DE102009051897A1 - Method for intraoperative recording of two dimensional x-ray image of e.g. organ of patient during positioning of intervertebral disk prosthesis, involves moving x-ray source to calculated target position, and recording image of organ - Google Patents
Method for intraoperative recording of two dimensional x-ray image of e.g. organ of patient during positioning of intervertebral disk prosthesis, involves moving x-ray source to calculated target position, and recording image of organ Download PDFInfo
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Abstract
Description
HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Röntgensystem zum intraoperativen Aufnehmen eines 2D-Röntgenbildes eines Organs aus einer gewünschten Perspektive.The invention relates to a method and an X-ray system for intraoperatively taking a 2D X-ray image of an organ from a desired perspective.
2. Beschreibung des Standes der Technik2. Description of the Related Art
Zahlreiche chirurgische Verfahren erfordern heute eine intraoperative Aufnahme von Röntgenbildern. Meist wird hierzu ein Röntgengerät mit einem sogenannten C-Bogen eingesetzt, der an einem Ende eine Röntgenquelle und an dem gegenüberliegenden Ende einen Röntgendetektor trägt. Da der C-Bogen in vielfältiger Weise verfahrbar ist, können Röntgenbilder von einem Organ eines Patienten meist aus unterschiedlichen Perspektiven aufgenommen werden.Numerous surgical procedures today require an intraoperative recording of X-ray images. In most cases, an X-ray machine with a so-called C-arm is used, which carries an X-ray source at one end and an X-ray detector at the opposite end. Since the C-arm can be moved in a variety of ways, X-ray images of a patient's organ can usually be taken from different perspectives.
Häufig kommt es auf die Wahl dieser Perspektive entscheidend an. Der Grund hierfür kann z. B. darin liegen, dass überhaupt nur von einer ganz bestimmten Perspektive aus die interessierende Struktur auf einem Röntgenbild erkennbar ist. In anderen Fällen muss das Organ von einer bestimmten Perspektive aus durchleuchtet werden, damit Knochen optimal mit Hilfe von Schrauben oder anderen Hilfsmitteln zueinander ausgerichtet werden können. Auch wenn der korrekte Sitz eines Implantats, z. B. einer Bandscheibenprothese, überprüft werden soll, muss das Implantat mit den angrenzenden Knochen meist von einer bestimmten Perspektive aus durchleuchtet werden.Often the choice of this perspective is crucial. The reason for this can be z. B. lie in the fact that only from a very specific perspective of the structure of interest on an X-ray image is recognizable. In other cases, the organ needs to be transilluminated from a particular perspective so that bones can be optimally aligned by means of screws or other aids. Even if the correct fit of an implant, z. B. an intervertebral disc prosthesis, to be checked, the implant must be transilluminated with the adjacent bone usually from a particular perspective.
Bislang geht man in derartigen Fällen so vor, dass der Bediener des Röntgengeräts auf Anweisung des Chirurgen die Röntgenquelle so positioniert, dass ein erstes Röntgenbild aus einer Perspektive aufgenommen wird, von der man annimmt, dass sie der gewünschten Perspektive bereits recht nahe kommt. Durch intermittierendes oder kontinuierliches Nachjustieren und Beobachten des aufgenommenen Röntgenbildes wird dann im Wege des ”Try and Error” so lange die Position der Röntgenquelle nachjustiert, bis die gewünschte Perspektive eingestellt ist und sich die Röntgenquelle in ihrer Zielposition befindet.So far, in such cases, the operator of the X-ray machine is positioned by the surgeon's instructions to position the X-ray source so that a first X-ray image is taken from a perspective that is believed to be quite close to the desired perspective. By intermittent or continuous readjustment and observation of the recorded X-ray image, the position of the X-ray source is then readjusted by means of the "try and error" until the desired perspective is set and the X-ray source is in its target position.
Diese Art, eine gewünschte Zielposition der Röntgenquelle anzufahren, ist nicht nur zeitaufwändig, sondern führt wegen der zahlreichen Röntgenbilder, die hierzu aufgenommen werden müssen, zu einer beträchtlichen Strahlenbelastung des Patienten und auch des sich in seiner Nähe befindenden medizinischen Personals.This way of approaching a desired target position of the X-ray source is not only time-consuming but, because of the numerous X-ray images that have to be taken for this purpose, results in a considerable radiation exposure of the patient and of the medical staff in the vicinity.
Aus der
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und ein System zum intraoperativen Aufnehmen eines 2D-Bildes eines Organs aus einer gewünschten Perspektive so zu verbessern, dass die Zielposition der Röntgenquelle in kürzerer Zeit angefahren werden kann. Ferner soll die bislang unvermeidliche Strahlenbelastung für den Patienten und des sich in seiner Nähe befindenden medizinischen Personals beim Auffinden der Zielposition der Röntgenquelle verringert werden.The object of the present invention is to improve a method and a system for intraoperatively taking a 2D image of an organ from a desired perspective so that the target position of the X-ray source can be approached in a shorter time. Furthermore, the hitherto unavoidable radiation exposure for the patient and the medical staff in his vicinity when finding the target position of the X-ray source to be reduced.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren unter Verwendung eines Röntgengerätes, das eine Röntgenquelle und einen gemeinsam mit der Röntgenquelle verfahrbaren Röntgendetektor aufweist, gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- a) Präoperatives Erzeugen eines 3D-Bildes des Organs;
- b) Festlegen einer Perspektive, von der aus ein intraoperatives 2D-Bild des Organs aufgenommen werden soll, unter Verwendung des 3D-Bildes;
- c) Intraoperatives Aufnehmen eines vorläufigen 2D-Bildes des Organs mit Hilfe des Röntgengeräts, wobei sich die Röntgenquelle in einer Ausgangsposition befindet;
- d) Berechnen einer vorzugsweise relativ zu der Ausgangsposition angegebenen Zielposition, welche die Röntgenquelle einnehmen muss, damit das Organ mit der in Schritt b) festgelegten Perspektive durchleuchtet werden kann, durch Abgleich des vorläufigen 2D-Bildes mit dem 3D-Bild unter Berücksichtigung der bei der Projektion des Organs auf den Röntgendetektor herrschenden geometrischen Verhältnisse;
- e) Verfahren der Röntgenquelle an die in Schritt d) berechnete Zielposition;
- f) Aufnehmen eines endgültigen 2D-Bildes des Organs.
- a) Preoperatively generating a 3D image of the organ;
- b) determining a perspective from which to record an intraoperative 2D image of the organ using the 3D image;
- c) intraoperatively taking a preliminary 2D image of the organ by means of the X-ray apparatus, wherein the X-ray source is in a starting position;
- d) calculating a target position, preferably relative to the starting position, which the X-ray source must occupy, so that the organ can be transilluminated with the perspective determined in step b), by matching the preliminary 2D image with the 3D image, taking into account that in the Projection of the organ on the X-ray detector prevailing geometric relationships;
- e) moving the X-ray source to the target position calculated in step d);
- f) taking a final 2D image of the organ.
Der Erfinder hat erkannt, dass man die Zielposition, an der sich die Röntgenquelle befinden muss, um das Röntgenbild aus der gewünschten Perspektive aufnehmen zu können, auch rechnerisch bestimmen kann. Voraussetzung hierfür ist, dass die Form des betreffenden Organs bekannt ist. Zu diesem Zweck wird ein 3D-Bild des Organs präoperativ erzeugt, zum Beispiel unter Verwendung hochauflösender bildgebender Verfahren wie der Magnetresonanztomographie (MRT). Ferner muss ein vorläufiges 2D-Bild des Organs intraoperativ mit Hilfe des Röntgengeräts aufgenommen werden. Dieses 2D-Bild wird mit dem präoperativ aufgenommenen 3D-Bild in Beziehung gesetzt, um unter Berücksichtigung der bei der Projektion des Organs auf den Röntgendetektor herrschenden geometrischen Verhältnisse die Zielposition zu berechnen, und zwar vorzugsweise relativ zu der Ausgangsposition, von der aus das vorläufige 2D-Bild aufgenommen wurde. Die Röntgenquelle kann dann manuell oder motorisch an die berechnete Zielposition gefahren werden, um von dort das endgültige 3D-Bild des Organs aus der gewünschten Perspektive aufzunehmen.The inventor has recognized that one can also computationally determine the target position at which the X-ray source must be in order to be able to record the X-ray image from the desired perspective. The prerequisite for this is that the form of the institution concerned is known. For this purpose, a 3D image of the organ is generated preoperatively, for example using high-resolution imaging techniques such as Magnetic resonance imaging (MRI). Furthermore, a preliminary 2D image of the organ must be taken intraoperatively using the X-ray machine. This 2D image is correlated with the preoperatively acquired 3D image to calculate the target position, taking into account the geometric relationships prevailing in the projection of the organ on the X-ray detector, preferably relative to the starting position from which the preliminary 2D Picture was taken. The X-ray source can then be moved manually or by motor to the calculated target position in order to record therefrom the final 3D image of the organ from the desired perspective.
Die Aufnahme eines 2D-Bildes des Organs aus der gewünschten Perspektive erfordert somit lediglich ein einziges zusätzliches intraoperatives 2D-Röntgenbild, das hier als ”vorläufiges 2D-Bild” bezeichnet wird. Das ”Try and Error” Verfahren, das bislang zum Auffinden der Zielposition der Röntgenquelle zur Anwendung kommt, wird erfindungsgemäß ersetzt durch ein direktes Anfahren einer zuvor berechneten Zielposition.The acquisition of a 2D image of the organ from the desired perspective thus requires only a single additional intraoperative 2D X-ray image, referred to herein as a "preliminary 2D image". The "try and error" method, which has hitherto been used for finding the target position of the X-ray source, is replaced according to the invention by a direct approach of a previously calculated target position.
Damit einher geht nicht nur ein deutlicher Zeitgewinn, sondern vor allem auch eine beträchtliche Verringerung der Strahlenbelastung für den Patienten und das medizinische Personal. Wo bislang häufig 10, 20 oder gelegentlich noch mehr intraoperative Röntgenaufnahmen erforderlich waren, um die Zielposition der Röntgenquelle zu finden, von der das Organ aus der gewünschten Perspektive aufgenommen werden kann, genügen bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich zwei Röntgenaufnahmen. Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls erforderliche präoperativ erzeugte 3D-Bild wird meist ohnehin im Rahmen der Diagnose oder Vorbereitung der Operation benötigt. Deswegen erhöht dieses 3D-Bild weder wirklich den Aufwand, noch geht damit regelmäßig eine zusätzliche Strahlenbelastung einher, wenn man die Diagnose und Vorbereitung der Operation mitberücksichtigt.This not only saves a considerable amount of time but, above all, a considerable reduction in radiation exposure for the patient and the medical staff. Where hitherto often 10, 20 or occasionally more intraoperative radiographs were required to find the target position of the X-ray source from which the organ can be picked from the desired perspective, only two X-ray images are sufficient when using the method according to the invention. The preoperatively generated 3D image which is likewise required in the method according to the invention is usually required in any case within the scope of the diagnosis or preparation of the operation. Therefore, this 3D image does not really increase the effort, nor is it regularly associated with additional radiation exposure, taking into account the diagnosis and preparation of the operation.
Hinzu kommt ferner, dass das Anfahren der gewünschten Zielposition nicht mehr wie im Stand der Technik die Mitwirkung des Chirurgen erfordert. Denn bislang musste dieser unter Zuhilfenahme seiner anatomischen Kenntnisse feststellen, wie die Röntgenquelle verfahren werden muss, damit man eine Aufnahme aus der gewünschten Perspektive machen kann. Bei der Vielzahl der möglichen Bewegungsachsen eines modernen Röntgengeräts erfordern diese Feststellungen, die im Verlaufe einer Operation meist in großer Zahl getroffen werden mussten, vom Chirurgen viel Erfahrung und höchste Konzentration. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens hingegen kann der Chirurg oder ein Mitglied des nichtärztlichen Personals in Ruhe vor oder während der Operation auf der Grundlage des präoperativ aufgenommenen 3D-Bildes die gewünschte Perspektive festlegen und dem nichtärztlichen Personal die weiteren Schritte überlassen.An additional factor is that starting up the desired target position no longer requires the involvement of the surgeon as in the prior art. So far, he had to determine with the help of his anatomical knowledge, how the X-ray source must be moved so that you can take a picture from the desired perspective. Given the multitude of possible movement axes of a modern X-ray machine, these findings, which usually had to be made in large numbers in the course of an operation, require a lot of experience and maximum concentration from the surgeon. When using the method according to the invention, however, the surgeon or a member of the non-medical personnel at rest before or during surgery on the basis of preoperatively recorded 3D image set the desired perspective and leave the non-medical personnel the next steps.
Ein für die Durchführung des Verfahrens geeignetes Röntgengerät weist typischerweise einen C-Bogen auf, der es ermöglicht, die Röntgenquelle gemeinsam mit dem Röntgendetektor, der am gegenüberliegenden Ende des C-Bogens angeordnet ist, in vielfältiger Weise zu verfahren. Dadurch ist es möglich, die Organe des Patienten aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Perspektiven zu durchleuchten. Als Organe werden in diesem Zusammenhang sämtliche Funktionseinheiten des Organismus bezeichnet, zum Beispiel Knochen, Gefäße, Haut oder Organe im engeren Sinne wie Magen oder Niere.An X-ray machine suitable for carrying out the method typically has a C-arm, which makes it possible to move the X-ray source in a variety of ways together with the X-ray detector which is arranged at the opposite end of the C-arm. This makes it possible to illuminate the patient's organs from a variety of different perspectives. As organs in this context, all functional units of the organism are referred to, for example, bones, vessels, skin or organs in the strict sense, such as stomach or kidney.
Der Begriff der ”Perspektive” beschreibt im vorliegenden Zusammenhang ganz allgemein, wie ein dreidimensionales Organ auf eine zweidimensionale Fläche abgebildet wird. Da die Lage des Röntgendetektors relativ zur Röntgenquelle unveränderbar ist, wird die Perspektive allein durch den Ort der Röntgenquelle relativ zum Organ und den Richtungen festgelegt, unter denen die Röntgenquelle Röntgenstrahlen emittiert. Bei vielen Röntgenquellen ist das Winkelspektrum der Röntgenstrahlung fest vorgegeben oder allenfalls an seinen Rändern abblendbar, so dass die Zielposition lediglich den Ort der Röntgenquelle und deren dreidimensionale Ausrichtung im Raum beschreibt. Falls das Röntgengerät nicht nur ein Verändern der Lage und Ausrichtung der Röntgenquelle ermöglicht, sondern auch ein Verändern des Winkelspektrums, so kann das erfindungsgemäße Verfahren auch dahingehend erweitert werden, dass im Schritt d) ein Winkelspektrum berechnet wird, bei dessen Einstellung das später aufgenommene 2D-Bild in der gewünschten Perspektive erscheint. Ein einstellbares Winkelspektrum der Röntgenquelle ermöglicht es dabei, die Zahl der Perspektiven, aus denen von dem betreffenden Organ ein 2D-Bild aufgenommen werden kann, zu vergrößern.In the present context, the term "perspective" generally describes how a three-dimensional organ is imaged onto a two-dimensional surface. Since the position of the X-ray detector relative to the X-ray source is immutable, the perspective is determined solely by the location of the X-ray source relative to the organ and the directions at which the X-ray source emits X-rays. In many X-ray sources, the angle spectrum of the X-radiation is fixed or at best dimmable at its edges, so that the target position describes only the location of the X-ray source and its three-dimensional orientation in space. If the x-ray device not only allows the position and orientation of the x-ray source to be changed, but also changes the angular spectrum, then the method according to the invention can also be extended such that an angle spectrum is calculated in step d), in the course of which the 2D image taken later is calculated. Picture appears in the desired perspective. An adjustable angle spectrum of the X-ray source makes it possible to increase the number of perspectives from which a 2D image can be taken by the organ in question.
Das Verfahren der Röntgenquelle an die in Schritt d) berechnete Zielposition kann manuell erfolgen. Eine Anzeigeeinrichtung des Röntgengeräts zeigt einer Bedienperson in diesem Falle an, wie die Röntgenquelle verstellt werden muss, um in diese in die Zielposition zu überführen. Bei vielen Röntgengeräten sind den einzelnen Bewegungsachsen Skalen mit Maßeinheiten zugeordnet. Die Anzeige könnte dann z. B. nur die relativen Änderungen angeben, z. B. ”–2° Orbitalbewegung; +2 Einheiten Horizonalbewegung”. Selbstverständlich können aber auch Absolutwerte angegeben werden, z. B. ”44° Orbitalwinkel, 13 cm Horizontalabstand”.The method of the X-ray source to the target position calculated in step d) can be done manually. A display device of the X-ray device indicates to an operator in this case how the X-ray source has to be adjusted in order to transfer it to the target position. In many X-ray machines, scales with units of measure are assigned to the individual movement axes. The ad could then z. For example, only specify the relative changes, e.g. B. "-2 ° orbital motion; +2 units of horizontal movement ". Of course, however, absolute values can also be specified, for. B. "44 ° orbital angle, 13 cm horizontal distance".
Besonders schnell kann die Zielposition angefahren werden, wenn die Röntgenquelle motorisch verfahrbar ist. In diesem Fall weist das Röntgengerät Antriebe zum gemeinsamen Verfahren der Röntgenquelle und des Röntgendetektors und eine Steuereinheit auf, durch welche die Antriebe derart ansteuerbar sind, dass sie die Röntgenquelle von der Ausgangsposition zur Zielposition verfahren.The target position can be approached particularly quickly if the X-ray source can be moved by a motor. In this case, the X-ray machine points Actuators for the common method of the X-ray source and the X-ray detector and a control unit, by which the drives are controllable such that they move the X-ray source from the starting position to the target position.
Um im Schritt d) die Zielposition relativ zu der Ausgangsposition angegeben zu können, werden bei einer Ausgestaltung der Erfindung sowohl die Ausgangsposition als auch die Zielposition relativ zu dem Organ angegeben. Im Einzelnen wird dann in einem Schritt d1) die Ausgangsposition der Röntgenquelle, bei der das vorläufige 2D-Bild im Schritt c) aufgenommen wird, relativ zu dem Organ angegeben, wobei das vorläufige 2D-Bild mit dem 3D-Bild unter Berücksichtigung der bei der Projektion des Organs auf den Röntgendetektor herrschenden geometrische Verhältnisse abgeglichen wird. Ferner wird in einem Schritt d2) die Zielposition, welche die Röntgenquelle einnehmen muss, damit das Organ mit der in Schritt b) festgelegten Perspektive durchleuchtet werden kann, ebenfalls relativ zu dem Organ angegeben. Da das Organ dann einen gemeinsamen Bezug für die Ausgangs- und Zielposition darstellt, lässt sich die Zielposition anschließend leicht relativ zu der Ausgangsposition berechnen. Das vorläufige intraoperativ aufgenommene 2D-Bild des Organs dient somit lediglich dazu, den Ort der Röntgenquelle relativ zu dem Organ zu bestimmen. Da sich der Zielort der Röntgenquelle relativ zu dem Organ unmittelbar aus der gewünschten Perspektive ergibt, lässt sich dann leicht ableiten, welchen Weg die Röntgenquelle von der Ausgangsposition zur Zielposition zurücklegen muss.In order to be able to specify the target position relative to the starting position in step d), in one embodiment of the invention both the starting position and the target position relative to the organ are indicated. Specifically, then, in a step d1), the home position of the X-ray source in which the preliminary 2D image is captured in step c) is given relative to the organ, the preliminary 2D image having the 3D image taking into account that in the Projection of the organ is matched to the X-ray detector prevailing geometrical relationships. Further, in a step d2), the target position which the x-ray source must occupy so that the organ can be transilluminated with the perspective determined in step b) is also indicated relative to the organ. Since the organ then represents a common reference for the initial and target positions, the target position can then be easily calculated relative to the starting position. The preliminary intraoperatively taken 2D image of the organ thus serves only to determine the location of the X-ray source relative to the organ. Since the target location of the x-ray source relative to the organ results directly from the desired perspective, it is then easy to deduce which path the x-ray source has to travel from the starting position to the target position.
In vielen Fällen wird die Ausgangsposition lediglich geringfügig korrigiert werden müssen, um zu der Zielposition zu gelangen. Dies kann beispielsweise bedeuten, dass die Röntgenquelle um einige wenige Grade verschwenkt oder einige wenige Zentimeter translatorisch verfahren wird.In many cases, the starting position will only need to be slightly corrected to get to the target position. This may mean, for example, that the X-ray source is pivoted by a few degrees or translationally moved a few centimeters.
Um den Abgleich des vorläufigen 2D-Bildes mit dem 3D-Bild zu vereinfachen, können aus diesen Bildern Kantenbilder abgeleitet werden. Die hierzu erforderlichen Algorithmen sind im Stand der Technik zu den bildgebenden Verfahren bekannt.To simplify the comparison of the preliminary 2D image with the 3D image, edge images can be derived from these images. The algorithms required for this purpose are known in the prior art for the imaging methods.
Hinsichtlich des Röntgensystems wird die eingangs genannte Aufgabe durch ein Röntgensystem gelöst mit:
- a) einer Röntgenquelle und einem gemeinsam mit der Röntgenquelle verfahrbaren Röntgendetektor,
- b) eine Anzeigeeinrichtung, auf der ein präoperativ erzeugtes 3D-Bild des Organs angezeigt werden kann,
- c) eine Eingabeeinrichtung, mit der ein Benutzer unter Verwendung des auf der Anzeigeeinrichtung angezeigten 3D-Bildes eine Perspektive festlegen kann, von der das 2D-Bild des Organs aufgenommen werden soll,
- d) eine Recheneinheit, die derart programmiert ist, dass sie eine vorzugsweise relativ zu der Ausgangsposition angegebene Zielposition berechnet, welche die Röntgenquelle einnehmen muss, damit das Organ mit der in Schritt b) festgelegten Perspektive durchleuchtet werden kann, wobei das vorläufige 2D-Bild mit dem 3D-Bild unter Berücksichtigung der bei der Projektion des Organs auf den Röntgendetektor herrschenden geometrischen Verhältnisse abgeglichen wird.
- a) an X-ray source and an X-ray detector movable together with the X-ray source,
- b) a display device on which a preoperatively generated 3D image of the organ can be displayed,
- c) an input device with which a user can specify a perspective from which the 2D image of the organ is to be recorded, using the 3D image displayed on the display device,
- d) an arithmetic unit programmed to calculate a target position, preferably relative to the home position, which the X-ray source must occupy so that the organ can be transilluminated with the perspective determined in step b), the preliminary 2D image having the 3D image is adjusted taking into account the prevailing in the projection of the organ on the X-ray detector geometric relationships.
Die vorstehend zum erfindungsgemäßen Verfahren genannten Vorteile und vorteilhaften Weiterbildungen gelten entsprechend für das Röntgensystem.The advantages and advantageous developments mentioned above for the method according to the invention apply correspondingly to the X-ray system.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnungen. Darin zeigen:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the drawings. Show:
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELEDESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS
1. Röntgensystem1. X-ray system
In der
Der C-Bogen
Mit dem C-Bogen
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel kann der C-Bogen
Eine Steuereinheit
Die Recheneinheit
2. Funktion2nd function
Die Funktion des Röntgensystems
Zunächst legt der Chirurg fest, von welchen Organen des Patienten
First, the surgeon determines from which organs of the patient
Von dem vom Chirurgen bestimmten Organ wird in einem ersten Schritt präoperativ ein 3D-Bild aufgenommen. Hierzu kann beispielsweise ein Computertomograph (CT), ein Magnetresonanztomograph (MRT), ein Ultraschallgerät oder ein Positron-Emissions-Tomograph (PET) verwendet werden. Das dabei verwendete bildgebende Verfahren sollte es ermöglichen, das 3D-Bild des Organs mit möglichst hoher Auflösung zu erhalten. Ein 3D-Bild eines Organs zeichnet sich dadurch aus, dass es Daten enthält, welche die dreidimensionale Form des betreffenden Organs beschreiben. Wird ein solches 3D-Bild zweidimensional auf einem Bildschirm oder einer ähnlichen Anzeigeeinrichtung dargestellt, so kann z. B. die Richtung, von der aus das Organ betrachtet wird, verändert werden (oder, umgekehrt ausgedrückt, das Organ gedreht werden). Das präoperativ aufgenommene 3D-Bild wird in der Recheneinheit
Während der Operation an dem Organ legt der Chirurg fest, aus welcher Perspektive mit Hilfe des Röntgengeräts
Der Einfachheit halber ist hier angenommen, dass das zu durchleuchtende Organ ein Würfel
For the sake of simplicity, it is assumed here that the organ to be transilluminated is a
Die Anzeigeinrichtung
Hier sei der Einfachheit halber angenommen, dass der Chirurg ein 2D-Röntgenbild intraoperativ aufnehmen möchte, bei dem der Würfel
Die in der Recheneinheit
In einem nächsten Schritt wird von dem Röntgengerät
Die
The
Aufgabe der Recheneinheit
Falls der Würfel
Da jedoch die genaue Form des Organs aus dem präoperativ erzeugten 3D-Bild ebenso bekannt ist wie die bei der Projektion des Organs auf den Röntgendetektor
Am Beispiel des in der
Bei vielen Organen ist es nicht einfach, Strukturen auf einem durch Projektion gewonnenen 2D-Bild entsprechende Strukturen des Organs in einem 3D-Bild zuzuordnen. Hilfreich kann es in diesem Zusammenhang sein, aus dem 2D-Bild und dem 3D-Bild Kantenbilder abzuleiten, wofür geeignete Kanten-Detektionsalgorithmen im Stand der Technik bekannt sind. Der vorstehend beschriebene Abgleich der Strukturen lässt sich für 2D- und 3D-Kantenbilder im Allgemeinen relativ leicht durchführen.In many organs, it is not easy to associate structures on a 2D image obtained by projection with corresponding structures of the organ in a 3D image. It may be helpful in this context to derive edge images from the 2D image and the 3D image, for which suitable edge detection algorithms are known in the prior art. The above-described alignment of the structures is generally relatively easy for 2D and 3D edge images.
Berücksichtigt werden muss nun noch die relativ zu dem Organ (Würfel
Nachdem nun sowohl die Ausgangsposition der Röntgenquelle
Man beachte in diesem Zusammenhang, dass der Verfahrweg (anders als dies die
Die wesentlichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden mit Bezug auf das in der
In einem ersten Schritt S1 wird präoperativ ein 3D-Bild des Organs, hier des Würfels
In a first step S1 preoperatively a 3D image of the organ, here the
In einem zweiten Schritt S2 wird vom Chirurgen eine Perspektive festgelegt, von der aus ein intraoperatives 2D-Bild des Organs aufgenommen werden soll.In a second step S2, the surgeon defines a perspective from which an intraoperative 2D image of the organ is to be recorded.
In einem dritten Schritt S3 wird ein vorläufiges 2D-Bild des Organs mit Hilfe des Röntgengeräts
In einem vierten Schritt S4 wird eine vorzugsweise relativ zu der Ausgangsposition angegebene Zielposition berechnet, welche die Röntgenquelle
In einem fünften Schritt S5 wird die Röntgenquelle
In einem sechsten Schritt S6 wird das endgültige 2D-Bild des Organs aufgenommen.In a sixth step S6, the final 2D image of the organ is recorded.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 10322739 A1 [0006] DE 10322739 A1 [0006]
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