DE102008023330A1 - Three-dimensional reconstruction image data set generating method for examination report of patient, involves reconstructing three-dimensional image data set from two-dimensional image data sets by considering position data - Google Patents

Three-dimensional reconstruction image data set generating method for examination report of patient, involves reconstructing three-dimensional image data set from two-dimensional image data sets by considering position data Download PDF

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Abstract

The method involves attaching a position detecting element (11a) e.g. electro magnetic position sensor, at an examination object (14). Two-dimensional projection image data sets and two position data of the position detecting element are received, where the examination object takes a position relative to a radiation source (2) and to a radiation detector (4). A three-dimensional image data set is reconstructed from the two-dimensional image data sets, which are registered with each other over an assigned position data, by considering the position data. An independent claim is also included for an X-ray apparatus comprising a position detecting element.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines 3D-Rekonstruktionsbilddatensatzes eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts aus wenigstens zwei das Untersuchungsobjekt aus unterschiedlichen Richtungen abbildenden 2D-Projektionsbilddatensätzen unter Verwendung einer Röntgeneinrichtung, umfassend eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsempfänger, die separat voneinander bewegbar sind, sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung.The The invention relates to a method for generating a 3D reconstruction image data set of a Examination area of an examination object of at least two under the object to be examined from different directions imaging 2D projection image data sets Use of an X-ray device, comprising a radiation source and a radiation receiver, the are movable separately from each other, and an image processing device.

Während 2D-Projektionsbilder bereits eine gute Beurteilungsgrundlage für einen Arzt darstellen, bietet ein 3D-Rekonstruktionsbild, das aus aus unterschiedlichen Richtungen aufgenommenen 2D-Projektionsbilddatensätzen rekonstruiert wurde, eine Volumendarstellung, die dem Arzt noch mehr Informationen für seine Diagnose liefert. Infolgedessen werden bei vielen Strahlungsbilduntersuchungen solche 3D-Rekonstruktionsbilddatensätze erstellt. Hierzu werden im Röntgenbereich sogenannte C-Bogen-Röntgensysteme verwendet, bei denen die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger an einem gemeinsamen C-Bogen angeordnet sind, mithin also gemeinsam bewegt werden können. Infolgedessen ist es ohne weiteres möglich, 2D-Projektionsbilddatensätze aus unterschiedlichen Richtungen relativ zum unbewegten Untersuchungsobjekt aufzunehmen. Aufgrund der festen Quelle-Strahler-Geometrie und bekannten Bewegung des C-Bogens und damit Verstellung der Strahlungsquelle und des Strahlungsempfängers ist bekannt, wie die beiden 2D-Projektionsbilder relativ zueinander stehen, so dass gestützt auf dieser Lage- oder Rauminformation der die Rekonstruktionsbasis darstellenden 2D-Bilder die 3D-Rekonstruktion erfolgen soll.While 2D projection images already provides a good basis for assessing a doctor offers a 3D reconstruction image that comes from different directions recorded 2D projection image data sets has been reconstructed Volumendarstellung, which gives the doctor even more information for his Diagnosis delivers. As a result, in many radiation image studies created such 3D reconstruction image records. To do this in the x-ray area so-called C-arm X-ray systems used in which the radiation source and the radiation receiver to a common C-arm are arranged, so therefore moved together can be. As a result, it is readily possible to make 2D projection image data sets different directions relative to the stationary object of investigation take. Due to the solid source-emitter geometry and known Movement of the C-arm and thus adjustment of the radiation source and the radiation receiver is known as the two 2D projection images relative to each other stand, so supported on this location or space information, the reconstruction basis performing 2D images the 3D reconstruction is to take place.

Sehr häufig jedoch ist eine solche C-Bogen-Röntgeneinrichtung nicht vorhanden, sondern demgegenüber einfacher strukturierte Röntgeneinrichtungen mit Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger, die separat voneinander bewegbar sind, wobei entweder die Strahlungsquelle oder der Strahlungsempfänger oder beide bewegt werden können. Bekannt sind beispielsweise Röntgeneinrichtungen mit einem Rasterwanddetektor, der vertikal bewegbar an einer Wand angeordnet ist, während die Strahlungsquelle an einem Boden- oder Deckenstativ angeordnet ist und vertikal bewegt werden kann. Üblicherweise erfolgt die Verstellung von Strahlungsquelle bzw. Strahlungsempfänger manuell gesteuert, nach Einstellung der gewünschten Position wird normalerweise nur eine 2D-Aufnahme vorgenommen. Die Erstellung von 2D-Projektionsbilddatensätzen, deren Relativlage zueinander bekannt wäre und die zur Erzeugung eines 3D-Rekonstruktionsbilddatensatzes taugen würden, ist mit derartigen, keinen die Strahlungsquelle und den Strahlungsempfänger tragenden C-Bogen und damit keine Bewegungskopplung der Strahlungsquelle und des Strahlungsempfängers aufweisenden Röntgeneinrichtungen nicht möglich.Very often however, such a C-arm X-ray device is not present, but in contrast simpler structured X-ray equipment with radiation source and radiation receiver, which are separate from each other are movable, wherein either the radiation source or the radiation receiver or both can be moved. Known are, for example, X-ray devices with a raster wall detector disposed vertically movably on a wall is while the radiation source is arranged on a floor or ceiling stand is and can be moved vertically. Usually, the adjustment takes place manually controlled by radiation source or radiation receiver, according to Setting the desired Position is usually made only a 2D recording. The Creation of 2D projection image datasets, their relative position to each other would be known and for generating a 3D reconstruction image data set would be good is with such, none of the radiation source and the radiation receiver bearing C-arm and thus no motion coupling of the radiation source and of the radiation receiver having X-ray devices not possible.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Erzeugung eines 3D-Rekonstruktionsbilddatensatzes anzugeben, das den Einsatz einer solchen Röntgeneinrichtung ermöglicht.Of the The invention is thus based on the problem, a method for generating a 3D reconstruction image data set indicate the use such an X-ray device allows.

Zur Lösung dieses Problems ist ein Verfahren der eingangs genannten Art mit den folgenden Schritten vorgesehen:

  • – am Untersuchungsobjekt wird wenigstens ein Positionserfassungselement angebracht, dessen räumliche Positionsdaten mittels einer Positionserfassungseinrichtung bestimmbar ist,
  • – das Untersuchungsobjekt nimmt eine erste Position relativ zur Strahlungsquelle und zum Strahlungsempfänger ein,
  • – Aufnahme wenigstens eines ersten 2D-Projektionsbilddatensatzes, der ersten Positionsdaten des Positionserfassungselements, und Zuordnung zueinander,
  • – das Untersuchungsobjekt nimmt eine zweite Position relativ zur Strahlungsquelle und zum Strahlungsempfänger ein,
  • – Aufnahme wenigstens eines zweiten 2D-Projektionsbilddatensatzes, der zweiten Positionsdaten des Positionserfassungselements, und Zuordnung zueinander,
  • – Rekonstruktion des 3D-Bilddatensatzes aus den beiden 2D-Projektionsbilddatensätzen unter Berücksichtigung der jeweiligen Positionsdaten.
To solve this problem, a method of the type mentioned above is provided with the following steps:
  • At least one position detection element is mounted on the examination object, the spatial position data of which can be determined by means of a position detection device,
  • The object to be examined occupies a first position relative to the radiation source and to the radiation receiver,
  • Recording at least one first 2D projection image data record, the first position data of the position detection element, and assignment to one another,
  • The examination subject occupies a second position relative to the radiation source and to the radiation receiver,
  • Recording at least one second 2D projection image data set, the second position data of the position detection element, and assignment to one another,
  • - Reconstruction of the 3D image data set from the two 2D projection image data sets taking into account the respective position data.

Die Erfindung schlägt den Einsatz eines Positionserfassungssystems vor, das wenigstens ein Positionserfassungselement umfasst, das am Untersuchungsobjekt, üblicherweise einem Patienten, lagefest angeordnet wird. Das Positionserfassungssystem umfasst ferner eine Positionserfassungseinrichtung, mit dem die Raumlage, also die räumlichen Positionsdaten des Positionserfassungselements, erfasst werden können. Die Datenerfassung erfolgt in einem Erfassungskoordinatensystem des Positionserfassungssystems. Die Positionserfassung ermöglicht es also, zum einen die Ist-Position des Untersuchungsobjekts genau zu erfassen, zum anderen aber auch, diese der Röntgeneinrichtung bzw. der dortigen Bildverarbeitungseinrichtung mitzuteilen, die diese dann entsprechend bei der Rekonstruktion berücksichtigen kann.The Invention proposes the use of a position detection system that at least a position detection element which, on the examination object, usually a patient, is arranged fixed in position. The position detection system further comprises a position detection device, with which the Spatial position, ie the spatial position data of the position detection element, can be detected. The Data acquisition takes place in a detection coordinate system of the Position detection system. The position detection makes it possible So, on the one hand, the actual position of the examination object exactly to capture, on the other hand, this, the X-ray device or the local Notify the image processing device, then this accordingly to be considered during the reconstruction can.

Zur Bildaufnahme nimmt das Untersuchungsobjekt zunächst eine erste Position relativ zur Strahlungsquelle und zum Strahlungsempfänger ein, wonach die Aufnahme eines ersten 2D-Projektionsbilddatensatzes und zeitgleich dazu der ersten Positionsdaten des Positionserfassungselements erfolgt, wobei der Projektionsbilddatensatz und die Positionsdaten einander zugeordnet werden. Sodann nimmt das Untersuchungsobjekt eine zweite Position relativ zur Strahlungsquelle und zum Strahlungsempfänger ein, wobei diese zweite Position dadurch eingenommen wird, dass sich die Person selbst relativ zu der feststehenden Strahlungsquelle und zum feststehenden Strahlungsempfänger in ihrer Position verändert, sich beispielsweise um 90° dreht.For image acquisition, the examination object first assumes a first position relative to the radiation source and to the radiation receiver, after which the recording of a first 2D projection image data record and at the same time the first position data of the position detection element takes place, wherein the projection image data set and the position data are associated with each other. Then, the examination object occupies a second position relative to the radiation source and the radiation receiver, wherein this second position is occupied by the fact that the person himself changes in position relative to the fixed radiation source and the fixed radiation receiver, for example, rotates through 90 °.

Anschließend wird wenigstens ein zweiter 2D-Projektionsbilddatensatz aufgenommen, wie auch zeitgleich die zweiten Posi tionsdaten des Positionserfassungselements ermittelt werden, wonach wiederum eine Zuordnung zueinander erfolgt. Das heißt, dass bezüglich jedes Projektionsbilddatensatzes eine genaue Information über die Ist-Position des Positionserfassungselements und damit des Untersuchungsobjekts im Raum gegeben ist.Subsequently, will at least one second 2D projection image data record is recorded, as well as at the same time the second Posi tion data of the position detection element be determined, which in turn takes place an association with each other. This means, that respect Each projection image data set has precise information about the Actual position of the position detection element and thus of the examination object is given in the room.

Schließlich erfolgt die Rekonstruktion des 3D-Bilddatensatzes anhand der beiden 2D-Projektionsbilddatensätze, die in unterschiedlichen Richtungen ein Durchleuchtungsbild des Untersuchungsobjekts zeigen, unter Berücksichtigung der jeweiligen Positionsdaten, über die die beiden 2D-Projektionsbilddatensätze miteinander registriert werden können.Finally done the reconstruction of the 3D image data set based on the two 2D projection image data sets, the in different directions, a fluoroscopic image of the examination subject show, taking into account the respective position data, about which registers the two 2D projection image data sets with each other can be.

Der erfindungsgemäße Einsatz eines Positionserfassungssystems ermöglicht vorteilhaft nunmehr auch die Erstellung eines 3D-Rekonstruktionsbilddatensatzes unter Verwendung einer einfach strukturierten Röntgeneinrichtung, die bisher hierzu nicht geeignet war. Insbesondere zweckmäßig ist das erfindungsgemäße Verfahren, wenn die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger während der Bildaufnahmen stets eine unveränderte Position beibehalten, während sich das Untersuchungsobjekt in die zweite Position bewegt, da diese Positionsänderung sehr schnell vonstatten geht.Of the use according to the invention a position detection system advantageously allows now also the creation of a 3D reconstruction image data set using a simple structured x-ray device that has been previously this was not suitable. In particular, the process according to the invention is expedient when the radiation source and the radiation receiver are always during the image acquisition an unchanged one Maintain position while the object to be examined moves into the second position, as this position change very fast.

Die Erstellung des 3D-Rekonstruktionsbilddatensatzes aus den beiden 2D-Projektionsbilddatensätzen kann auf unterschiedliche, dem Fachmann hinlänglich bekannte Weisen erfolgen.The Creation of the 3D reconstruction image data set from the two 2D projection image data sets can be done in different ways well known to those skilled in the art.

Als Positionserfassungselemente können unterschiedliche Positionssensoren eingesetzt werden. Denkbar ist der Einsatz eines elektro-magnetischen Positionssensors, vorzugsweise eines Sensors umfassend drei orthogonal zueinander stehende Sende- und/oder Empfangsspulen, die mit einer externen Positionserfassungseinrichtung zusammenwirken. Je nachdem, wie die drei einzelnen Spulen im Raum stehen, kann über das die Positionserfassungseinrichtung die räumliche Ist-Position aufgelöst erfasst werden. Alternativ ist der Einsatz eines akustischen Positionssensors, der auf Basis von Ultraschallsignalen mit einer externen Positionserfassungseinrichtung zusammenwirkt, denkbar. Eine weitere Alternative ist ein optischer Positionssensor, der mit einer externen Positionserfassungseinrichtung in Form einer Kamera zusammenwirkt. Unabhängig davon, welcher Typ von Positionserfassungselementen respektive von Positionserfassungseinrichtungen bzw. welches Positionserfassungssystem in toto verwendet wird, muss es stets so ausgestaltet sein, dass eine exakte Positionserfassung unter Aufnahme aller Positionsdaten in x, y und z-Richtung möglich ist.When Position detection elements can be different Position sensors are used. Conceivable is the use of a electro-magnetic position sensor, preferably a sensor comprising three mutually orthogonal transmitting and / or receiving coils, which cooperate with an external position detection device. Depending on how the three individual coils are in the room, can over the the position detection device detects the spatial actual position resolved become. Alternatively, the use of an acoustic position sensor, based on ultrasonic signals with an external position detection device cooperates, conceivable. Another alternative is an optical one Position sensor connected to an external position detection device in the form of a camera interacts. Regardless of which type of Position detection elements respectively of position detection devices or which position detection system is used in toto must it always be designed so that an exact position detection by recording all position data in x, y and z direction is possible.

Mitunter ist es erforderlich, einen größeren Untersuchungsbereich aufzunehmen, beispielsweise die Wirbelsäule. Die Größe der Wirbelsäule übersteigt die Größe üblicher verwendeter Strahlungsdetektoren, weshalb es erforderlich ist, mehrere Bilder aufzunehmen und diese dann miteinander zu verknüpfen, um die gesamte Wirbelsäule, die in den Bildern jeweils nur zum Teil dargestellt ist, abzubilden. Um nun auch einen 3D-Bilddatensatz erstellen zu können, der einen derart großen Untersuchungsbereich dreidimensional darstellt, sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass zur Aufnahme eines die Größe des Strahlungsdetektors übersteigenden Untersuchungsbereichs mehrere Positionserfassungselemente verteilt angeordnet werden, wobei die Strahlungsquelle und der Strahlungsempfänger zur Aufnahme des gesamten Untersuchungsbereichs linear relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt werden und in der jeweiligen Aufnahmeebene ein Positionserfassungselement im jeweiligen 2D-Projektionsbild erfasst wird. Die Positionserfassungselemente werden hier so platziert, dass in jeder Bildaufnahmeebene, in der ein erstes und ein zweites, versetzt zueinander liegende 2D-Positionsbilder aufgenommen werden, ein Projektionserfassungselement abgebildet ist, so dass eine exakte räumliche Zuordnung zwischen der Ist-Position des aufgenommenen Untersuchungsabschnitts des Untersuchungsbereichs und den beiden 2D-Bildern möglich ist. Zur Aufnahme einer Wirbelsäule sind beispielsweise entlang der Wirbelsäule drei Positionserfassungselemente zu platzieren, so dass insgesamt drei Bildaufnahmeebenen definiert werden, in denen jeweils ein erstes und ein zweites 2D-Projektionsbild aufgenommen werden, die versetzt zueinander stehen.from time to time It is necessary to have a larger examination area absorb, for example, the spine. The size of the spine exceeds the size of usual used radiation detectors, which is why it is necessary to use several Take pictures and then link them together to the entire spine, which is only partially shown in the pictures. Around now also a 3D image data set to be able to create the one big Examining area three-dimensional, sees a further education the invention that for receiving a size of the radiation detector exceeding Examined area several position detection elements be arranged, wherein the radiation source and the radiation receiver for Recording the entire examination area linearly relative to the examination subject be moved and in the respective recording plane, a position detection element is detected in the respective 2D projection image. The position detection elements are placed here in such a way that in each image acquisition level, in the a first and a second offset 2D positional images are recorded, a projection detection element mapped is, so an exact spatial Assignment between the actual position of the recorded examination section of the examination area and the two 2D images is possible. For receiving a spine For example, along the spine are three position sensing elements place so that a total of three image capture planes are defined, in each of which a first and a second 2D projection image recorded be, who are offset from each other.

Zur Bildaufnahme steht der Patient beispielsweise in der ersten Position. In der ersten Ebene wird das erste 2D-Bild aufgenommen, sodann verfahren Strahlungsquelle und Strahlungsdetektor vertikal nach unten oder oben in die zweite Ebene, in der dann das dortige erste 2D-Bild aufgenommen wird, wonach die dritte Ebene angefahren wird und das dortige erste 2D-Bild aufgenommen wird. Sodann dreht sich die Person beispielsweise um 90° in die zweite Position, wonach in der bereits eingenommenen dritten Ebene das zweite 2D-Bild aufgenommen wird, wonach die zweite Ebene angefahren wird und das dortige zweite 2D-Bild aufgenommen wird, und wonach schließlich die erste Ebene angefahren wird und das dortige zweite 2D-Bild in dieser Ebene aufgenommen wird. Natürlich erfolgt zu jeder Bildaufnahme auch die Erfassung der Position des jeweiligen Positionserfassungselements. Hierüber wird die exakte Position des aufgenommenen Untersuchungsbereichsabschnitts bestimmt, die sich bei einer leichten Bewegung des Patienten während der Bildaufnahme etc. etwas verändern kann, weshalb eine genaue Positionserfassung im Rahmen der 3D-Rekonstruktion wichtig ist. Die Bewegung und die Position der Strahlungsquelle und Strahlungsdetektors ist bekannt, hierbei erfolgt lediglich eine Vertikalbewegung, die exakt über entsprechende Sensoren erfasst werden kann. Nach Aufnahme sämtlicher Positionsdaten und Bilder kann dann die 3D-Rekonstruktion des großen Untersuchungsbereichs erfolgen, nachdem die jeweils zwei 2D-Projektionsbilddatensätze einer Aufnahmeebene über die Positionsdaten registriert sind. Da alle Positionsdaten aller Bilder bzw. 2D-Datensätze im gleichen Koordinatensystem erfasst sind, sind folglich alle Bilder miteinander registriert.For example, the patient is in the first position for image acquisition. In the first plane, the first 2D image is taken, then the radiation source and radiation detector move vertically downwards or upwards into the second plane, where the first 2D image is taken, after which the third plane is approached and the first 2D there Picture is taken. Then, for example, the person turns by 90 ° in the second position, after which in the already occupied third level the second 2D image is taken, after which the second plane is approached and the local second 2D image is taken, and then finally the first level is approached and the local second 2D image is recorded in this plane. Of course, the detection of the position of the respective position detection element takes place for each image acquisition. Hereby, the exact position of the recorded examination area section is determined, which may slightly change during a slight movement of the patient during the image acquisition, etc., which is why an accurate position detection in the context of the 3D reconstruction is important. The movement and the position of the radiation source and radiation detector is known, in this case only a vertical movement takes place, which can be detected exactly via corresponding sensors. After recording all the position data and images, the 3D reconstruction of the large examination area can then take place after the respective two 2D projection image data sets of a recording plane have been registered via the position data. Since all position data of all images or 2D data sets are recorded in the same coordinate system, all images are therefore registered with each other.

Neben dem Verfahren selbst betrifft die Erfindung ferner eine Röntgeneinrichtung nebst zugeordnetem Positionserfassungsmittel, umfassend wenigstens ein Positionserfassungselement und eine Positionserfassungseinrichtung, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens der beschriebenen Art.Next The method itself further relates to an X-ray device together with associated position detection means, comprising at least a position detection element and a position detection device, designed for implementation the method of the type described.

Grundsätzlich kann die Röntgeneinrichtung eine boden-, decken- oder wandmontierte Strahlungsquelle bzw. Detektor umfassen. Auch kann die Strahlungsquelle oder der Detektor an einem Knickarmrobotor mit mindestens vier Freiheitsgraden angeordnet sein. Denkbar wäre es auch, einen Patientenlagerungstisch einzusetzen, auf dem der Patient liegt, und der höhen-, längs- und querverstellbar ist. Auch damit ist es möglich, beispielsweise bei Aufnahme der Wirbelsäule den Patienten über den Tisch relativ zur der feststehenden Quelle und dem feststehenden Detektor zu bewegen, um die gesamte Wirbelsäule abzubilden.Basically the X-ray device a floor, ceiling or wall-mounted radiation source or detector include. Also, the radiation source or the detector on a Knickarmrobotor be arranged with at least four degrees of freedom. It would be possible it also uses a patient table on which the Patient lies, and the height, along- and is transversely adjustable. Even so, it is possible, for example, when recording The spine the patient over the table relative to the fixed source and the fixed one Moving detector to image the entire spine.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the embodiment described below and with reference to the Drawings. Showing:

1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Röntgeneinrichtung nebst zugeordnetem Positionserfassungsmittel, und 1 a schematic diagram of an inventive X-ray device together with associated position detection means, and

2 eine Prinzipdarstellung zur Erläuterung des Rekonstruktionsverfahrens. 2 a schematic diagram for explaining the reconstruction method.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Röntgeneinrichtung 1 umfassend eine Strahlungsquelle 2, die an einer bodenmontierten Vertikalsäule 3 vertikal bewegbar angeordnet ist. Vorgesehen ist ferner ein digitaler Strahlungsdetektor 4, der ebenfalls an einer bodenmontierten Vertikalsäule 5 vertikal bewegbar angeordnet ist. Gezeigt ist ferner eine zentrale Steuerungseinrichtung 6, über die der gesamte Betrieb der Röntgeneinrichtung 1 gesteuert wird, insbesondere die Bewegung der Strahlungsquelle 2 und des Strahlungsdetektors 4 sowie die Steuerung des Bildaufnahmebetriebs, wozu ein Generator 7, der die Strahlungsquelle 2 betreibt, angesteuert wird bzw. im Rahmen dessen die pixelweise aufgenommenen Bildsignale des Strahlungsdetektors 4 ausgelesen werden. Zur Bilderzeugung respektive Bilddatenverarbeitung ist eine Bildverarbeitungseinrichtung 8 vorgesehen, in der entsprechende Bilddatensätze verarbeitet respektive erzeugt werden, wie sie dann an einem Monitor 9 ausgegeben werden. 1 shows an X-ray device according to the invention 1 comprising a radiation source 2 attached to a floor-mounted vertical column 3 is arranged vertically movable. Also provided is a digital radiation detector 4 also on a floor-mounted vertical column 5 is arranged vertically movable. Shown is also a central control device 6 , about which the entire operation of the X-ray device 1 is controlled, in particular the movement of the radiation source 2 and the radiation detector 4 and the control of the image pickup operation, including a generator 7 that the radiation source 2 operates, is driven or in the context of which the pixel-wise recorded image signals of the radiation detector 4 be read out. For image generation or image data processing is an image processing device 8th provided in the appropriate image data sets are processed or generated, as they then on a monitor 9 be issued.

Vorgesehen ist ferner ein Positionserfassungsmittel 10, umfassend im gezeigten Beispiel mehrere, hier drei Positionserfassungselemente 11a, 11b und 11c, bei denen es sich beispielsweise um jeweils drei orthogonal zueinander stehende Empfangsspulen enthaltende elektro-magnetische Positionssensoren handelt. Vorgesehen ist ferner wenigstens ein entsprechendes Sendeelement 12 sowie die eigentliche Positionserfassungseinrichtung 13, in der die Raumdaten, also die Positionsdaten der einzelnen Positionserfassungselemente 11a–c, im Erfassungskoordinatensystem der Positionserfassungseinrichtung 13 erfasst werden. Die Positionserfassungselemente 11a–c z. B. in Form der Empfangsspulen können kabellos oder über ein Kabel mit der Positionserfassungseinrichtung 13 kommunizieren und über eine aktive (Batterie) oder passive (Transponder) Energieversorgung zur Kommunikation verfügen.Also provided is a position detection means 10 , comprising in the example shown several, here three position detection elements 11a . 11b and 11c , which are, for example, each three orthogonal receiving coils containing electro-magnetic position sensors. Furthermore, at least one corresponding transmitting element is provided 12 as well as the actual position detection device 13 , in which the spatial data, that is the position data of the individual position detection elements 11a -C, in the detection coordinate system of the position detection device 13 be recorded. The position detection elements 11a -C z. B. in the form of the receiving coils can wirelessly or via a cable to the position detection device 13 communicate and have an active (battery) or passive (transponder) power supply for communication.

Im gezeigten Beispiel befindet sich ein Untersuchungsobjekt 14 vor dem Strahlungsdetektor 4, dessen Wirbelsäule 15 aufgenommen werden soll. Nachdem die Wirbelsäule 15 länger ist als der Strahlungsdetektor 4 hoch ist, ist die Aufnahme mehrerer übereinander stehender 2D-Projektionsbilder, insgesamt dreier solcher Bilder erforderlich. Hierzu werden die Strahlungsquelle 2 und der Strahlungsdetektor 4 gleichförmig in entsprechende Vertikalpositionen bewegt, um die einzelnen Bildaufnahmenebenen anzufahren. Nach Aufnahme eines 2D-Projektionsbildes in der untersten Ebene wird die mittlere Ebene angefahren, das Bild aufgenommen und dann die oberste Ebene angefahren und das dortige Bild aufgenommen.In the example shown there is an examination object 14 in front of the radiation detector 4 whose spine 15 should be included. After the spine 15 is longer than the radiation detector 4 is high, the recording of several superimposed 2D projection images, a total of three such images is required. For this purpose, the radiation source 2 and the radiation detector 4 uniformly moved to corresponding vertical positions to approach the individual image recording planes. After taking a 2D projection image in the lowest level, the middle level is approached, the image is taken and then approached the top level and recorded the image there.

Um nun anhand aufgenommener 2D-Projektionsbilder einen 3D-Rekonstruktionsbilddatensatz erstellen zu können, ist es erforderlich, eine zweiten Projektionsbildschar aufzunehmen, wobei die einzelnen 2D-Projektionsbilder in denselben Ebenen, jedoch unter einem anderen Winkel relativ zum aufzunehmenden Objekt aufgenommen werden müssen. Hierzu ist es erforderlich, dass sich das Untersuchungsobjekt für die Aufnahme der zweiten 2D-Projektionsbilder relativ zur feststehenden Strahlungsquelle 2 und zum feststehenden Strahlungsempfänger 4 bewegt, hier also beispielsweise um 90° dreht, so dass er mit der Schulter zum Detektor 4 steht. Sodann werden – angenommen, dass die Strahlungsquelle 2 und der Strahlungsdetektor 4 noch in der oberen Bildaufnahmeebene stehen – das 2D-Projektionsbild in dieser Ebene aufgenommen, anschließend wird die mittlere Ebene angefahren, das dortige 2D-Projektionsbild aufgenommen und schließlich die unterste Ebene angefahren, wo ebenfalls das 2D-Projektionsbild aufgenommen wird. Zu jeder Ebene liegen also zwei unter einem Winkel zueinander stehende 2D-Projektionsbilder respektive Bilddatensätze vor. In jeder Ebene sind jedoch auch die entsprechenden Positionserfassungselemente 11a–11c enthalten respektive in den Bildern aufgenommen, wobei über die Positionserfassungseinrichtung 13 parallel zu jeder einzelnen 2D-Projektionsbildaufnahme auch die Raum- bzw. Positionsdaten des jeweils dieser Ebene zugeordneten Positionserfassungselements 11a–11c aufgenommen werden. Die jeweiligen aufgenommenen Positionsdaten werden schließlich zu jedem 2D-Projektionsbild zugeordnet, das heißt, dass die Position zum Untersuchungsobjekt 14 respektive des aufzunehmenden Untersuchungsbereichs mit dem entsprechenden Untersuchungsbereichsabschnitt zu jedem aufgenommenen Einzelbild bekannt ist. In der Bildverarbeitungseinrichtung 8 werden nun die einzelnen 2D-Projektionsbilder und die aufgenommenen Positionsdaten einander zugeordnet, wonach, wenn sämtliche Informationen vorliegen, der 3D-Rekonstruktionsbilddatensatz ermittelt wird.In order to be able to create a 3D reconstruction image data record on the basis of recorded 2D projection images, it is necessary to record a second projection image group, wherein the individual 2D projection images are in the same planes, depending on each but must be taken at a different angle relative to the object to be recorded. For this purpose, it is necessary that the object to be examined for the acquisition of the second 2D projection images relative to the fixed radiation source 2 and the fixed radiation receiver 4 moves, so here, for example, rotates 90 °, so he with the shoulder to the detector 4 stands. Then - assuming that the radiation source 2 and the radiation detector 4 are still in the upper image acquisition level - the 2D projection image recorded in this plane, then the middle level is approached, recorded the local 2D projection image and finally approached the lowest level, where also the 2D projection image is taken. For each level, there are therefore two 2D projection images or image data sets standing at an angle to one another. In each level, however, are also the corresponding position detection elements 11a - 11c contained respectively in the pictures taken by the position detecting means 13 parallel to each individual 2D projection image also includes the space or position data of the respective position detection element associated with this level 11a - 11c be recorded. The respective recorded position data are finally assigned to each 2D projection image, that is, the position to the examination object 14 respectively the field of investigation to be included with the corresponding examination area section for each recorded individual image. In the image processing device 8th Now the individual 2D projection images and the recorded position data are assigned to each other, after which, if all information is present, the 3D reconstruction image data set is determined.

2 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Gezeigt ist jeweils die Wirbelsäule, in der linken Darstellung in der Seitenansicht, in der rechten Darstellung in der Vorderansicht. Das heißt, zwischen beiden Bildaufnahmen hat sich das Untersuchungsobjekt 14 um ca. 90° gedreht. 2 shows in the form of a schematic representation of the sequence of the method according to the invention. Shown is the spine, in the left view in the side view, in the right view in the front view. That is, between the two images has the object under investigation 14 rotated by about 90 °.

Ersichtlich wird zunächst in der untersten Ebene I ein erstes 2D-Projektionsbild P1 aufgenommen respektive der zugehörige Bilddatensatz. Zeitgleich werden die Positionsdaten des Positionserfassungselements 11a aufgenommen, die hier allgemein mit xi, yi und zi benannt sind. Diese werden, siehe 2, dem aufgenommenen 2D-Projektionsbild P1 automatisch zugeordnet. Anschließend verfährt die Strahlungsquelle 2 und der Strahlungsdetektor 4 in die Ebene II, wo der Projektionsbilddatensatz P2 aufgenommen und gleichzeitig auch die Positionsdaten des Positionserfassungselements 11b erfasst werden, die einander zugeordnet werden. Sodann wird die dritte Ebene III angefahren und der Projektionsbilddatensatz 23 und die Positionsdaten zum Positionserfassungselement 11c aufgenommen.As can be seen, a first 2D projection image P 1 is first recorded in the lowest level I, respectively, and the associated image data set. At the same time, the position data of the position detection element becomes 11a which are generally designated here by x i , y i and z i . These will be, see 2 , the recorded 2D projection image P 1 automatically assigned. Subsequently, the radiation source moves 2 and the radiation detector 4 in the plane II, where the projection image data P 2 taken and at the same time the position data of the position detection element 11b be detected, which are assigned to each other. Then the third level III is approached and the projection image data set 23 and the position data about the position detection element 11c added.

Nachdem nun diese erste Bilderschar in der ersten Objektposition aufgenommen werden, dreht sich das Objekt 14 um 90°, wonach – nachdem sich die Strahlungsquelle 2 und der Strahlungsdetektor 4 bereits in der oberen Ebene III befinden – zunächst das obere Projektionsbild im Datensatz P4 aufgenommen wird. Die jeweilige Größe des abgebildeten Bereichs wird über entsprechende Blendeneinstellungen definiert, wie hinlänglich bekannt ist. Sodann verfährt die Bildaufnahmeeinheit in die Ebene II, wo der Projektionsbilddatensatz P5 aufgenommen und die entsprechende Projektionsdaten des Positionserfassungselements 11b aufgenommen werden, schließlich wird dies in der Bildebene I wiederholt, wo der 2D-Projektionsbilddatensatz P6 und die Positionsdaten zum Element 11a aufgenommen werden. Bei dieser Projektionsbilddatenschar sind die einzelnen Positionsdaten der Positionserfassungselemente allgemein mit xj, yj und zj benannt.Now that this first set of images is recorded in the first object position, the object rotates 14 by 90 °, after which - after the radiation source 2 and the radiation detector 4 already in the upper level III are - first the upper projection image in the record P 4 is recorded. The respective size of the imaged area is defined via corresponding aperture settings, as is well known. Then moves the image pickup unit where the projection image data set P was added 5 and the corresponding projection data of the position detector in the plane II, 11b Finally, this is repeated in the image plane I, where the 2D projection image data P 6 and the position data to the element 11a be recorded. In this projection image data Schar the individual position data of the position detecting elements are generally designated with x j, y j and z j.

Zu jedem 2D-Projektionsbild liegen nunmehr also auch die zugeordneten Positionsdaten x, y und z vor. Anhand dieser kann nun die Registrierung der beiden in jeweils einer Ebene I, II und III aufgenommenen beiden 2D-Projektionsbilder erfolgen, das heißt hier werden die Projektionsbilder P1–P6, P2–P5 und P3–P4 miteinander registriert, so dass deren Raumlagenbeziehung zueinander bekannt ist. Diese Registrierung ist in 2 mit R dargestellt. Nachdem nun die Registrierung erfolgte, kann unter Verwendung eines geeigneten Rekonstruktionsalgorithmus die Rekonstruktion des 3D-Rekonstruktionsbilddatensatzes, der in 2 mit 3D dargestellt ist, erfolgen, wonach dieser 3D-Rekonstruktionsbilddatensatz als Rekonstruktionsbild am Monitor 9 angezeigt wird.For each 2D projection image, the assigned position data x, y and z are now also present. On the basis of this, the registration of the two 2D projection images recorded in each case in a plane I, II and III can now take place, ie here the projection images P 1 -P 6 , P 2 -P 5 and P 3 -P 4 are registered with one another, so that their space relationship with each other is known. This registration is in 2 represented by R. Now that the registration has been made, the reconstruction of the 3D reconstruction image data set, which is shown in FIG 2 3D is done, after which this 3D reconstruction image data set as a reconstruction image on the monitor 9 is shown.

Claims (4)

Verfahren zur Erzeugung eines 3D-Rekonstruktionsbilddatensatzes eines Untersuchungsbereichs eines Untersuchungsobjekts aus wenigstens zwei das Untersuchungsobjekt aus unterschiedlichen Richtungen abbildenden 2D-Projektionsbilddatensätzen unter Verwendung einer Röntgeneinrichtung, umfassend eine Strahlungsquelle und einen Strahlungsempfänger, die separat voneinander bewegbar sind, sowie eine Bildverarbeitungseinrichtung, mit folgenden Schritten: – am Untersuchungsobjekt wird wenigstens ein Positionserfassungselement angebracht, dessen räumliche Positionsdaten mittels einer Positionserfassungseinrichtung bestimmbar ist, – das Untersuchungsobjekt nimmt eine erste Position relativ zur Strahlungsquelle und zum Strahlungsempfänger ein, – Aufnahme wenigstens eines ersten 2D-Projektionsbilddatensatzes, der ersten Positionsdaten des Positionserfassungselements, und Zuordnung zueinander, – das Untersuchungsobjekt nimmt eine zweite Position relativ zur Strahlungsquelle und zum Strahlungsempfänger ein, – Aufnahme wenigstens eines zweiten 2D-Projektionsbilddatensatzes, der zweiten Positionsdaten des Positionserfassungselements, und Zuordnung zueinander, – Rekonstruktion des 3D-Bilddatensatzes aus den beiden miteinander über die zugeordneten Positionsdaten registrierten 2D-Projektionsbilddatensätzen unter Berücksichtigung der jeweiligen Positionsdaten.A method for generating a 3D reconstruction image data set of an examination region of an examination object from at least two 2D projection image data sets which depict the examination object from different directions using an X-ray device comprising a radiation source and a radiation receiver which are movable separately from one another, and an image processing device, comprising the following steps: at least one position detection element, whose spatial position data can be determined by means of a position detection device, is attached to the examination object, the examination object occupies a first position relative to the radiation source and the radiation receiver, - Recording at least a first 2D projection image data set, the first position data of the position detection element, and assignment to each other, - the examination object occupies a second position relative to the radiation source and the radiation receiver, - recording at least a second 2D projection image data set, the second position data of the position detection element, and Assignment to each other, - Reconstruction of the 3D image data set from the two with each other via the assigned position data registered 2D projection image data sets taking into account the respective position data. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gennzeichnet, dass als Positionserfassungselement ein elektro-magnetischer, ein akustischer oder ein optischer Positionssensor verwendet werden.Method according to claim 1, characterized that as the position detection element is an electro-magnetic, a acoustic or optical position sensor. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aufnahme eines die Größe des Strahlungsdetektors übersteigenden Untersuchungsbereichs mehrere Positionserfassungselemente verteilt angeordnet werden, wobei die Strahlungsquelle und der Strahlungsemp fänger zur Aufnahme des gesamten Untersuchungsbereichs linear relativ zum Untersuchungsobjekt bewegt werden und in jeder Aufnahmeebene ein Positionserfassungselement im jeweiligen 2D-Projektionsbild erfasst wird.Method according to claim 1 or 2, characterized that when recording a the size of the radiation detector in excess Examined area several position detection elements be arranged, wherein the radiation source and the Strahlungsemp catcher for Recording the entire examination area linearly relative to the examination subject be moved and a position detection element in each recording level is detected in the respective 2D projection image. Röntgeneinrichtung nebst zugeordnetem Positionserfassungsmittel, umfassend wenigstens ein Positionserfassungselement und eine Positionserfassungseinrichtung, ausgebildet zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.X-ray equipment together with associated position detection means, comprising at least a position detection element and a position detection device, designed to carry out the Method according to one of the preceding claims.
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