DE102010040634A1 - Verfahren zur 2D/3D-Registrierung - Google Patents

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Abstract

Für eine verbesserte 2D/3D-Registrierung ist ein Verfahren zur Registrierung eines 3D-Volumenbildes eines CT-Aufnahmesystems mit zumindest einem 2D-Projektionsbild eines Angio-Aufnahmesystems einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer rotierbaren Gantry, welche Aufnahmesysteme gemeinsam in der Gantry angeordnet sind, wobei das CT-Aufnahmesystem eine erste Röntgenquelle und einen gegenüber der ersten Röntgenquelle angeordneten Computertomographie-Röntgendetektor mit einer Reihe von Einzeldetektoren aufweist, und das Angio-Aufnahmesystem eine zweite Röntgenquelle, welche bezüglich der ersten Röntgenquelle versetzt angeordnet ist, und einen gegenüber der zweiten Röntgenquelle angeordneten flächenförmigen Röntgendetektor mit matrixförmig angeordneten Pixelelementen aufweist, mit folgenden Schritten vorgesehen: – Bereitstellung eines aus einem Datensatz des CT-Aufnahmesystems rekonstruierten 3D-Volumenbildes eines Untersuchungsobjektes, – Aufnahme eines 2D-Projektionsbildes des Untersuchungsobjektes mittels des Angio-Aufnahmesystems, – Ermittlung der Projektionsrichtung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes bezüglich des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung zwischen CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem, – Simulation eines 2D-Projektionsbildes (Digitally Reconstructed Radiograph) aus dem 3D-Volumenbild für die ermittelte Projektionsrichtung, – Anpassung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des simulierten 2D-Projektionsbildes, und – Überlagerung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der Anpassung.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Registrierung eines 3D-Volumenbildes eines CT-Aufnahmesystems mit zumindest einem 2D-Projektionsbild eines Angio-Aufnahmesystems einer Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß dem Patentanspruch 1.
  • Röntgendiagnostiksysteme gehören zum Standard der medizinischen Bildgebung und werden zum Beispiel für die interventionelle Therapie eingesetzt. Angiographiesysteme, im Allgemeinen C-Bogen-Röntgensysteme, werden zum Beispiel für die Therapieüberwachung von Gefäß- und Herzerkrankungen und für die minimal-invasive Therapie von Tumoren eingesetzt. Sie bieten durch ihre Flat-Panel-Röntgendetektoren mit in einer Matrix angeordneten Pixelelementen eine sehr hohe Ortsauflösung (Pixelgröße i. A. etwa 150 μm) und können sowohl für 2D- als auch für 3D-Bildgebung (sogenanntes DynaCT der Firma Siemens) eingesetzt werden. Bei der Niedrigkontrastauflösung und der Aufnahmegeschwindigkeit sind in der 3D-Bildgebung jedoch noch immer die klassischen Computertomographen überlegen, diese haben andererseits Nachteile bei der Auflösung und dem Aufnahmefeld in der 2D-Bildgebung.
  • Um die Vorteile beider Systeme nutzen zu können, ist zum Beispiel aus der DE 198 02 405 B4 eine Röntgendiagnostikvorrichtung bekannt, bei der an einer rotierbaren Gantry zwei Aufnahmesysteme angeordnet sind, ein CT-Aufnahmesystem mit einem zeilenförmigen Röntgendetektor und ein Angio-Aufnahmesystem mit einem flächenförmigen Röntgendetektor. Mit dem CT-Aufnahmesystem können die bekannten CT-Modi realisiert werden, z. B. die Aufnahme sequentieller Schichten mit sogenanntem Stop-and-Shoot-Vorschub eines Patiententisches oder Spiralbildgebung mit kontinuierlichem Vorschub des Patiententisches und kontinuierlicher Gantryrotation. Mit dem Angio-Aufnahmesystem können zwei bekannte Modi realisiert werden, eine 2D-Durchleuchtungsbildgebung mit unbewegter Gantry und eine 3D-Rotationsbildgebung (z. B. DynaCT) mit kontinuierlich oder sequentiell rotierender Gantry.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein besonders exaktes Verfahren zur Registrierung von 3D-Volumenbildern und 2D-Projektionsbildern bei einer Röntgendiagnostikvorrichtung mit einem CT-Aufnahmesystem und einem Angioaufnahmesystem bereitzustellen, durch welches Verfahren ein interventioneller Eingriff an einem Untersuchungsobjekt auf einfache Weise überwacht werden kann.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Registrierung eines 3D-Volumenbildes eines CT-Aufnahmesystems mit zumindest einem 2D-Projektionsbild eines Angio-Aufnahmesystems einer Röntgendiagnostikeinrichtung gemäß dem Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Registrierung eines 3D-Volumenbildes eines CT-Aufnahmesystems mit zumindest einem 2D-Projektionsbild eines Angio-Aufnahmesystems einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer rotierbaren Gantry, welche Aufnahmesysteme gemeinsam in der Gantry angeordnet sind, wobei das CT-Aufnahmesystem eine erste Röntgenquelle und einen gegenüber der ersten Röntgenquelle angeordneten Computertomographie-Röntgendetektor mit einer Reihe von Einzeldetektoren aufweist, und das Angio-Aufnahmesystem eine zweite Röntgenquelle, welche bezüglich der ersten Röntgenquelle versetzt angeordnet ist, und einen gegenüber der zweiten Röntgenquelle angeordneten flächenförmigen Röntgendetektor mit matrixförmig angeordneten Pixelelementen aufweist, umfasst folgende Schritte:
    • – Bereitstellung eines aus einem Datensatz des CT-Aufnahmesystems rekonstruierten 3D-Volumenbildes eines Untersuchungsobjektes,
    • – Aufnahme eines 2D-Projektionsbildes des Untersuchungsobjektes mittels des Angio-Aufnahmesystems,
    • – Ermittlung der Projektionsrichtung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes bezüglich des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung zwischen CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem,
    • – Simulation eines 2D-Projektionsbildes (insbesondere DRR = Digitally Reconstructed Radiograph) aus dem 3D-Volumenbild für die ermittelte Projektionsrichtung,
    • – Anpassung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des simulierten 2D-Projektionsbildes, und
    • – Überlagerung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der Anpassung.
  • Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann eine besonders exakte, einfache und robuste 2D/3D-Registrierung durchgeführt. werden, wobei die feste geometrische Anordnung der beiden Aufnahmesysteme zueinander ausgenutzt wird, um die Registrierung zu beschleunigen. Die besonders genaue und fehlerfreie Zuordnung von 3D-Volumenbild und 2D-Projektionsbildern führt zu einer besonders geringen Fehlerquote bei der Diagnostik und damit zu hoher Sicherheit für einen untersuchten Patienten.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden das 3D-Volumenbild und das überlagerte 2D-Projektionsbild an einer Anzeigeeinheit angezeigt. In vorteilhafter Weise werden die Röntgendiagnostikvorrichtung und die beiden Aufnahmesysteme von einer Systemsteuerung angesteuert. Die Systemsteuerung kann außerdem die einzelnen Verfahrensschritte selbsttätig durchführen, so dass sich ein Anwender vollständig auf andere Handlungen, wie zum Beispiel die Durchführung einer Navigation oder eines Eingriffs am Patienten, konzentrieren kann.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird für die Anpassung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des simulierten 2D-Projektionsbildes die bei der Aufnahme des 2D-Projektionsbildes verwendete Vergrößerung berücksichtigt. Diese Vergrößerung kann zum Beispiel aus der geometrischen Konfiguration, zum Beispiel dem Abstand zwischen der zweiten Röntgenquelle und dem Flachbild-Röntgendetektor, des Angio-Aufnahmesystems ermittelt werden.
  • In vorteilhafter Weise werden weitere 2D-Projektionsbilder des Untersuchungsobjektes mittels des Angio-Aufnahmesystems aufgenommen und mit dem 3D-Volumenbild überlagert. Für diese Folgebilder ist durch die Registrierung eine Überlagerung deutlich vereinfacht, da bereits ein simuliertes 2D-Projektionsbild (Digitally Reconstructed Radiograph) vorliegt, so dass eine Überlagerung von dem 3D-Volumenbild und dem aufgenommenem 2D-Projektionsbild schnell und einfach durchführbar ist. Im Falle eines neuen 3D-Volumenbildes wird ein neues 2D-Projektionsbild simuliert und es erfolgen eine neue Anpassung und anschließende Überlagerung.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird das erfindungsgemäße Verfahren vor oder während eines interventionellen Eingriffs oder einer Katheternavigation an dem Untersuchungsobjekt zur Überwachung des Eingriffs oder der Navigation durchgeführt. Im Anschluss daran werden zur Online-Überwachung weitere 2D-Projektionsbilder aufgenommen und mit dem 3D-Volumenbild überlagert, so dass der Fortschritt des interventionellen Eingriffs bzw. des Katheters überwacht werden kann.
  • Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert, ohne dass dadurch eine Beschränkung der Erfindung auf diese Ausführungsbeispiele erfolgt. Es zeigen:
  • 1 eine bekannte Röntgendiagnostikvorrichtung mit zwei Aufnahmesystemen und
  • 2 eine Abfolge des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Eine in 1 gezeigte bekannte Röntgendiagnostikvorrichtung weist in einer Gantry 10 ein Computertomographie-Aufnahmesystem mit einer ersten Röntgenquelle 11 und einem CT-Röntgendetektor 13 und ein Angiographie-Aufnahmesystem mit einer zweiten Röntgenquelle 12 und einem zweiten Flachbild-Röntgendetektor 14 auf. Bei dem CT-Aufnahmesystem sendet die erste Röntgenquelle 11 einen Fächerstrahl 19 in der ersten Projektionsrichtung 26.1 aus und der CT-Röntgendetektor 13 ist gewölbt und aus einer Reihe von Einzeldetektoren (z. B. 512) zusammengesetzt. Zur Abtastung eines auf einem Patiententisch 18 angeordneten Untersuchungsobjekts 17 wird das CT-Aufnahmesystem mittels der Gantry 10 um das Untersuchungsobjekt 17 um 360° rotiert; der aufgenommene Datensatz ist zu einem 3D-Volumenbild rekonstruierbar.
  • Das Angio-Aufnahmesystem weist eine zweite Röntgenquelle 12 und einen Flachbild-Röntgendetektor 14 auf und die zweite Röntgenquelle sendet einen kegelförmigen Röntgenstrahl 16 in der zweiten Projektionsrichtung 26.2 auf den Flachbild-Röntgendetektor 14 aus. Zwischen der ersten Projektionsrichtung 26.1 und der zweiten Projektionsrichtung 26.2 besteht ein Versetzungswinkel α, welcher zur Beschreibung der Versetzung zwischen CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem verwendet werden kann. Mittels des Angio-Aufnahmesystems können bei stehender Gantry 2D-Projektionsbilder und bei rotierender Gantry ein zu einem 3D-Bild rekonstruierbarer Projektionsbilddatensatz aufgenommen werden. Es kann gleichzeitig oder abwechselnd das CT-Aufnahmesystem und das Angio-Aufnahmesystem betrieben werden, wie zum Beispiel in der DE 198 02 405 B4 beschrieben ist.
  • Zur Ansteuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung ist zum Beispiel eine Systemsteuerung vorgesehen, die sowohl das CT-Aufnahmesystem als auch das Angio-Aufnahmesystem ansteuert. Eine derartige Systemsteuerung kann von einem Steuerungs-PC gebildet werden.
  • In der 2 ist eine Abfolge eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Registrierung von einem 3D-Volumenbild des CT-Aufnahmesystems mit zumindest einem 2D-Projektionsbild des Angio-Aufnahmesystems der in 1 gezeigten Röntgendiagnostikeinrichtung gezeigt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann zum Beispiel automatisch von der Systemsteuerung der Röntgendiagnostikeinrichtung angesteuert werden. Für Rekonstruktionen und Simulationen bzw. weitere Berechnungen kann eine von der Systemsteuerung angesteuerte Recheneinheit verwendet werden. In einem ersten Schritt 20, der nicht zwangsläufig vor dem folgenden Schritt erfolgen muss, wird ein aus einem Datensatz des CT-Aufnahmesystems rekonstruiertes 3D-Volumenbild eines Untersuchungsobjektes bereitgestellt. Die Bereitstellung kann zum Beispiel entweder ein Abrufen einer zu einem zurückliegenden Zeitpunkt aufgenommenen Aufnahme aus einem Speicher der Röntgendiagnostikeinrichtung oder eine neu erfolgende Aufnahme eines Datensatzes mittels des CT-Aufnahmesystems und entsprechende Rekonstruktion des Datensatzes zu einem 3D-Volumenbild beinhalten.
  • In einem zweiten Schritt 21 wird zumindest ein 2D-Projektionsbild des Untersuchungsobjektes mittels des Angio-Aufnahmesystems aufgenommen. In einem dritten Schritt 22 wird die Projektionsrichtung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes bezüglich des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung zwischen CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem ermittelt. Da die geometrische Anordnung zwischen CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem auf der Gantry fest und bekannt ist, indem zum Beispiel der Versetzungswinkel α bekannt ist, kann auf einfache Weise die Projektionsrichtung des Angio-Aufnahmesystems relativ zum CT-Aufnahmesystem abgeleitet und auf diese Weise die Projektionsrichtung im 3D-Volumenbild ermittelt werden.
  • In einem vierten Schritt 23 wird anschließend aus dem 3D-Volumenbild bzw. dem Datensatz, aus dem das 3D-Volumenbild rekonstruiert wurde, ein 2D-Projektionsbild für die ermittelte Projektionsrichtung des Angio-Aufnahmesystems, z. B. mittels einer Recheneinheit, simuliert. Derartige aus CT-Datensätzen simulierte 2D-Projektionsbilder sind bekannt und werden auch als DRR (Digitally Reconstructed Radiograph) bezeichnet. In einem fünften Schritt 24 werden das mittels der Angio-Aufnahmeeinheit aufgenommene 2D-Projektionsbild und das für dieselbe Projektionsrichtung aus dem 3D-Datensatz simulierte 2D-Projektionsbild aneinander angepasst, indem zum Beispiel Zoom- und Vergrößerungsfaktoren oder weitere Bild- und Aufnahmeinformationen berücksichtigt werden. In einem sechsten Schritt 25 wird das aufgenommene 2D-Projektionsbild mit dem 3D-Volumenbild unter Verwendung des simulierten 2D-Projektionsbildes überlagert, so dass die Registrierung vollständig ist. Optional können in einem siebten Schritt 27 die überlagerten Bilder z. B. an einer Anzeigeeinheit der Röntgendiagnostikeinrichtung angezeigt werden.
  • Die erfindungsgemäße Registrierung kann besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit einem interventionellen Eingriff oder einer Katheternavigation vor oder während des Eingriffs durchgeführt werden. Das 3D-Volumenbild kann hier als Roadmap dienen und nach der Registrierung können online-aufgenommene 2D-Projektionsbilder auf einfache Weise kontinuierlich in das 3D-Volumenbild eingeblendet werden, so dass der Fortsschritt des Eingriffs gut sichtbar und überwachbar ist. Insgesamt ist es sehr vorteilhaft, eine derartige Registrierung zu Beginn oder direkt vor einer Intervention oder Navigation durchzuführen.
  • Das mit dem Angio-Aufnahmesystem ermittelte 3D-Volumenbild kann als 3D-Roadmap zur Navigation von Devices verwendet werden (Devices sind z. B. Nadeln oder Katheter, etc.). Die Einführung und der Vorschub der Devices kann in Durchleuchtung mit dem Angio-Aufnahmesystem dargestellt und kontrolliert werden. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Registrierung besteht darin, dass das 3D-Volumenbild des CT-Aufnahmesystems geometrisch exakt auf das 2D-Projektionsbild (Durchleuchtungsbild) des Angio-Aufnahmesystems projiziert wird und so die Progression des Devices im 3D-Volumenbild dargestellt und in Echtzeit verfolgt werden kann. Da in der vorliegenden Röntgendiagnostikeinrichtung CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem fest zueinander auf der Gantry fixiert sind, kann diese einfache und robuste Methode angewandt werden. Das CT-Volumenbild stellt eine geometrisch exakte und genaue digitale Repräsentation des Untersuchungsobjektes dar. Da die Lage des Angio-Aufnahmesystems im Raum relativ zum CT-Aufnahmesystem bekannt ist, kann zuerst die Projektionsrichtung bestimmt werden, die exakt die Projektion des 3D-Volumens auf das 2D-Projektionsbild vermittelt. Die eigentliche Projektion kann mit bekannten Verfahren durchgeführt werden, z. B. Digitally Reconstructed Radiographs (DRR). Anschließend wird die Anpassung des DRR an die Geometrie des Angio-Aufnahmesystems durchgeführt. Da die Geometrie des Angio-Aufnahmesystems, z. B. der Fokus-Detektor-Abstand, der Systemsteuerung bekannt ist, ist die geometrische Vergrößerung des Angio-Aufnahmesystems bekannt und kann während oder nach der Berechnung des DRR berücksichtigt werden. Damit wird eine exakte Überlagerung des projizierten 3D-Volumens mit der Durchleuchtung erreicht. Sollten während der Intervention signifikante Bewegungen des Patienten auftreten, so kann die Aufnahme eines 3D-Volumenbildes mittels des CT-Aufnahmesystems global oder lokal aktualisiert und das erfindungsgemäße Verfahren der Registrierung wiederholt werden.
  • Die Erfindung lässt sich in folgender Weise kurz zusammenfassen: Für eine verbesserte 2D/3D-Registrierung ist ein Verfahren zur Registrierung eines 3D-Volumenbildes eines CT-Aufnahmesystems mit zumindest einem 2D-Projektionsbild eines Angio-Aufnahmesystems einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer rotierbaren Gantry, welche Aufnahmesysteme gemeinsam in der Gantry angeordnet sind, wobei das CT-Aufnahmesystem eine erste Röntgenquelle und einen gegenüber der ersten Röntgenquelle angeordneten Computertomographie-Röntgendetektor mit einer Reihe von Einzeldetektoren aufweist, und das Angio-Aufnahmesystem eine zweite Röntgenquelle, welche bezüglich der ersten Röntgenquelle versetzt angeordnet ist, und einen gegenüber der zweiten Röntgenquelle angeordneten flächenförmigen Röntgendetektor mit matrixförmig angeordneten Pixelelementen aufweist, mit folgenden Schritten vorgesehen:
    • – Bereitstellung eines aus einem Datensatz des CT-Aufnahmesystems rekonstruierten 3D-Volumenbildes eines Untersuchungsobjektes,
    • – Aufnahme eines 2D-Projektionsbildes des Untersuchungsobjektes mittels des Angio-Aufnahmesystems,
    • – Ermittlung der Projektionsrichtung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes bezüglich des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung zwischen CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem,
    • – Simulation eines 2D-Projektionsbildes (Digitally Reconstructed Radiograph) aus dem 3D-Volumenbild für die ermittelte Projektionsrichtung,
    • – Anpassung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des simulierten 2D-Projektionsbildes, und
    • – Überlagerung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der Anpassung.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19802405 B4 [0003, 0016]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Registrierung eines 3D-Volumenbildes eines CT-Aufnahmesystems mit zumindest einem 2D-Projektionsbild eines Angio-Aufnahmesystems einer Röntgendiagnostikeinrichtung mit einer rotierbaren Gantry (10), welche Aufnahmesysteme gemeinsam in der Gantry (10) angeordnet sind, wobei das CT-Aufnahmesystem eine erste Röntgenquelle (11) und einen gegenüber der ersten Röntgenquelle (11) angeordneten Computertomographie-Röntgendetektor (13) mit einer Reihe von Einzeldetektoren aufweist, und das Angio-Aufnahmesystem eine zweite Röntgenquelle (12), welche bezüglich der ersten Röntgenquelle (11) versetzt angeordnet ist, und einen gegenüber der zweiten Röntgenquelle (12) angeordneten flächenförmigen Röntgendetektor (14) mit matrixförmig angeordneten Pixelelementen aufweist, mit folgenden Schritten: – Bereitstellung eines aus einem Datensatz des CT-Aufnahmesystems rekonstruierten 3D-Volumenbildes eines Untersuchungsobjektes (17), – Aufnahme eines 2D-Projektionsbildes des Untersuchungsobjektes (17) mittels des Angio-Aufnahmesystems, – Ermittlung der Projektionsrichtung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes bezüglich des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung zwischen CT-Aufnahmesystem und Angio-Aufnahmesystem, – Simulation eines 2D-Projektionsbildes aus dem 3D-Volumenbild für die ermittelte Projektionsrichtung, – Anpassung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des simulierten 2D-Projektionsbildes, und – Überlagerung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des 3D-Volumenbildes unter Berücksichtigung der Anpassung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das 3D-Volumenbild und das überlagerte 2D-Projektionsbild an einer Anzeigeeinheit angezeigt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Röntgendiagnostikeinrichtung und die beiden Aufnahmesysteme von einer Systemsteuerung angesteuert werden.
  4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Verfahren automatisch durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei für die Anpassung des aufgenommenen 2D-Projektionsbildes und des simulierten 2D-Projektionsbildes die bei der Aufnahme des 2D-Projektionsbildes verwendete Vergrößerung berücksichtigt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei weitere 2D-Projektionsbilder des Untersuchungsobjektes (17) mittels des Angio-Aufnahmesystems aufgenommen und mit dem 3D-Volumenbild überlagert werden.
  7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches während eines interventionellen Eingriffs an dem Untersuchungsobjekt (17) zur Überwachung des Eingriffs durchgeführt wird.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112567231A (zh) * 2018-06-29 2021-03-26 德尔塔瑞私人有限公司 通过动态选择投影角度进行物品检查

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10758315B2 (en) * 2012-06-21 2020-09-01 Globus Medical Inc. Method and system for improving 2D-3D registration convergence
WO2014004447A1 (en) * 2012-06-26 2014-01-03 Gregerson Eugene A Multi-plane x-ray imaging system and method
CN103829966B (zh) * 2012-11-27 2018-12-07 Ge医疗系统环球技术有限公司 用于自动确定侦测图像中的定位线的方法和系统
US9427286B2 (en) * 2013-09-24 2016-08-30 The Johns Hopkins University Method of image registration in a multi-source/single detector radiographic imaging system, and image acquisition apparatus
US10055838B2 (en) * 2013-11-14 2018-08-21 Koninklijke Philips N.V. Registration of medical images
DE102014223967A1 (de) * 2014-11-25 2016-05-25 Sirona Dental Systems Gmbh Verfahren für die Diagnostik in der Kieferorthopädie
CN105374062B (zh) * 2015-10-28 2017-06-06 上海联影医疗科技有限公司 二维医学图像的生成方法及装置
EP3416561B1 (de) * 2016-02-16 2020-05-13 Brainlab AG Bestimmung von dynamischen drr
JP6461257B2 (ja) * 2017-07-24 2019-01-30 キヤノン株式会社 画像処理装置およびその方法
EP3628225B1 (de) * 2018-09-26 2021-03-31 Siemens Healthcare GmbH Verfahren zur aufnahme von bilddaten und medizinisches bildgebungssystem
DE102019207803A1 (de) * 2019-05-28 2020-12-03 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Registrierungseinrichtung, Verfahren zum Registrieren, entsprechendes Computerprogramm und computerlesbares Speichermedium

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19802405B4 (de) 1998-01-22 2004-07-08 Siemens Ag Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Computertomographen
DE102004035980A1 (de) * 2004-07-23 2006-03-16 Siemens Ag Verfahren zur Bildgebung bei einem interventionellen Eingriff
DE102007023029A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Summenbildes aus ersten und zweiten Bilddaten
US20090257551A1 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 Arineta Cardio Imaging Ltd. Apparatus and method for tracking feature's position in human body

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5960054A (en) * 1997-11-26 1999-09-28 Picker International, Inc. Angiographic system incorporating a computerized tomographic (CT) scanner
US20080281181A1 (en) * 2004-05-14 2008-11-13 The Research Foundation Of State University Of New York Combination of Multi-Modality Imaging Technologies
CN100539948C (zh) * 2005-10-21 2009-09-16 株式会社东芝 医用图像处理装置和医用图像处理方法
DE102007030960A1 (de) * 2006-07-25 2008-01-31 Siemens Ag Verfahren zur Darstellung von 3-D-Strukturen in 2-D-Projektionsbildern

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19802405B4 (de) 1998-01-22 2004-07-08 Siemens Ag Röntgendiagnostikeinrichtung mit einem Computertomographen
DE102004035980A1 (de) * 2004-07-23 2006-03-16 Siemens Ag Verfahren zur Bildgebung bei einem interventionellen Eingriff
DE102007023029A1 (de) * 2007-05-16 2008-11-20 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zur Erzeugung eines Summenbildes aus ersten und zweiten Bilddaten
US20090257551A1 (en) * 2008-04-10 2009-10-15 Arineta Cardio Imaging Ltd. Apparatus and method for tracking feature's position in human body

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112567231A (zh) * 2018-06-29 2021-03-26 德尔塔瑞私人有限公司 通过动态选择投影角度进行物品检查

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