indem ein Histogramm der Intensitätsverteilung berechnet und ausgegeben wird. In a further step, a second determination B2 of at least one property of the selected region takes place, wherein the property for detecting a tumor 5 suitable is. For example, this property is the signal strength of the selected area. The signal strength can be determined in various reconstructions with different intensity scaling or windowing of the area. For example, the signal strength in the case of a CT scan is determined in values of the Houndsfield scale. The signal strength indicates when given intravenous contrast agents, whether the selected area is a tumor 5 This is because certain contrast agents are present in certain types of tumors 5 accumulate. Furthermore, in the second determination B2, at least one geometric property of the selected region is determined. Such a geometric property is, for example, the volume that is easily determined when following a segmentation of the selected area. Furthermore, information can be obtained from the combination of the geometric properties and the signal intensity. For example, the intensity distribution in a certain part of the tumor is evaluated by calculating and outputting a histogram of the intensity distribution.

Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren eine Registrierung R wenigstens eines Teils der 3D-Rekonstruktion mit einer zweiten 3D-Rekonstruktion wenigstens eines Teils des Hohlorgans 1. So werden bei der Kolonographie typischer Weise zwei CT-Aufnahmen des Darms durchgeführt, ein erstes Mal in Rückenlage und ein weiteres Mal in Bauchlage. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die beiden Aufnahmen getrennt von einander rekonstruiert und jeweils entsprechend des hier beschriebenen Verfahrens verarbeitet. Dann erfolgt eine Registrierung R der beiden verarbeiteten Rekonstruktionen, um die 3D-Rekonstruktionen selbst sowie die aus ihnen gewonnen Informationen auf Konsistenz zu überprüfen. Es kann auch eine visuelle Ausgabe VA der beiden registrierten 3D-Rekonstruktionen erfolgen, wodurch Abweichungen visuell erfassbar werden. Alternativ kann auch erst eine Registrierung R zweier 3D-Rekonstruktionen erfolgen um ein gemeinsame, registrierte 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans 1 zu erstellen. Dann kann diese gemeinsame 3D-Rekonstruktion den einzelnen Schritten (wie der ersten Bestimmung B1, der Auswahl A, etc.) des erfindungsgemäßen Verfahrens unterzogen werden. Weiterhin können die beiden 3D-Rekonstruktion auf Aufnahmen mittels unterschiedlicher bildgebender Modalitäten, beispielsweise CT und MRT, beruhen. Dadurch wird es möglich komplementäre Informationen miteinander zu kombinieren, wodurch wiederum die Detektion von Tumoren 5 vereinfacht wird, da mehr Informationen bereit stehen um Tumore 5 zu identifizieren. Insbesondere beruht die zweite 3D-Rekonstruktion in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auf einer Aufnahme mittels PET. Denn PET ermöglicht durch die Verwendung radioaktiver Kontrastmittel, auch als Tracer bekannt, eine sehr spezifische Bildgebung von Tumoren 5. Die Kombination einer hochauflösenden bildgebenden Modalität wie CT oder MRT mit einer sehr spezifischen bildgebenden Modalität wie PET ermöglicht es sowohl einen Tumor 5 sicher und genau zu identifizieren und ihn darüber hinaus genau zu lokalisieren und anhand seiner geometrischen Eigenschaften zu charakterisieren. Damit erleichtert das erfindungsgemäße Verfahren auch eine weitergehende Diagnose. Furthermore, the method according to the invention comprises a registration R of at least part of the 3D reconstruction with a second 3D reconstruction of at least part of the hollow organ 1 , For example, two CT scans of the colon are typically performed on colonography, one for the first time in the supine position and one time in the prone position. In one embodiment of the method according to the invention, the two recordings are reconstructed separately from one another and in each case processed according to the method described here. Then, a registration R of the two processed reconstructions is performed to check the consistency of the 3D reconstructions themselves and the information obtained from them. There may also be a visual output VA of the two registered 3D reconstructions, whereby deviations become visually detectable. Alternatively, only a registration R of two 3D reconstructions can be done to a common, registered 3D reconstruction of the hollow organ 1 to create. Then, this joint 3D reconstruction can be subjected to the individual steps (such as the first determination B1, the selection A, etc.) of the method according to the invention. Furthermore, the two 3D reconstruction can be based on images using different imaging modalities, such as CT and MRI. This makes it possible to combine complementary information, which in turn results in the detection of tumors 5 is simplified as more information is available about tumors 5 to identify. In particular, in one embodiment of the method according to the invention, the second 3D reconstruction is based on a recording by means of PET. Because PET allows the use of radioactive contrast agents, also known as tracers, a very specific imaging of tumors 5 , The combination of a high-resolution imaging modality such as CT or MRI with a very specific imaging modality such as PET allows both a tumor 5 safely and accurately identify and more precisely localize it and characterize it by its geometric properties. Thus, the inventive method also facilitates a more extensive diagnosis.

Die Diagnose durch einen behandelnden Arzt wird auch durch eine automatische Beurteilung Bu im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens unterstützt. Dabei wird wenigstens eine bestimmte Eigenschaft des ausgewählten Bereiches dahingehend beurteilt, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor 5 handelt. Bei den bestimmten Eigenschaften kann es sich sowohl um geometrische Eigenschaften handeln, die während der ersten und ggf. zweiten Bestimmung B2 erfolgen, als auch um die Bestimmung weiterer Eigenschaften wie der Signalintensität des ausgewählten Bereiches. In anderen Worten wird die zuvor erwähnte Klassifikation um die Dimensionen der jeweils bestimmten Eigenschaften erweitert und das Ergebnis der Klassifikation wird als Beurteilung Bu ausgegeben. Ein solches Vorgehen ist auch als "Computer Aided Diagnosis" (CAD) bekannt und erleichtert dem behandelnden Arzt die abschließende Diagnose. In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Beurteilung Bu auch von dem anfangs gewählten Aufnahmemodus abhängig, wobei dieser bei der Klassifikation berücksichtigt wird. Die Beurteilung Bu wird schließlich in Form einer visuellen Ausgabe VA dargestellt. The diagnosis by a treating physician is also supported by an automatic assessment Bu in the context of the method according to the invention. At least one particular property of the selected area is judged as to whether the selected area is a tumor 5 is. The particular properties may be geometric properties that occur during the first and possibly second determination B2, as well as the determination of further properties such as the signal intensity of the selected region. In other words, the aforementioned classification is extended by the dimensions of the respective particular characteristics, and the result of the classification is output as judgment Bu. Such a procedure is also known as "Computer Aided Diagnosis" (CAD) and facilitates the final diagnosis of the attending physician. In one embodiment of the method according to the invention, the judgment Bu also depends on the initially selected recording mode, which is taken into account in the classification. The judgment Bu is finally presented in the form of a visual output VA.

2 zeigt eine schematische Darstellung des Verlaufs 4 der Querschnitte eines Hohlorgans 1 am Beispiel des Dickdarms entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Zentrallinie 2 des rekonstruierten Hohlorgans 1 ist dabei entlang der natürlichen Längsachse des Hohlorgans 1 orientiert. Der Verlauf 4 der Querschnitte des Hohlorgans 1 entlang der Zentrallinie 2 zeigt dabei im linken, gesunden Teil in 2 den Verlauf 4 der Darmfalten. Die Querschnitte sind in dem in 2 gezeigten Beispiel alle entlang einer Achse in parallel zueinander orientierten Querschnittsflächen 3 bestimmt worden. Die Querschnittsfläche 3 ist senkrecht zur Zentrallinie 2 orientiert und ragt in 2 aus der Zeichenebene hinaus bzw. in sie hinein. Die Linie, die in 2 die Querschnittsfläche 3 repräsentiert, zeigt damit auch die Achse, entlang derer der Verlauf 4 bestimmt wird. Der Verlauf 4 der Querschnitte weist auf dem rechten Teil in 2 einen Bereich auf, der auf einen Tumor 5 schließen lässt, da er vom regelmäßigen Muster der Darmfalten abweicht. Der ausgewählte Bereich ist durch eine andere Farbgebung markiert und damit in der visuellen Ausgabe VA leicht zu erkennen. Bei einem "Flug" durch den Darm stellt sich der Tumor 5 als Verengung des inneren Hohlraums des Darms dar. 2 shows a schematic representation of the course 4 the cross sections of a hollow organ 1 the example of the colon according to the method of the invention. The central line 2 of the reconstructed hollow organ 1 is along the natural longitudinal axis of the hollow organ 1 oriented. The history 4 the cross sections of the hollow organ 1 along the central line 2 shows in the left, healthy part in 2 The progress 4 the intestinal folds. The cross sections are in the in 2 all shown along an axis in parallel cross-sectional areas 3 has been determined. The cross-sectional area 3 is perpendicular to the center line 2 oriented and sticks in 2 out of the drawing plane or into it. The line in 2 the cross-sectional area 3 represents, thus also shows the axis along which the course 4 is determined. The history 4 the cross sections points to the right part in 2 an area on top of a tumor 5 close as it deviates from the regular pattern of intestinal folds. The selected area is marked by a different color scheme and thus easily recognizable in the visual output VA. In a "flight" through the intestine, the tumor is 5 as a constriction of the internal cavity of the intestine.

3 zeigt ein Blockdiagram des erfindungsgemäßen Systems, das zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Das System umfasst eine Bildverarbeitungseinheit BvE, ausgelegt zur 3D-Rekonstruktion eines Hohlorgans 1 sowie zur Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie 2 des Hohlorgans 1 in der 3D-Rekonstruktion. Eine solche Bildverarbeitungseinheit BvE kann weitere Untereinheiten umfassen, beispielsweise eine Rekonstruktionseinheit, die aus den einzelnen Projektionen einer tomographischen Aufnahme ein 3D-Datenvolumen rekonstruiert. Weiterhin kann die Bildverarbeitungseinheit BvE eine Renderingeinheit umfassen, die das rekonstruierte Datenvolumen so segmentiert und rendert, dass eine 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans 1 sowie die dazu gehörige Zentrallinie 2 bereit gestellt werden. Die Bildverarbeitungseinheit BvE sowie ihre Untereinheiten können sowohl in Form von Hard- als auch von Software ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Bildverarbeitungseinheit BvE oder eine ihrer Untereinheiten als ein sogenanntes FPGA (Akronym für das englischsprachige "Field Programmable Gate Array") ausgebildet oder umfasst eine arithmetische Logikeinheit. 3 shows a block diagram of the system according to the invention, which is designed for carrying out the method according to the invention. The system comprises an image processing unit BvE, designed for the 3D reconstruction of a hollow organ 1 and for providing at least one central line 2 of the hollow organ 1 in the 3D reconstruction. Such an image processing unit BvE can comprise further subunits, for example a reconstruction unit which reconstructs a 3D data volume from the individual projections of a tomographic image. Furthermore, the image processing unit BvE may comprise a rendering unit which segments and renders the reconstructed data volume such that a 3D reconstruction of the hollow organ 1 as well as the associated center line 2 to be provided. The image processing unit BvE and its subunits can be designed in the form of both hardware and software. For example, the image processing unit BvE or one of its subunits is designed as a so-called FPGA (acronym for the field programmable gate array) or comprises an arithmetic logic unit.

Weiterhin umfasst das System eine Bestimmungseinheit BE, ausgelegt zu einer ersten Bestimmung B1 eines Verlaufs 4 von Querschnitten eines Hohlorgans 1 entlang einer Zentrallinie 2, basierend auf einer 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans 1 sowie basierend auf der Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie 2 des Hohlorgans 1 in der 3D-Rekonstruktion. Weiterhin ist die Bestimmungseinheit BE zu einer zweiten Bestimmung B2 wenigstens einer Eigenschaft des ausgewählten Bereiches ausgelegt, wobei die Eigenschaft zur Erkennung eines Tumors 5 geeignet ist. Die Bestimmungseinheit BE ist typischer Weise in Form von Software ausgebildet. Furthermore, the system comprises a determination unit BE, designed for a first determination B1 of a course 4 of cross sections of a hollow organ 1 along a central line 2 based on a 3D reconstruction of the hollow organ 1 and based on the provision of at least one centerline 2 of the hollow organ 1 in the 3D reconstruction. Furthermore, the determination unit BE is designed for a second determination B2 of at least one property of the selected area, the property for detecting a tumor 5 suitable is. The determination unit BE is typically in the form of software.

Weiterhin umfasst das System eine Auswahleinheit AE, ausgelegt zur Auswahl A eines Bereiches des Hohlorgans 1 mittels des Verlaufs 4 der Querschnitte, wobei der Bereich wenigstens eine geometrische Eigenschaft eines Tumors 5 aufweist. Da die Auswahl A Methoden der Mustererkennung erfordert, umfasst die Auswahleinheit AE in einer Ausführungsform der Erfindung auch eine Datenbank, auf der Verläufe 4 bzw. Eigenschaften der Verläufe 4 gespeichert sind, die mit dem Verlauf 4 bzw. den Eigenschaften des Verlaufs 4 der Querschnitte des rekonstruierten Hohlorgans 1 verglichen werden. Die Datenbank umfasst dabei auf einem physischen Speicher hinterlegte, abrufbar gespeicherte Daten. Furthermore, the system comprises a selection unit AE, designed to select A of a region of the hollow organ 1 by means of the course 4 the cross-sections, wherein the region at least one geometric property of a tumor 5 having. Since the selection A requires methods of pattern recognition, the selection unit AE in one embodiment of the invention also includes a database on the gradients 4 or properties of the gradients 4 are saved with the history 4 or the properties of the gradient 4 the cross sections of the reconstructed hollow organ 1 be compared. The database includes stored on a physical memory, retrievable stored data.

Weiterhin umfasst das System eine Registrierungseinheit RE, ausgelegt zur Registrierung R wenigstens eines Bereiches der 3D-Rekonstruktion mit einer zweiten 3D-Rekonstruktion wenigstens eines Bereiches des Hohlorgans 1. Die Registrierungseinheit RE kann, ähnlich wie die Bildverarbeitungseinheit BvE, sowohl als Hard- als auch als Software ausgebildet sein. Weiterhin umfasst das System eine Beurteilungseinheit BuE, ausgelegt zur Beurteilung Bu der wenigstens einen bestimmten Eigenschaft des ausgewählten Bereiches dahingehend, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor 5 handelt. Ähnlich wie die Auswahleinheit AE kann die Beurteilungseinheit BuE eine Datenbank umfassen, auf der abrufbar gespeicherte Daten gespeichert sind. Furthermore, the system comprises a registration unit RE designed to register R at least one area of the 3D reconstruction with a second 3D reconstruction of at least one area of the hollow organ 1 , The registration unit RE, similar to the image processing unit BvE, can be designed both as hardware and as software. Further, the system comprises a judgment unit BuE adapted to judge Bu of the at least one specific property of the selected area as to whether the selected area is a tumor 5 is. Similar to the selection unit AE, the assessment unit BuE may include a database on which retrievably stored data is stored.

Ist eine der hier genannten Einheiten in Form von Software ausgebildet, dann ist die Software so konfiguriert, dass sie mittels eines Computers 12 bestimmte, der jeweiligen Einheit zugeordnete Verfahrensschritte ausführen kann. Der Computer 12 muss dabei jeweils die Voraussetzungen wie beispielsweise einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit aufweisen, so dass die jeweiligen Verfahrensschritte effizient ausgeführt werden können. Weiterhin kann der Computer 12 selbst auch Teil der jeweiligen Einheit sein. If one of the units mentioned here is in the form of software, then the software is configured to use a computer 12 certain, the respective unit associated process steps can perform. The computer 12 It must in each case have the prerequisites such as a corresponding main memory, a corresponding graphics card or a corresponding logic unit, so that the respective method steps can be carried out efficiently. Furthermore, the computer can 12 itself also be part of the respective unit.

4 zeigt ein erweitertes erfindungsgemäßes Systems. Das bildgebende Gerät 6, hier in Form eines CT-Geräts, verfügt über eine Aufnahmeeinheit, umfassend einen Strahlungsemitter 8 sowie umfassend einen Strahlungsdetektor 9. Bei dem Strahlungsemitter 8 für ein CT-Gerät handelt es sich typischer Weise um eine Röntgenröhre. Bei dem Strahlungsdetektor 9 für ein CT-Gerät handelt es sich typischer Weise um einen Zeilen- oder Flachdetektor, er kann aber auch als Szintillatorzähler oder CCD Kamera ausgebildet sein. Bei der Aufnahme eines Bildes liegt der Patient 3 auf einer Patientenliege 13, die so mit einem Liegensockel 14 verbunden ist, dass er die Patientenliege 13 mit dem Patienten 3 trägt. Die Patientenliege 13 ist dazu ausgelegt den Patienten 3 entlang einer Aufnahmerichtung durch die Öffnung 10 der Aufnahmeeinheit zu bewegen. 4 shows an extended system according to the invention. The imaging device 6 , here in the form of a CT device, has a recording unit comprising a radiation emitter 8th and comprising a radiation detector 9 , At the radiation emitter 8th a CT device is typically an X-ray tube. At the radiation detector 9 A CT device is typically a line or flat detector, but it may also be a scintillator counter or CCD camera. When taking a picture, the patient lies 3 on a patient couch 13 that way with a lying base 14 connected is that he is the patient bed 13 with the patient 3 wearing. The patient bed 13 is designed for the patient 3 along a take-up direction through the opening 10 to move the recording unit.

Es kann sich bei dem bildgebenden Gerät 6 beispielsweise auch um ein MRT-Gerät handeln. Bei einem MRT-Gerät ist die Aufnahmeeinheit in Form wenigstens einer HF-Spule ausgebildet. Eine einzelne HF-Spule kann dabei sowohl als Strahlungsemitter 8 als auch als Strahlungsdetektor 9 ausgebildet sein. Es kann sich bei der HF-Spule insbesondere um eine lokale Spule handeln. It can affect the imaging device 6 for example, to act an MRI device. In an MRI apparatus, the receiving unit is designed in the form of at least one RF coil. A single RF coil can serve both as a radiation emitter 8th as well as a radiation detector 9 be educated. In particular, the RF coil may be a local coil.

Die Aufnahmen des bildgebenden Gerätes 6 werden zur Verarbeitung und/oder Darstellung an einen Computer 12 gesendet. In der hier gezeigten Ausführungsform weist der Computer 12 sowohl eine Bildverarbeitungseinheit BvE als auch eine Bestimmungseinheit BE auf. In der hier gezeigten Ausführungsform umfasst die Bildverarbeitungseinheit BvE die Registrierungseinheit RE, und die Bestimmungseinheit BE umfasst die Auswahleinheit AE sowie die Beurteilungseinheit BuE. The pictures of the imaging device 6 are for processing and / or presentation to a computer 12 Posted. In the embodiment shown here, the computer has 12 both an image processing unit BvE and a determination unit BE. In the embodiment shown here, the image processing unit BvE comprises the registration unit RE, and the determination unit BE comprises the selection unit AE and the assessment unit BuE.

Die Bildverarbeitungseinheit BvE sowie die Bestimmungseinheit BE können sowohl in Form von Hard- als auch von Software ausgebildet sein. Sowohl die Bildverarbeitungseinheit BvE als auch die Bestimmungseinheit BE können auf unterschiedlichen Geräten implementiert werden. Beispielsweise umfasst die Bildverarbeitungseinheit BvE eine Rekonstruktionseinheit, die als Teil des bildgebenden Gerätes 6 ausgebildet ist, während eine weitere Einheit der Bildverarbeitungseinheit BvE, beispielsweise eine Rendering-Einheit, als Teil eines Servers ausgebildet ist. The image processing unit BvE and the determination unit BE can be embodied in the form of both hardware and software. Both the image processing unit BvE and the determination unit BE can be implemented on different devices. For example, the image processing unit BvE comprises a reconstruction unit that forms part of the imaging device 6 is formed while another unit of the image processing unit BvE, for example, a rendering unit, is formed as part of a server.

Der Computer 12 ist mit einer Ausgabeeinheit 11 sowie einer Eingabeeinheit 7 verbunden. Bei der Ausgabeeinheit 11 handelt es sich beispielsweise um einen (oder mehrere) LCD-, Plasma- oder OLED-Bildschirm(e). Die Ausgabe auf der Ausgabeeinheit 11 umfasst beispielsweise eine graphische Benutzeroberfläche zur manuellen Eingabe von Patientendaten sowie eines Aufnahmemodus und dient weiterhin der visuellen Ausgabe VA der 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans 1 sowie aller während der erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnenen Informationen. Bei der Eingabeeinheit 7 handelt es sich beispielsweise um eine Tastatur, eine Maus, einen sogenannten Touchscreen oder auch um ein Mikrofon zur Spracheingabe. The computer 12 is with an output unit 11 and an input unit 7 connected. At the output unit 11 For example, it is one (or more) LCD, plasma, or OLED screen (s). The output on the output unit 11 includes, for example, a graphical user interface for manually entering patient data and a recording mode and also serves the visual output VA of the 3D reconstruction of the hollow organ 1 as well as all information obtained during the process according to the invention. At the input unit 7 For example, it is a keyboard, a mouse, a so-called touch screen or even a microphone for voice input.

Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Insbesondere können Verfahrensschritte in einer anderen als den angegebenen Reihenfolgen durchgeführt werden. While the invention has been further illustrated and described in detail by the preferred embodiments, the invention is not limited by the disclosed examples, and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, method steps can be carried out in a sequence other than that indicated.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102004027709 B4 [0003, 0035] DE 102004027709 B4 [0003, 0035]

Claims (18)

Verfahren zur automatischen Detektion eines Tumors (5), basierend auf einer 3D-Rekonstruktion eines Hohlorgans (1) sowie basierend auf der Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie (2) des Hohlorgans (1) in der 3D-Rekonstruktion, umfassend folgende Schritte: – erste Bestimmung (B1) eines Verlaufs (4) von Querschnitten des Hohlorgans (1) entlang der Zentrallinie (2), – Auswahl (A) eines Bereiches des Hohlorgans (1) mittels des Verlaufs (4) der Querschnitte, wobei der Bereich wenigstens eine geometrische Eigenschaft eines Tumors (5) aufweist. Method for the automatic detection of a tumor ( 5 ), based on a 3D reconstruction of a hollow organ ( 1 ) and based on the provision of at least one central line ( 2 ) of the hollow organ ( 1 ) in the 3D reconstruction, comprising the following steps: - first determination (B1) of a course ( 4 ) of cross sections of the hollow organ ( 1 ) along the central line ( 2 ), - selection (A) of a region of the hollow organ ( 1 ) by means of the course ( 4 ) of the cross-sections, the region having at least one geometric property of a tumor ( 5 ) having. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Bestimmung (B1) des Verlaufs (4) von Querschnitten mittels im Wesentlichen senkrecht zur Zentrallinie (2) orientierten Querschnittsflächen (3) des Hohlorgans (1) erfolgt. Method according to claim 1, wherein the first determination (B1) of the course ( 4 ) of cross-sections by means of substantially perpendicular to the central line ( 2 ) oriented cross-sectional areas ( 3 ) of the hollow organ ( 1 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, weiterhin umfassend: – zweite Bestimmung (B2) wenigstens einer Eigenschaft des ausgewählten Bereiches, wobei die Eigenschaft zur Erkennung eines Tumors (5) geeignet ist. The method of claim 1 or 2, further comprising: second determination (B2) of at least one property of the selected region, wherein the property for detecting a tumor ( 5 ) suitable is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zweite Bestimmung (B2) die Bestimmung der Signalstärke des ausgewählten Bereiches umfasst. Method according to one of claims 1 to 3, wherein the second determination (B2) comprises the determination of the signal strength of the selected area. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die zweite Bestimmung (B2) die Bestimmung wenigstens einer geometrischen Eigenschaft des ausgewählten Bereiches umfasst. Method according to one of claims 1 to 4, wherein the second determination (B2) comprises the determination of at least one geometric property of the selected area. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, weiterhin umfassend: – Registrierung (R) wenigstens eines Teils der 3D-Rekonstruktion mit einer zweiten 3D-Rekonstruktion wenigstens eines Teils des Hohlorgans (1). Method according to one of claims 1 to 5, further comprising: - registration (R) of at least part of the 3D reconstruction with a second 3D reconstruction of at least a part of the hollow organ ( 1 ). Verfahren nach Anspruch 6, wobei die beiden 3D-Rekonstruktionen jeweils auf Aufnahmen mittels unterschiedlicher bildgebender Modalitäten beruhen. The method of claim 6, wherein the two 3D reconstructions each based on recordings by means of different imaging modalities. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die zweite 3D-Rekonstruktion auf einer Aufnahme mittels Positronen-Emissions-Tomographie beruht. The method of claim 7, wherein the second 3D reconstruction is based on a photograph by positron emission tomography. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei weiterhin basierend auf der zweiten 3D-Rekonstruktion ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird. The method of claim 6 or 7, wherein further based on the second 3D reconstruction, a method according to any one of claims 1 to 5 is performed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, weiterhin umfassend: – Beurteilung (Bu) der wenigstens einen bestimmten Eigenschaft des ausgewählten Bereiches dahingehend, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor (5) handelt. The method of any one of claims 1 to 9, further comprising: - assessing (Bu) the at least one particular property of the selected region as to whether the selected region is a tumor ( 5 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, weiterhin umfassend: – Visuelle Ausgabe (VA) des rekonstruierten Hohlorgans (1) sowie wenigstens eines Teils der in den einzelnen Schritten des Verfahrens gewonnenen Informationen. Method according to one of claims 1 to 10, further comprising: - visual output (VA) of the reconstructed hollow organ ( 1 ) and at least part of the information obtained in each step of the process. System zur automatischen Detektion eines Tumors (5), umfassend folgende Einheiten: – eine Bestimmungseinheit (BE), ausgelegt zu einer ersten Bestimmung (B1) eines Verlaufs (4) von Querschnitten eines Hohlorgans (1) entlang einer Zentrallinie (2), basierend auf einer 3D-Rekonstruktion des Hohlorgans (1) sowie basierend auf der Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie (2) des Hohlorgans (1) in der 3D-Rekonstruktion, – eine Auswahleinheit (AE), ausgelegt zur Auswahl (A) eines Bereiches des Hohlorgans (1) mittels des Verlaufs (4) der Querschnitte, wobei der Bereich wenigstens eine geometrische Eigenschaft eines Tumors (5) aufweist. System for automatic detection of a tumor ( 5 ), comprising the following units: a determination unit (BE) designed for a first determination (B1) of a course ( 4 ) of cross sections of a hollow organ ( 1 ) along a central line ( 2 ), based on a 3D reconstruction of the hollow organ ( 1 ) and based on the provision of at least one central line ( 2 ) of the hollow organ ( 1 ) in the 3D reconstruction, - a selection unit (AE), designed to select (A) a region of the hollow organ ( 1 ) by means of the course ( 4 ) of the cross-sections, the region having at least one geometric property of a tumor ( 5 ) having. System nach Anspruch 12, wobei die Bestimmungseinheit (BE) ausgelegt ist zu einer zweiten Bestimmung (B2) wenigstens einer Eigenschaft des ausgewählten Bereiches, wobei die Eigenschaft zur Erkennung eines Tumors (5) geeignet ist. The system of claim 12, wherein the determining unit (BE) is adapted to a second determination (B2) of at least one property of the selected area, wherein the property for detecting a tumor ( 5 ) suitable is. System nach Anspruch 12 oder 13, umfassend: – eine Registrierungseinheit (RE), ausgelegt zur Registrierung (R) wenigstens eines Bereiches der 3D-Rekonstruktion mit einer zweiten 3D-Rekonstruktion wenigstens eines Bereiches des Hohlorgans (1). A system according to claim 12 or 13, comprising: - a registration unit (RE) adapted to register (R) at least one region of the 3D reconstruction with a second 3D reconstruction of at least a region of the hollow organ ( 1 ). System nach einem der Ansprüche 12 bis 14, umfassend: – eine Ausgabeeinheit (11), ausgelegt zur visuelle Ausgabe (VA) des rekonstruierten Hohlorgans (1) sowie wenigstens eines Teils der in den einzelnen Schritten des Verfahrens gewonnenen Informationen. A system according to any one of claims 12 to 14, comprising: - an output unit ( 11 ) designed for visual output (VA) of the reconstructed hollow organ ( 1 ) and at least part of the information obtained in each step of the process. System nach einem der Ansprüche 12 bis 15, umfassend: – eine Beurteilungseinheit (BuE), ausgelegt zur Beurteilung (Bu) der wenigstens einen bestimmten Eigenschaft des ausgewählten Bereiches dahingehend, ob es sich bei dem ausgewählten Bereich um einen Tumor (5) handelt. A system according to any one of claims 12 to 15, comprising: - a judging unit (BuE) adapted to judge (Bu) the at least one specific property of the selected area as to whether the selected area is a tumor (Bu); 5 ). System nach einem der Ansprüche 12 bis 16, umfassend eine Bildverarbeitungseinheit (BvE), ausgelegt zur 3D-Rekonstruktion eines Hohlorgans (1) sowie zur Bereitstellung wenigstens einer Zentrallinie (2) des Hohlorgans (1) in der 3D-Rekonstruktion. System according to one of claims 12 to 16, comprising an image processing unit (BvE), designed for the 3D reconstruction of a hollow organ ( 1 ) and to provide at least one central line ( 2 ) of the hollow organ ( 1 ) in the 3D reconstruction. System nach einem der Ansprüche 12 bis 17, umfassend eine bildgebendes Gerät (6), ausgelegt zur Aufnahme tomographischer Daten eines Hohlorgans (1). System according to one of claims 12 to 17, comprising an imaging device ( 6 ) designed to acquire tomographic data of a hollow organ ( 1 ).
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