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Die Erfindung betrifft eine medizinische Untersuchungseinrichtung zur Aufnahme von Schichtbildern eines Untersuchungsobjekts, insbesondere Magnetresonanzeinrichtung, umfassend eine den Bildaufnahmebetrieb steuernde Steuerungseinrichtung mit wenigstens einem zugeordneten Monitor, an dem der Einstellung der Bildaufnahmemodalitäten dienende Grafikelemente darstellbar sind, die vom Benutzer über ein Eingabemittel in Bezug auf ein am Monitor zeitgleich ausgegebenes Bild positionierbar sind, wobei die Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Bildaufnahmebetriebs in Abhängigkeit der Lage und Art der Grafikelemente ausgebildet ist.
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Zur Aufnahme von Schichtbildern eines Untersuchungsobjekts kommen vornehmlich Magnetresonanz- oder Computertomographieanlagen zum Einsatz. Um die Bildaufnahmemodalitäten exakt einstellen zu können, werden dem Arzt oder der Assistentin an einem oder mehreren Monitoren vorab aufgenommene Übersichts-Schichtbilder, die das Untersuchungsobjekt zeigen, dargestellt. In dieses Bild werden nun ein oder mehrere Grafikelemente eingeblendet, die gegebenenfalls unterschiedlicher Art sein können und über die die Bildaufnahmemodalitäten definiert und vom Arzt individuell eingestellt werden können. Zu nennen sind hier beispielsweise Grafikelemente, die den Ort der Bildaufnahme, also den Untersuchungsort näher definieren, beispielsweise 2D- und 3D-Schichtelemente, die die Lage und Orientierung der aufzunehmenden Schicht bestimmen, oder aber Volumenelemente oder räumliche Gitter, beispielsweise für die CSI-Spektroskopie (CSI = Chemical Shift Imaging). Daneben sind Grafikelemente positionierbar, über die beispielsweise bestimmte im angezeigten Übersichtsbild sichtbare Bereiche quasi ausgeblendet werden können, diese Bereiche werden gesättigt, was über entsprechende Sättigungselemente definiert werden kann.
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Je nach Untersuchungsmethode oder Untersuchungsobjekt kann es nun erforderlich sein, für eine Messung bzw. einen Messauftrag (Messprotokoll) mehrere Grafikelemente zu positionieren, wobei diese im dreidimensionalen Patientenraum, definiert beispielsweise durch drei orthogonal zueinander stehende vorab aufgenommene Übersichtsbilder, primär an der Anatomie des Patienten ausgerichtet werden, gleichzeitig aber häufig auch untereinander in einem festen räumlichen Verhältnis auszurichten sind (z. B. parallel mit vorgegebenem Abstand, senkrecht und mit gemeinsamem Mittelpunkt, in einem vorgegebenen Winkelverhältnis etc.). Die Grafikelemente sind vom Arzt separat zu positionieren, das heißt, der Arzt baut quasi schrittweise den Messauftrag oder das Messprotokoll durch Positionieren der einzelnen Grafikelemente auf. Stellt der Arzt beispielsweise nach abschließender Positionierung fest, dass die von ihm gewählte Anordnung aus welchem Grund auch immer zu ändern ist, führt dies dazu, dass jedes Grafikelement separat erneut zu positionieren ist, was sehr umständlich und zeitaufwändig ist, nachdem hierfür viele manuelle Einzelschritte vorzunehmen sind. Kleine zentrale Veränderungen ziehen immer eine Folge von Korrekturen an zueinander. auszurichtenden Objekten nach sich, die für eine aussagekräftige Bildaufnahme aber zwingend vorzunehmen sind.
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EP 1 220 154 A2 offenbart ein Magnetresonanz-Bildaufnahmeverfahren und -Bildaufnahmesystem. Auf einem Display werden Localizer-Images dargestellt und Voreinstellungs-Marker positioniert. Da die Bildaufnahme typischerweise in Form von Stapeln einzelner Schichtbilder erfolgt, können die Voreinstellungs-Marker vorzugsweise gruppenweise bewegt oder rotiert werden.
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US 2002/0081009 A1 offenbart ein Magnetresonanz-Bildaufnahmeverfahren und -Bildaufnahmesystem. Auf einem Display werden Localizer-Images dargestellt und Voreinstellungs-Marker positioniert. Eine gemeinsame Bewegung aller Voreinstellungs-Marker ist mittels eines zusätzlich dargestellten Icons möglich.
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Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, eine medizinische Untersuchungseinrichtung anzugeben, die ein einfacheres Einstellen der Bildaufnahmemodalitäten unter Verwendung der Grafikelemente zulässt.
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Zur Lösung dieses Problems ist eine medizinische Untersuchungseinrichtung gemäß Anspruch 1 vorgesehen.
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Die erfindungsgemäße Untersuchungseinrichtung bietet dem Arzt die Möglichkeit, die am Monitor dargestellten, von ihm beispielsweise bereits positionierten Grafikelemente im Bedarfsfall über ein geeignetes Eingabemittel miteinander zu koppeln, also ihre Lagebeziehung zueinander quasi ”einzufrieren” und eine Elementgruppe zu bilden, die bei einer korrekturbedingten Lageveränderung eines ausgewählten Grafikelements innerhalb der Gruppe komplett bewegt wird, das heißt, die Lagebeziehung aller gekoppelten Elemente bleibt beibehalten. Die gekoppelten Grafikelemente können vom Anwender interaktiv nach vorgenommener Kopplung beliebig positioniert werden. Nachdem die Kopplung bedarfsabhängig erwirkt werden kann, kann der Arzt folglich einerseits wie bisher die Grafikelemente beliebig im Hinblick auf die von ihm gewünschte Messung positionieren, zum anderen sind gegebenenfalls nötige Änderungen sehr schnell durchführbar, nachdem das umständliche Repositionieren aller einzelnen Grafikelemente aufgrund der Kopplung entfällt.
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Die Grafikelemente sind reversibel koppel- und entkoppelbar, wobei entkoppelte Grafikelemente separat veränderbar sind. Der Arzt oder die Assistentin kann also zu beliebigen Zeitpunkten die Kopplung bzw. Gruppierung erwirken bzw. aufheben, so dass ein sehr hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Elementpositionierung gegeben ist. Die Kopplung kann über ein geeignetes Eingabemittel, z. B. die übliche Computermaus oder eine Tastatur-Parametereingabe etc. erwirkt bzw. aufgehoben werden, gleichermaßen kann die gekoppelte Elementgruppe über dieses Eingabemittel lagemäßig verändert werden.
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In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die zu koppelnden Grafikelemente benutzerseitig auswählbar sind, das heißt, dem Arzt oder der Assistentin ist insoweit Handlungsfreiheit gegeben, als er selbst z. B. über das Eingabemittel bestimmen kann, welche Grafikelemente er für eine nachfolgende verbundweise Repositionierung koppeln möchte. Alternativ ist es denkbar, dass bei Anwahl des Kopplungsmodus automatisch alle dargestellten Grafikelemente gekoppelt werden. Das heißt, der Kopplungsverbund ist quasi beliebig konfigurierbar.
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Wie bereits beschrieben sind in ihrer Art unterschiedliche Grafikelemente zum Festlegen der Bildaufnahmemodalitäten verwendbar. Wenngleich grundsätzlich die Möglichkeit besteht, bei einer Kopplung von in ihrer Art unterschiedlichen Grafikelementen eine Verbundverschiebung durch Auswahl eines beliebigen Gruppenelements zu ermöglichen, sieht eine zweckmäßige Erfindungsausgestaltung demgegenüber vor, dass als Grafikelement, bei dessen Lageveränderung die gekoppelten Grafikelemente folgen, nur ein Grafikelement einer vorbestimmten Art auswählbar ist, wobei andersartige Grafikelemente bei gegebener Kopplung separat unbewegbar sind, oder in Bezug auf die übrigen gekoppelten, lagefest verbleibenden Grafikelemente separat bewegbar sind. Gemäß dieser Erfindungsausgestaltung werden die Grafikelemente abhängig von ihrer Art hierarchisch gegliedert, sie können in Primärelemente, die einer Auswahl als lagebestimmendes Element zugänglich sind, und Sekundärobjekte, die nicht ausgewählt werden können, unterschieden werden. Beispielsweise kann als Grafikelement nur ein solches wählbar sein, über das der Ort der Bildaufnahme, insbesondere in Form einer Ebene oder eines Volumens bestimmt wird. Ein solches Grafikelement kann z. B. ein 2D- oder 3D-Schichtelement, ein Volumenelement oder ein räumliches Gitter, über das ein Untersuchungsvolumen definiert wird, sein. Ist also innerhalb der Gruppe ein solches Element enthalten, kann es angewählt und der Verbund in Abhängigkeit der Bewegung dieses Elements verschoben werden. Sind andere Elemente eingebunden, die als Sekundärelemente klassifiziert werden, wie z. B. Sättigerelemente, so sind bezüglich dieser Elemente im Kopplungsfall unterschiedliche Ausgestaltungen hinsichtlich deren Bewegbarkeit denkbar. Zum einen ist es möglich, dass diese andersartigen Grafikelemente bei gegebener Kopplung separat unbewegbar sind, das heißt, es ist nicht möglich, einen Sättiger bei bestehender Kopplung zu repositionieren. Alternativ dazu besteht die Möglichkeit, dass solche Elemente separat bewegbar sind, während alle anderen gekoppelten Elemente lagefest verbleiben. Denkbar ist dies beispielsweise in dem Fall, dass innerhalb der Gruppe mehrere einzelne Schichten bestimmende 2D- oder 3D-Schichtelemente wie auch mehrere Sättigerelemente eingebunden sind. Innerhalb dieser Gruppe kann nun ein Schichtelement als Primärelement im Falle der Kopplung ausgewählt werden, bei dessen Bewegung der gesamte Verbund mitbewegt wird. Wird aber eines der Sättigerelemente bei gegebener Kopplung bewegt, so bleibt der Rest lagefest.
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Mitunter sind Anwendungen denkbar, bei denen es ausreichend wäre, beispielsweise nur die Grafikelemente, über die der Ort der Bildaufnahme bestimmt wird, zu repositionieren, während beispielsweise ein oder mehrere positionierte Sättigerelemente durchaus ortsfest verbleiben können. Dies ist mitunter von der Art der Bewegung oder der Richtung der Bewegung abhängig. Denkbar ist beispielsweise bei einer Herzkammeraufnahme, bei der mehrere 2D-Schichtelemente sternförmig und sich in der Mitte kreuzend positioniert sind, bei einer Rotation der sternförmigen Anordnung um den mittigen Ebenenschnittpunkt nur die die Ebenen bestimmenden Grafikelemente zu rotieren und die außen herum gesetzte Sättigerelemente verbleiben, während bei einer Längsverschiebung egal in welche Richtung der gesamte Verbund folgt. Hierzu kann es zweckmäßig sein, bei einer Mitbewegung nur eines Teils der gekoppelten Grafikelemente nur die mit dem ausgewählten Grafikelement gleichartigen Grafikelemente mitzubewegen.
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Insgesamt lässt die erfindungsgemäße medizinische Untersuchungseinrichtung ein wesentlich einfacheres, schnelleres und flexibleres Einstellen der Bildaufnahmemodalitäten zu. Positionierungsfehler (z. B. versehentliche Überlappungen oder ein Auseinanderdriften radialer Schichten etc.) können vermieden werden. Ferner besteht die Möglichkeit zur Echtzeit-Positionierung von komplexen MR-Grafikelementgebilden. Als Verwendungsbeispiele sind folgende, jedoch nicht abschließend aufgeführte Beispiele zu nennen:
- a) die Positionierung von radialen (sternförmigen) Schichten, z. B. für die Herz- oder Kniebildgebung,
- b) die Positionierung von drei orthogonalen Schichten, z. B. für ein Kathetertracking, bei dem die orthogonalen Schichten mit der Katheterspitze gekoppelt werden und auf diese Weise bei einer Katheterbewegung automatisch die Schichten mitgeführt werden, so dass ein fly-through-Aufnahmemodus während der Bewegung des Katheters durch ein Gefäß möglich ist, ferner bei einer interaktiven Bildgebung oder ein Herzbildgebung,
- c) die Positionierung eines CSI-Gitters, das insbesondere durch Sättigungselemente in allen Raumrichtungen begrenzt ist, im Rahmen einer CSI-Spektroskopie,
- d) die Positionierung von aneinander hängenden 2D- oder 3D-Schichtelementen, z. B. für ”Concatenated Scans” zur peripheren Angiographie-Bildgebung oder für Ganzkörperuntersuchungen, sowie
- e) die Positionierung von Sättigungselementen, die parallel zu 2D- oder 3D-Schichten liegen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Untersuchungseinrichtung zur Darstellung der grundlegenden Vorgehensweise zur Einstellung der Schichtbildaufnahmemodalitäten,
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2 ein Ausführungsbeispiel zur Elementpositionierung nach vorangehender Kopplung durch Bewegung eines ausgewählten Grafikelements,
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3 eine Darstellung der individuellen Modifikation eines Sekundär-Grafikelements bei gegebener Kopplung, und
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4 eine Darstellung zur Modifikation eines CSI-Raumgitters.
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1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine erfindungsgemäße Untersuchungseinrichtung 1 in Form einer Magnetresonanzanlage, mit dem eigentlichen Anlagenteil 2 zur Bildaufnahme sowie der Steuerungseinrichtung 3 mit zugeordnetem Monitor 4, an dem aufgenommene Bilder ausgegeben werden können. Am Monitor 4 sind exemplarisch drei Schnittbilder gezeigt, die ein Untersuchungsobjekt, hier den Kopf eines Patienten, sagittal, koronal und transversal zeigen. Um für nachfolgende Messungen die Bildaufnahmemodalitäten im Hinblick auf den eigentlichen Untersuchungsbereich festlegen und diesen optimal aufnehmen zu können, ist es dem Arzt oder der Assistentin möglich, in die jeweilige Bildaufnahme Grafikelemente einzublenden, denen bestimmte Funktionen, die seitens der Steuerungseinrichtung 3 erkannt werden, zugeordnet sind, und die die Einstellung der Bildaufnahmemodalitäten zulassen, welche anschließend von der Steuerungseinrichtung 3 nachvollzogen werden. Im gezeigten Beispiel sind drei Grafikelemente in der Bilddarstellung a) eingezeichnet, nämlich ein erstes Grafikelement 5a, bei dem es sich z. B. um ein aus mehreren Einzelschichten bestehendes 3D-Schichtelement handelt, über das die Einzelschichten des zentral interessierenden Untersuchungsobjekts, hier des Gehirns, definiert werden. Oberhalb und unterhalb des 3D-Schichtelements 5a sind zwei Grafikelemente 5b dargestellt, bei denen es sich um Sättigerelemente handelt, die bewirken, dass die über sie definierten Bildbereiche im nachfolgend erhaltenen Bild beispielsweise geschwärzt dargestellt sind. Über ein Eingabemittel 6, bei dem es sich um eine Computermaus oder um eine Tastatur oder dergleichen handeln kann, kann der Arzt zum einen anwählen, welche Grafikelemente er überhaupt angezeigt haben möchte, zum anderen kann er diese lagemäßig positionieren. Ferner ist es ihm hierüber möglich, im Bedarfsfall die dargestellten Elemente miteinander zu koppeln, um sie im Bedarfsfall verbundmäßig positionieren zu können. Dies wird nachfolgend anhand der 2–4 in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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2 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung ein an einem Monitor gezeigtes Untersuchungsobjekt 7, beispielsweise eine Short-Axis-Darstellung der linken Herzkammer. Der Arzt hat bereits mehrere, im gezeigten Beispiel vier Grafikelemente 8, bei denen es sich allesamt um 2D-Schichtelemente handelt, sternförmig positioniert, es handelt sich um eine radial-slices-Anordung, die Grafikelemente 8 schneiden sich im Mittelpunkt P. In den Ecken wurden weitere Grafikelemente 9 in Form einzelner Sättigerelemente positioniert.
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Stellt der Arzt nun fest, dass die von ihm gewählte sternförmige Positionierung zu ändern ist, kann er über das Eingabemittel 6, beispielsweise durch Anwahl eines entsprechenden Buttons, der parallel zur Bilddarstellung am Monitor gezeigt wird, die Grafikelemente in ihrer Lagebeziehung zueinander koppeln, wobei er dies für alle Grafikelemente 8, 9 vornehmen kann, oder nur beispielsweise für die Grafikelemente 8, er kann dies also bei entsprechender Konfigurierung der Gesamtauslegung wählen. Denkbar ist es auch, dass automatisch stets alle dargestellten Grafikelemente miteinander gekoppelt werden.
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Der Arzt wählt nun innerhalb der Grafikelemente 8 ein Schichtelement aus, das er hierüber als Primärelement definiert. Im gezeigten Beispiel wird das Schichtelement 8a selektiert. Eine Auswahl eines Grafikelements 9 zur Bestimmung desselben als Primärelement ist nicht möglich, nachdem die Konfiguration zweckmäßigerweise derart ist, dass als Primärelemente nur solche gewählt werden können, die der Bestimmung des Ortes der Schichtbildaufnahme dienen, wie eben beispielsweise die Schichtelemente.
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Der Arzt hat nun unterschiedliche Möglichkeiten, wie er den gekoppelten Verbund repositionieren kann. Einerseits ist es denkbar, die sternförmige Anordnung um ihren Mittelpunkt P zu verdrehen, das heißt es erfolgt eine reine rotative Lageveränderung. Dies ist im oberen Teil in 2 dargestellt. Durch Anwählen beispielsweise über einen Mauscursor wird nun das Schichtelemente 8a um einen Winkel α wie durch den Pfeil dargestellt nach rechts verdreht in die im oberen rechten Bild gezeigte Stellung. Sämtliche gekoppelten Schichtelemente 8 folgen dieser Rotationsbewegung und ändern ihre Position, wobei die Lagebeziehung aller Schichtelemente 8 zueinander gleich bleibt, das heißt sie ändern ihren Winkel zueinander nicht. Wie das obere Schaubild in 2 zeigt, bleiben bei dieser Ausführungsform die Positionen der Grafikelemente 9 lagefest, das heißt sie werden trotz gegebener Kopplung nicht bewegt. Bei diesem Beispiel ist die Mitbewegung dieser Sättigerelemente abhängig von der Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsart. Im Falle einer reinen Rotationsbewegung ist eine Lageänderung der Grafikelemente 9 nicht erforderlich, was seitens der Steuerungseinrichtung 3 automatisch erkannt wird, weshalb quasi automatisch bewegungsabhängig die Kopplung temporär aufgehoben wird.
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Alternativ zur Rotation ist die im unteren Teil in 2 gezeigte Längsverschiebung. In diesem Fall wird beispielsweise auch nach vorheriger Anwahl des Schichtelements 8a oder des Schnittpunkts P der gesamte gekoppelte Verbund etwas nach rechts oben verschoben, wie durch den Pfeil dargestellt. In diesem Fall werden alle gekoppelten Elemente, also sowohl die Grafikelemente 8 als auch die Grafikelemente 9, entsprechend der Lageänderung des ausgewählten Schichtelements 8a etwas nach rechts oben verschoben, der Verbund wird also in toto bewegt.
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3 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel. Hier sind vier Grafikelemente 10 in Form von 2D-Schichtelementen in paralleler Anordnung im Wesentlichen positioniert worden. Oberhalb und unterhalb des Schichtelementverbundes ist jeweils ein Grafikelement 11 in Form eines Sättigerelements positioniert worden. Um den gesamten Verbund verschieben zu können, müsste der Arzt ein Grafikelement 10 anwählen und als Primärelement definieren. Bei einer Verdrehung oder Verschiebung würden dann alle gekoppelten Elemente, nämlich die weiteren Schicht-Grafikelemente 10 wie auch die gekoppelten Sättiger-Grafikelemente 11 der Lageänderung folgen. Soll bei bestehender Kopplung aber nicht der gesamte Verbund, sondern beispielweise lediglich das untere Schichtelement etwas verdreht werden, wie durch den Pfeil dargestellt ist, so kann das Sättiger-Grafikelement 11 trotz gegebener Kopplung in die neue Position gebracht werden, wie in 3 rechts dargestellt ist. Denn ein solches zwar gekoppeltes Grafikelement, bei dem es sich aber nicht um ein ausgewähltes Primärelement handelt, kann jederzeit in seiner Position trotz der gegebenen Kopplung variiert werden. Wie in 3 rechts gezeigt ist, werden alle anderen Grafikelemente in ihrer Position nicht verändert, sondern lediglich das untere, selektierte Grafikelement 11.
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4 zeigt ein weiteres Anwendungsbeispiel, bei dem ein Grafikelement 12 in Form eines CSI-Gitters, über das ein Volumen im Rahmen einer CSI-Spektroskopie bestimmt wird, eingezeichnet ist. Die CSI-Spektroskopie lässt die Ermittlung der chemischen Bestandteile innerhalb eines ausgewählten Volumens, das über das CSI-Volumengitter definiert wird, und das selbst aus einer Vielzahl einzelner Volumenelemente besteht, zu. Dem Grafikelement 12 zugeordnet sind vier weitere Grafikelemente 13 in Form separater Sättigerelemente. Wählt der Arzt nun die Kopplung der gezeigten Grafikelemente 12, 13, und wünscht er das Grafikelement 12, also das CSI-Volumengitter zu vergrößern, wie durch die beiden Pfeile dargestellt, so folgen aufgrund der Kopplung die beiden Sättigerelemente 13a, sie werden nach oben bzw. nach unten verschoben, während die beiden Sättigerelemente 13b lagefest verbleiben. Der Arzt könnte nun beispielsweise in gleicher Weise eine seitliche Ausdehnung vornehmen, in diesem Fall würden dann die Sättigerelemente 13b nach außen verschoben werden.
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An dieser Stelle ist darauf hinzuweisen, dass unter dem Begriff ”Einstellung der Bildaufnahmemodalitäten” jedwede Einstellmaßnahme zu verstehen ist, die die Aufnahme von Informationen über die Untersuchungseinrichtung aus dem oder von dem Untersuchungsobjekt bietet. Es muss sich hierbei nicht um ein optisch ausgebbares Bild handeln, vielmehr können auch Informationen, die beispielsweise im Rahmen der CSI-Spektroskopie verarbeitet werden, im Sinne einer ”Bildaufnahme” erfasst werden.
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Neben der Bestimmung von Primärelementen, die aufgrund ihrer Art geeignet sind, überhaupt ausgewählt werden zu können, und bei deren lagemäßige Veränderung alle gekoppelten Elemente folgen, sowie von Sekundärelementen, die nicht als der Verbundverschiebung zugrunde zu legende Elemente ausgewählt werden können, und die als Sekundärobjekt jederzeit vom Anwender individuell manipuliert werden können, ohne dass dazu der gesamte Verbund aufgelöst werden muss oder der Verbund folgen würde, ist es auch denkbar, tertiäre Grafikobjekte zu definieren, wie z. B. Navigatorstifte oder dergleichen, die vom Kopplungsmodus generell nicht erfasst werden können. Sie können nicht in den Elementverbund eingebunden werden, folgen also grundsätzlich den Veränderungen des Primärobjektes nicht und lassen sich jederzeit (wie ein Sekundärobjekt) individuell positionieren.
