AT522928B1

AT522928B1 - Verfahren zum Bestimmen eines Torsionswinkels oder Rotationswinkels

Info

Publication number: AT522928B1
Application number: ATA50721/2019A
Authority: AT
Inventors: Lungenschmid Dr Dieter
Original assignee: Lungenschmid Dr Dieter
Priority date: 2019-08-19
Filing date: 2019-08-19
Publication date: 2024-04-15
Also published as: AT522928A1; DE102020005049A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen eines Torsionswinkels oder eines Rotationswinkels eines über eine Längsachse (X) verfügenden Objekts (1), insbesondere einer menschlichen oder tierischen Extremität, wobei an einer ersten Längsposition (X1) entlang der Längsachse (X) des Objekts (1) zumindest zwei erste, für ein bildgebendes Verfahren detektierbare Markierungen (A, B, C) in Relation zu zumindest einem ersten – insbesondere anatomischen – Merkmal des Objekts (1) angebracht werden, das bildgebende Verfahren an dem Objekt (1) durchgeführt wird, wobei erste Positionen der ersten Markierungen (A, B, C) in zumindest einer Bildebene (BE) des bildgebenden Verfahrens bestimmt werden, anhand der ersten Positionen eine erste Ausrichtung (W1) des zumindest einen ersten Merkmals bestimmt wird und der Torsionswinkel oder der Rotationswinkel zwischen der ersten Ausrichtung (W1) des zumindest einen ersten Merkmals und einer zweiten, gegebenen oder zu bestimmenden Ausrichtung (W2) bestimmt wird.

Description

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Torsionswinkels oder eines Rotationswinkels eines über eine Längsachse verfügenden Objekts, insbesondere einer menschlichen oder tierischen Extremität, ein Verfahren zum Bestimmen eines relativen Betrachtungswinkels zwischen zwei mit einem bildgebenden Verfahren erstellten Aufnahmen eines über eine Längsachse verfügenden Objekts, insbesondere einer menschlichen oder tierischen Extremität, sowie eine Manschette für ein über eine Längsachse verfügendes Objekt, insbesondere eine menschliche oder tierische Extremität.

[0002] In der Medizin tritt das Problem der Torsions- oder Rotationswinkelbestimmung bei Extremitäten auf. Beispielsweise ist in vielen Fällen eine Torsion eines Unterschenkels von Interesse.

[0003] Bekannt ist es, diesen Torsionswinkel beispielsweise mittels einer Magnetresonanz-Tomographie oder einer Computertomographie zu bestimmen, wobei Genauigkeiten bis zu etwa 4° (Plus oder Minus) erreicht werden. Bei klinischen Untersuchungen verschlechtert sich diese Genauigkeit selbstverständlich und liegt im Bereich von etwa 15° (Plus oder Minus).

[0004] Um gute Genauigkeiten zu erreichen, sind daher letztlich aufwendige, bildgebende Verfahren, wie Magnetresonanz-Tomographien oder Computertomographien durchzuführen.

[0005] Entsprechende aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren werden in der DE 12015201067 A1, der EP 1787581 A1 und der WO 2019/077388 A1 offenbart.

[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Bestimmen eines Torsions- oder Rotationswinkels eines über eine Längsachse verfügenden Objekts bereitzustellen, dessen Genauigkeit im Vergleich zum Stand der Technik verbessert ist und/oder das weniger aufwendig als die im Stand der Technik bekannten Verfahren ist.

[0007] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Dies geschieht, indem

- an einer ersten Längsposition entlang der Längsachse des Objekts zumindest zwei erste, für ein bildgebendes Verfahren detektierbare Markierungen in Relation zu zumindest einem ersten - insbesondere anatomischen - Merkmal des Objekts angebracht werden,

- das bildgebende Verfahren an dem Objekt durchgeführt wird, wobei erste Positionen der ersten Markierungen in zumindest einer Bildebene des bildgebenden Verfahrens bestimmt werden,

- anhand der ersten Positionen eine erste Ausrichtung des zumindest einen ersten Merkmals bestimmt wird und

- der Torsionswinkel oder der Rotationswinkel zwischen der ersten Ausrichtung des zumindest einen ersten Merkmals und einer zweiten, gegebenen oder zu bestimmenden Ausrichtung bestimmt wird.

[0008] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Die in den Unteransprüchen definierten Maßnahmen in Bezug auf den Anspruch 1 können analog auch auf das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 13 angewendet werden.

[0009] Es kann besonders bevorzugt vorgesehen sein, dass die zweite Ausrichtung bestimmt wird, indem

- an einer zweiten Längsposition entlang der Längsachse des Objekts zumindest zwei zweite, für das bildgebende Verfahren detektierbare Markierungen in Relation zu zumindest einem zweiten - insbesondere anatomischen - Merkmal des Objekts angebracht werden,

- das bildgebende Verfahren an dem Objekt durchgeführt wird, wobei zweite Positionen der zweiten Markierungen in der zumindest einen Bildebene des bildgebenden Verfahrens bestimmt werden,

- anhand der zweiten Positionen die zweite Ausrichtung des zumindest einen zweiten Merkmals bestimmt wird.

[0010] Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Ausrichtung auf andere Weise ermittelt oder gegeben sein. Beispielsweise könnten die - vorzugsweise anatomischen - Merkmale durch eine reproduzierbare Positionierung am Gerät für das bildgebende Verfahren, und dadurch in einer bekannten Ausrichtung, angeordnet werden.

[0011] Das bildgebende Verfahren kann im Rahmen der Erfindung ein oder mehrere Male durchgeführt werden. Bevorzugt kann eine Ausführungsform sein, wobei das bildgebende Verfahren je Längsposition an der Achse genau einmal durchgeführt wird.

[0012] Das bildgebende Verfahren muss nicht dediziert für die Ausführung der Erfindung durchgeführt werden. Wenn bspw. eine Röntgenaufnahme ohnehin indiziert ist oder zumindest durchgeführt wird, kann das erfindungsgemäße Verfahren gleichzeitig (quasi nebenbei) mit-durchgeführt werden, wobei nur ein sehr geringer Mehraufwand (Anbringen von Markierungen) entsteht.

[0013] Die ersten Positionen und die zweiten Positionen können mittels des bildgebenden Verfahrens als Relativpositionen in der Bildebene (bspw. Abstände) oder als absolute Positionen relativ zu einem Ursprung in der Bildebene bestimmt werden.

[0014] Durch das Verwenden von Markierungen außerhalb des Objekts müssen keine dreidimensionalen Informationen von innerhalb des Objekts beschafft werden, wodurch einfachere und weniger aufwendigere bildgebende Verfahren zur Bestimmung des Torsions- oder Rotationswinkels verwendet werden können. Insbesondere muss weder auf Magnetresonanz-Tomographie noch auf Computertomographie zurückgegriffen werden. Auf Basis der Erfindung kann aber unter Umständen entschieden werden, ob doch noch ein anderes aufwändigeres bildgebendes Verfahren durchgeführt werden sollte.

[0015] Ein wichtiges Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Anwendung auf eine menschliche oder tierische Extremität, insbesondere einen Unterschenkel eines Menschen. Dabei können Genauigkeiten im Bereich von 2° bis 4° für den Torsionswinkel erreicht werden.

[0016] Das Verfahren kann aber beispielsweise auch bei einem Oberschenkel, einem Unterarm und/oder einem Oberarm eingesetzt werden, wobei in diesen Fällen Rotationswinkel, insbesondere maximale Rotationswinkel, Torsionswinkel und/oder kombinierte Rotations- und Torsionswinkel bestimmt werden können. Maximale Rotationswinkel sind als Information über die Beweglichkeit der jeweiligen Gliedmaße nützlich.

[0017] Aber auch im nicht-medizinischen Bereich kann die erfindungsgemäße Bestimmung von Torsions- oder Rotationswinkeln vorteilhaft eingesetzt werden. Beispielsweise können die Drehstellungen von Installationshähnen, Verschraubungen in vibrierenden Umgebungen und/oder von beliebigen Achsen leicht erfasst werden. Dies kann bspw. zu Dokumentationszwecken oder zur Herstellung einer gewünschten Stellung dienen. Besonders vorteilhaft (weil schnell und einfach) können solche Anwendungen der Erfindung mit Auflichtverfahren (bspw. Smartphone-Applikation, siehe unten) durchgeführt werden.

[0018] Die Erfindung kann dadurch auch als „Anzeigegerät“ verwendet werden, wenn eine Sicht entlang der Drehachse oder anderweitige Sensorik zum Erfassen eines Drehzustands nicht möglich oder zielführend ist. Insbesondere kann die Erfindung also auch eingesetzt werden, wenn beispielsweise nur eine (annähernd) senkrechte Sicht auf die Längsachse zur Verfügung steht. Ein die Markierungen tragender Markierungsträger kann so als „Zeiger“ verwendet werden.

[0019] Beispiel für eine erste Längsposition entlang der Längsachse bei einem menschlichen Unterschenkel wäre im Bereich der Knöchel. Die zweite Längsposition kann im Bereich des Knies angesiedelt sein. Erste anatomische Merkmale wären beispielsweise durch die Knöchel gegeben. Im Bereich des Knies können die zweiten anatomischen Merkmale beispielsweise durch das Wadenbeinköpfchen (außen) und den Schienbeinkopf (innen) gegeben sein.

[0020] Das erfindungsgemäß herangezogene zumindest eine anatomische Merkmal kann bevorzugt durch solche gegeben sein, die von außen besonders gut zu bestimmen sind, bspw. durch Ertasten. D.h. es kann sich bevorzugt um Knochen oder Knorpelgewebe handeln. Aber auch gewisse Sehnen und Muskeln sind genau genug definiert, um für die Erfindung herangezogen zu

werden.

[0021] Ein leicht verändertes Verfahren kann dazu verwendet werden, den relativen Betrachtungswinkel zwischen zwei mit einem bildgebenden Verfahren erstellten Aufnahmen eines über eine Längsachse verfügenden Objekts, insbesondere einer menschlichen oder tierischen Extremität, zu bestimmen. Beispielsweise bei Röntgenaufnahmen kann sich die Frage stellen, ob zwei Aufnahmen exakt genug in einem 90°-Winkel zueinander gemacht wurden (bspw. eine Aufnahme von vorne, eine von der Seite). Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 12 kann diese Frage beantworten, indem

- zumindest zwei für ein bildgebendes Verfahren detektierbare Markierungen in Relation zu zumindest einem - insbesondere anatomischen - Merkmal des Objekts angebracht werden,

- das bildgebende Verfahren an dem Objekt zweimal aus verschiedenen Betrachtungswinkeln relativ zur Längsachse durchgeführt wird, wobei erste Positionen der Markierungen bei einer ersten Durchführung und zweite Positionen der Markierungen bei einer zweiten Durchführung in zumindest einer Bildebene des bildgebenden Verfahrens bestimmt werden,

- anhand der ersten Positionen eine erste Ausrichtung des zumindest einen Merkmals bei der ersten Durchführung und anhand der zweiten Positionen eine zweite Ausrichtung des zumindest einen Merkmals bei der zweiten Durchführung bestimmt wird und

- der relative Betrachtungswinkel zwischen der ersten Durchführung des bildgebenden Verfahrens und der zweiten Durchführung des bildgebenden Verfahrens anhand der ersten Ausrichtung und der zweiten Ausrichtung bestimmt wird.

[0022] In dieser Ausführungsform sind die für ein bildgebendes Verfahren detektierbare Markierungen die erwähnten ersten oder die zweiten Markierungen.

[0023] Schutz begehrt wird außerdem für eine Vorrichtung, die zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist.

[0024] Schutz begehrt wird ebenfalls für eine Manschette, für ein über eine Längsachse verfügendes Objekt, insbesondere eine menschliche oder tierische Extremität mit zumindest zwei Markierungen für zumindest ein - insbesondere anatomisches - Merkmal des Objekts, mittels welchem insbesondere das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist.

[0025] Diese Manschette kann auch als Markierungsträger bezeichnet werden. Der Markierungsträger kann im Rahmen der Erfindung aber natürlich auch andere Formen annehmen.

[0026] Der Ausdruck „Markierungen“ ist auch kollektiv für die zumindest zwei ersten Markierungen und die zumindest zwei zweiten Markierungen zu verstehen.

[0027] Besonders bevorzugt können jeweils drei Markierungen (insbes. bei Durchlichtverfahren) für die zumindest zwei ersten Markierungen und die zumindest zwei zweiten Markierungen verwendet werden. Dadurch ist die geometrische Situation bestimmt und der zu bestimmende Rotations- oder Torsionswinkel ist eindeutig. Alternativ kann aber bspw. ein Mittelpunkt auch anders festgelegt werden, sodass jeweils zwei Markierungen ausreichend sind. Bspw. könnte bei einem menschlichen Unterschenkel eine Anordnung beim Durchführen des bildgebenden Verfahrens so gewählt werden, dass die Längsachse des Unterschenkels auf einer bekannten Linie in der Bildebene des bildgebenden Verfahrens abgebildet wird.

[0028] Das zu untersuchende Objekt muss nicht notwendigerweise über eine Ausdehnung entlang der Längsachse verfügen, welche größer ist als in andere Richtungen, d.h. das Objekt muss nicht langgestreckt sein, wenngleich dies der tatsächliche Ausgangspunkt für die Erfindung war. Wie die Ausführungsbeispiele zeigen, gibt es auch Anwendungsmöglichkeiten, wobei die Längsachse eine oder mehrere allgemeine Rotationsachsen oder Torsionsachsen des Objekts sind.

[0029] Es kann vorgesehen sein, dass als bildgebendes Verfahren eine Röntgenaufnahme erstellt wird, wobei als erste Markierungen und/oder als zweite Markierungen vorzugsweise metallische Markierungen verwendet werden. Röntgenaufnahmen sind als bildgebende Verfahren der

Klasse der Durchlichtverfahren zu klassifizieren. Der Ausdruck „Licht“ wird in diesem Dokument in der allgemeinen Bedeutung „elektromagnetische Strahlung“ verwendet.

[0030] Bei metallischen Markierungen, die mit einer Röntgenaufnahme als bildgebendem Verfahren detektiert werden, kann insbesondere eine Manschette eingesetzt werden, die für das bildgebende Verfahren durchsichtig ist, d. h. transparent ist im entsprechenden Röntgenspektrum - bspw. (geschäumte) Kunststoffe.

[0031] Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als bildgebendes Verfahren eine fotografische Aufnahme erstellt wird, wobei als erste Markierungen und/oder als zweite Markierungen vorzugsweise farblich gekennzeichnete Markierungen verwendet werden. Fotographische Aufnahmen sind - außer im Sonderfall transparenter zu untersuchender Objekte - als Auflichtverfahren zu klassifizieren. Für fotographische Verfahren / Auflichtverfahren können bevorzugt flächig ausgeführte Markierungen verwendet werden. Solche flächigen Markierungen können auch als Facetten bezeichnet werden.

[0032] Alternativ zu farblich gekennzeichneten Markierungen können auch strukturelle Markierungen verwendet werden. Beispiele hierfür wären geometrische Muster oder auch maschinenlesbare Codes (bspw. Barcodes oder QR-Codes).

[0033] Besonders vorteilhaft können maschinenlesbare Markierungen eingesetzt werden, um eine automatische und dadurch besonders schnelle Ausgabe des gewünschten Torsions- oder Rotationswinkels zu erreichen. Dies kann durchaus auch mit der Kamera eines handelsüblichen Smartphones erreicht werden. Die Winkelbestimmung kann dann durch Anbringen der Markierungen und Photographien des Objekts bereits erledigt sein, weil das Smartphone oder ein ähnliches Gerät bereits die Abbildungen der Markierungen erkennt und daraus direkt den Torsionsoder Rotationswinkel bestimmt.

[0034] Ähnliche Vorteile durch Markierungen, die maschinell erkannt werden können, können natürlich auch bei anderen bildgebenden Verfahren, wie bspw. Röntgen, ausgenutzt werden, um das erfindungsgemäße Verfahren schnell durchzuführen.

[0035] Es kann vorgesehen sein, dass die zumindest zwei ersten Markierungen und/oder die zumindest zwei zweiten Markierungen und/oder Grenzen zwischen den zumindest zwei ersten Markierungen und/oder zwischen den zumindest zwei zweiten Markierungen an den Ecken eines gleichseitigen Polygons - insbesondere Dreiecks oder Sechsecks - angeordnet werden. Grenzen zwischen Markierungen können insbesondere dann an den Ecken eines Polygons angeordnet werden, wenn die Markierungen selbst flächig ausgebildet sind. Insbesondere können die Markierungen die Seitenflächen eines Zylinders mit dem Polygon als Grundfläche sein, so dass die Markierungen die Kanten des Polygons (in der Draufsicht auf den Zylinder) bilden. In diesem Fall können die Grenzen als eigentliche Berechnungsgrundlage für die Bestimmung der ersten Ausrichtung und der zweiten Ausrichtung verwendet werden.

[0036] Die Markierungen können in zumindest einer Ebene quer zur Längsachse, insbesondere senkrecht auf die Längsachse stehend, angeordnet werden.

[0037] Es wurde bereits erwähnt, dass die zumindest zwei ersten Markierungen und/oder die zumindest zwei zweiten Markierungen so ausgeführt werden können, dass sie in der Bildebene des bildgebenden Verfahrens flächig erscheinen. Besonders bei fotographischen Verfahren als bildgebendem Verfahren kann dies eine besonders einfache Erfassung der Markierungen (oder der Grenzflächen zwischen den Markierungen) erlauben.

[0038] Besonders bevorzugt kann es vorgesehen sein, dass die erste Ausrichtung und/oder die zweite Ausrichtung näherungsweise bestimmt wird, wobei vorzugsweise angenommen wird, dass Verhältnisse von Abständen zwischen der Längsachse und den zumindest zwei ersten Markierungen und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen einerseits und Verhältnisse von Abständen zwischen der auf die Bildebene projizierten Längsachse und den auf die Bildebene projizierten zumindest zwei ersten Markierungen und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen andererseits gleich sind. Diese Näherung kann äquivalent zu einer Näherung aufgefasst werden, bei

der sich die Markierungen in einer gedachten Objektebene parallel zur Längsachse und parallel zur Bildebene befinden.

[0039] Dabei kann es insbesondere vorgesehen sein, dass die näherungsweise Bestimmung der ersten Ausrichtung und/oder der zweiten Ausrichtung verbessert wird, indem ein Projektions-Verhältnis zwischen den Abständen der zumindest zwei ersten Markierungen und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen einerseits und den Abständen der auf die Bildebene projizierten zumindest zwei ersten Markierungen und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen andererseits berücksichtigt wird.

[0040] Es kann vorgesehen sein, dass für die Verbesserung der näherungsweisen Bestimmung der ersten Ausrichtung und/oder der zweiten Ausrichtung unter Verwendung des ProjektionsVerhältnisses - ein Abstand zwischen den zumindest zwei ersten Markierungen und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen einerseits und einem Fokus einer beim bildgebenden Verfahren verwendeten elektromagnetischen Strahlung andererseits näherungsweise oder exakt berechnet wird und daraus vorzugsweise - Abstände der ersten Markierungen und/oder der zweiten Markierungen von einer gedachten Objektebene parallel zur Längsachse und parallel zur Bildebene näherungsweise oder exakt berechnet werden.

[0041] Als Fokus wird der Punkt oder ein (näherungsweise punktförmiger) Bereich verstanden, in welchem die elektromagnetische Strahlung konzentriert ist und welcher ideal als Quelle (oder Senke) für diese Strahlen dient (also äquivalent zu „Brennpunkt“).

[0042] Durch solche Korrekturen kann die Genauigkeit weiter verbessert werden, wobei dies auch in mehreren Schritten durchgeführt werden kann, d. h. iterativ können weitere Korrekturen durchgeführt werden.

[0043] Die zumindest zwei ersten Markierungen und/oder die zumindest zwei zweiten Markierungen können so ausgebildet sein, dass sie über das bildgebende Verfahren unterscheidbar sind. Dadurch kann die erste Ausrichtung und/oder die zweite Ausrichtung - und in weiterer Folge der Rotations- oder Torsionswinkel - eindeutig bestimmt werden. Andernfalls können mehrere Winkel existieren, die mit dem Abbild der Markierungen in der Bildebene konsistent sind. Beispielsweise wenn drei Markierungen an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind, würden sich drei mögliche Ausrichtungen ergeben, wenn die Markierungen ununterscheidbar sind. Für gewisse Anwendungen wird dies ausreichend sein, weil etwa unmittelbar klar ist, welcher der möglichen Winkel der gesuchte ist. Beispielsweise bei einem Torsionswinkel eines Unterschenkels wäre eine Torsion um 120° mit freiem Auge erkennbar.

[0044] Für eine intrinsisch eindeutige Winkelbestimmung müssen die Markierungen aber für das bildgebende Verfahren unterscheidbar sein, bspw. durch Farbgebung oder andere Strukturen der Markierungen.

[0045] Ein Vorteil der Verwendung von gleichseitigen Polygonen für die Anordnung der Markierungen liegt darin, dass in diesem Fall ein eindeutiger Umkreis mit einem bekannten Radius vorliegt, auf dem die Markierungen liegen müssen. Die angesprochene Näherung zum Bestimmen der ersten Ausrichtung oder der zweiten Ausrichtung kann dadurch besonders einfach durchgeführt werden.

[0046] Der zu bestimmende Torsionswinkel oder Rotationswinkel ergibt sich selbstverständlich aus der Differenz der ersten Ausrichtung und der zweiten Ausrichtung oder der zweiten Ausrichtung und der ersten Ausrichtung.

[0047] In Bezug auf die erfindungsgemäße Vorrichtung kann es vorgesehen sein, dass ein Zusammenhang zwischen den Positionen der zumindest zwei ersten Markierungen und/oder der zumindest zwei zweiten Markierungen in der Bildebene einerseits und der ersten Ausrichtung und/oder der zweiten Ausrichtung andererseits als Lookup-Tabelle in einem Speicher der Vorrichtung hinterlegt ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, den Zusammenhang bei der

Bestimmung der ersten Ausrichtung und/oder der zweiten Ausrichtung zu verwenden.

[0048] Die Möglichkeit, dass die Vorrichtung zur automatischen Bestimmung der Positionen der Markierungen in der Bildebene und/oder zur automatischen Bestimmung der ersten Ausrichtung und/oder der zweiten Ausrichtung ausgebildet sein kann, wurde bereits erwähnt. Theoretisch könnte die Vorrichtung auch zum automatischen Anbringen der zumindest zwei ersten Markierungen und/oder der zumindest zwei zweiten Markierungen ausgebildet sein.

[0049] Die erfindungsgemäße Manschette kann geteilt ausgeführt sein. Besonders bevorzugt kann dabei ein Scharnier zum Öffnen und Schließen der Manschette sowie eine Verriegelungsvorrichtung vorgesehen sein, sodass die Manschette um die Extremität, oder allgemeiner das Objekt, gelegt werden kann und dann in der gewünschten Position verriegelt werden kann.

[0050] Die Manschette kann an das zumindest eine anatomische Merkmal angepasst sein, um eine automatisch korrekte Anordnung der Markierungen zu erreichen. Dafür können beispielsweise Aussparungen für die Knöchel vorgesehen sein.

[0051] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren sowie der dazugehörigen Figurenbeschreibung. Dabei zeigen:

[0052] Fig. 1a bis 1d verschiedene Ansichten eines menschlichen Unterschenkels mit angedeuteten Markierungspositionen,

[0053] Fig. 2 eine erfindungsgemäße Manschette,

[0054] Fig. 3 die geometrische Situation bei der Durchführung eines bildgebenden

Verfahrens in Form einer Röntgenaufnahme,

[0055] Fig. 4 eine zu Fig. 3 analoge Darstellung, die mit Koordinatenwerten aus dem Berechnungsbeispiel versehen ist,

[0056] Fig. 5 eine Darstellung zur Verdeutlichung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

[0057] Fig. 6a, 6b Darstellungen zur Verdeutlichung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

[0058] Fig. 7a, 7b Darstellungen zur Verdeutlichung einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,

[0059] Fig. 8a bis 8d Diagramme zur Verdeutlichung einer Implementierung der Erfindung mittels Lookup-Tabellen,

[0060] Fig. 9a, 9b, 10a, 10b, 11a und 11b weitere Diagramme zur Verdeutlichung einer Implementierung der Erfindung mittels Lookup- Tabellen sowie

[0061] Fig. 12a bis 12d Visualisierungen von fotographischen Abbildungen zur Erfassung von Markierungen auf einem gleichseitigen Sechseck.

[0062] In den Fig. 1a bis 1d sind die Knochen eines menschlichen Unterschenkels als Objekt 1 dargestellt. Der Unterschenkel besitzt eine Längsachse X, die in Fig. 1a zu erkennen ist. Zwischen zwei Längspositionen entlang der Längsachse X kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Torsionswinkel des Unterschenkels bestimmt werden. Sie Figuren 1a bis 1d zeigen folgende Ansichten des Unterschenkels:

- Fig. 1a eine Ansicht von vorne

- Fig. 1b eine Seitenansicht (innen)

- Fig. 1c eine Schnittdarstellung an der ersten Längsposition X1

- Fig. 1d eine Schnittdarstellung an der zweiten Längsposition X2

[0063] Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden an den Längspositionen X1 und X2 jeweils Markierungen A, B, C angebracht, für deren Positionen in den Figuren Bereiche angedeutet sind.

[0064] Diese Markierungen A, B, C können mithilfe einer Manschette 2 angebracht werden, die in Fig. 2 dargestellt ist.

[0065] Beim Anbringen der Markierungen A, B, C können die (ggf. anatomischen) Merkmale des Objekts 1, in diesem Fall des Unterschenkels, verwendet werden, um die Markierungen A, B, C positionsgenau anzubringen. Die anatomischen Merkmale sind in den Fig. 1a bis 1d mit kleinen Sternen markiert (Knöchel, Wadenbeinköpfchen, Schienbeinkopf). Das zweite anatomische Merkmal in Fig. 1c fällt in etwa mit der Längsachse X zusammen.

[0066] Die Markierungen A, B, C an der Längsposition X1 bilden die ersten Markierungen und die Markierungen A, B, C an der Längsposition X2 bilden die zweiten Markierungen.

[0067] Wie bereits erwähnt, ist in Fig. 2 eine erfindungsgemäße Manschette 2 dargestellt. [0068] Sie verfügt über zwei - bspw. durch ein Scharnier - zueinander schwenkbare Teile 3.

[0069] Im geschlossenen Zustand sind die Markierungen A, B, C auf den Ecken eines gedachten gleichseitigen Dreiecks bekannter Kantenlänge angeordnet, was in der Fig. 2 durch strichlierte Linien angedeutet ist.

[0070] Die in der Fig. 2 dargestellte Manschette 2 ist für das Anbringen der Markierungen A, B, C an einem Sprunggelenkt gedacht, weshalb entsprechende Aussparungen für die Knöchel vorhanden sind.

[0071] In Fig. 3 ist die geometrische Situation beim Durchführen einer Röntgenaufnahme als bildgebendes Verfahren dargestellt. Die Röntgenstrahlen werden von der Strahlungsquelle 4 ausgesendet und werden von den Markierungen A, B, C absorbiert, was sich letztlich als Abbild A_, B_ und C_ in der Bildebene BE niederschlägt.

[0072] Die gedachte Objektebene ist mit dem Bezugszeichen OE versehen.

[0073] Es ist durch diese Abbilder A_, B_, C_ und die Kenntnis sowohl der relativen Positionen der Markierungen A, B, € (in diesem Fall: gleichseitiges Dreieck bekannter Kantenlänge) als auch des Abstands zwischen dem Fokus 4 und der Bildebene BE möglich, die Position jeder einzelnen Markierung A, B, C exakt oder näherungsweise zu berechnen.

[0074] Damit ist auch die Winkelausrichtung des gleichseitigen Dreiecks bekannt, die im vorliegenden Dokument als W1 für die Markierungen A, B, C an der ersten Längsposition X1 und als W2 für die Markierungen A, B, C an der zweiten Längsposition X2 bezeichnet wird. Der gesuchte Torsionswinkel (oder Rotationswinkel) ist dann als Differenz der ersten Ausrichtung W1 und der zweiten Ausrichtung W2 zu bestimmen.

[0075] Weitere geometrische Größen sind in der Fig. 3 definiert. Das wäre zunächst der Mittelpunkt Mpkt des gleichseitigen Dreiecks, der näherungsweise auf die Längsachse X des Objekts 2 zu fallen hat. Diesbezüglich werden die Winkel alpha, beta und gamma definiert, welche die relative Winkellage der Markierungen A, B, C in Bezug auf eine Gerade angeben, die durch die Strahlungsquelle 4 sowie den Mittelpunkt Mpkt verläuft und auf der Bildebene BE senkrecht steht.

[0076] In diesem konkreten Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Winkel alpha für die erste Ausrichtung W1 oder die zweite Ausrichtung W2, je nachdem an welcher Längsposition die Markierungen A, B, C befestigt wurden, verwendet werden.

[0077] In Fig. 4 ist eine zur Fig. 3 analoge Darstellung gezeigt, wobei einige Zahlenwerte für Koordinaten angegeben sind. Die Positionen der Markierungen A, B, C entsprechen dabei dem Berechnungsbeispiel, das nachfolgend beschrieben wird.

[0078] Das vollständige Berechnungsbeispiel ist in der nachstehenden Tabelle zusammengefasst:

Variablen \

Fokusdedektor: FD_ 1.1 Radius am R_O0 Gemessener Wert von A zu a

Gemessener Wert von A zu b_ AB_ Projezierte Abstände vom Mittelpunkt BC_ AC_ R_1 _A2+BC_"2+AC_ 1 FO_ 1 6, Winkelnährung(1 beta1 113,41 1] -126, delta_a 1 Abstandsdifferenzen vom delta_b delta_c F_a F_b F_c AB_1 Korr. Abstände vom BC_1 AC_1 Zwischenwert-a al Zwischenwert-b b_1 R_2 _1”2+BC_172+AC_1 _U/R_ Winkelnährung(2) ohne _VR_ VR_

ERGEBNISSE der Winkelnährung(3) mit Korrektur (180° bis +180° ) für A,‚B und

Gleiche ERGEBNSSE (0 -;

[0079] Als gegeben betrachtet werden:

- der Fokusdetektor-Abstand, also der Abstand von der Strahlungsquelle 4 von der Bildebene BE

- der Radius am Markierungspunktträger R_O0 (Es handelt sich dabei um den Radius des eindeutigen Umkreises des gleichseitigen Dreiecks, also jenes Kreises auf dem alle Markierungen A, B, C liegen und dessen Mittelpunkt mit dem Mittelpunkt Mpkt des Dreiecks zusammenfallen.)

- die gemessenen Abstände zwischen den Abbildern A_ und B_ (bezeichnet als a_) sowie A_ und C_ (bezeichnet als b_) in der Bildebene BE

[0080] Ein gedachtes Abbild des Mittelpunkts wird in Relation zu den Abbildern A_, B_, C_ durch Mpkt=(a_+b_)/3 berechnet, wobei „Mpkt“ sowohl für den eigentlichen Mittelpunkt als auch für die entsprechende Koordinate in der Bildebene BE verwendet wird. Die Koordinate Mpkt gibt das gedachte Abbild des Mittelpunkts Mpkt in Bezug auf das Abbild A_ an.

[0081] Mit den aus der Tabelle entnehmbaren Formeln für die Größen AB_, BC_ und AC_ werden die Koordinatenabstände für die drei Abbilder A_, B_, C_ vom Mittelpunkt Mpkt in der Bildebene BE berechnet, wobei A_ als Koordinatenursprung dient.

[0082] Zwar wäre es durchaus möglich, die Ausrichtung der Markierungen A, B, C exakt zu berechnen. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Ausrichtungen W1 und W2 aber durch ein Näherungsverfahren bestimmt.

[0083] Wie der Tabelle zu entnehmen ist, wird aus den Abständen AB_, BC_ und AC_ ein äquivalenter Radius R_1 des Umkreises des gleichseitigen Dreiecks berechnet, wenn dieses entlang des Strahlengangs der Röntgenstrahlung verschoben worden wäre. Die hierfür in der Tabelle angegebene Formel wurde empirisch ermittelt.

[0084] Mit diesen Abständen ist es möglich, näherungsweise die Winkel alpha, beta und gamma zu bestimmen, indem näherungsweise angenommen wird, dass Verhältnisse von Abständen zwischen der Längsachse X und den Markierungen A, B, C einerseits und Verhältnisse von Abständen zwischen der auf die Bildebene projizierten Längsachse und den auf die Bildebene projizierten Markierungen A, B, C andererseits gleich sind. Zusätzlich wird angenommen, dass die Längsachse X in Fig. 3 und Fig. 4 mit dem Mittelpunkt Mpkt des Umkreises zusammenfällt. Das heißt, es wird konkret angenommen, dass x / R_0 = AB_/R_1, wobei x den tatsächlichen Abstand zwischen dem Mittelpunkt Mpkt und den Markierungen A, B, C bezeichnet.

[0085] Bei der Näherung kommen jeweils Arkussinus-Formeln zum Einsatz, wobei der Radius R_1 des gedachten verschobenen Umkreises die Hypotenusen-Länge und die berechneten Abstände AB_, BC_ und AC_ die Längen der Katheten bilden. In der Tabelle sind die genauen Formeln für diese erste Näherung unter „Winkelnäherung(1)“ vermerkt. Die resultierenden Winkel der ersten Näherung sind mit alpha1, beta1 und gamma1 bezeichnet.

[0086] Im Rahmen einer Korrekturrechnung können diese Näherungswerte verbessert werden.

[0087] Für die Korrektur werden zwei Schritte unternommen:

- Aus den bereits näherungsweise bekannten Winkeln können Abstände der Markierungen A, B, C von der Bildebene BE berechnet werden. Diese können gemäß der in der Tabelle angegebenen Formeln verwendet werden, um die Abstände zwischen dem Mittelpunkt Mpkt und den Abbildern zu korrigieren (AB_1, BC_1, AC_1).

- Aus dem äquivalenten Radius R_1 und dem tatsächlichen Radius R_0 kann ein auch als Vergrößerungsfaktor zu bezeichnendes Projektions-Verhältnis vgr_ berechnet werden, der die Vergrößerung beschreibt, welche das gleichseitige Dreieck beim Verschieben entlang der Röntgenstrahlen erfahren würde. Daraus kann ein korrigierter projizierter Radius R_2 berechnet werden, wobei wieder die schon zuvor verwendete empirische Formel verwendet wird.

[0088] Mit diesen korrigierten Größen können über die bereits verwendete Arkussinus-Formel in der Genauigkeit verbesserte Winkel alpha, beta, gamma berechnet werden.

[0089] Es ist im Rahmen der Erfindung nicht unbedingt notwendig, dass die Markierungen A, B, C um das zu untersuchende Objekt 1 herum angeordnet sind. Wie beispielsweise in Fig. 5 dargestellt, kann ein entsprechender Markierungsträger auch nur an einer Seite angeordnet sein. Im Beispiel der Fig. 5 ist ein menschlicher Unterschenkel in Schnittdarstellung dargestellt. Zu erkennen sind Schienbein (größerer Knochen) und Wadenbein (kleinerer Knochen). An einer Außenseite des Unterschenkels sind die Markierungen A, B, C angebracht. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mit diesen Markierungen A, B, C durchgeführt werden, um den Torsionswinkel oder Rotationswinkel zu bestimmen.

[0090] Die Figuren 6a und 6b betreffen eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen eines maximalen Rotationswinkels beim Drehen eines menschlichen Kopfs (als dem zu untersuchenden Objekt 1). Hierfür kann auf dem Kopf ein Markierungsträger in Form eines gleichseitigen Polygons - in diesem Fall ein Zylinder mit der Grundfläche eines Sechsecks, siehe Fig. 6b - platziert werden. Die Seiten des Polygons dienen als Markierungen A, B, C. Wie bereits der Fig. 6a (Vorderansicht) zu entnehmen ist, sind in vielen Drehstellungen nur zwei der Markierungen A, B, C (zu unterscheiden durch verschiedene Schraffuren) sichtbar, was für die Auswertung der Daten aber ausreichend ist, weil die Grenzen der Markierungen A, B, C als Berechnungsgrundlage für die Bestimmung der Ausrichtung herangezogen werden kann. Die Grenzen der Markierungen A, B, C entsprechen in diesem Ausführungsbeispiel den Ecken des Polygons.

[0091] Die Ausführungsform aus den Fig. 6a und 6b kann dahingehend weiterentwickelt werden, dass nicht nur (seitliche) Drehungen des Kopfs erfasst werden können, sondern auch Neigungen des Kopfs (also bspw. Kopfnicken). Eine diesbezügliche Anordnung eines Markierungsträgers ist in den Fig. 7a und 7b dargestellt. Insbesondere in Fig. 7b ist angedeutet, dass der Markierungsträger sowohl Markierungen (Facetten) für die Erfassung von Drehungen um eine vertikale

(Längs-) Achse X als für die Erfassung von Drehungen um eine horizontale Achse X aufweisen kann. Die Bezugszeichen A, B, C wurden in Fig. 7b der Übersichtlichkeit halber nicht eingezeichnet. Aus dem Vergleich mit Fig. 60 ergeben sich die hinzugekommenen Markierungen zum Erfassen von Rotationen (oder Torsionen) um eine in der Zeichenebene liegende Achse.

[0092] Den verschiedenen Ausführungen gemeinsam kann eine automatische Bildauswertung sein, um eine möglichst einfache und schnelle Bestimmung des Torsions- oder Rotationswinkels bereitzustellen.

[0093] Hierfür können die Markierungen beim Durchlichtverfahren (Röntgen) so gestaltet sein, dass eine automatische Punktdifferenzierung, bspw. in Form einer Nummerierungsrichtung und/oder eine automatische Streckenmessung möglich ist. Daraus kann ein Bildanalyseprogramm nach Eingabe der Basisparameter (z.B. Radius des Kreises auf dem die Punkte liegen und/oder Fokus-Detektor-Abstand) den Torsions- oder Rotationswinkel bestimmen.

[0094] Auch die beim Auflichtverfahren anwendbare Polygonkantenmarkierungen können farbig oder strukturell so gestaltet werden, dass eine automatisierte Bestimmung der Facettennummer, insbesondere über eine Nummerierungsrichtung, und/oder einer Größe des Bogenwinkels von zumindest zwei Facetten (flächige Markierungen) möglich ist. Daraus kann das Bildanalyseprogramm nach Eingabe der erwähnten Beispiele für Basisparameter den Rotations- oder Torsionswinkel bestimmen.

[0095] Statt mit (teilweise komplexen) Berechnungen kann die Erfindung auch mittels vorherigem Hinterlegen von Lookup-Tabellen implementiert werden. Die nächsten Figuren dienen der Verdeutlichung dieses Prinzips.

[0096] In Fig. 8a sind die Abstände der mit dem bildgebenden Verfahren abgebildeten Markierungen A, B, C für die verschiedenen Ausrichtungen in einem Diagramm dargestellt. Die abgebildeten Markierungen werden hier mit A‘, B‘, C‘ bezeichnet.

[0097] Der Fig. 8a liegt eine konkrete Verfahrensausgestaltung zugrunde, wobei unterscheidbare Markierungen A, B, C auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks mit einem gewissen Umkreisradius angeordnet sind und mit dem Bildgebenden Verfahren erfasst werden. Das Verhältnis aus dem Fokus-Objekt-Abstand und dem Umkreisradius beträgt im konkreten Fall der Fig. 8a einen Wert von 30. Als Fokus-Objekt-Abstand wird hier der Abstand vom Fokus des bildgebenden Verfahrens zum Mittelpunkt (bspw. Längsachse X) des Objekts bezeichnet (analog zu FO_ in der Tabelle zur Ausführung nach Fig. 4).

[0098] Fig. 8b ist analog zur Fig. 8a, wobei das angesprochene Verhältnis von Fokus-ObjektAbstand zu Umkreisradius nur 2,5 beträgt. Im Vergleich zu Fig. 8a ist in Fig. 8b also - je nach Sichtweise - der Abstand zwischen Fokus und Objekt kleiner oder die Markierungen sind in einem größeren Bereich angeordnet (oder beides).

[0099] In den Fig. 8a und 8b werden zu einer gewissen Ausrichtung (Winkel auf der x-Achse im Diagramm) eindeutig die in der Bildebene des bildgebenden Verfahrens auftretenden Abstände A‘-B‘, B‘-C‘, C‘-A‘ zwischen den projizierten Markierungen A‘, B‘, C‘ dargestellt.

[00100] Aus den Diagrammen in Fig. 8a und 8b ist ersichtlich, dass die Ausrichtung eindeutig festgelegt ist, wenn ein einziger der Abstände bekannt ist, sofern identifiziert ist, ob es sich um A‘-B‘, B‘-C‘ oder C‘-A‘ handelt.

[00101] Können also die Abstände an der aus den sechs steilsten Stücken der einzelnen Kurven zusammengesetzten Kurve bestimmt werden, ist auch die Ausrichtung und damit der gewünschte Torsions- oder Rotationswinkel bestimmbar. Es muss also lediglich diese zusammengesetzte Kurve in Fig. 8a mit als Lookup-Tabelle hinterlegt werden (analog für Fig. 8b).

[00102] Solche als Lookup-Tabelle zu hinterlegenden Kurven sind in den Fig. 8c und 8d dargestellt. Fig. 8c stellt dabei genau die in Fig. 8a dargestellte zusammengesetzte Kurve dar, wobei die verschiedenen Ausrichtungen der y-Achse im Diagramm nach Fig. 8c entsprechen. In der xAchse nach dem Diagramm nach Fig. 8c wurden die verschiedenen Abstände reskaliert, um Fig. 8c und Fig. 8d vergleichbar zu machen.

[00103] Für diese Reskalierung wurde für jede Ausrichtung der Abstand vom zur zusammengesetzten Kurve gehörigen Kurvenabschnitt zum nächsten Kurvenabschnitt auf den Gesamtabstand der an dieser Ausrichtung vorhandenen Kurven bezogen.

[00104] Fig. 8d entspricht im Wesentlichen dem Diagramm aus Fig. 8b, wobei allerdings das Verhältnis aus Fokus-Objekt-Abstand und Umkreisradius leicht geändert zu 3,1 gewählt wurde.

[00105] Aus dem Vergleich zwischen den Figuren 8c und 8d ist ersichtlich, dass die LookupTabelle für größere Abstände (größere Verhältnisse aus Fokus-Objekt-Abstand und Umkreisradius) recht ähnlich aussieht, während die Kurven für größere Verhältnisse aus Fokus-Objekt-Abstand und Umkreisradius signifikante Unterschiede aufweisen.

[00106] Fig. 9a und 9b sind analog zu den Fig. 8a bis 8c, wobei eine Ausführungsform der Erfindung zugrunde liegt, wobei die Markierungen durch farbige Seitenflächen (Facetten) auf einem Zylinder mit einem gleichseitigen Sechseck als Grundfläche realisiert sind, die beispielsweise auf fotographischem Weg erfasst werden können.

[00107] Es ist zu bemerken, dass die mit A, B, C, D bezeichneten Kurven in Fig. 9a und 9b die Grenzen zwischen den eigentlichen farbigen Markierungen darstellen. Die eigentlichen farbigen Bereiche, die beispielsweise für eine zur Erfassung verwendete Kamera sichtbar wären, sind also die Bereiche zwischen den Kurven (je nach Ausrichtung des Markierungsträgers). Das Verhältnis zwischen dem Abstand des Markierungsträgers vom Fokus des bildgebenden Verfahrens und dem Umkreisradius des Sechsecks beträgt im Beispiel nach den Fig. 9a und 9b den Wert 25. Auch bei dieser Ausführung kann die Implementierung einer Lookup-Tabelle auf wenige Daten reduziert werden. Aus den in Fig. 9a auftretenden Daten kann eine Größe extrahiert werden, welche die Ausrichtung eindeutig charakterisiert. Diese ist in Fig. 9b dargestellt, wobei die genaue Formel der Legende dieses Diagramms zu entnehmen ist.

[00108] In Fig. 9b ist ebenfalls eine Gerade dargestellt, wodurch ersichtlich wird, dass die in Fig. 9b dargestellte Größe relativ genau linear verläuft.

[00109] Die Figuren 10a und 1b sowie 11a und 11b sind analog zu den Figuren 9a und 9b, wobei das Verhältnis zwischen dem Abstand des Markierungsträgers vom Fokus des bildgebenden Verfahrens und dem Umkreisradius des Sechsecks 4 bzw. 2,15 beträgt. Wie aus dem Vergleich der Fig. 9b, 10 b und 11b eindeutig hervorgeht, werden die Abweichungen der dargestellten Größe von einem linearen Verlauf größer, je kleiner das Verhältnis zwischen dem Abstand des Markierungsträgers vom Fokus des bildgebenden Verfahrens und dem Umkreisradius des Sechsecks ist.

[00110] Daraus folgt, dass die für die Lookup- Tabellen zu hinterlegenden Daten reduziert werden können, wenn der Fokus-Objekt-Abstand im Vergleich zur Größe des Markierungsträgers groß gewählt werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Bestimmen eines Torsionswinkels oder eines Rotationswinkels eines über eine Längsachse (X) verfügenden Objekts (1), insbesondere einer menschlichen oder tierischen Extremität, wobei - an einer ersten Längsposition (X1) entlang der Längsachse (X) des Objekts (1) zumindest

zwei erste, für ein bildgebendes Verfahren detektierbare Markierungen (A, B, C) in Relation zu zumindest einem ersten - insbesondere anatomischen - Merkmal des Objekts (1) angebracht werden,

- das bildgebende Verfahren an dem Objekt (1) durchgeführt wird, wobei erste Positionen der ersten Markierungen (A, B, C) in zumindest einer Bildebene (BE) des bildgebenden Verfahrens bestimmt werden,

- anhand der ersten Positionen eine erste Ausrichtung (W1) des zumindest einen ersten Merkmals bestimmt wird und

- der Torsionswinkel oder der Rotationswinkel zwischen der ersten Ausrichtung (W1) des zumindest einen ersten Merkmals und einer zweiten, gegebenen oder zu bestimmenden Ausrichtung (W2) bestimmt wird.

2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

- an einer zweiten Längsposition (X2) entlang der Längsachse (X) des Objekts (1) zumindest zwei zweite, für das bildgebende Verfahren detektierbare Markierungen in Relation zu zumindest einem zweiten - insbesondere anatomischen - Merkmal des Objekts (1) angebracht werden,

- das bildgebende Verfahren an dem Objekt (1) durchgeführt wird, wobei zweite Positionen der zweiten Markierungen (A, B, C) in der zumindest einen Bildebene (BE) des bildgebenden Verfahrens bestimmt werden,

- anhand der zweiten Positionen die zweite Ausrichtung (W2) des zumindest einen zweiten Merkmals bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als bildgebendes Verfahren eine Röntgenaufnahme erstellt wird, wobei als erste Markierungen (A, B, C) und/oder als zweite Markierungen (A, B, C) vorzugsweise metallische Markierungen verwendet werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als bildgebendes Verfahren eine fotografische Aufnahme erstellt wird, wobei als erste Markierungen (A, B, C) und/oder als zweite Markierungen (A, B, C) vorzugsweise farblich gekennzeichnete Markierungen verwendet werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder die zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) und/oder Grenzen zwischen den zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder zwischen den zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) an Ecken eines gleichseitigen Polygons - insbesondere Dreiecks oder Sechsecks - angeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder die zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) in zumindest einer Ebene quer zur Längsachse (X) angeordnet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder die zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) so ausgeführt werden, dass sie in der Bildebene (BE) des bildgebenden Verfahrens flächig erscheinen.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausrichtung (W1) und/oder die zweite Ausrichtung (W2) näherungsweise bestimmt wird, wobei vorzugsweise angenommen wird, dass Verhältnisse von Abständen zwischen der Längsachse (X) und den zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder den zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) einerseits und Verhältnisse von Abständen zwischen

10.

11.

12.

Österreichischer AT 522 928 B1 2024-04-15

der auf die Bildebene (BE) projizierten Längsachse (X) und den auf die Bildebene (BE) proJizierten zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) andererseits gleich sind.

Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die näherungsweise Bestimmung der ersten Ausrichtung (W1) und/oder der zweiten Ausrichtung (W2) verbessert wird, indem ein Projektions-Verhältnis (vgr_) zwischen den Abständen der zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) einerseits und den Abständen der auf die Bildebene (BE) projizierten zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) andererseits berücksichtigt wird.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verbesserung der näherungsweisen Bestimmung der ersten Ausrichtung (W1) und/oder der zweiten Ausrichtung (W2) unter Verwendung des Projektions-Verhältnisses (vgr_)

- ein Abstand zwischen den zumindest zwei ersten Markierungen (A, B, C) und/oder zumindest zwei zweiten Markierungen (A, B, C) einerseits und einem Fokus (4) einer beim bildgebenden Verfahren verwendeten elektromagnetischen Strahlung andererseits näherungsweise oder exakt berechnet wird und daraus vorzugsweise

- Abstände der ersten Markierungen (A, B, C) und/oder der zweiten Markierungen (A, B, C) von einer gedachten Objektebene (OE) parallel zur Längsachse (X) und parallel zur Bildebene (BE) näherungsweise oder exakt berechnet werden.

Verfahren zum Bestimmen eines relativen Betrachtungswinkels zwischen zwei mit einem bildgebenden Verfahren erstellten Aufnahmen eines über eine Längsachse (X) verfügenden Objekts (1), insbesondere einer menschlichen oder tierischen Extremität, wobei

- zumindest zwei für ein bildgebendes Verfahren detektierbare erste oder zweite Markierungen (A, B, C) in Relation zu zumindest einem - insbesondere anatomischen - Merkmal des Objekts (1) angebracht werden,

- das bildgebende Verfahren an dem Objekt (1) zweimal aus verschiedenen Betrachtungswinkeln relativ zur Längsachse (X) durchgeführt wird, wobei erste Positionen der ersten oder zweiten Markierungen (A, B, C) bei einer ersten Durchführung und zweite Positionen der ersten oder zweiten Markierungen (A, B, C) bei einer zweiten Durchführung in zumindest einer Bildebene (BE) des bildgebenden Verfahrens bestimmt werden,

- anhand der ersten Positionen eine erste Ausrichtung (W1) des zumindest einen Merkmals bei der ersten Durchführung und anhand der zweiten Positionen eine zweite Ausrichtung (W2) des zumindest einen Merkmals bei der zweiten Durchführung bestimmt wird und

- der relative Betrachtungswinkel zwischen der ersten Durchführung des bildgebenden Verfahrens und der zweiten Durchführung des bildgebenden Verfahrens anhand der ersten Ausrichtung (W1) und der zweiten Ausrichtung (W2) bestimmt wird.

Vorrichtung, welche zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11

eingerichtet ist, umfassend

- zumindest zwei erste, für ein bildgebendes Verfahren detektierbare Markierungen (A, B, C) zum Anbringen an einer ersten Längsposition (X1) entlang der Längsachse (X) des Objekts (1) in Relation zu zumindest einem ersten - insbesondere anatomischen - Merkmal des Objekts (1),

- eine Abbildungsvorrichtung zum Durchführen des bildgebenden Verfahrens an dem Objekt (1),

- wobei die Vorrichtung dazu eingerichtet ist, die erste Positionen der ersten Markierungen (A, B, C) in zumindest einer Bildebene (BE) des bildgebenden Verfahrens zu bestimmen, anhand der ersten Positionen eine erste Ausrichtung (W1) des zumindest einen ersten Merkmals zu bestimmen und den Torsionswinkel oder den Rotationswinkel zwischen der ersten Ausrichtung (W1) des zumindest einen ersten Merkmals und einer zweiten, gegebenen oder zu bestimmenden Ausrichtung (W2) zu bestimmen.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zusammenhang zwischen den Positionen der zumindest zwei ersten Markierungen und/oder der zumindest zwei zweiten Markierungen in der Bildebene einerseits und der ersten Ausrichtung und/oder der zweiten Ausrichtung andererseits als Lookup- Tabelle in einem Speicher der Vorrichtung hinterlegt ist, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, den Zusammenhang bei der Bestimmung der ersten Ausrichtung und/oder der zweiten Ausrichtung zu verwenden.

14. Manschette für ein über eine Längsachse verfügendes Objekt, insbesondere eine menschliche oder tierische Extremität, mit zumindest zwei Markierungen (A, B, C) für zumindest ein - insbesondere anatomisches - Merkmal des Objekts, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

Hierzu 20 Blatt Zeichnungen