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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Röntgenbildgebung bei einem ein
darzustellendes Objekt enthaltenden Patienten während einer Stoßwellenbehandlung.
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In
vielen Bereichen der Medizin werden heute bildgebende Verfahren
benutzt. Eines der weit verbreitetsten Verfahren ist die Röntgenbildgebung,
bei der ein lebender Mensch oder Tier als Patient mit ionisierender
Röntgenstrahlung
durchstrahlt wird. Ziel ist hierbei die Darstellung bzw. Bildgebung
eines im Patienten befindlichen Objekts von Interesse. Dies kann
z. B. ein inneres Organ, ein Fremdkörper oder ähnliches sein.
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Neben
den vielen bekannten Vorteilen der Röntgenbildgebung weist diese
auch Nachteile auf. So ist die Röntgenstrahlung
weder für
den Patienten noch für
das die Röntgendurchleuchtung
durchführende
Personal wegen der Gefahr von Strahlenschäden risikofrei. Deshalb ist
z. B. die auf einen lebenden Patienten eingestrahlte Röntgendosis
aus gesundheitlichen Gründen
gesetzlich auf Höchstwerte
beschränkt.
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Eines
der wichtigsten Ziele beim Einsatz von Röntgenstrahlen ist deshalb stets
die Dosisreduktion auf ein minimal mögliches Maß. Dies ist vor allem bei röntgenintensiven
medizinischen Maßnahmen
sinnvoll, bei denen innerhalb kurzer Zeit eine Vielzahl von Röntgendurchleuchtungen
eines einzelnen Patienten notwendig ist. Eine derartige Maßnahme ist
z. B. die Stoßwellenbehandlung
in Form einer Stoßwellentherapie
bzw. -lithotripsie. Im Falle der Lithotripsie muss im Patienten
sowohl die Lage eines zu zerstörenden Konkrements
als auch dessen Zerstörungsgrad durch
eine Vielzahl von Röntgenaufnahmen
während des
Behandlungsverlaufs kontrolliert werden.
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Trotz
der heute bereits drastisch reduzierten Einzeldosis bei einer Röntgenaufnahme
gegenüber früherer Röntgentechnik
ist bei einer derartigen Maßnahme
der behandelte Patient, und in gewissem Maße auch das medizinische Personal
einer hohen Strahlenbelastung ausgesetzt.
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Das
im Patienten befindliche, interessierende und mit Hilfe der Durchleuchtung
darzustellende Objekt nimmt in der Regel nur einen kleinen Teil
des eigentlichen Röntgenbildes
in Anspruch. Dennoch wird stets das Objekt und dessen umgebende
Region des Patienten mit voller Dosis während der Behandlung immer
wieder abgebildet. Die restliche Bildinformation neben dem Objekt
ist notwendig, weil daraus z. B. die Lage des Objekts relativ zu
inneren Organen oder Knochenstrukturen ersichtlich ist. Dies ist
z. B. bei der Lithotripsie wichtig, um die Einstrahlrichtung bzw.
den -ort des Ultraschallstrahls geeignet zu wählen.
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Die
nächstkommende
Druckschrift
DE 103 33
543 A1 offenbart ein Verfahren zur gekoppelten Darstellung
eines mit beliebiger Bildgebungsmodalität präoperativ aufgenommenen 2D-
oder 3D-Bildes mit einem intraoperativen 2D- oder 3D-Bild, gewonnen
beispielsweise mit einer Videokamera oder einem Ultraschallgerät. Dieses
Verfahren betrifft insbesondere eine interaktive und möglicherweise
iterative Angleichung des präoperativen
Bildes an das intraoperative Bild.
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Das
Verfahren gemäß der
DE 103 33 543 A1 dient
zur Röntgenbildgebung
bei einem ein darzustellendes Objekt enthaltenden Patienten, wobei
zu einem ersten Zeitpunkt ein das Objekt und einen Marker enthaltender
Bilddatensatz erzeugt wird und zu einem zweiten Zeitpunkt ein das
Objekt und den Marker darstellendes Röntgenbild aufgenommen wird
und schließlich
das Röntgenbild
anhand des Markers dem Bilddatensatz ortsrichtig zugeordnet wird.
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Bei
dem aus der
DE 103
33 543 A1 bekannten Verfahren zur Registrierung präoperativer
und interoperativer Bilder sollen Organverschiebungen oder -deformierungen
kompensiert werden, um so eine entsprechende Registrierung, also
ortsrichtige Zu ordnung, zu erreichen, so dass gekoppelte Darstellungen
beider Bilder (ortsrichtig zugeordnet) möglich sind.
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Die
DE 103 33 543 A1 offenbart
hierzu die Aufnahme eines präoperativen
und intraoperativen Bilddatensatzes, wobei besondere der interoperativ aufgenommene
Bilddatensatz von einem Röntgen-C-Bogen,
einem CT- oder MR-Scanner etc. aufgenommen werden kann. Nach einer
anfänglichen Grobregistrierung
wird bei dem bekannten Verfahren hierzu eine interaktive Nach- oder
Re-Registrierung im sukzessiven Wechsel mit einer gemeinsamen Darstellung
beider Bilder vorgenommen, bis die gewünschte Übereinstimmung erreicht ist.
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Die
DE 102 14 254 A1 befasst
sich mit der Thematik, dass an einem Patienten ein erstes und ein
zweites Tomographie-Verfahren
durchgeführt wird,
wobei nur das zweite Tomographie-Verfahren hochauflösend ist
und die Bilddaten beider Verfahren verknüpft werden. Es wird hierdurch
eine höhere
Abbildungsqualität
für das
gering auflösende
(erste) Tomographie-Verfahren ermöglicht. Da die Abbildungsqualität im zweiten
Röntgenverfahren
(Ortsauflösung)
gesteigert wird, ist der Patient einer hohen Röntgendosis ausgesetzt.
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In
der
WO 2004/019782
A1 ist die Erzeugung eines Tomographiebildes beschrieben.
Hierzu wird in der Regel ein vollständiger Satz (aus allen Aufnahmerichtungen)
von Röntgenbildern
von einem Patienten erzeugt, welche dann zu einem 3D-Bilddatensatz
rekonstruiert werden. In vielen praktischen Anwendungen stehen jedoch
nur eine begrenzte Anzahl von Röntgenaufnahmen,
nämlich
nur aus einer begrenzten Anzahl von Betrachtungswinkeln zur Verfügung (”sparse
projection data”).
Das aus der
WO 2004/019782
A1 bekannte Verfahren nutzt hierbei, ausgehend von einem
derartigen Sparse-Datensatz, ”a-priori-Informationen”, um dennoch
eine verlässliche
3D-Rekonstruktion
zu erhalten.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur
Röntgenbildgebung während einer
Stoßwellenbehandlung
anzugeben.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand von weiteren
Ansprüchen.
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Das
Verfahren nach Anspruch 1 dient zur Röntgenbildgebung bei einem ein
darzustellendes Objekt enthaltenden Patienten während einer Stoßwellenbehandlung
und umfasst folgende Verfahrensschritte:
- – Zu einem
ersten Zeitpunkt wird ein das Objekt und einen Marker enthaltender
3D-Bilddatensatz erzeugt,
- – zu
einem zweiten Zeitpunkt wird ein im Wesentlichen nur das Objekt
und den Marker darstellendes Röntgenbild
aufgenommen, wobei das Röntgenbild
mit einer so geringen Dosis erzeugt und/oder mit einem so kleinen
Bildfeld aufgenommen wird, dass das Objekt und der Marker gerade noch
erkennbar sind,
- – das
Röntgenbild
wird anhand des Markers dem 3D-Bilddatensatz ortsrichtig zugeordnet,
- – das
Röntgenbild
wird zusammen mit einer dem 3D-Bilddatensatz entnommenen Information
während
der Stoßwellenbehandlung
angezeigt, wobei
- – ein
Projektionsbild in Blickrichtung des Röntgenbildes aus dem 3D-Bilddatensatz
rekonstruiert und zusammen mit dem Röntgenbild angezeigt wird.
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Die
Erfindung benutzt die Erkenntnis, dass in vielen Fällen bereits
vor Durchführung
der Behandlung ein Bilddatensatz, z. B. in Form von Röntgenaufnahmen,
vom Patienten angefertigt wurde, welcher neben dem interessierenden
Objekt selbst Zusatzinformationen, wie z. B. über die das interessierende Objekt
umgebenden Objekte wie Organe oder Knochen, enthält.
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Die
Zusatzinformationen sind meist auch während der Behandlung noch gültig, denn
im Verlauf der Behandlung ändert
sich oft nur das interessierende Objekt, z. B. in Gestalt und Lage,
nicht aber dessen Umgebung, wie die oben genannten inneren Organe
oder Knochenstrukturen. Viel vorab gewonnene Information hat somit
für die
gesamte Behandlung Gültigkeit
und braucht nicht wiederholt aufgenommen zu werden.
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In
der Regel ist das darzustellende Objekt im Vorfeld der Stoßwellenbehandlung
in ausreichender Bildqualität
dargestellt, so dass z. B. Diagnose, Lokalisierung und Charakterisierung
des Objekts hinreichend gut vor der Behandlung durchgeführt werden konnten.
Für Aufnahmen
des Objekts während
der Behandlung würde
dagegen oft eine deutlich reduzierte Bildqualität keine Einbußen für die Güte der Behandlung
bedeuten, da z. B. nur zu überprüfen ist, ob
der Stein noch im Fokus der Stoßwelle
liegt, aber nicht mehr nötig
ist, den Stein detailgenau abzubilden.
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Als
darzustellendes Objekt im Sinne der vorliegenden Erfindung ist also
alles zu verstehen, was zwischen den Zeitpunkten der Aufnahmen von
Bilddatensatz und Röntgenbild
im Röntgenbild
sichtbaren Veränderungen
unterworfen ist. Im Beispiel der Lithotripsie wäre dies das zu zerstörende Konkrement,
welches sich im Verlauf der Lithotripsie verkleinert, fragmentiert
oder verschiebt. Denkbar ist auch ein durch Verlagerung oder Größenänderung
sich ändernder,
zu behandelnder Gewebebereich.
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Der
Bilddatensatz enthält
hierbei Bildinformationen, welche in der Regel über das darzustellende Objekt
hinaus gehen, z. B. die oben genannten Abbildungen von das darzustellende
Objekt umgebendem Gewebe, Knochenstrukturen, und vor allem Abbildungen
von natürlichen
oder künstlichen
Markern zur Positionserkennung bzw. -ortung des Objekts. Wie bereits
oben erläutert,
verändern
sich die meisten Abbildungsteile des Bilddatensatzes nicht oder
deren Veränderungen
sind für
die Behandlung irrelevant. Es reicht deshalb aus, diesen Bilddatensatz
zu einem ersten Zeitpunkt vom Patienten aufzunehmen, um die genannte
Information ein einziges Mal festzuhalten.
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Zur
Erlangung von Information über
das interessierende darzustellende Objekt reicht es deshalb, wie
bereits erläutert
aus, zu einem zweiten, späteren Zeitpunkt
die eben genannten Information nicht mehr in einem detaillierten
Röntgenbild
abbilden zu müssen.
Deshalb wird erfindungsgemäß das zweite Röntgenbild
derart aufgenommen, dass es im Wesentlichen nur das Objekt und den
Marker darstellt. Das zweite Röntgenbild
kann deshalb unter erheblicher Dosisreduktion, wie weiter unten
erläutert,
aufgenommen werden.
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Das
Abbild des Objekts im Röntgenbild
reicht aus, um die nötige
aktuelle Information über
das Objekt zu erhalten und das Abbild des Markers dient dazu, das
Röntgenbild
dem Bilddatensatz ortsrichtig zuzuordnen.
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Weitere,
z. B. das Objekt umgebende Bildinformation, welche zum zweiten Zeitpunkt
noch unverändert
gültig
ist, ist dem Bilddatensatz entnommen und somit zwar zu einem früheren ersten
Zeitpunkt abgebildet, jedoch wie oben erläutert, zum zweiten Zeitpunkt
noch voll gültig.
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Der
Marker dient zur sogenannten Registrierung von Bilddatensatz und
Röntgenbild.
Die Registrierung führt
dazu, dass diese positionsrichtig einander zugeordnet werden.
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Der
Marker kann ein natürlicher
Marker des Patienten, z. B. eine Knochenstruktur, Organgrenze oder
ein künstlich
aufgeklebter oder implantierter Marker am Patienten sein. Die Registrierung
wird z. B. in bekannter Weise durch ein 3D-Bild-Verrechnungssystem bewerkstelligt.
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Durch
die wiederholte Aufnahme zweiter Röntgenbilder zu jeweils verschiedenen
zweiten Zeitpunkten, die alle zusammen mit der dem Bilddatensatz
entnommenen, mit anderen Worten mit der das Röntgenbild ergänzenden,
Information angezeigt werden, entsteht unter erheblicher Dosisreduktion
für den
Patienten eine Serie von Röntgenbildern
mit dem gleichen Informa tionsgehalt, als wären alle zweiten Röntgenbilder
mit voller Dosis aufgenommen.
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Durch
die erhebliche Dosisreduktion bei der Aufnahme des zweiten Röntgenbildes
ist sowohl der Patient als auch das behandelnde Personal geschont.
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Vor
allem im Bereich der Stoßwellenlithotripsie
kann z. B. der erste Zeitpunkt vor Beginn der Behandlung liegen.
Die verschiedenen zweiten Zeitpunkte liegen dann im Zeitraum während der
Lithotripsie.
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Als
Information kann die Ortsposition des Objekts im Patienten angezeigt
werden.
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Diese
Information ist zunächst
dem Röntgenbild
nicht zu entnehmen, wird jedoch über
die Zuordnung per Markern zum Bilddatensatz rekonstruiert. Durch
die Anzeige steht sie z. B. dem Arzt zur Verfügung, weshalb er die gleiche
Information erhält, als
bei der Betrachtung eines vollwertigen Röntgenbildes gemäß dem Stand
der Technik.
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Als
Information kann auch Bildinformation der im Röntgenbild nicht dargestellten
Umgebung des Objekts angezeigt werden.
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Somit
steht z. B. dem Arzt nicht nur die extrahierte Information, sondern
tatsächlich
die fehlende Bildinformation zur Verfügung. Der kann diese Information
leichter und in gewohnterer Weise auswerten, als z. B. die Angabe
von Ortskoordinaten als Information.
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Zur
Dosisreduktion für
das Röntgenbild
stehen verschiedene Alternativen zur Verfügung.
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Beispielsweise
kann das Röntgenbild
mit einer so geringen Dosis erzeugt werden, dass das Objekt und
der Marker gerade noch erkennbar sind. Erkennbar heißt in diesem
Zusammenhang, dass ein Betrachter oder eine Bildauswerteeinheit
dem Rönt genbild
gerade noch die interessierende Information entnehmen können. Bei
einem Nierenstein z. B. ist dies dessen Umrissform, um seinen Zerstörungsgrad und
seine Position zu ermitteln.
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Vor
allem ein klar zu erkennendes bzw. sich von seiner Umgebung abgrenzendes
Objekt, wie ein zu zerstörendes
Konkrement in der Lithotripsie, ist mit ausreichender Deutlichkeit
auch in Röntgenaufnahmen
noch bei sehr geringer Dosis deutlich zu erkennen. Die Informationen
z. B. der Umgebung des darzustellenden Objekts sind dann jedoch
nicht mehr erkennbar. Gerade diese werden dann erfindungsgemäß aus dem
Bilddatensatz entnommen und mit dem Röntgenbild dargestellt.
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Alternativ
kann das Röntgenbild
mit einem so kleinen Bildfeld aufgenommen werden, dass das Objekt
und der Marker gerade noch erkennbar sind. Dies kann man mit geeigneten
Blenden durchführen. Die
Reduktion des Bildfeldes und damit der am Patienten bestrahlten
Fläche
verringert die Röntgendosis,
welche an den Patienten abgegeben wird. Hierdurch wird zwar ebenfalls
die Gesamtdosis für
den Patienten reduziert, zur Abbildung von Objekt und Marker steht
aber dennoch die übliche
Dosis auf der eingeschränkten
Fläche
zur Verfügung,
so dass die Bildqualität
hinsichtlich der Darstellung noch sehr gut ist. Dies ist z. B. bei
kontrastschwachen Zielobjekten, wie eine bestimmten Region von Patientengewebe sinnvoll.
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Als
Bilddatensatz wird erfindungsgemäß zum ersten
Zeitpunkt ein 3D-Bilddatensatz des Patienten erzeugt. Die Vorabaufnahme
eines 3D-Bilddatensatzes beinhaltet die volle Bildinformation eines Patienten.
Auch Rekonstruktionen von anderen Blickwinkeln als ursprünglich zur
Aufnahme verwendet wurden, sind möglich. Hierdurch ist es zum
zweiten Zeitpunkt möglich,
nahezu beliebige Information aus dem Bilddatensatz zu extrahieren
und zum zweiten Zeitpunkt anzuzeigen. So kann auch während einer
Behandlung Information angezeigt werden, die vor der Behandlung
nicht bedacht wurde, bzw. von der nicht erwartet wurde, dass sie
benötigt
wird.
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Vor
allem im Falle eines 3D-Bilddatensatzes ist die Registrierung per
Marker wichtig, um bei dem später
aus beliebiger, aber registrierter, also bekannter und zuordenbarer
Richtung aufgenommenen Röntgenbild
sowohl die richtige Perspektive als auch den richtigen Ort der zu
rekonstruierenden Information aus dem 3D-Bilddatensatz zu ermitteln.
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Aus
dem 3D-Bilddatensatz wird erfindungsgemäß ein Projektionsbild in Blickrichtung
des Röntgenbildes
aus dem 3D-Bilddatensatz
rekonstruiert und zusammen mit dem Röntgenbild angezeigt. So entsteht
ein sozusagen das Röntgenbild
ergänzendes
Projektionsbild, das außer
der aktuellen Darstellung von Objekt und Marker sämtliche
Bildinformation zur Verfügung
stellt, die in einer Aufnahme gemäß dem Stand der Technik zum
zweiten Zeitpunkt vom Patienten gemacht würde. Dem Arzt steht somit die gleiche
Information zur Verfügung,
obwohl der Patient zum zweiten Zeitpunkt nur mit verminderter Dosis bestrahlt
wurde.
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Dem
Projektionsbild kann ein erstes Teilbild um das Röntgenbild
ein zweites Teilbild entnommen werden und die beiden Teilbilder
zu einem Kompositbild verschmolzen werden und das Kompositbild angezeigt
werden.
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Das
Kompositbild als Erzeugnis des Verfahrens enthält somit die verschmolzenen
Informationen des Bilddatensatzes und des Röntgenbildes. Das zweite Teilbild
entnimmt dem Röntgenbild
im Wesentlichen das Veränderungen
unterworfene darzustellende Objekt, das somit in seinem aktuell
gültigen Zustand
abgebildet ist. Die restliche zeitinvariante Information in Bildform
wird dem Bilddatensatz entnommen.
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Die
Verschmelzung findet derart statt, dass beide Teilbilder zusammengefügt werden,
um ein Kompositbild als Röntgenbild
zu ergeben, in dem beide Teilbilder ortsrichtig zusammengefügt sind.
Somit entsteht ein künstliches
Röntgenbild,
das einem mit voller Dosis gemäß Stand
der Technik zum zweiten Zeitpunkt aufgenommenen Röntgenbild
entspricht.
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Der
3D-Bilddatensatz verfügt
hierbei um genügend
Information, um z. B. bei noch unbekannter Blickrichtung des Röntgenbildes
genügend
Datenmaterial zur Verfügung
zu haben, um aus dem Bilddatensatz eine erstes Teilbild zu erzeugen,
welches in der vorab noch unbekannten Blickrichtung des Röntgenbildes
erscheint.
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So
kann jedes beliebige Röntgenbild
um die vorab vom Patienten bekannten Ergänzungsdaten bzw. Umgebungsdaten
des darzustellenden Objekts aus dem 3D-Bilddatensatz in Bildform
ergänzt
werden. Dem Behandelnden, z. B. in der Lithotripsie, ist damit Freiheit
gegeben zum zweiten Zeitpunkt Röntgenbilder
vom darzustellenden Objekt in jedweder Blickrichtung mit geringer
Dosis zu erzeugen und diese dennoch um die oben genannten zeitinvarianten Umgebungsinformationen
zu vollwertigen künstlich erzeugten
Röntgenbildern
bzw. Kompositbildern zu ergänzen.
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Als
Objekt kann ein während
einer Stoßwellenbehandlung
zu zerstörendes
Konkrement dargestellt werden. Gerade bei einem Konkrement sind
die Voraussetzungen gegeben, das darzustellende Objekt, nämlich das
Konkrement in ausreichender Bildqualität auch bei deutlicher Dosisreduktion
im zweiten Röntgenbild
darstellen zu können,
da es sich röntgenologisch
klar von der Umgebung abgrenzt.
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Außerdem wird
bei einer Lithotripsie einige Zeit vor Beginn der eigentlichen Behandlung,
also zum ersten Zeitpunkt, oft vom Patienten ein kompletter 3D-Bilddatensatz
angefertigt, z. B. durch Computertomographie oder durch Magnetresonanztomographie.
Vor allem wenn der Patient sich dabei in einer in etwa der Lithotripsie
entsprechenden Körperlage
befindet, behalten die 3D-Bilddaten, welche nicht das darzustellende
Objekt betreffen, ihre Gültigkeit. Diese
Informationen wiederholt durch Röntgenaufnahmen
nochmals abzubilden, ist somit überflüssig und
wird durch das erfindungsgemäße Verfahren
gerade vermieden. Gerade in der röntgenintensiven Lithotripsie
werden so zu vielen verschiedenen zweiten Zeitpunkten, nämlich während der
Behandlung, stets nur Röntgenbilder
mit geringer Dosis aufgenommen. So summiert sich die Dosisbelastung
des Patienten zu einem sehr geringen Wert im Vergleich zu bisher bekannten
Verfahren. Informationsverlust für
den Arzt besteht hierbei jedoch nicht.
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Es
wird auch eine Einrichtung angegeben zur Röntgenbildgebung bei einem ein
darzustellendes Objekt enthaltenden Patienten während einer Stoßwellenbehandlung,
mit einem Speicher für
einen zu einem ersten Zeitpunkt erzeugten, das Objekt und einen
Marker enthaltenden Bilddatensatz, mit einem Röntgensystem zur Aufnahme zu
einem zweiten Zeitpunkt eines im Wesentlichen nur das Objekt und den
Marker darstellenden Röntgenbildes,
und mit einer Auswerteeinheit zur ortsrichtigen Zuordnung des Röntgenbildes
anhand des Markers zum Bilddatensatz und zur Entnahme von Information
aus dem Bilddatensatz, und mit einer Anzeigeeinheit zur Anzeige
des Röntgenbildes
zusammen mit der Information während
der Stoßwellenbehandlung.
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Durch
den Speicher ist es möglich,
die zeitinvariante Information des Bilddatensatzes für die spätere Auswertung
hinsichtlich der Information zur Verfügung zu stellen bzw. bis zum
zweiten Zeitpunkt, bzw. der Aufnahme des Röntgenbildes und der Darstellung
der Information zu speichern. Das Röntgensystem für das Röntgenbild
kann kleiner, leistungsärmer
und kostengünstiger
ausgeführt
werden, als die zur Aufnahme des Bilddatensatzes, da – wie oben
erwähnt – das Röntgenbild
mit z. B. geringerer Dosis oder kleinerem Bildfeld aufzunehmen ist.
Ein leistungsschwächeres
Röntgensystem
wiederum bringt Vorteile für
die gesamte Anlage, da dieses leichter ist und somit die gesamte
Anlage, z. B. auch ein das Röntgensystem
tragender C-Bogen kleiner dimensioniert, weniger aufwändig und
damit kostengünstiger hergestellt
werden kann.
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Die
Auswerteeinheit kann z. B. eine Registrierungseinrichtung zum Registrieren
von Bilddatensatz und Röntgenbild
anhand der Marker umfassen. Durch die Registrierungseinrichtung
erfolgt die ortsrichtige Zuordnung von Röntgenbild und Bilddatensatz.
Die Bilder müssen
so nicht erst z. B. von Hand, falls überhaupt möglich, aufeinander einjustiert
werden.
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Der
Bilddatensatz kann ein 3D-Bilddatensatz sein. Die Einrichtung enthält dann
ein Bildverarbeitungssystem zur Rekonstruktion eines Projektionsbildes
aus dem 3D-Bilddatensatz.
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Die
Einrichtung kann ein Bildverarbeitungssystem zum Verschmelzen eines
dem Projektionsbild entnommenen ersten Teilbildes mit einem dem
Röntgenbild
entnommenen zweiten Teilbild zu einem Kompositbild enthalten.
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Das
Bildverarbeitungssystem kann hierbei jeweils z. B. eine Computerworkstation
mit speziellem Computerprogramm oder eine eigens konstruierte Vorrichtung
sein.
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Die
Einrichtung kann als bildgebendes Teilsystem eines Stoßwellensystems
ausgeführt
sein. Ein derart ausgerüstetes
Stoßwellensystem
arbeitet, wie oben erwähnt,
deutlich dosisreduziert für
Patient und medizinisches Personal. Die erzielte Behandlungsqualität mit den
während
der Stoßwellenbehandlung
aufzunehmenden Röntgenbildern
ist dabei, wie oben beschrieben, bei unverminderter Bildqualität und/oder
Bildinformation erhalten.
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Die
weiteren sich aus der Einrichtung ergebenden Vorteile wurden bereits
in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.
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Für eine weitere
Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnung
verwiesen. Es zeigt in einer schematischen Prinzipsskizze:
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1 ein
Ablaufschema zur Röntgenbildgebung
bei einer Nierensteinlithotripsie.
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1 zeigt
ein Ablaufschema zur Erzeugung eines Röntgenbildes 2 von
einem Patienten 4 während
einer Nierensteinlithotripsie. Ein Patient 4 sucht im Monat
März einen
nicht dargestellten Arzt auf und klagt über Bauchschmerzen. Der Arzt
fertigt, angedeutet durch den Pfeil 5, mit Hilfe eines
Röntgengeräts 6 sofort
ein Röntgenbild 8 des
Patienten 4 durch Bestrahlung des Patienten mit einer Standarddosis
an Röntgenstrahlen
an. Auf dem Röntgenbild 8 ist
neben den Rippen 10 des Patienten auch dessen Niere 12 mit
einem darin befindlichen Nierenstein 14 sichtbar.
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Um
die Erstdiagnose des Nierensteins 14 im Patienten 4 zu
bestätigen,
ordnet der Arzt eine weitere Untersuchung des Patienten 4 zu
einem späteren Zeitpunkt 15,
nämlich
im April, an. Dies entspricht dem erfindungsgemäßen ersten Zeitpunkt. Hierbei wird,
ebenfalls angedeutet durch den Pfeil 5, vom Patienten 4 mit
Hilfe eines Computertomographen 16 ein 3D-Bilddatensatz 18,
bestehend aus einer Vielzahl von Schichtaufnahmen 20, angefertigt.
Die Auswertung des 3D-Bilddatensatzes 18 bestätigt die Erstdiagnose
des Arztes vom März,
nämlich
dass der Patient 4 an einem Nierenstein 14 leidet.
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Der
Arzt ordnet hierauf eine Stoßwellenlithotripsie
an, welche am Patienten 4 im Mai durchzuführen ist,
um den Nierenstein 14 zu zerstören. Im Mai wird, angedeutet
durch den Doppelpfeil 21, mit Hilfe eines Lithotripters 22 am
Patienten 4 die Lithotripsie am Nierenstein 14 durchgeführt. Der
Lithotripter 22 enthält
als Teilsystem ein Röntgenbildsystem 24.
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Nach
dem Stand der Technik würden
nun während
der Lithotripsie eine Vielzahl von Röntgenbildern, jeweils mit Standarddosis
an Röntgenstrahlung,
vom Patienten 4 angefertigt. Alle Bilder würden sowohl
den Nierenstein 14 in seinem jeweils aktuellen Zerstörungszustand
als auch die Niere 12 und Rippen 10 in jeweils
unverändertem
Zustand zeigen. Der Patient wäre
hierbei einer hohen Gesamtröntgendosis
ausgesetzt.
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Erfindungsgemäß werden
im Gegensatz hierzu nun während
der Lithotripsie eine Vielzahl von Röntgenaufnahmen vom Patienten 4 mit
deutlich gegenüber
der Standarddosis reduzierter Dosis angefertigt. Die Aufnahmezeitpunkte 17 dieser
Röntgenaufnahmen
entsprechen jeweils einem zweiten Zeitpunkt des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Von diesen angefertigten Röntgenbildern
ist beispielhaft ein Röntgenbild 26 dargestellt.
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Da
das Röntgenbild 26 z.
B. gegenüber
dem Röntgenbild 8 bzw.
dem 3D-Bilddatensatz 18 mit deutlich reduzierter Röntgendosis
aufgenommen wurde, sind auf dem Röntgenbild 26 nur gerade
in ausreichender Qualität
der Nierenstein 14, und Teile von zwei Rippen 10 des
Patienten 4 sichtbar. Der die Nierensteinlithotripsie durchführende Arzt
erkennt somit auf dem Röntgenbild 26 die
derzeitige Form, Größe oder
den Fragmentierungsgrad des Nierensteins 14, benötigt jedoch
zur Weiterführung
der Nierensteinlithotripsie auch Informationen über das umliegende Gewebe,
z. B. die Niere 12 oder mehr Information über die
Rippen 10 des Patienten 4.
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Diese
Information benötigt
er, um deren Positionen zu kennen und geeignete Einschusswinkel bzw.
-orte zur Ankopplung der Ultraschallstoßwellen am Patienten 4 zu
finden. Hierdurch vermeidet er, die Rippen 10 oder empfindliche
Stellen der Niere 12 zu treffen. Diese Information wird
ihm vom Röntgenbild 26 aber
nicht oder nicht ausreichend zur Verfügung gestellt.
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Ein
Bildverarbeitungssystem 28 extrahiert deshalb aus dem Röntgenbild 26 ein
Röntgenteilbild 30,
welches im Wesentlichen lediglich den Nierenstein 14 enthält. Da das
Röntgenbild 26 aktuell
aufgenommen wurde, enthält
es auch die aktuelle Bildinformation des Nierensteins 14.
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Weiterhin
erzeugt das Bildverarbeitungssystem 28 aus dem 3D-Bilddatensatz 18 ein
Projektionsröntgenbild 32 mit
Blickrichtung und Bildausschnitt entsprechend dem Röntgenbild 26.
Hierzu bedient sich das Bildverarbeitungssystem eines nicht dargestellten
3D-Bild-Verrechnungssystems, das die entsprechenden Koordinatentransformationen
zwischen Röntgenbildsystem 24 und
dem 3D-Bilddatensatz liefert. Hierzu greift das Navigationssystem
auf charakteristische Punkte der Rippen 10 zurück, die
somit als Marker dienen und ordnet anhand der Rippen 10 Röntgenbild 26 und
3D-Bilddatensatz 18 ortsrichtig einander zu.
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Das
Projektionsröntgenbild 32 enthält neben der
Darstellung des Nierensteins 14 auch die vollständige und
hochqualitative Darstellung der Rippen 10 und der Niere 12 des
Patienten 4 zum Zeitpunkt April, also dem ersten Zeitpunkt.
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Aus
dem Projektionsröntgenbild 32 erzeugt das
Bildverarbeitungssystem 28 weiter ein zweites Röntgenteilbild 34,
welches die gesamte Bildinformation des Projektionsröntgenbildes 32 mit
Ausnahme des Nierensteins 14 enthält. Dessen Darstellung vom April
ist nämlich
inzwischen nicht mehr aktuell, da er ja gerade zerstört wird
und bereits seine Lage und Form geändert hat. Die restlichen im
Projektionsröntgenbild
dargestellten Bildinformationen vom April sind jedoch auch jetzt,
also im Mai, noch gültig. Grund
hierfür
ist, dass der Patient 4 bei der Erzeugung des 3D-Bilddatensatzes 18 im
April in etwa die gleiche Lagerungsposition einnahm wie jetzt im
Mai bei der Lithotripsie.
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Abschließend vereinigt
das Bildverarbeitungssystem 28 die beiden Röntgenteilbilder 30 und 34 zum
Röntgenbild 2,
welches nun neben der aktuellen Darstellung des Nierensteins 14 die
Darstellung der Niere 12 und der Rippen 10 zum
Zeitpunkt der Erstellung des 3D-Bilddatensatzes enthält. Somit
handelt es sich um ein Kompositröntgenbild.
Da sich jedoch weder Gestalt noch Lage der Rippen 10 und
der Niere 12 im Patienten 4 von der Aufnahme des 3D-Bilddatensatzes 18 bis
zur Durchführung
der Nierensteinlithotripsie und damit der Aufnahme des Röntgenbildes 26 verändert haben,
zeigt das Röntgenbild 2 die
künstliche
Gesamtdarstellung eines Röntgenbildes,
welches zum Zeitpunkt der Aufnahme des Röntgenbildes 26 mit
hoher Röntgendosis tatsächlich vom
Patienten 4 aufgenommen worden wäre.
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Dem
Arzt steht somit die volle Bildinformation in einer aktuellen Darstellung
zur Verfügung,
obwohl der Patient 4 zum Zeitpunkt der Röntgenaufnahme 26 nur
mit einer wesentlich geringeren Röntgendosis belastet wird. Da
neben der Röntgenaufnahme 26,
wie oben erwähnt,
während
der Lithotripsie viele weitere Aufnahmen gemacht werden, ist die
Röntgenddosis
um ein vielfaches gegenüber
einem Verfahren nach dem Stand der Technik reduziert. Dort würde jede
dieser Aufnahmen mit Standarddosis durchgeführt.
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Zur
Durchführung
der oben genannten Bildverarbeitungsschritte verfügt das Bildverarbeitungssystem 28 über einen
Bildspeicher 36, in welchem die entsprechenden zu bearbeitenden
Bilder, z. B. das Projektionsröntgenbild 32 oder
das Röntgenbild 26 gespeichert
bzw. zwischengespeichert werden. Zugriff auf den 3D-Bilddatensatz 18 hat
das Bildverarbeitungssystem 28 hier zum Beispiel über eine nicht
dargestellte Netzwerkverbindung zu einem ebenfalls nicht dargestellten
Krankenhausinformationssystem. Dort sind sämtliche Bilddaten des betreffenden
Patienten 4 archiviert.
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Alternativ
zum oben geschilderten Vorgehen kann das Röntgenteilbild 34 auch
direkt aus dem zum früheren
Zeitpunkt mit dem Röntgengerät 6 aufgenommenen
Röntgenbild 8 erzeugt
werden. Vorraussetzung hierzu ist lediglich, dass der Patient 4 bei
der Aufnahme des Röntgenbildes 8 in
etwa die gleiche Körperlage
wie bei der Durchführung
der Nierensteinlithotripsie einnahm. Weiterhin ist Vorraussetzung,
dass die Röntgenaufnahme 8 zumindest
im Rahmen des Notwendigen in der gleichen Aufnahmerichtung bzw.
Blickrichtung wie das Röntgenbild 26 erzeugt
wurde. Die Auswahl des dem Röntgenbild 26 entspre chenden
Bildausschnittes und die lagerichtige Drehung des Röntgenbildes 8 wird
dann durch das Bildverarbeitungssystem 28 bewerkstelligt.
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Als
weitere Alternative kann das Röntgenteilbild 34 auch
durch eine einmalige Aufnahme eines Röntgenbildes 8 durch
das Röntgenbildsystem 24 im Lithotripter 22 mit
hoher Röntgendosis
aufgenommen werden, angedeutet durch den Pfeil 40. Hierdurch
entsteht im Röntgenbild 8 eine
aktuelle Darstellung der Rippen 10 und der Niere 12 des
Patienten, nämlich
zeitnah zur Erzeugung des Röntgenbildes 26 und
in der tatsächlichen
Liegeposition des Patienten 4 bei der Nierensteinlithotripsie.
Dieser erste Zeitpunkt und der unten genannte zweite Zeitpunkt liegen
in diesem Fall, anders als oben, nur wenige Minuten oder Stunden
auseinander. Die restlichen, dem Röntgenbild 26 entsprechenden
fortlaufenden Röntgenaufnahmen
während
der Nierensteinlithotripsie werden dann wieder vom Röntgenbildsystem 24 mit
niedriger Röntgendosis
zu zweiten Zeitpunkten aufgenommen.
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Alternativ
oder zusätzlich
zur Aufnahme des Röntgenbildes 26 mit
niedriger Röntgendosis
kann die aktuelle Aufnahme des Nierensteins 14 durch Wahl
eines kleineren Bildausschnittes und damit weitere Dosisreduktion
für den
Patienten 4 durchgeführt werden.
Ein entsprechendes Röntgenbild 38 mit
aktueller Darstellung des Nierensteins 14 ist gestrichelt dargestellt.
Der Bildausschnitt überdeckt
im Wesentlichen lediglich die Fläche
des Nierensteins 14.
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Alternativ
zur bisher beschriebenen Verschmelzung von Röntgenbild 26 und Bilddatensatz 18 kann
auch aus dem Bilddatensatz 18 lediglich eine Zusatzinformation
im Röntgenbild 2 angezeigt werden.
Das Röntgenbild 2 enthält dann
lediglich die Bildinformation des Röntgenbildes 26, als
Information 42 werden allerdings die aktuellen Lagekoordinaten
des Nierensteins 14 im nicht dargestellten Gerätekoordinatensystem
der Lithotripters angezeigt. Außerdem
wird eine Position für
die Einstrahlung der Stoßwelle
angegeben, die vom Bildverarbei tungssystem 28 berechnet
wurde. Somit braucht der Arzt das Röntgenbild 2 nicht
selbst auszuwerten, um die richtige Einstrahlrichtung bzw. den -ort
für die
Ankopplung des Stoßwellenkopfes
zu ermitteln.
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Sämtliche
oben genannten Bilder und Informationen werden alleine oder jeweils
zusammen auf Bildmonitoren, z. B. Computermonitoren 44 des
Bildverarbeitungssystems 28, als Anzeigeeinheit o. ä. dem Arzt
angezeigt.