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Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Orientierungsbestimmung eines sich in einem Objekt befindlichen Instruments mittels 2D-Projektionsbildern sowie dessen Einordnung in einem 3D-Bilddatensatz.
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Bei bestimmten klinischen Untersuchungen oder Behandlungen besteht die Notwendigkeit, die Lage und die Orientierung von Instrumenten, wie beispielsweise Kathetern, im Körper eines Patienten exakt zu bestimmen. Beispiele für solche Anwendungen sind minimal-invasive Untersuchungen oder Behandlungen mit Endoskopen, Laparoskopen oder Kathetern, welche jeweils über eine kleine Körperöffnung in den Patienten eingeführt werden. Katheter kommen häufig im Rahmen kardiologischer Untersuchungen zum Einsatz, beispielsweise bei Arrhythmien des Herzens, die heutzutage durch so genannte Ablations-Prozeduren behandelt werden.
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Die Positions- und Orientierungsbestimmung von medizinischen Instrumenten ist auch bei Katheter-Interventionen, insbesondere bei der Verwendung bildgebender Katheter für die intrakardiale oder intravaskuläre Ultraschallbildgebung, aber auch bei der OCT-Bildgebung oder bei Anwendungen, bei den Katheter in dreidimensionalen Bilddaten navigiert werden, von besonderer Wichtigkeit.
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Wird ein Ultraschall-Katheter in einen Patienten eingeführt, um beispielsweise mit dem sich an der Katheterspitze befindlichen Ultraschallsensor eine Ultraschallaufnahme zu generieren, ist die exakte Position und Orientierung der Katheterspitze bei der Aufnahme eines jeden Einzelbildes wichtig, da die Lage der Einzelbilder zur späteren Rekonstruktion eines dreidimensionalen Ultraschallbilddatensatzes sehr wichtig ist, um ein dreidimensionales Volumen ohne Artefakte zusammensetzen zu können.
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Die exakte Bestimmung der Position und Orientierung eines medizinischen Instruments wird im Stand der Technik mit elektromagnetischen Lokalisierungssystemen (beispielsweise der Firma Biosense Webster, Kalifornien, USA) durchgeführt. Dabei werden Sensoren zur Detektion elektromagnetischer Feldänderungen in das medizinische Instrument integriert, während um den Patienten herum ein elektromagnetisches Feld aufgebaut wird. Dadurch lassen sich die drei Positions-Freiheitsgrade (X-, Y- und Z-Koordinaten) sowie die drei Orientierungs-Freiheitsgrade („pitch”, „yaw” und „roll”-Informationen) bestimmen. Diese bekannten Systeme weisen jedoch den Nachteil auf, dass keine Standard-Instrumente eingesetzt werden können, sondern beispielsweise teure modifizierte Katheter mit integrierten Sensoren verwendet werden müssen, die meist nur sehr spezielle Applikationen unterstützen. Auch sind die Positions- und Orientierungsdaten nicht exakt, da ferromagnetische Materialien in der Umgebung des Sensors Verzerrungen des Magnetfelds zur Folge haben, die zur Positionsungenauigkeit führen. Diese Ungenauigkeit kann im Bereich von einigen Millimetern liegen, was deutlich schlechter ist als die Auflösung interventioneller Röntgensysteme.
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Darüber hinaus existieren Systeme, bei denen Beschleunigungssensoren an der Instrumentenspitze eingesetzt werden, um die jeweilige Veränderung der Lage der Instrumentenspitze im Körper des Patienten über Änderungen der Beschleunigung festzustellen. Auch diese Systeme eignen sich nur bedingt für die exakte Positions- und Orientierungsbestimmung, beispielsweise einer Katheterspitze zur Aufnahme von dreidimensionalen Ultraschallbildern, da Bewegungen des Patienten, die nicht zu einer Relativverschiebung zwischen dem aufzunehmenden Organ und dem aufnehmenden Ultraschallsensor in der Katheterspitze führen, dennoch als Lageänderung der einzelnen Teilbilder detektiert werden.
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Schließlich existieren biplane Röntgen-Bildgebungssysteme, wie beispielsweise das Angiographiesystem AXIOM Artis dBC zur Katheterlokalisation. Die
DE 102 10 647 A1 beschreibt die Ermittlung von fünf Freiheitsgraden der Katheter-Position/-Orientierung, indem mit Hilfe zweier Röntgenbilder, die aus unterschiedlichen Angulationen des C-Bogens eines Röntgensystems aufgenommen werden, die fünf Freiheitsgrade ermittelt werden. Hierfür wird die Position der Katheterspitze in beiden zweidimensionalen Durchleuchtungsbildern detektiert und eine Orientierungslinie begrenzter Länge des Katheterspitzenabschnitts bestimmt. Diese Orientierungslinie wird dann unter Aufspannen zweier Rückprojektionsebenen, die von den beiden Orientierungslinien in den jeweiligen Durchleuchtungsbildern und der Strahlenquelle aufgespannt werden, rückprojiziert, wodurch sich eine Schnittgerade beider sich schneidender Rückprojektionsebenen ergibt, die sowohl die genaue Position als auch zwei Freiheitsgrade der Orientierung (nämlich die Richtung) des Katheterspitzenabschnitts angibt. Die zwei Richtungs-Freiheitsgrade („pitch” und „yaw”) können damit bestimmt werden, nicht aber der dritte Orientierungs-Freiheitsgrad „roll”.
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Im Folgenden werden zur Vereinfachung die drei Positionsfreiheitsgrade im XYZ-Koordinatensystem als „Position” des Instruments, die zwei „pitch”- und „yaw”-Freiheitsgrade als „Richtung” des Instruments und der „roll”-Freiheitsgrad als „Drehung” des Instruments bezeichnet. „Richtung” und „Drehung” ergeben die Orientierung des Instruments.
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Somit ist die Drehung des Instruments, nämlich die Drehung beispielsweise eines Katheters um dessen Längsachse, nicht mit der vorgenannten Methode bestimmbar. Die Kenntnis dieses Drehungs-Freiheitsgrades ist aber Voraussetzung für verschiedene medizinische Anwendungen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Orientierungsbestimmung eines sich in einem Objekt befindlichen Instruments anzugeben, wobei eine besonders hohe Genauigkeit hergestellt werden und eine breite Verfügbarkeit von lokalisierbaren Kathetern für beliebige Applikationen und für Herstellerunabhängige Marktsegmente möglich sein soll.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch die zur Ausführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß Anspruch 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen entsprechend.
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Die Erfindung beschreibt einen Lösungsansatz, der die Bestimmung aller sechs Freiheitsgrade eines Abschnitts eines Instruments in einem Untersuchungsbereich eines Objekts ermöglicht, indem zur Orientierungsbestimmung mindestens ein zweidimensionales Bild des Untersuchungsbereichs aufgenommen wird und auf oder an dem Abschnitt des Instruments befindliche Markierungen erkannt werden. Nach dem Erkennen der Markierungen wird ein Markierungsmuster gebildet und das Markierungsmuster wird vorbekannten Mustern zugeordnet bzw. mit diesen verglichen, um die Orientierung des Instrumentenabschnitts anzugeben.
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Zur Bestimmung der Positions- und zum Teil auch der Orientierungsdaten des Abschnitts des Instruments eignet sich das im Stand der Technik vorbekannte Verfahren nach der
US 2003/0220555 A1 . Hier werden mindestens zwei beispielsweise aus unterschiedlichen bevorzugt zueinander orthogonalen C-Bogen-Angulationen aufgenommene Röntgenbilder ermittelt und die Position der Katheterspitze mit Hilfe von Rückprojektionsalgorithmen in den beiden Röntgenbildern detektiert. Mittels einer vorab durchgeführten C-Bogen-offline-Kalibrierung kann die dreidimensionale Position des Abschnitts des Instruments im Untersuchungsbereich des Patienten ermittelt werden, indem die in den beiden Röntgenbildern detektierten zweidimensionalen Positionen des Abschnitts in den dreidimensionalen Raum rückprojiziert werden. Durch die Festlegung eines bestimmten Abschnitts des Instruments, der durch wenigstens zwei Punkte bzw. Bereiche begrenzt wird, kann die Richtung des Abschnitts mittels der Bestimmung einer Strecke bestimmt werden, die sich aus dem Schnittbild der rückprojizierten Abschnitte aus den zwei zweidimensionalen Bildern ergibt.
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Durch die Mustererkennung von sich auf oder an dem Abschnitt des Instruments befindlichen Markierungen kann nicht nur die Richtung sondern auch die Drehung der vorab bestimmten Strecke (Instrumentenabschnitt), insbesondere die Drehung eines rotationssymmetrischen medizinischen Instruments, um dessen Längsachse bestimmt werden. Neben der Drehung kann auch die Richtung des Instrumentenabschnitts mittels der Mustererkennung bestimmt werden, indem beispielsweise ellipsenförmig erkannte Kreismarkierungen auf eine entsprechende Neigung des Abschnitts schließen lassen.
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Mit Vorteil sind die Markierungen auf dem Abschnitt dem Bildaufnahmeverfahren anpassbar. Beispielsweise können die Markierungen aus Materialveränderungen im Abschnitt des Instruments bestehen, wobei unterschiedliche Materialien aufgrund ihrer unterschiedlichen Röntgendichte in einem zweidimensional aufgenommenen Röntgen-Projektionsbild erkannt werden. Die Markierungen sind mit Vorteil längs des Abschnitts spiral-, sägezahn-, rechteck-, sinus- oder wendelförmig angeordnet. Die erfindungsgemäßen Markierungen können Einbuchtungen oder auch Ausnehmungen des Abschnitts sein, sofern diese im zweidimensionalen Bild, je nach Aufnahmeverfahren, erkennbar sind. Schließlich ist auch eine entsprechende Formänderung des Instruments bzw. des entsprechenden Abschnitts des Instruments möglich, so dass aufgrund beispielsweise asymmetrischer Formen oder Formänderungen des Abschnitts die Markierungen realisiert werden.
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Später lässt sich nach dem Erkennen der Markierungsmuster die Orientierung des Instrumentenabschnitts, wie beispielsweise einer Katheterspitze, farblich am Bildschirm darstellen, beispielsweise durch ein Längsmuster aus verschiedenen Farben, das die Drehung einer rotationssymmetrischen Spitze markiert.
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Zur Bestimmung der Positions- und Orientierungsinformationen des Abschnitts zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil dadurch aus, dass mindestens ein zweites zweidimensionales Bild des Untersuchungsbereichs aufgenommen wird, das in einem bestimmten Winkel zum ersten zweidimensionalen Bild steht, wodurch sich die Position eines insbesondere linienförmigen Abschnitts des Instruments in den beiden zweidimensionalen Bildern entsprechend der vorgenannten Methode bestimmen lässt. Die Richtung des Abschnitts wird durch eine Positionsbestimmung zweier den Abschnitt begrenzender Punkte oder Bereiche in den beiden zweidimensionalen Bildern bestimmt. Beispielsweise kann die Richtung einer Katheterspitze, d. h. die „pitch”- und „yaw”-Freiheitsgrade, mittels der Bestimmung zweier die Katheterspitze begrenzender Punkte in den beiden zweidimensionalen Bildern detektiert werden. Die Markierungen an der Katheterspitze können jedoch auch zur Bestimmung der Richtungsinformation ohne eine Vorabbestimmung der den Abschnitt begrenzender Punkte oder Bereiche herangezogen werden, sofern die Art des Musters eine solche Richtungsbestimmung zulässt.
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Die Orientierungs- und/oder Positionsdaten des Abschnitts lassen sich mit Vorteil in einen dreidimensionalen Datensatz des Untersuchungsbereichs des Objekts einordnen und dienen zur Darstellung des Abschnitts des Instruments zusammen mit dem dreidimensionalen Datensatz an einem Anzeigegerät, wobei der dreidimensionale Datensatz mit Vorteil den zu untersuchenden Bereich, wie beispielsweise ein Gefäß eines Patienten, zeigt. Dabei kann die Drehung des dreidimensional dargestellten Instruments farbig auf der 3D-Repräsentation des Instruments codiert sein.
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Gemäß der Erfindung lassen sich mit Hilfe des Verfahrens Katheterspitzen in entsprechenden Untersuchungsbereichen des menschlichen oder tierischen Körpers bestimmen, insbesondere in Gefäßabschnitte eingeführte Katheterspitzen. Die zur Erfassung der Orientierung der Katheterspitze aufgenommenen zweidimensionalen Bilder sind mit Vorteil Röntgen-Durchleuchtungsbilder.
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Während der Aufnahme der oder des zweidimensionalen Bildes werden nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung gleichzeitig Bewegungsdaten des Objekts bzw. des Untersuchungsbereichs aufgezeichnet und in einem separaten Bewegungsdatensatz abgespeichert. Diese Bewegungsdaten sind insbesondere dann wichtig, wenn mittels des Katheters Bilddaten aus dem zu untersuchenden, sich bewegenden Bereichs gewonnen werden. Wird der Katheter zur Einführung eines Bildaufnahmegeräts, wie beispielsweise eines Ultraschallsensors, benutzt, der in oder an der Spitze des Katheters, d. h. an dem Abschnitt des Instruments, befestigt ist, so ist eine Abspeicherung der Orientierungs- und Positionsdaten des Abschnitts, insbesondere zusammen mit den Bewegungsdaten, sehr wichtig. In diesem Fall lassen sich eine Reihe von beispielsweise mittels eines Ultraschallsensors aufgenommener zweidimensionaler Teil-Bildbereiche später in ihrer Lage zueinander exakt zuordnen, wodurch eine Rekonstruktion eines dreidimensionalen Volumens ermöglicht wird. Für die Genauigkeit der Rekonstruktion ist die exakte Lage und die Orientierung der aufgenommenen Ultraschallbilder besonders wichtig.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch eine Vorrichtung zur Orientierungsbestimmung eines sich in einem Untersuchungsbereichs eines Objekts befindlichen Abschnitts eines Instruments angegeben, mit einer Aufnahmeeinrichtung zum Aufnehmen mindestens eines ersten zweidimensionalen Bildes des Untersuchungsbereichs sowie einer Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung zum Erkennen von sich auf oder an dem Abschnitts des Instruments befindlichen Markierungen zum Bilden eines Markierungsmusters und zum Zuordnen des Markierungsmusters zu vorbekannten Mustern, die die Orientierung des Instrumentenabschnitts, ggf. auch die Richtung, angeben. Mit Vorteil wird hierfür ein C-Bogen-Röntgengerät verwendet, dass das mindestens eine erste zweidimensionale Bild aufnimmt, während die Markierungen längs des Abschnitts eine gegenüber dem Material des Abschnitts unterschiedliche Röntgendichte aufweisen, um zu gewährleisten, dass diese in dem zweidimensionalen Bild erkennbar sind.
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Unterliegt das Objekt bzw. der Untersuchungsbereich einer rhythmischen oder arrhythmischen physiologischen Bewegung (beispielsweise Herzschlag oder Atmung), wird zur Erreichung einer optimalen Registrierung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform darauf geachtet, dass die Bewegungsdaten gleichzeitig mit den Bilddaten des sich in der Katheterspitze befindlichen Ultraschallsensors aufgenommen werden. Auch die gesteuerte Aufnahme anhand der Bewegungsdaten ist möglich. Hierzu wird die Herz- oder Atemphase des Patienten mit einem geeigneten Gerät (beispielsweise EKG-Gerät für das Herz oder Brustgürtel für die Atmung) aufgenommen und die einzelnen zweidimensionalen Ultraschallbilder werden zu bestimmten Zeitpunkten beispielsweise nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach Auftreten der R-Zacke aufgenommen, um einen möglichst bewegungsarmen Zustand des Herzens aufzunehmen. Es handelt sich dann um eine EKG-getriggerte Aufnahme.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben: Dabei zeigen:
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1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Aufnahmevorrichtung,
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2a, 2b zwei Darstellungen eines mit den erfindungsgemäßen Markierungen versehenen Instrumentenabschnitts in unterschiedlichen Orientierungen,
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3a, 3b eine alternative Ausführungsform des Abschnitts des Instruments nach 2a, 2b ebenfalls in unterschiedlichen Orientierungen,
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4 eine 3D-Darstellung des erfindungsgemäßen detektierbaren Abschnitts nach symbolischer 3D-Rekonstruktion des Instrumenten-Abschnitts. Die Drehung des Abschnitts ist farbig auf der 3D-Darstellung des Abschnitts codiert, und
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5 die schematische Darstellung einer Anzeige eines sich in einem Gefäß befindlichen Ultraschallsensors, der an der Spitze eines Katheters befestigt ist.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemaße Untersuchungs- und/oder Behandlungseinrichtung 1 mit einer Aufnahmeeinrichtung 2, die zweidimensionale Bilder eines Untersuchungsbereichs 6 eines Objekts 7 aufnimmt. Dargestellt ist eine mit einem C-Bogen 3 verbundene Röntgenstrahlenquelle 4 und ein Strahlendetektor 5, beispielsweise ein Festkörperbilddetektor, der Durchleuchtungsbilder der Strahlenquelle 4 aufnimmt. Der Untersuchungsbereich 6 eines als Objekt 7 dargestellten Patienten befindet sich im Wesentlichen im Isozentrum des C-Bogens, so dass er in voller Gestalt im aufgenommenen zweidimensionalen Durchleuchtungsbild zu sehen ist.
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Der Betrieb der Einrichtung 1 wird über eine Steuerungs- und Verarbeitungseinrichtung 14 gesteuert, die beispielsweise auch den Bildaufnahmebetrieb steuert. Sie umfasst eine nicht weiter gezeichnete Bildverarbeitungseinrichtung, ein Eingabegerät 10 und ein Anzeigegerät 9, wobei ein Speicher verschiedene Datensätze abspeichert. Schematisch dargestellt ist die Abspeicherung des zweidimensionalen Datensatzes 12, des dreidimensionalen Datensatzes 8 und eines Bewegungsdatensatzes 13, der der Verarbeitungseinrichtung 14 über einen Bewegungsdetektor 21, wie beispielsweise einem EKG-Gerät, zugeführt wird.
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2a und 2b zeigen schematisch den Abschnitt 16 eines Instruments 11, beispielsweise die Spitze eines Katheters, mit den erfindungsgemäßen Markierungen 18. Die Markierungen 18 befinden sich zwischen dem Instrumentenende 15 und dem Abschnittsende 17. Instrumentenende 15 und Abschnittsende 17 begrenzen den Abschnitt 16, dessen Position und Orientierung festgestellt werden sollen. 2a zeigt beispielhaft eine rotationssymmetrische Katheterspitze mit als Ausbuchtungen oder Ausnehmungen dargestellten Markierungen 18, während 2b dieselbe Instrumentenspitze in einer um 90° gedrehten Darstellung zeigt. Das gegenüber dem in 2a gezeigten Markierungsmuster unterschiedliche Markierungsmuster in 2b dient zur Orientierungsbestimmung der Instrumentenspitze. Die Markierungen 18 sind in dem gezeigten Beispiel spiralförmig angeordnet, um eine Drehung der Instrumentenspitze festzustellen. Des Weiteren kann auch die Richtung der Instrumentenspitze durch einen Markierungsmustervergleich festgestellt werden, wenn die in 2a beispielsweise als Ellipse dargestellten Markierungen 18 kreisförmige Ausnehmungen der Instrumentenspitze sind, woraus sich eine in diesem zweidimensionalen Bild in die Bildebene hinein oder aus der Bildebene hinaus gerichtete Lage der Instrumentenspitze vorhersagen lässt. Durch die Bestimmung eines zweiten Röntgenbildes, möglichst in orthogonaler Anordnung zum ersten zweidimensionalen Bild, lässt sich dann die genaue Richtung der Instrumentenspitze ermitteln.
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Gleichermaßen kann bei bekannter Richtung (d. h. bekannte „pitch”- und „yaw”-Freiheitsgrade) zu jedem beliebigen Zeitpunkt der gemessene Abstand x zwischen Instrumentenende 15 und der ersten sichtbaren Markierung 18 ermittelt werden, wobei die bekannten Richtungs-Freiheitsgrade zur Bestimmung des tatsächlichen Abstands x verwendet werden. Mittels eines Vergleichs des ermittelten Abstands x mit der bekannten geometrischen Anordnung der Markierungen 18 kann die gesuchte Orientierung des Abschnitts 16 bestimmt werden.
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Neben den in 2a und 2b gezeigten, als Ausnehmung dargestellten Markierungen 18 kann auch ein spiralförmig angeordneter Marker-Draht auf dem Abschnitt 16 des Instruments 11, wie schematisch in den 3a und 3b gezeigt, angeordnet werden. Aufgrund der spiralförmigen Anordnung kann in den zweidimensionalen Bildern dann auf die Orientierung des Instruments 11 geschlossen werden.
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In 4 ist eine dreidimensionale Darstellung des erfindungsgemäß detektierbaren Abschnitts gezeigt, nachdem der Instrumentenabschnitt dreidimensional rekonstruiert wurde. Die Drehung des Abschnitts ist farbig auf der dreidimensionalen Darstellung des Abschnitts codiert. Das Beispiel zeigt als Markierung dargestellte Farbflächen 22, die beispielsweise aus über dem Umfang verteilte, gleichmäßig voneinander beabstandete Farbmuster bestehen, deren Lage die jeweilige Orientierung bzw. Drehung des Instruments 11 angeben.
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Werden nun gemäß der vorliegenden Erfindung zwei im Winkel voneinander beabstandete zweidimensionale Bilder aufgenommen, um die Position und Richtung der Katheterspitze festzustellen, kann eines der beiden oder beide zweidimensionalen Bilder gleichzeitig zur Bestimmung des dritten „roll”-Parameters, d. h. der Drehung der Katheterspitze verwendet werden, wodurch sich, wie in 5 schematisch dargestellt, verschiedene Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben:
Bei der Katheterbildgebung (beispielsweise OCT intravaskulärer Ultraschall, intrakardialer Ultraschall) ist es möglich, aus aufeinanderfolgend erfassten zweidimensionalen Ultraschallbildern ein dreidimensionalen Volumen zu rekonstruieren. Hierfür ist die Kenntnis der exakten räumlichen Anordnung jedes einzelnen zweidimensionalen Bildes erforderlich. Insbesondere bei einer Bewegung des bildgebenden Katheters während der Erfassung der zweidimensionalen Bilder ist die Positions-/Orientierungsinformation jedes einzelnen Bildes sehr wichtig. Gleichzeitig ist es beispielsweise bei der Aufnahme des dreidimensionalen Volumens der Herzanatomie mit Hilfe eines intrakardialen Ultraschallkatheters wichtig, auch die Bewegung des Herzens aufzunehmen, um die während unterschiedlichen Bewegungszuständen des Herzens aufgenommenen Ultraschallbilder später dem jeweiligen Bewegungszustand wieder korrekt zuzuordnen (Phasenlage des Bildes, auch als 4. Dimension bezeichnet). Es ist bei der Erfassung der zweidimensionalen Ultraschallbilder wichtig, gleichzeitig die Positions- und Orientierungsinformationen zu erhalten, da diese in der Regel mittels eines „sweep”, d. h. rotationssymmetrisch, aufgenommen werden und eine unbeabsichtigte Drehung des Katheters daher zu einer fehlerhaften Darstellung des rekonstruierten dreidimensionalen Volumens führen würde.
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5 zeigt schematisch eine solche Anordnung mit einem in einem Gefäß eingeschobenem Instrument 11, dessen Abschnitt 16 mit einem Ultraschallwellen 20 ausstrahlenden Ultraschallwandler ausgestattet ist. Am Anzeigegerät 9 kann der Arzt die Richtung des Wellenfächers anhand der vorliegenden Erfindung erkennen und steuern.
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Darüber hinaus ist es bei bestimmten Interventionen (beispielsweise bei einer elektrophysiologischen Ablationsprozedur) vorteilhaft, die aktuelle Orientierung (Richtung und Drehung des Katheters während der Intervention zu visualisieren. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Katheter nur eine Deflektion in eine bestimmte Richtung erlaubt. Wird beispielsweise der „roll”-Parameter der Katheterspitze während der vorgenannten Ausführung im Anzeigegerät 9 farbig visualisiert, so kann der behandelnde Arzt jeweils genau erkennen, in welche Richtung der Katheter aktuell deflektiert werden kann.
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Schließlich ist es bei einer „endoscopic view”-Visualisierung wichtig, innere Oberflächen von Organen, wie beispielsweise den Darm, Blutgefäße oder Herzkammern, in einer perspektivischen Ansicht darzustellen. Bei einer solchen Darstellung ist es oftmals wichtig, als Blickpunkt bzw. als Blickrichtung dieser Visualisierung die tatsächliche Position und Orientierung eines medizinischen Instruments herzunehmen, um dem Arzt eine „Aktionsdarstellung” zu bieten. Auch hierfür kann das erfindungsgemäße Verfahren vorteilhaft angewandt werden.
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Schließlich erlaubt die vorliegende Erfindung eine automatische Registrierung zwischen den Bildern eines bildgebenden Katheters und der zweidimensionalen Röntgenbilder, die zur Positions- und Orientierungsbestimmung des Katheters verwendet werden. Ohne weiteren erforderlichen Registrierungsaufwand ist es somit möglich, beispielsweise zweidimensionale Katheterbilder mit den zweidimensionalen Röntgenbildern zu registrieren und eine räumliche Relation zwischen diesen Bildern herzustellen. Wird aus den zweidimensionalen Röntgenbildern ein dreidimensionales Volumen rekonstruiert, ist automatisch auch die räumliche Relation zwischen diesem Volumen und dem erfassten zweidimensionalen Katheterbild bekannt. Auch könnte das durch einen bildgebenden Katheter erzeugte dreidimensionale Katheterbild mit dem zweidimensionalen Röntgenbild kombiniert werden, da für jedes zweidimensionale Katheterbild die Katheterspitze des bildgebenden Katheters durch oben beschriebenes Verfahren lokalisiert wurde.
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Ein durch den lokalisierten Katheter erzeugtes dreidimensionales Katheterbild kann auch mit dem dreidimensionalen Röntgenbild registriert werden, das durch eine Rekonstruktion aus den zweidimensionalen Röntgenbildern gewonnen wurde. Die Transformationsmatrix ist in diesem Fall eine Einheitsmatrix, da die Koordinatensysteme beider dreidimensionaler Rekonstruktionsbilder über die Lokalisierung der Katheterspitze miteinander korrelieren.
