DE102004011156A1

DE102004011156A1 - Verfahren zur endoluminalen Bildgebung mit Bewegungskorrektur

Info

Publication number: DE102004011156A1
Application number: DE102004011156A
Authority: DE
Inventors: Jan Dr. Boese; Martin Dr. Kleen; Marcus Dr. Pfister; Norbert Rahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US7657069B2; US20050197559A1; JP2005253964A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildgebung mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument (1), mit dem eine Folge von 2-D-Bilddaten eines Hohlkanals (2), insbesondere eines Gefäßes, eines Untersuchungsobjektes aufgezeichnet wird, bei dem die Bildaufzeichnung in bekannter zeitlicher Relation zu einer periodischen Bewegung des Untersuchungsobjektes erfolgt und mit einem Positionssensor räumliche Koordinaten des Instrumentes bei jeder Aufzeichnung eines Bildes (5) erfasst und zusammen mit den 2-D-Bilddaten des Bildes (5) als Positionsdaten (9, 10) abgespeichert werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass erste Positionsdaten (10), die nicht in einer vorgebbaren Bewegungsphase des Untersuchungsobjektes liegen, vor oder nach der Speicherung durch Interpolation zwischen zweiten Positionsdaten (9), die in der vorgegebenen Bewegungsphase liegen, und/oder durch Subtraktion oder Addition vorbestimmter Werte korrigiert werden. Mit dem Verfahren lässt sich eine Bewegungskorrektur der Daten durchführen, ohne die Menge an aufgezeichnetem Bildmaterial reduzieren zu müssen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bildgebung mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument, mit dem eine Folge von 2D-Bilddaten eines Hohlkanals, insbesondere eines Gefäßes, eines Untersuchungsobjektes aufgezeichnet wird, bei dem die Bildaufzeichnung in bekannter zeitlicher Relation zu einer periodischen Bewegung des Untersuchungsobjektes erfolgt und mit einem Positionssensor räumliche Koordinaten des Bildes bei jeder Aufzeichnung eines Bildes erfasst und zusammen mit den 2D-Bilddaten des Bildes als Positionsdaten abgespeichert werden.

Mit bildgebenden, endoluminalen Instrumenten lassen sich zweidimensionale Bilder des Inneren eines Hohlkanals, insbesondere eines Gefäßes oder eines Hohlraumorgans, aufzeichnen. Hierbei werden bildgebende Verfahren wie intravaskulärer Ultraschall (IVUS), optische Kohärenztomographie (OCT) oder Fluoreszenzbildgebung eingesetzt. Die Bildaufzeichnung erfolgt dabei während der kontinuierlichen oder schrittweisen kontrollierten Bewegung des Instrumentes in dem Hohlkanal. So lassen sich bspw. mit bildgebenden intravaskulären Kathetern zweidimensionale Schnittbilder aus dem Inneren von Gefäßen, bspw. aus dem Gefäßsystem des Herzens, liefern. 1 zeigt hierzu beispielhaft einen Schnitt durch ein Gefäßsystem 3, wobei der in eines der Gefäße 2 eingeführte bildgebende Katheter 1 in der Figur erkennbar ist. Dieser Katheter 1 wird mit einer Bewegungskontrolleinrichtung 4 entweder maschinell oder manuell in dem Gefäß vor- oder zurückgeschoben. Die Zugrichtung des Katheters 1 ist mit dem Pfeil angedeutet. Während der kontinuierlichen, kontrollierten Bewegung des Katheters 1 in dem Gefäß 2 werden regelmäßig zweidimensionale Schnittbilder des Gefäßes aufgezeichnet. Die 1 zeigt im rechten Teil die während der Bewegung des Katheters 1 an verschiedenen Positionen im Gefäß 2 erhaltenen 2D-Schnittbilder 5, die jeweils einen Schnitt quer zur Längsachse des Gefäßes 2 repräsentieren. Der entlang der 2D-Schnittbilder 5 verlaufende Pfeil repräsentiert die Zugrichtung des Katheters 1 während der Bildaufnahme. In den 2D-Schnittbildern ist die Gefäßwand 7 sowie die zentrale Achse 8 des Gefäßes innerhalb des Gefäßlumens 6 zu erkennen, auf der der Katheter 1 geführt wird.

Aus der DE 199 19 907 A1 ist ein Verfahren zur Katheternavigation in dreidimensionalen Gefäßbaum-Aufnahmen bekannt, bei dem die räumliche Position des Katheters detektiert und in eine 3D-Ansicht eines präoperativ aufgenommenen Gefäßbaums eingeblendet wird. Hierfür wird ein Katheter mit einem integrierten Positionssensor eingesetzt, mit dem die jeweils momentane räumliche Position der Katheterspitze erfasst wird. Durch eine Registrierung des Positionssensors mit den 3D-Bilddaten kann die jeweils momentane räumliche Position jederzeit in der 3D-Ansicht positionsrichtig angezeigt werden.

Der Einsatz eines bildgebenden, endoluminalen Instruments, bspw. eines Katheters oder Endoskops, mit einem Positionssensor ermöglicht die dreidimensionale Rekonstruktion der mit dem Katheter abgebildeten Anatomie aus der aufgezeichneten Folge von 2D-Bilddaten. Die Positionserfassung während der Bildaufzeichnung erlaubt auch die Zuordnung zu intraoperativen 2D-Röntgendurchleuchtungsbildern, anhand der der Benutzer sich während der Führung des Katheters orientieren kann. Weiterhin ist es aufgrund der Kenntnis über die jeweilige räumliche Position bei der Aufzeichnung jedes Bildes möglich, die aufgezeichneten 2D-Bilddaten mit präoperativ, bspw. durch Computertomographie oder Magnetresonanztomographie, oder intraoperativ, bspw. durch 3D-Rotationsangiographie oder 3D-Ultraschall, erhaltenen 3D-Bilddaten in vereinfachter Weise zu registrieren oder zu fusionieren.

Bei den letztgenannten Techniken der Weiterverarbeitung der aufgezeichneten Daten treten jedoch aufgrund von Bewegungen des Patienten im Verlauf der Bildaufzeichnung, insbesondere durch Atmung oder Herzschlag, Probleme der Zuordnung auf, die zu Fehlern oder Artefakten in der Bilddarstellung führen. So wird eine 3D-Rekonstruktion auf Basis der Positionsdaten durch Atmung des Patienten ungenau und hat somit Artefakte im rekonstruierten 3D-Volumen zur Folge, da die Atmungsaktivität des Patienten zu ungewollten Bewegungen des Positionssensors führt. Die gleiche Problematik ergibt sich insbesondere bei intravaskulären Bildaufzeichnungen durch den Herzschlag des Patienten, der ebenfalls zu ungewollten Bewegungen des Positionssensors während der Bildaufzeichnung führt.

Diese Problematik gilt in gleicher Weise bei der Zuordnung der Katheterbilder zu 2D-Röntgendurchleuchtungsbildern, die aufgrund der Bewegungen des Positionssensors fehlerhaft vorgenommen wird. Dies kann zu einer Darstellung der Katheterspitze an der falschen Stelle im 2D-Durchleuchtungsbild führen.

Präoperativ oder intraoperativ mit einer 3D-Bildgebungsmodalität aufgezeichnete 3D-Bilddaten werden in der Regel zu einem definierten Zeitpunkt des Herzzyklus gewonnen bzw. rekonstruiert. Auch in diesem Falle führt eine Registrierung bzw. Fusionierung der aufgezeichneten 2D-Bilddaten mit diesen 3D-Bilddaten zu Fehlern, falls die 2D-Bilddaten nicht im gleichen Herzzyklus aufgezeichnet wurden wie die 3D-Bilddaten.

Bisher wurde diese Problematik zum einen durch das sog. EKG- oder Atem-Gating gelöst, bei dem die 2D-Bilddaten jeweils nur in einer vorbestimmten Phase des Bewegungszyklus aufgezeichnet wurden. Bei einer weiteren vergleichbaren Technik werden die Bilder zwar unabhängig von der Bewegungsphase gewonnen, bei der Weiterverarbeitung jedoch nur die 2D-Bilddaten berücksichtigt, die in der vorbestimmten Bewegungsphase aufgezeichnet wurden. Dies führt zu einer sehr starken Reduktion der Anzahl der verwertbaren zweidimensionalen Bilder.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Bildgebung mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument anzugeben, mit dem Fehler oder Artefakte aufgrund einer periodischen Bewegung des Untersuchungsbereiches bei der Weiterverarbeitung der aufgezeichneten Bilddaten vermieden oder verringert werden, ohne die Anzahl der verwertbaren Bilder einzuschränken.

Die Aufgabe wird mit dem Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.

Bei dem vorliegenden Verfahren zur Bildgebung mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument, mit dem eine Folge von 2D-Bilddaten eines Hohlkanals, insbesondere eines Gefäßes, eines Untersuchungsobjektes aufgezeichnet wird, erfolgt die Bildaufzeichnung in bekannter zeitlicher Relation zu einer periodischen Bewegung des Untersuchungsobjektes, wobei mit einem Positionssensor räumliche Koordinaten des Instrumentes bei jeder Aufzeichnung eines Bildes erfasst und zusammen mit den 2D-Bilddaten des Bildes als Positionsdaten abgespeichert werden. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass erste Positionsdaten, die nicht in einer vorgebbaren Bewegungsphase des Untersuchungsobjektes liegen, vor oder nach der Abspeicherung durch Interpolation zwischen zweiten Positionsdaten, die in der vorgegebenen Bewegungsphase liegen, und/oder durch Subtraktion oder Addition vorbestimmter Werte korrigiert werden.

Bei dem vorliegenden Verfahren werden somit alle Positionsdaten des Positionssensors, die bei der Aufzeichnung eines 2D-Bildes erfasst werden und nicht zu einer definierten Bewegungsphase, bspw. EKG- oder Atemphase, erfasst wurden, so verändert, dass die durch die Bewegung bedingten Einflüsse minimiert werden. Unterschiedliche für die Korrektur der ers ten Positionsdaten gemäß dem vorliegenden Verfahren einsetzbare Techniken werden im Folgenden kurz und in den Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Ausführungen beziehen sich dabei auf die zwei bei der Bildgebung an einem Patienten in der Regel auftretenden periodischen Bewegungen, die Atembewegung sowie die Bewegung aufgrund der Herztätigkeit.

In einer Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens, bei der die ersten Positionsdaten durch Subtraktion oder Addition vorbestimmter Werte korrigiert werden, erfolgt die Bestimmung dieser Werte durch Aufzeichnung einer Bewegungskurve an zumindest einer Position des Instrumentes mit dem Positionssensor innerhalb des Hohlkanals. Hierbei wird das Instrument in dem Hohlkanal fixiert und während eines oder mehrerer Bewegungszyklen die Sensorpositionen aufgenommen. Die hierdurch erhaltene Bewegungskurve, die die Positionsdaten in Abhängigkeit von der Zeit bzw. von der Bewegungsphase enthält, wird abgespeichert. Bei der Aufzeichnung der Positionsdaten über mehrere Bewegungszyklen kann das Ergebnis durch eine Mittelung über diese Zyklen verbessert werden. Bei der Korrektur der ersten Positionsdaten wird nun jeweils der in der abgespeicherten Bewegungskurve der gleichen Bewegungsphase entsprechende Wert von den ersten Positionsdaten subtrahiert oder zu diesen addiert. Auf diese Weise erfolgt eine Bewegungskorrektur der ersten Positionsdaten, so dass bei der Weiterverarbeitung der Bilddaten, bei der die Positionsdaten eine wesentliche Rolle spielen, durch die periodische Bewegung verursachte Fehler minimiert werden.

Die von den ersten Positionsdaten subtrahierten oder zu diesen addierten Werte entsprechen aufgrund der Aufzeichnung dieser Werte ebenfalls räumlichen Koordinaten. Diese Werte können hierbei, je nach Anwendung, ortsunabhängig sein, so dass nur eine einzelne Bewegungskurve aufgezeichnet wird. In einer Weiterbildung des vorliegenden Verfahrens werden jedoch mehrere derartiger Bewegungskurven an verschiedenen Positionen des Instrumentes innerhalb des Hohlkanals aufgezeichnet.

Die Korrektur der ersten Positionsdaten erfolgt dann nicht nur in Abhängigkeit von der Bewegungsphase, zu der diese aufgenommen wurden, sondern auch in Abhängigkeit von der räumlichen Position. Zu addierende oder zu subtrahierende Werte an Positionen, an denen keine Bewegungskurve aufgezeichnet wurde, werden dabei zwischen den jeweils benachbarten Bewegungskurven bzw. deren Werten interpoliert. Hierbei kann sowohl eine lineare Interpolation oder auch ein Interpolationsverfahren höherer Ordnung durchgeführt werden.

Die Korrektur der Positionsdaten kann je nach Anwendung entweder bereits unmittelbar nach der Erfassung dieser Positionsdaten oder auch erst nach der Erfassung des gesamten Bildmaterials erfolgen. Die Aufzeichnung der Bewegungskurven erfolgt vorzugsweise vor der Durchführung der Bildakquisition. Gerade bei der Erfassung mehrerer Bewegungskurven an unterschiedlichen Positionen ist es jedoch auch möglich, diese Bewegungskurven während der Akquisition der Bilddaten an den unterschiedlichen Positionen zu erzeugen.

In einer weiteren Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens werden die ersten Positionsdaten durch interpolierte Positionsdaten ersetzt, ohne hierfür Bewegungskurven aufzeichnen zu müssen. Die Interpolation, eine lineare Interpolation oder eine Interpolation höherer Ordnung, erfolgt hierbei zwischen den jeweils benachbarten zweiten Positionsdaten, die der vorgegebenen Bewegungsphase zugeordnet sind. Somit werden die tatsächlichen Positionsinformationen des Positionssensors nur zu einem definierten, interessierenden Zeitpunkt der Bewegungsphase betrachtet. Die anderen Positionsinformationen werden zwischen diesen Stützstellen interpoliert. Auch diese Technik führt zu einer Verringerung der Fehler bzw. Artefakte bei der Weiterverarbeitung der aufgezeichneten 2D-Bilddaten.

Auch eine Kombination der vorgenannten Techniken, bspw. für unterschiedliche Bereiche des untersuchten Hohlkanals, oder eine Erweiterung zur Korrektur sowohl Atmungs- als auch Herz schlag-bedingter Fehler ist je nach Anwendung und Untersuchungsbedingungen sinnvoll.

Mit dem vorliegenden Verfahren zur Reduktion bzw. Eliminierung einer periodischen Bewegung, insbesondere einer Atmungs- und/oder Herzschlag-bedingten Bewegung, des Positionssensors werden Fehler oder Bewegungsartefakte bei der Weiterverarbeitung der aufgezeichneten Bilddaten verringert oder vermieden. Eine 3D-Rekonstruktion aus den aufgezeichneten 2D-Bilddaten ist damit ohne durch Atmung oder Herzschlag des Patienten bedingte Rekonstruktionsartefakte und ohne Reduzierung der Anzahl der aufgezeichneten Bilder möglich. Die 3D-Rekonstruktion kann nach Auswahl eines definierten Zeitpunktes im Bewegungszyklus zu genau diesem Zeitpunkt durchgeführt werden. Durch dieses retrospektive Gating ist auch eine 4D-Darstellung der 2D-Bilder möglich, indem die 3D-Rekonstruktion zu aufeinander folgenden Zeitpunkten in einem Bewegungszyklus durchgeführt wird. Auch die Präzision der Zuordnung von 2D-Röntgendurchleuchtungsbildern zu den 2D-Bildern des endoluminalen Instruments wird erhöht, da die unerwünschten Einflüsse der Atmung und des Herzschlags des Patienten auf die Zuordnung der Bilder reduziert bzw. eliminiert werden.

Ein zu einem definierten Zeitpunkt des Bewegungszyklus rekonstruiertes 3D-Volumen der aufgezeichneten 2D-Bilddaten kann präzise mit anatomischen 3D-Bilddaten, bspw. aus einer Computertomographie, einer Magnetresonanztomographie, einer 3D-Rotationsangiographie oder einer 3D-Ultraschallaufzeichnung, registriert oder fusioniert werden, die zu dem gleichen definierten Zeitpunkt des Bewegungszyklus aufgezeichnet wurden. Ebenso ist die 4D-4D-Fusion von rekonstruierten Bild-Sequenzen der mit dem endoluminalen Instrument aufgezeichneten Bilddaten mit Sequenzen rekonstruierter anatomischer 3D-Bilddaten der oben genannten 3D-bildgebenden Modalitäten möglich.

Durch die mit dem vorliegenden Verfahren erfolgende Korrektur der Positionsdaten lässt sich jede Bewegungsphase des Bewe gungszyklus vorgeben, zu der dann die Rekonstruktion der Bilddaten erfolgen kann. Dies ermöglicht eine größere Freiheit bei der Weiterverarbeitung der Bilddaten, ohne die Menge des aufgezeichneten Bildmaterials zu reduzieren.

Für die Durchführung des Verfahrens ist eine Anordnung mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument mit Positionssensor erforderlich, bei der in der zugeordneten Rechnereinheit für die Steuerung des Instrumentes sowie die Aufzeichnung der Bilddaten ein Modul vorgesehen ist, dass die Korrektur der ersten Positionsdaten gemäß dem vorliegenden Verfahren vornimmt. Im Falle einer Subtraktion oder Addition vorbestimmter Werte sind in dieser Rechnereinheit die ein oder mehreren zugehörigen Bewegungskurven abgespeichert.

Das vorliegende Verfahren wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:
1 eine Darstellung der Verhältnisse bei der Bildaufnahme von 2D-Schnittbildern mit einem Katheter;
2 ein Beispiel für den Einfluss der Herzbewegung auf die während der Bildaufzeichnung erfassten Positionsdaten;
3 ein Beispiel für eine Korrektur der Positionsdaten gemäß einer Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens; und
4 ein Beispiel für eine Korrektur der Positionsdaten gemäß einer weiteren Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens.
Die Verhältnisse bei der Aufzeichnung von 2D-Bilddaten innerhalb eines Gefäßes wurden bereits in der Beschreibungseinleitung im Zusammenhang mit der 1 erläutert. Beim Einsatz eines Katheters 1 mit einem Positionssensor werden zu der Aufzeichnung jedes 2D-Bildes 5 räumliche Koordinaten als Positionsdaten geliefert, die die exakte Position der Bildaufzeichnung jedes 2D-Bildes wiedergeben. Auf Basis dieser Positionsdaten kann eine Rekonstruktion eines 3D-Volumens aus den 2D-Bilddaten oder eine Registrierung dieser Bilddaten mit anderen 2D- oder 3D-Bilddaten erfolgen. Allerdings ergeben sich bei der Aufzeichnung dieser Positionsdaten Probleme aufgrund nicht zu vermeidender Bewegungen des Gefäßes, die durch den Herzschlag sowie ggf. die Atmung des Patienten hervorgerufen werden. Diese Problematik ist anhand der 2 veranschaulicht. In dieser Figur ist im oberen Bild beispielhaft ein tatsächlicher Verlauf des Gefäßes 2 zu erkennen, durch das der Katheter 1 geführt wird. Bei der Bildaufzeichnung innerhalb dieses Gefäßes 2 sollten die vom Positionssensor gelieferten Positionsdaten 9 idealerweise den im mittleren Teil der 2 dargestellten Verlauf liefern.
Die tatsächlich vom Positionssensor gelieferten räumlichen Koordinaten ergeben jedoch aufgrund des Herzschlags einen verfälschten Verlauf, wie er durch den unteren Teil der Figur repräsentiert ist. In diesem unteren Teil ist im EKG der Herzschlag des Patienten zu erkennen, der einen Einfluss auf die momentane Position des Gefäßes und somit die vom Positionssensor gelieferten Positionsdaten 9 hat, wie dies im unteren Teil schematisch angedeutet ist. Eine Weiterverarbeitung der gewonnenen Bilddaten auf Basis dieser durch die Herzbewegung verfälschten Positionsdaten würde daher zu Fehlern oder Bildartefakten bei der späteren Bilddarstellung führen.
Zur Reduktion bzw. Eliminierung dieser Herzschlag-bedingten Bewegung des Positionssensors werden im vorliegenden Beispiel 3 Varianten vorgeschlagen. Bei der ersten Variante wird der Katheter zunächst in einem Gefäß fixiert. In einer Lernphase werden die Sensorpositionen während eines Herzzyklus aufgenommen und als Bewegungskurve abgespeichert. Selbstverständlich kann auch über mehrere Herzzyklen gemittelt werden, um die Bewegungskurve zu erhalten. Zum Start der Bildaufzeichnung wird die Bewegungskurve mit dem tatsächlichen Herzschlag des Patienten korreliert. Dies kann über bekannte EKG-Techniken erfolgen. Während der Katheterführung und der Akquisition der Katheter-Bilder wird dann für jede erfasste Sensorposition der entsprechende Wert der Bewegungskurve subtrahiert.
Bei einer weiteren Variante wird im Gegensatz zur vorangehenden ersten Variante von einer ortsabhängigen Herzschlagbedingten Bewegung des Sensors ausgegangen, so dass sich in Abhängigkeit von der Katheterposition verschiedene Herzschlagbedingte Bewegungen des Sensors ergeben. Diese ortsabhängige Bewegung wird kompensiert, indem der Katheter in mehr als einer Position fixiert wird und zu diesen fixierten Positionen jeweils Bewegungskurven aufgenommen werden. Der wie in der vorangehenden Variante zu subtrahierende Wert ergibt sich dann aus ortsabhängiger Interpolation zwischen den aufgenommenen ortsabhängigen Bewegungskurven. Dies ist anhand der 3 veranschaulicht, die im linken Teil als schwarze Punkte die während der Bildaufzeichnung erfassten Positionen 9 des Sensors zeigen, die zu einem Katheter-Bild gehören, das zu einem definierten Zeitpunkt des Herzzyklus, synchronisiert mit den Bewegungskurven, aufgenommen wurden. Die weiteren in diesem linken Teil der Abbildung dargestellten Positionen 10 des Sensors gehören zu Katheter-Bildern, die zu anderen, beliebigen Zeitpunkten des Herzzyklus aufgenommen wurden. Diese Positionen sind Herzschlag-bedingt bzgl. des tatsächlichen Gefäßverlaufs ungenau. Durch eine Korrektur der ungenauen Positionen 10 des Sensors auf Basis der vorbestimmten ortsabhängigen Bewegungskurven 11, deren Zuordnung ebenfalls im linken Teil der Figur zu erkennen ist, lassen sich diese Ungenauigkeiten in der aufgezeichneten Position eliminieren oder zumindest deutlich vermindern. Das Ergebnis ist im rechten Teil der 3 zu erkennen, bei dem von den ungenauen ersten Positionsdaten 10 des Sensors jeweils der entsprechende Wert der zugeordneten Bewegungskurve 11 subtrahiert wurde. Die auf diese Weise korrigierten Positionen 12 geben im We sentlichen den Verlauf des Gefäßes wieder, so dass eine Weiterverarbeitung der Bilddaten mit diesen zugeordneten korrigierten Positionen 12 Fehler in der Rekonstruktion oder Registrierung der Bilddaten vermeidet.
Es ist auch möglich, die mindestens 2 Bewegungskurven in zwei fixen Positionen nicht vor der Bildaufzeichnung, sondern beim des Vorschub des Katheters zu erzeugen, während die Akquisition der Katheterbilder während eines möglicherweise automatischen, motorischen Rückzugs des Katheters durchgeführt wird.
Anhand der 4 ist die dritte Variante zur Korrektur der Positionsdaten veranschaulicht. Im Gegensatz zu der vorangehenden ersten und zweiten Variante wird die Position des Sensors für alle Katheter-Bilder, die innerhalb eines Herzzyklus liegen, hier entweder linear oder durch Interpolationsverfahren höherer Ordnung interpoliert. Es werden somit die tatsächlichen Positionsinformationen des Sensors nur zu einem definierten, interessierenden Zeitpunkt der Herzzyklen betrachtet. Andere Positionsinformationen, die nicht zu Katheterbildern gehören, die zu diesem definierten Zeitpunkt erfasst wurden, werden verworfen und zwischen den verbleibenden Stützstellen interpoliert. Auf diese Weise werden Herzschlagbedingte Sensor- bzw. Katheterbewegungen eliminiert. Die Sensor- bzw. Katheterbewegung zwischen zwei Herzzyklen wird durch die Interpolation als zeitlich konstante Bewegung (bei linearer Interpolation) oder als über die Zeit bekannte Bewegungskurve (bei Interpolation höherer Ordnung) angenähert. Wichtig dabei ist, dass zwar während der Katheterführung zu jeder Akquisition eines Katheter-Bildes eine Sensorposition erfasst wird, dass aber nur diejenigen Sensorpositionen anschließend zur Weiterverarbeitung der Bilder verwendet werden, die zu dem definierten, interessierenden Zeitpunkt der Herzzyklen akquiriert wurden. Auf diese Weise wird retrospektives Gating der Katheterbilder ermöglicht.
Die 4 zeigt hierzu im linken Teil zum einen Positionen 9 des Sensors, die zu einem Katheterbild gehören, das zu einem definierten Zeitpunkt des Herzzyklus aufgenommen wurde. Zum anderen zeigen die nicht ausgefüllten Punkte Positionen 10 des Sensors, die zu Katheterbildern gehören, die zu anderen, beliebigen Zeitpunkten des Herzzyklus aufgenommen wurden. Diese Positionen 10 sind Herzschlag-bedingt bzgl. des tatsächlichen Gefäßverlaufs ungenau und werden durch interpolierte Positionsdaten 12 ersetzt. Die Interpolation erfolgt hierbei zwischen den jeweils benachbarten Positionen 9, die zu dem definierten Herzzyklus gehören und als Stützstellen für die Interpolation dienen. Im rechten Teil der Figur sind die durch diese Interpolation erhaltenen Positionsdaten 12 zu erkennen, die zusammen mit den feststehenden Positionsdaten 9 den tatsächlichen Gefäßverlauf mit guter Übereinstimmung wiedergeben. Dieses Interpolationsverfahren bietet sich insbesondere bei langsamer Katheterführung an, da dann die Interpolation die genauesten Werte liefert.
Selbstverständlich lassen sich die vorgenannten Varianten auch für die Korrektur der Atembewegung einsetzen, wobei die Synchronisation dann bspw. durch tiefes Einatmen zu Beginn der Bildaufzeichnung erfolgen kann.

Claims

Verfahren zur Bildgebung mit einem bildgebenden, endoluminalen Instrument (1), mit dem eine Folge von 2D-Bilddaten eines Hohlkanals (2), insbesondere eines Gefäßes, eines Untersuchungsobjektes aufgezeichnet wird, bei dem die Bildaufzeichnung in bekannter zeitlicher Relation zu einer periodischen Bewegung des Untersuchungsobjektes erfolgt und mit einem Positionssensor räumliche Koordinaten des Instrumentes (1) bei jeder Aufzeichnung eines Bildes (5) erfasst und zusammen mit den 2D-Bilddaten des Bildes (5) als Positionsdaten (9, 10) abgespeichert werden, dadurch gekennzeichnet, dass erste Positionsdaten (10), die nicht in einer vorgebbaren Bewegungsphase des Untersuchungsobjektes liegen, vor oder nach der Abspeicherung durch Interpolation zwischen zweiten Positionsdaten (9), die in der vorgegebenen Bewegungsphase liegen, und/oder durch Subtraktion oder Addition vorbestimmter Werte korrigiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Werte durch Aufzeichnung zumindest einer Bewegungskurve (11) mit dem Positionssensor an zumindest einer Position innerhalb des Hohlkanals (2) erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung der vorbestimmten Werte vor der Aufzeichnung der Folge von 2D-Bilddaten erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufzeichnung der vorbestimmten Werte zusammen mit der Aufzeichnung der Folge von 2D-Bilddaten erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmten Werte durch Aufzeichnung von Bewegungskurven (11) mit dem Positionssensor an mehreren Positionen innerhalb des Hohlkanals (2) erhalten werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Werte an Positionen, an denen keine Bewegungskurve (11) aufgezeichnet wurde, zwischen benachbarten Bewegungskurven (11) interpoliert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Bewegung des Untersuchungsobjektes eine Atembewegung ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die periodische Bewegung des Untersuchungsobjektes eine Herzbewegung ist.