DE102010019645A1 - A method of generating 3D medical image data - Google Patents
A method of generating 3D medical image data Download PDFInfo
- Publication number
- DE102010019645A1 DE102010019645A1 DE102010019645A DE102010019645A DE102010019645A1 DE 102010019645 A1 DE102010019645 A1 DE 102010019645A1 DE 102010019645 A DE102010019645 A DE 102010019645A DE 102010019645 A DE102010019645 A DE 102010019645A DE 102010019645 A1 DE102010019645 A1 DE 102010019645A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- image
- image data
- treatment
- patient
- data set
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 28
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims description 25
- 238000002594 fluoroscopy Methods 0.000 description 5
- 210000000115 thoracic cavity Anatomy 0.000 description 5
- 210000003484 anatomy Anatomy 0.000 description 4
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 210000001624 hip Anatomy 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000003412 degenerative effect Effects 0.000 description 1
- 238000001839 endoscopy Methods 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000002324 minimally invasive surgery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 230000008733 trauma Effects 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
- A61B6/461—Displaying means of special interest
- A61B6/466—Displaying means of special interest adapted to display 3D data
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/46—Arrangements for interfacing with the operator or the patient
- A61B6/461—Displaying means of special interest
- A61B6/463—Displaying means of special interest characterised by displaying multiple images or images and diagnostic data on one display
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T7/00—Image analysis
- G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
- G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
- A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
- A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
- A61B2090/376—Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy
- A61B2090/3762—Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy using computed tomography systems [CT]
- A61B2090/3764—Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy using computed tomography systems [CT] with a rotating C-arm having a cone beam emitting source
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10072—Tomographic images
- G06T2207/10088—Magnetic resonance imaging [MRI]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/10—Image acquisition modality
- G06T2207/10116—X-ray image
- G06T2207/10121—Fluoroscopy
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
- G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
- G06T2207/30004—Biomedical image processing
- G06T2207/30052—Implant; Prosthesis
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Surgery (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Pathology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Biophysics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Gynecology & Obstetrics (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Ein Verfahren zum Erzeugen von medizinischen 3D-Bilddaten (34) eines Behandlungsziels (14) in einem Patienten (8), weist folgende Schritte auf: a) zu einem ersten Zeitpunkt (T1) vor oder während einer Behandlung des Patienten (8) wird ein 3D-Bilddatensatz (24) des Behandlungsziels (14) erzeugt, b) zu einem späteren zweiten Zeitpunkt (T2) während der Behandlung wird mit Hilfe eines Bildgebungsgerätes (16) mindestens ein 2D-Durchleuchtungsbild (26) des Behandlungsziels (14), das ein im 2D-Durchleuchtungsbild (26) zumindest teilweise abbildbares Objekt (22) bekannter Geometrie enthält, erzeugt, c) zwischen dem 3D-Bilddatensatz (24) und dem 2D-Durchleuchtungsbild (26) wird eine Transformationsvorschrift (32) ermittelt, d) anhand des im 2D-Durchleuchtungsbild (26) abgebildeten Objekts (22) wird dessen räumliche Lage im Koordinatensystem des Bildgebungsgerätes (16) bestimmt, und eine die Lage repräsentierende Bildinformation anhand der Transformationsvorschrift (32) ortsrichtig mit dem 3D-Bilddatensatz (24) zu 3D-Bilddaten (34) zusammengeführt, e) bei Veränderung einer Relativlage (R) zwischen Behandlungsziel (14) und Objekt (22) werden die Schritte b) bis d) wiederholt.A method for generating medical 3D image data (34) of a treatment target (14) in a patient (8) has the following steps: a) at a first point in time (T1) before or during a treatment of the patient (8) a 3-D image data set (24) of the treatment target (14) is generated, b) at a later second point in time (T2) during the treatment, at least one 2D fluoroscopic image (26) of the treatment target (14), which is a in the 2D fluoroscopic image (26) contains at least partially reproducible object (22) of known geometry, c) between the 3D image data set (24) and the 2D fluoroscopic image (26) a transformation rule (32) is determined, d) on the basis of the The object (22) depicted in the 2D fluoroscopic image (26) is determined its spatial position in the coordinate system of the imaging device (16), and image information representing the position based on the transformation rule (32) is determined correctly with the 3D image ld data set (24) merged into 3D image data (34), e) if a relative position (R) between treatment target (14) and object (22) changes, steps b) to d) are repeated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von medizinischen 3D-Bilddaten.The invention relates to a method for generating 3D medical image data.
Medizinische Bilddaten werden von einem Patienten erzeugt, indem zumindest ein Teil des Körpers des Patienten in den Bilddaten abgebildet, d. h. durchleuchtet wird. Bilddaten sind z. B. ein zweidimensionales (2D) Röntgenbild oder ein dreidimensionales (3D) Magnetresonanzbild in Form von 3D-Bilddaten bzw. eines 3D-Bilddatensatzes. Wird an dem Patienten eine medizinische Behandlung durchgeführt, so erfolgt die Behandlung in der Regel lokal; z. B. soll im Rahmen einer Operation als Behandlung an der Hüfte des Patienten ein Implantat platziert werden. Die Hüftregion des Patienten und deren – auch teils außerhalb des Patienten liegende – Umgebung stellt dann das Behandlungsziel im Patienten dar. Dort werden relevante medizinische Maßnahmen, z. B. die Bereitstellung von Instrumenten oder Implantaten oder der tatsächliche Eingriff in den Körper des Patienten vorgenommen. Die Bilddaten werden in der Regel vom Behandlungsziel erzeugt, da insbesondere hier Bildinformation vom Patienten und Implantaten oder Werkzeugen gewünscht ist. Wichtig ist oft die Kenntnis der relativen Position von Werkzeugen und Patientenanatomie. Dies dient dazu, die medizinischen Werkzeuge ortsrichtig am Patienten zu platzieren, um z. B. eine Bohrung oder ein Implantat ortsrichtig im Patienten anzubringen. Die Patientenanatomie ist hierbei in der Regel vollständig durch 3D-Bilddaten des Behandlungsziels beschrieben.Medical image data is generated by a patient by mapping at least a portion of the patient's body in the image data, i. H. is illuminated. Image data are z. B. a two-dimensional (2D) X-ray image or a three-dimensional (3D) magnetic resonance image in the form of 3D image data or a 3D image data set. If a medical treatment is performed on the patient, the treatment is usually local; z. B. is to be placed as part of an operation as a treatment on the hip of the patient implant. The hip region of the patient and their environment - also partially outside the patient - then represents the treatment goal in the patient. There, relevant medical measures, such. B. the provision of instruments or implants or the actual intervention in the body of the patient made. The image data are usually generated by the treatment goal, since in particular image information from the patient and implants or tools is desired here. It is often important to know the relative position of tools and patient anatomy. This serves to place the medical tools correctly on the patient to z. B. to install a hole or implant in the patient's place. The anatomy of the patient is generally described completely by 3D image data of the treatment goal.
Die ortsrichtige Platzierung von chirurgischen Instrumenten oder Implantaten bei offenen oder minimalinvasiven Eingriffen an Patienten stellt immer noch ein nicht vollständig gelöstes Problem dar. Insbesondere ist z. B. durch die Minimierung des Eingriffstraumas die direkte Sichtbarkeit auf das Operationsziel nur noch sehr beschränkt gegeben. Die direkte Sicht auf das Operationsziel erfolgt – z. B. bei der sogenannten Knopflochchirurgie – nur durch ein Endoskop bzw. dessen Videokamera. Eine Durchleuchtung des Patienten – in der Regel Röntgenbildgebung – findet daher oft statt.The correct placement of surgical instruments or implants in open or minimally invasive surgery on patients is still a not completely solved problem. B. by minimizing the trauma intervention the direct visibility on the operation goal only very limited. The direct view of the operation goal takes place - z. B. in the so-called buttonhole surgery - only by an endoscope or its video camera. A fluoroscopy of the patient - usually X-ray imaging - therefore often takes place.
Eine reine 2D-Bildgebung ist in vielen Fällen hierbei nicht ausreichend, um z. B. eine korrekte Implantatlage zu verifizieren, speziell bei degenerativer oder abnormaler Anatomie des Patienten.A pure 2D imaging is not sufficient in many cases, z. B. to verify a correct implant position, especially in degenerative or abnormal anatomy of the patient.
Bekannt ist die Verwendung von 2D- oder 3D-Röntgenbildgebung, -Ultraschall oder Endoskopie, um medizinische Bilddaten zu erzeugen.It is known to use 2D or 3D X-ray imaging, ultrasound or endoscopy to generate medical image data.
Bekannt ist auch die Verwendung einer 2D- oder 3D-Navigation mit oder ohne Bildgebung, um ein Implantat oder ein Instrument an einer gewünschten Position im oder am Patienten zu platzieren. Bekannt ist hier z. B. das System „CAPPA C-Nav der Firma „CAS innovations”.Also known is the use of 2D or 3D navigation with or without imaging to place an implant or instrument at a desired position in or on the patient. Known here is z. Eg the system "CAPPA C-Nav" of the company "CAS innovations".
Bekannt ist auch ein bildgestütztes 2D-Verfahren unter Nutzung von Zusatzinformationen. Als Zusatzinformation werden z. B. geometrische Informationen von bzw. über Tools, also Instrumente oder Implantate verwendet. Bekannt ist ein solches Verfahren von Produkten der Firma Surgix.Also known is an image-based 2D method using additional information. As additional information z. B. geometric information from or about tools, ie instruments or implants used. Such a process is known from products of Surgix.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zum Erzeugen von medizinischen 3D-Bilddaten anzugeben.The object of the present invention is to specify an improved method for generating 3D medical image data.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen von medizinischen 3D-Bilddaten eines Behandlungsziels in einem Patienten, mit folgenden Schritten:
In einem Schritt a) wird zu einem ersten Zeitpunkt vor oder während der Behandlung eines Patienten ein 3D-Bilddatensatz des Behandlungsziels erzeugt. Es wird also eine prä- oder intra-operative 3D-Aufnahme des Behandlungs- bzw. Operationsgebietes angefertigt. Zu einem späteren zweiten Zeitpunkt wird in einem Schritt b) während der Behandlung mit Hilfe eines Bildgebungsgerätes mindestens ein – in der Regel auch mehrere – 2D-Durchleuchtungsbild des Behandlungsziels erzeugt. Mit anderen Worten werden also Echtzeit- bzw. Realtime-2D-Durchleuchtungs- bzw. -projektionsaufnahmen angefertigt. Dies wird im Falle von Röntgen auch Fluoroskopie genannt. Das Behandlungsziel enthält hierbei ein im 2D-Durchleuchtungsbild (
In a step a), a 3D image data set of the treatment target is generated at a first time before or during the treatment of a patient. Thus, a pre- or intra-operative 3D image of the treatment or surgical area is made. At a later second point in time, in a step b), during the treatment with the aid of an imaging device, at least one-as a rule also several-2D fluoroscopic image of the treatment target is generated. In other words, therefore real-time or real-time 2D fluoroscopy or projection images are made. This is called fluoroscopy in the case of X-rays. The treatment goal here includes a 2D fluoroscopic image (
In einem Schritt c) wird zwischen dem 3D-Bilddatensatz und dem 2D-Durchleuchtungsbilde eine Transformationsvorschrift ermittelt. Es wird also die 2D/3D-Transformation zwischen dem 3D-Bilddatensatz und den Realtime-2D-Projektionsaufnahmenberechnet.In a step c), a transformation rule is determined between the 3D image data record and the 2D fluoroscopic image. Thus, the 2D / 3D transformation between the 3D image data set and the real-time 2D projection images is calculated.
In einem Schritt d) wird dann anhand des im 2D-Durchleuchtungsbild abgebildeten Objekts dessen räumliche Lage im Koordinatensystem des Bildgebungsgerätes (
Durch die bekannte Geometrie wird die Ermittlung der 3D-Ortsinformation aus dem Abbild des Objekts möglich, da die relative geometrische Lage von charakteristischen Punkten des Objekts im 2D-Bild wiedererkennbar ist.The known geometry makes it possible to determine the 3D location information from the image of the object, since the relative geometric position of characteristic points of the object in the 2D image is recognizable.
In einem Schritt e) werden bei Veränderung der Relativlage zwischen Behandlungsziel und Objekt die Schritte b) bis d) wiederholt. Mit anderen Worten wird die o. g. Bildregistrierung zwischen 2D-Durchleuchtungsbild und 3D-Bilddatensatz jeweils neu berechnet, wenn sich die Geometrien zwischen dem präoperativen 3D-Bild und dem Bildgebungsgerät, also zwischen 2D und 3D ändern. Dies könnte z. B. durch eine Objektbewegung, also die Bewegung des Patienten bzw. des Operationsziels geschehen. Mögliche Bewegungen im oder am Patienten können hierbei in bekannter Weise z. B. durch einen auf den Patienten aufgeklebten Marker und dessen Ortsverfolgung, z. B. in nacheinander aufgenommenen 2D-Röntgenbildern, detektiert werden.In a step e), the steps b) to d) are repeated when the relative position between the treatment target and the object changes. In other words, the above image registration between 2D Radiographic image and 3D image data set each recalculated when the geometries change between the preoperative 3D image and the imaging device, ie between 2D and 3D. This could be z. B. by an object movement, so the movement of the patient or the operation goal happen. Possible movements in or on the patient can in this case in a known manner z. B. by a glued on the patient marker and its location tracking, z. B. in successive recorded 2D X-ray images are detected.
Das erfindungsgemäße Problem lässt sich durch die o. g. Technologie verbunden mit dem o. g. Ablauf sehr einfach lösen. Das erfindungsgemäße Verfahren zeigt eine einfache Methode, über das 2D-Durchleuchtungsbild Lageinformation des Objekts zu gewinnen, z. B. die in einem 2D-Röntgenbild sichtbare aktuelle Implantat- bzw. Instrumentenlage. Durch die 2D-3D-Transformation ist dann auch die 3D-Lage des Implantats bzw. Instruments bekannt und kann z. B. in Relation zur präoperativen bzw. intraoperativen 3D-Patientenanatomie dem Anwender zur Verfügung gestellt werden. Dem Anwender wird also 3D-Information angeboten.The problem according to the invention can be achieved by the o. G. Technology combined with the o. G. Solve the process very easily. The method according to the invention shows a simple method of obtaining positional information of the object via the 2D fluoroscopic image, for B. the visible in a 2D X-ray image current implant or instrument position. By the 2D-3D transformation then the 3D position of the implant or instrument is known and can, for. B. in relation to the preoperative or intraoperative 3D patient anatomy are made available to the user. The user is thus offered 3D information.
Damit steht intra-operativ eine einfache Möglichkeit zur Verfügung, wie man ohne zusätzliche Navigationsgeräte die Positionen und Orientierungen von Implantaten und Werkzeugen im 3D-Datensatz darstellen bzw. diese aktuell in das präoperative 3D-Bild einblenden kann. Wobei jederzeit eine Aktualisierung der Ortsinformation, also ein Update, durch eine erneute 2D-Durchleuchtungsaufnahme gemäß Schritt b) und deren o. g. Verwertung durchgeführt werden kann.Thus, intra-operatively there is a simple possibility of how to display the positions and orientations of implants and tools in the 3D data set without additional navigation devices or to present them in the preoperative 3D image. Whereby at any time an update of the location information, so an update, by a new 2D fluoroscopic image according to step b) and their o. G. Recycling can be carried out.
Die Verwendung eines einzigen 2D-Durchleuchtungsbildes reicht z. B. dann zur 3D-Lagebestimmung des Objekts aus, wenn dieses genügend Referenzpunkte bzw. charakteristische im 2D-Bild ortbare Punkte in bekannter geometrischer Beziehung zueinander aufweist, die eine 3D-Ortung anhand einer 2D-Abbildung erlauben. Verfahren hierzu sind z. B. aus der Bildverarbeitung bzw. von Mono-Kamera-Navigationssystemen bekannt.The use of a single 2D fluoroscopic image is sufficient z. B. then for the 3D position determination of the object, if it has enough reference points or characteristic in the 2D image locatable points in a known geometric relationship to each other, which allow a 3D location based on a 2D image. Methods for this are, for. B. from image processing or mono-camera navigation systems known.
Die Bildinformation kann hierbei z. B. eine abstrakte Marke wie ein Fadenkreuz, ein Symbol des Objekts, ein Umriss dessen oder ähnliches sein.The image information can be z. For example, an abstract mark such as a crosshair, a symbol of the object, an outline, or the like.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in Schritt d) als Bildinformation jedoch ein Abbild des Objekts anhand der Transformationsvorschrift ortsrichtig mit dem 3D-Bilddatensatz zusammengeführt.In a preferred embodiment of the method, however, an image of the object is combined with the 3D image data record in the correct location in step d) as image information on the basis of the transformation rule.
Ist die Geometrie des Objekts selbst in Gänze oder zu wesentlichen Strukturteilen bekannt, kann diese Information z. B. zusammen mit der bekannten Projektionsgeometrie des Bildgebungsgerätes verwendet werden. Die Projektionsgeometrie kann – falls nicht bekannt – auch mit bekannten Methoden ermittelt werden. So können tatsächlich 3D-Raumkoordinaten des Objekts oder charakteristischer Punkte dessen im Koordinatensystem des 3D-Bilddatensatzes und damit in den Bilddaten ermittelt werden. Es ist sodann möglich, auch abstrakte Informationen über das Objekt, z. B. ein Markerkreuz für eine Implantatbohrung oder eine virtuelle Projektionslinie einer Bohrermittelachse in den 3D-Bilddaten darzustellen.If the geometry of the object itself is known in its entirety or in terms of essential structural parts, this information can, for B. can be used together with the known projection geometry of the imaging device. The projection geometry can - if not known - also be determined by known methods. Thus, 3D spatial coordinates of the object or characteristic points of it can actually be determined in the coordinate system of the 3D image data set and thus in the image data. It is then possible, even abstract information about the object, for. B. a marker cross for an implant bore or a virtual projection line of a drill center axis in the 3D image data represent.
In bevorzugten Ausführungsformen wird als Objekt ein Implantat und/oder ein Instrument bekannter Geometrie verwendet.In preferred embodiments, the object used is an implant and / or an instrument of known geometry.
Ist in einer alternativen Ausführungsform die Geometrie des Instruments und/oder Implantats selbst nicht bekannt, kann dieses mit im 2D-Durchleuchtungsbild detektierbaren Markern ausgerüstet werden, wobei dann die Geometrie der Marker bzw. deren Relativanordnung bekannt sein muss.If, in an alternative embodiment, the geometry of the instrument and / or implant itself is not known, this can be equipped with markers detectable in the 2D fluoroscopy image, in which case the geometry of the markers or their relative arrangement must be known.
Mit anderen Worten werden also z. B. an den Werkzeugen oder Implantaten, z. B. an K-Drähten, Marker bzw. Markeranordnungen bekannter Geometrien befestigt oder integriert. Aus diesen lassen sich dann die 3D-Geometrien im Koordinatensystem der 2D-Durchleuchtungsbilder, also Projektionsaufnahmen berechnen. Implantate lassen sich z. B. durch ihre aus Konstruktionszeichnungen bekannten 3D-Geometrien direkt zur Berechnung von 3D-Positionen und -Orientierungen im Koordinatensystem der 2D-Projektionsaufnahme heranziehen.In other words, z. B. on the tools or implants, z. B. attached to K-wires, markers or marker arrangements of known geometries or integrated. These can then be used to calculate the 3D geometries in the coordinate system of the 2D fluoroscopic images, ie projection images. Implants can be z. B. by their 3D design geometries known from design drawings directly for the calculation of 3D positions and orientations in the coordinate system of the 2D projection recording draw.
So ist schließlich die Position und Orientierung der Werkzeuge oder Implantate im Koordinatensystem der 2D-Projektionsaufnahme, und damit im Koordinatensystem des Bildgebungsgerätes, z. B. eines Röntgen-C-Bogens, bekannt. So lässt sich aufgrund der bekannten Transformation zwischen 2D-Projektionsaufnahmegerät und 3D-Bild also -Datensatz die aktuelle Position des Implantats oder des Werkzeugs in das präoperative 3D-Bild bzw. den 3D-Datensatz und schließlich in die erzeugten Bilddaten übertragen.Thus, finally, the position and orientation of the tools or implants in the coordinate system of the 2D projection recording, and thus in the coordinate system of the imaging device, for. B. an X-ray C-arm, known. Thus, due to the known transformation between the 2D projection imaging apparatus and the 3D image, that is, the actual position of the implant or of the tool can be transferred to the preoperative 3D image or the 3D data set and finally to the generated image data.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als 3D-Bild ein Planungsdaten enthaltendes 3D-Bild verwendet. Der erfindungsgemäße Ansatz kann so mit Planungsdaten kombiniert werden, die z. B. aus dem präoperativen 3D-Datensatz gewonnen worden sind.In a preferred embodiment, a 3D image containing planning data is used as the 3D image. The inventive approach can be combined with planning data, the z. B. have been obtained from the preoperative 3D data set.
Zusätzlich lassen sich mit einem solchen Verfahren dann z. B. geplante Zugangswege und/oder Ziel- und Entrypunkte in die zum zweiten Zeitpunkt, also aktuell gewonnenen 2D-Projektionsbilder einblenden und dienen dem Chirurg damit als Anhaltspunkt für den Eingriff. Alternativ oder zusätzlich kann z. B. die Abweichung der aktuellen Lage eines Implantates von einer präoperativ geplanten Implantatlage berechnet und dem Chirurgen zur Verfügung gestellt werden.In addition, with such a method then z. B. planned access routes and / or target and Entrypunkte in the second time, so currently obtained 2D-projection images and serve the surgeon as Clue for the procedure. Alternatively or additionally, for. B. the deviation of the current position of an implant from a preoperatively planned implant position calculated and made available to the surgeon.
Wird der 3D-Datensatz, also das 3D-Bild zum ersten Zeitpunkt mittels eines 3D-C-Bogens intraoperativ akquiriert, dann kann unter Umständen die 2D/3D-Bildregistrierung gemäß Schritt c) sehr einfach durchgeführt werden. Die Transformationsvorschrift ist dann durch die Aufnahmegeometrie gegeben bzw. deren Ermittlung kann strenggenommen wegfallen, wenn die 2D-Durchleuchtungsbilder in einer zum 3D-Bilddatensatz bekannten Aufnahmegeometrie gewonnen werden.If the 3D data set, that is to say the 3D image, is acquired intraoperatively at the first time by means of a 3D C-arm, then under certain circumstances the 2D / 3D image registration according to step c) can be performed very simply. The transformation rule is then given by the acquisition geometry or its determination can strictly speaking be omitted if the 2D fluoroscopic images are obtained in a recording geometry known from the 3D image data set.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung verwiesen. Es zeigt, in einer schematischen Prinzipskizze:For a further description of the invention reference is made to the embodiments of the drawing. It shows, in a schematic outline sketch:
Das Bildgebungssystem
Die Durchführung der medizinischen Maßnahme erfolgt mit einer Nadel als medizinisches Instrument bzw. Objekt
Zu einem ersten Zeitpunkt T1 wird vom Patienten
In einer alternativen Ausführungsform ist der 3D-Bilddatensatz
Während der Behandlung werden nun zu einem späteren, also nach dem Zeitpunkt T1 liegenden Zeitpunkt T2 mindestens ein 2D-Durchleuchtungsbild
Die Recheneinheit
In den 3D-Bilddatensatz
In einer alternativen Ausgestaltung des Verfahrens wird nicht das Abbild des Objekts
In einer alternativen Ausführungsform weist das Objekt
In einer alternativen Ausführungsform ist das Objekt
Ändert sich eine Relativlage R zwischen Durchleuchtungsgerät
Die Relativlage R ändert sich z. B. durch die Bewegung des Brustwirbels
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 22
- ArbeitsplatzWorkplace
- 44
- Bildgebungssystemimaging system
- 66
- Patiententischpatient table
- 88th
- Patientpatient
- 1010
- Wirbelsäulespinal column
- 1212
- Brustwirbelthoracic vertebra
- 1414
- Behandlungszieltreatment goal
- 1616
- Bildgebungsgerätimaging device
- 1818
- Recheneinheitcomputer unit
- 2020
- Bildschirmscreen
- 2222
- Objektobject
- 2424
- 3D-Bilddatensatz3D image data set
- 2626
- 2D-Durchleuchtungsbild2D X-ray image
- 2828
- Koordinatensystemcoordinate system
- 3030
- Berechnungsschrittcalculation step
- 3232
- Transformationsvorschrifttransformation rule
- 3434
- 3D-Bilddaten3D image data
- 3636
- Abbildimage
- 3838
- Markermarker
- 4040
- Planungsdatenplanning data
- T1,2 T 1,2
- Zeitpunkttime
- RR
- Relativlagerelative position
Claims (5)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010019645A DE102010019645A1 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | A method of generating 3D medical image data |
PCT/EP2011/056371 WO2011138172A1 (en) | 2010-05-06 | 2011-04-20 | Method for generating medical 3d image data |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010019645A DE102010019645A1 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | A method of generating 3D medical image data |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102010019645A1 true DE102010019645A1 (en) | 2011-11-10 |
Family
ID=44201877
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010019645A Ceased DE102010019645A1 (en) | 2010-05-06 | 2010-05-06 | A method of generating 3D medical image data |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010019645A1 (en) |
WO (1) | WO2011138172A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012200921A1 (en) * | 2012-01-23 | 2013-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | A method for determining a deviation of a medical instrument from a target position |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005038326A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | General Electric Company | A method and apparatus for planning medical intervention procedures and for locating and navigating an interventional tool |
DE102005028746A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Siemens Ag | Determining the position and orientation of a catheter from two-dimensional X-ray images, involves establishing initialized position and orientation parameters as actual position and orientation of catheter in pre-processed X-ray image |
DE102008006516A1 (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray device for determining position and orientation of medical object, has x-ray apparatus for preparation of x-ray image of living entity, where certain medical object is guided in body of living entity |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10141406B4 (en) * | 2001-08-23 | 2008-01-17 | Siemens Ag | Method and device for detecting the three-dimensional position of an examination instrument inserted in a body region |
WO2005004724A1 (en) * | 2003-07-10 | 2005-01-20 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Apparatus and method for navigating an instrument through an anatomical structure |
-
2010
- 2010-05-06 DE DE102010019645A patent/DE102010019645A1/en not_active Ceased
-
2011
- 2011-04-20 WO PCT/EP2011/056371 patent/WO2011138172A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102005038326A1 (en) * | 2004-08-12 | 2006-02-23 | General Electric Company | A method and apparatus for planning medical intervention procedures and for locating and navigating an interventional tool |
DE102005028746A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-28 | Siemens Ag | Determining the position and orientation of a catheter from two-dimensional X-ray images, involves establishing initialized position and orientation parameters as actual position and orientation of catheter in pre-processed X-ray image |
DE102008006516A1 (en) * | 2008-01-29 | 2009-08-13 | Siemens Aktiengesellschaft | X-ray device for determining position and orientation of medical object, has x-ray apparatus for preparation of x-ray image of living entity, where certain medical object is guided in body of living entity |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102012200921A1 (en) * | 2012-01-23 | 2013-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | A method for determining a deviation of a medical instrument from a target position |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2011138172A1 (en) | 2011-11-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3393391B1 (en) | Device for intraoperative image-guided navigation during surgical interventions in the vicinity of the spine and the adjoining thoracic, pelvic or head area | |
DE10202091B4 (en) | Device for determining a coordinate transformation | |
DE102007013807B4 (en) | Method for assisting the navigation of interventional tools when performing CT- and MRI-guided interventions at a given intervention level | |
DE60032475T2 (en) | NAVIGATION GUIDANCE ON COMPUTER-BASED FLUOROSCOPIC IMAGING | |
EP1361829B1 (en) | Device for controlling surgical instruments | |
DE102010020284A1 (en) | Determination of 3D positions and orientations of surgical objects from 2D X-ray images | |
DE10136709B4 (en) | Device for performing surgical interventions and method for displaying image information during such an intervention on a patient | |
DE102007013407B4 (en) | Method and device for providing correction information | |
DE10210287B4 (en) | Method and device for markerless registration for navigation-guided interventions | |
DE102011007796B4 (en) | Method for determining a target position for a medical procedure | |
DE102005059804A1 (en) | Navigation of inserted medical instrument in a patient, e.g. a catheter, uses initial three dimensional image of the target zone to give a number of two-dimensional images for comparison with fluoroscopic images taken during the operation | |
EP1319368A2 (en) | Method for determining the orientation and relative position of a medical instrument | |
EP4213755B1 (en) | Surgical assistance system | |
DE102011006537B4 (en) | Method for registering a first coordinate system of a first medical imaging device with a second coordinate system of a second medical imaging device and / or a third coordinate system of a medical instrument, which is defined by markers of a medical navigation device, and medical examination and / or treatment system | |
DE102010015060A1 (en) | Apparatus for storing, scanning, tomographic imaging of a patient and performing an intervention and method for determining the spatial relationship between optical images and tomographic images | |
DE102008012857A1 (en) | Medical system and method for the correct assignment of an image data set to an electromagnetic navigation system | |
EP3626176B1 (en) | Method for supporting a user, computer program product, data carrier and imaging system | |
EP1464285B1 (en) | Perspective registration and visualisation of internal body regions | |
DE102010018291B4 (en) | Navigation system and X-ray system | |
DE102005051102B4 (en) | System for medical navigation | |
DE10235795B4 (en) | Medical device | |
WO2023275158A1 (en) | Surgical assistance system with improved registration, and registration method | |
DE102014212089A1 (en) | Method for monitoring the image of a minimally invasive procedure, image processing device and ultrasound image recording device | |
DE102010019645A1 (en) | A method of generating 3D medical image data | |
WO2012025081A2 (en) | Method for displaying stored high-resolution diagnostic 3-d image data and 2-d realtime sectional image data simultaneously, continuously, and in parallel during a medical intervention of a patient and arrangement for carrying out said method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120711 |