Daher
ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Abbildungssystem und ein Verfahren
bereitzustellen, bei dem optische Darstellungen und Röntgenbilder eines
Objektes kombiniert werden können,
sodass ein Anwender auf verbesserte Weise bei der räumlichen
Beurteilung des Objektes und/oder eines Instrumentes in Bezug auf
das Objekt unterstützt
bei gleichzeitig geringer Strahlenbelastung für den Anwender bzw. für das Objekt.
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Abbildungssystem gemäß Anspruch
1 und ein Verfahren gemäß Anspruch
11. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Ansprüche.
Das
erfindungsgemäße Abbildungssystem umfasst:
- – Mittel
zum Anfertigen zumindest zweier Röntgenbilder von einem zu untersuchenden
Objekt, wobei bei den zumindest zwei Röntgenbildern Röntgenstrahlen
von zumindest zwei un terschiedlichen Punkten im Raum auf das zu
untersuchende Objekt richtbar sind,
- – optische
Mittel zum Aufnehmen zumindest zweier optischer Darstellungen von
dem Objekt von zumindest zwei weiteren Punkten aus, die den zumindest
zwei unterschiedlichen Punkten, von denen aus die Röntgenstrahlen
auf das Objekt richtbar sind, optisch entsprechen, und
- – Mittel
zum Überlagern
der zumindest zwei optischen Darstellungen mit den zumindest zwei Röntgenbildern.
Anhand
eines derartigen Abbildungssystems ist es möglich, aus mindestens zwei
unterschiedlichen Richtungen Röntgenbilder
von dem zu untersuchenden Objekt anzufertigen. Zusätzlich zu
den zwei Röntgenbildern
ist es weiterhin möglich,
mindestens zwei optische Darstellungen von dem Objekt aufzunehmen,
und zwar jeweils von Punkten aus, die den Punkten, von denen aus
Röntgenstrahlen
auf das Objekt gerichtet worden sind, optisch entsprechen. Dadurch
erhält
man Röntgenbilder
und optische Darstellungen, von denen jeweils ein Röntgenbild
und eine optische Darstellung in ihrer Perspektive einander entsprechen.
Unter
einer optischen Darstellung wird hier eine Darstellung verstanden,
bei der die Darstellung des Objektes mit optischen Mitteln erfolgt,
also beispielsweise durch Anfertigen eines optischen Bildes oder – in einer
bevorzugten Ausführungsform – einer Videosequenz.
Weiterhin
sind bei dem Abbildungssystem gemäß Anspruch 1 Mittel vorgesehen,
die es ermöglichen,
jeweils eines der Röntgenbilder
mit der entsprechenden optischen Darstellung zu überlagern. Derartige Mittel
können
beispielsweise eine entsprechend ausgestaltete Rechnereinheit sein,
die Röntgenbilder
und optische Darstellung passend überlagert.
Hierfür können beispielsweise
Markerpunkte bei der Aufzeichnung vorgesehen sein, die sich sowohl
im Röntgenbild
als auch in der optischen Darstellung in einem für die Objektdarstellung unwichtigen
Bereich, beispielsweise dem Bildrand, dar stellen. Eine Anpassung
der Röntgenbilder
und der optischen Darstellungen für eine überlagerte Darstellung kann
nun auf einfache Weise erfolgen. Anhand der Markerpunkte werden
jeweils ein Röntgenbild
und die dazugehörige
optischen Darstellung so skaliert und positioniert werden, dass
sich die Markerpunkte der optischen Darstellung und die Markerpunkte
des entsprechenden Röntgenbildes
in der überlagerten Darstellung überdecken.
Einem
Anwender wird durch das erfindungsgemäße Abbildungssystem bei einem
Röntgenbild zusätzlich eine
zugehörige
optische Darstellung von der Oberfläche des zu untersuchenden Objektes
dargestellt. Darüber
hinaus ermöglicht
das Abbildungssystem derartige kombinierte Bilddarstellungen aus zumindest
zwei unterschiedlichen Blickrichtungen anzufertigen und darzustellen,
sodass der Anwender unterstützt
wird, sich eine räumliche
Vorstellung von dem zu untersuchenden Objekt zu bilden. Mehrdeutigkeiten
bei der Interpretation der räumlichen
Verhältnisse
im Objekt werden verringert, da über
die Verwendung von zwei zweidimensionalen kombinierten Bilddarstellungen
aus unterschiedlichen Blickrichtungen auch neben den zweidimensionalen
Bildinformationen auch eine Tiefeninformation erhalten wird.
Derartige
erfindungsgemäße Abbildungssysteme
sind beispielsweise bei interventionellen Eingriffen sehr hilfreich,
da der Operateur oft nur die Oberfläche von außen sieht. Diesen visuellen
Eindruck kann er in der optischen Darstellung wieder finden, bei
dem zusätzlich
das Röntgenbild überlagert ist,
sodass er eine Vorstellung von der Lage der inneren Organe, beispielsweise
von Knochenfragmenten bei einem Knochenbruch, bekommt. Weiterhin
werden dem Operateur derartige optische Darstellungen aus unterschiedlichen
Richtungen dargestellt, sodass er nun wesentlich besser einschätzen kann,
wie beispielsweise die Knochenfragmente wirklich liegen oder wie
die dreidimensionale Lage eines chirurgischen Instrumentes (z.B.
eines Knochennagels) bezüglich
der Knochenfragmente ist. Durch den verbesserten räumlichen
Eindruck der Darstellung müssen auch
weniger Röntgenaufnahmen
angefertigt werden, da Fehlinterpretationen des Röntgenbildes
seltener vorkommen.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind die zumindest zwei optischen Darstellungen zwei Videosequenzen,
die vorteilhafterweise zeitgleich angefertigt werden.
Hierdurch
ist es möglich,
die Bewegung eines medizinischen Instrumentes auf den Videosequenzen
zu verfolgen. Dadurch, dass den Videosequenzen die entsprechenden
Röntgenbilder überlagert
sind, lässt
sich zudem die Bewegung des medizinischen Instrumentes in Bezug
auf die räumlichen Bedingungen
im Operationssitus – beispielsweise
die Lage der Knochenfragmente oder eines Marknagels – verfolgen,
ohne dass mehrfach Röntgenbilder
angefertigt werden müssen
oder dass die Bewegung des Instrumentes gar unter Durchleuchtung
verfolgt werden muss.
Lediglich
wenn sich durch den Eingriff die räumlichen Bedingungen des Operationssitus
stark ändern – wenn beispielsweise
Knochenfragmente reponiert werden oder Material zur Osteosynthese
eingebracht wird – werden
neue Röntgenbilder
angefertigt, um daraufhin wieder mit den nicht stahlenbelastenden
Videosequenzen zu arbeiten.
Bevorzugterweise
umfasst das Abbildungssystem Positionierungsmittel, anhand derer
die optischen Mittel so positionierbar sind, dass die Punkte, von
denen aus die optischen Darstellungen aufgenommen werden, den Punkten,
von denen aus die Röntgenstrahlen
auf das Objekt gerichtet werden, optisch entsprechen. Mit derartigen
Positionierungsmitteln können
die optischen Mittel nach erstmaliger Anbringung so positioniert
oder im laufenden Betrieb nachjustiert werden, dass die Röntgen- und
die optischen Darstellungen aus derselben Perspektive angefertigt
werden können.
Beispielsweise
können
die Positionierungsmittel Marker umfassen, die sich im Strahlengang
der Röntgenstrahlen
befinden, aber außerhalb
der Ebene eines Röntgendetektors
angebracht werden. Zusätzlich
befinden sich in Röntgenstrahl-Projektionsrichtung
der Marker weitere Projektionsmarker in der Ebene des Röntgendetektors.
Von diesen Markern werden nun optische Darstellungen aufgenommen. Wie
in der
US 6,447,163
B1 erläutert,
stimmen in einer optischen Darstellung die Marker und die Projektionsmarker
nur dann überein,
wenn der Strahlengang der Röntgenstrahlen
und der Strahlengang des Lichtes bei der Anfertigung der optischen
Darstellungen einander entsprechen. Die Positionierung der optischen
Mittel kann so auf einfache Weise kontrolliert und bei Bedarf nachjustiert
werden.
Eine
andere mögliche
Ausgestaltung der Positionierungsmittel umfasst einen Laserstrahl,
der vom Zentrum eines Detektors für Röntgenstrahlen auf den Punkt
gerichtet wird, von dem aus Röntgenstrahlen
auf den Detektor gerichtet werden. Wie in der
US 6,227,704 B1 offenbart,
wird der Laserstrahl auch von den optischen Mitteln reflektiert
und trifft nur dann wieder auf das Zentrum der Detektorebene, wenn
der Punkt, von dem aus die optischen Darstellungen aufgenommen werden
und der Punkt, von dem aus die Röntgenstrahlen
auf das Objekt gerichtet werden, optisch einander entsprechen.
Bevorzugterweise
umfassen die Mittel zum Anfertigen zumindest zweier Röntgenbilder
lediglich eine mobile Röntgenstrahlenquelle
und lediglich eine mobile Detektoreinheit für Röntgenstrahlung, um das Abbildungssystem
kostengünstiger
und Platz sparender ausbilden zu können.
Mit
Vorteil sind die Mittel zum Anfertigen zumindest zweier Röntgenbilder
in einem C-Bogen-Röntgengerät angeordnet.
Bei einem derartigen C-Bogen-Röntgengerät sind eine
Röntgenquelle
und ein Detektor für
Röntgenstrahlung
an den gegenüberliegenden
Enden eines C-Bogens angeordnet. Die zumindest zwei Rönt genbilder
können
auf einfache Weise aus unterschiedlichen Richtungen angefertigt
werden, indem der C-Bogen rotiert wird.
In
einer Ausgestaltung des als C-Bogen-Röntgengerät ausgebildeten Abbildungssystems
umfassen die optischen Mittel mindestens zwei Bildaufnahmeeinheiten,
beispielsweise Videokameras, die in unterschiedlicher Position am
C-Bogen angeordnet sind. Durch die Rotation des C-Bogens werden
die Röntgenquelle
und die Bildaufnahmeeinheiten jeweils so positioniert, dass die
Punkte, von denen aus die Röntgenstrahlen
auf das Objekt gerichtet werden, und die Punkte, von denen aus die
entlang des C-Bogen verteilten Bildaufnahmeeinheiten die optischen
Darstellungen des Objektes aufnehmen, optisch einander entsprechen.
In
einer weiteren Ausgestaltung des als C-Bogen-Röntgengerät ausgebildeten Abbildungssystems
umfassen die optischen Mittel mindestens zwei Bildaufnahmeeinheiten,
von denen eine Bildaufnahmeeinheit im Bereich der Röntgenstrahlenquelle und
die andere Bildaufnahmeeinheit im Bereich einer Trägereinheit
für einen
C-Bogen angeordnet sind.
In
einer bevorzugten Ausführungsvariante sind
entlang des C-Bogens
zumindest zwei Spiegel angeordnet, über die optische Darstellungen
von dem Objekt von den zumindest zwei Bildaufnahmeeinheiten angefertigt
werden können.
Die Spiegel sind dabei derart angeordnet, dass die Punkte, von denen
aus die optischen Darstellungen aufgenommen werden, den Punkten,
von denen aus die Röntgenstrahlen
auf das Objekt gerichtet werden, optisch entsprechen. Wenn die Spiegel
dabei für
Röntgenstrahlen
durchlässig
sind, können
sie auch im Strahlengang der Röntgenstrahlen
angeordnet werden.
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind die Bildaufnahmeeinheiten
als Videokameras ausgebildet, mit denen Videosequenzen als optische
Darstellungen vom Objekt anfertigbar sind. Die Videosequenzen werden
dabei in Echtzeit von dem Ob jekt angefertigt und dem Anwender dargestellt.
In der Darstellung der Videosequenzen sind die zugehörigen Röntgenbilder überlagert.
Der Anwender kann durch die Beobachtung der in Echtzeit angefertigten Videosequenzen
beispielsweise über
die Bewegung eines medizinischen Instrumentes informiert werden.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
nach Anspruch 10 umfasst folgende Schritte:
- – Anfertigen
zumindest zweier Röntgenbilder
von einem zu untersuchenden Objekt, wobei bei den zumindest zwei
Röntgenbildern
Röntgenstrahlen von
zumindest zwei unterschiedlichen Punkten im Raum aus auf das zu
untersuchende Objekt gerichtet werden,
- – mit
Hilfe von optischen Mitteln Aufnehmen zumindest zweier optischer
Darstellungen von dem Objekt von zumindest zwei weiteren Punkten
aus, die den zumindest zwei unterschiedlichen Punkten, von denen
aus die Röntgenstrahlen
auf das Objekt gerichtet werden, optisch entsprechen, und
- – Überlagern
der zumindest zwei optischen Darstellungen mit den zumindest zwei
Röntgenbildern.
Vorteilhafterweise
sind die zumindest zwei optischen Darstellungen zwei Videosequenzen
des Objektes. Wie oben geschildert, lässt sich hierdurch die Bewegung
eines medizinischen Instrumentes in Bezug auf die räumlichen
Gegebenheiten des Operationssitus verfolgen, wobei ein Patient oder
ein Arzt lediglich einer geringen Röntgenstrahlung ausgesetzt wird.
In
einer bevorzugten Ausführungsvariante werden
in einem Vorverfahren die optischen Mittel zum Aufnehmen von optischen
Darstellungen so positioniert, dass die zumindest zwei Punkte, von
denen aus die zumindest zwei optischen Darstellungen aufgenommen
werden, den zumindest zwei Punkten, von denen aus die Röntgenstrahlen
auf das Objekt gerichtet werden, optisch entsprechen. Dieses Vorverfahren
wird vor erstmaliger Ausführung
des Verfahrens angewendet, um eine Übereinstimmung der optischen
Darstellungen mit den Röntgenbildern
zu erreichen.
Es
kann auch zur Rekalibrierung des Systems im laufenden Betrieb durchgeführt werden.
Die Art und Weise, wie das Vorverfahren beispielsweise durchgeführt werden
kann, ist oben geschildert und findet sich in der
US 6,447,163 B1 oder in
der
US 6,227,704 B1 .
Bei
einem C-Bogen-Röntgengerät, das optische
Mittel zum Aufnehmen zumindest zweier optischer Darstellungen umfasst,
umfasst das Verfahren vorteilhafterweise folgende Schritte:
- – Eines
der zumindest zwei Röntgenbilder
wird in einer bestimmten Position des C-Bogen-Gerätes angefertigt,
- – der
C-Bogen wird bewegt,
- – ein
weiteres der zumindest zwei Röntgenbilder wird
in einer anderen Position des C-Bogens angefertigt,
- – mit
den optischen Mitteln werden zwei optische Darstellungen von dem
Objekt angefertigt, und
- – das
eine und das weitere der zumindest zwei Röntgenbilder werden mit den
zwei optischen Darstellungen von dem Objekt überlagert.
Bevorzugterweise
werden die zumindest zwei optischen Darstellungen von dem Objekt,
insbesondere die Videosequenzen, zeitgleich angefertigt.
Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Merkmalen
der Unteransprüche
werden im Folgenden in der Zeichnung näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Es
zeigen:
1 bis 3 eine
Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Frontansicht eines C-Bogen-Röntgengerätes, bei
dem eine Bildaufnahmeeinheit an einer Röntgenquelle und eine weitere
Bildaufnahmeeinheit an einem Stativ angeordnet ist,
4 bis 6 eine
Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Frontansicht desselben
C-Bogen-Röntgengerätes aus 1 bis 3,
wobei sich der C-Bogen in einer anderen Stellung befindet,
7 bis 9 eine
Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Frontansicht eines weiteren
C-Bogen-Röntgengerätes, bei
dem zusätzliche
Spiegel entlang des C-Bogens angeordnet sind,
10 bis 12 eine
Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Frontansicht eines C-Bogen-Röntgengerätes, bei
dem mehrere Bildaufnahmeeinheit entlang des C-Bogens angeordnet
sind, und
13 Fig.
schematisch die Verfahrensschritte einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens.
1 bis 3 zeigen
eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Frontansicht eines
C-Bogen-Röntgengerätes, das
zusätzlich
mit optischen Mitteln zum Aufnehmen von zumindest zwei optischen
Darstellungen ausgebildet ist.
Das
C-Bogen-Röntgengerät 1a umfasst
einen C-Bogen 3, der an einem Trägerteil 5 beweglich gelagert
ist. Das Trägerteil 5 selbst
ist Teil eines Stativs 7, das der Übersichtlichkeit halber nur
in 2 angedeutet skizziert ist. An den beiden gegenüberliegenden
Enden des C-Bogens 3 befinden sich eine Röntgenquelle 9 für Röntgenstrahlen 11 und
ein Detektor 13 für
Röntgenstrahlen 11.
Ein zu untersuchendes Objekt, beispielsweise ein Patient, der der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt ist, befindet sich im Zentrum 15 des
C-Bogens 3.
Da der C-Bogen 3 beweglich im Trägerteil 5 gelagert
ist, können
Röntgenbilder
von dem zu untersuchenden Objekt aus unterschiedlichen Richtungen
angefertigt werden.
Das
C-Bogen-Röntgengerät 1a ist
mit Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 ausgestattet,
mit denen von dem zu untersuchenden Objekt optische Darstellungen
angefertigt werden. Derartige Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 können beispielsweise
Videokameras sein. In diesem Fall sind die optischen Darstellungen
Videosequenzen des zu untersuchenden Objektes.
Eine
Bildaufnahmeeinheit 17 ist an der Röntgenquelle 9 angeordnet. Über zwei
Spiegel 21, 23 können mit ihr optische Darstellungen
von dem zu untersuchenden Objekt angefertigt werden. Die Spiegel 21, 23 sind
dabei so angeordnet, dass der Punkt 25, von dem aus die
Bildaufnahmeeinheit 17 die optische Darstellung aufnimmt,
dem Punkt 27 entspricht, von dem aus die Röntgenstrahlen 11 auf
das Objekt gerichtet werden. Der im Röntgenstrahlengang angeordnete
Spiegel 21 ist hierfür
so ausgebildet, dass er für
Röntgenstrahlen 11 transparent
ist.
Eine
weitere Bildaufnahmeeinheit 19 ist am Trägerteil
des Stativs angeordnet. Auch hier sorgen zwei weitere Spiegel 29, 31 dafür, dass
die Bildaufnahmeeinheit 19 eine optische Darstellung von
dem zu untersuchenden Objekt aus einer mittigen, zentralen Blickrichtung
aufnimmt. Diese Richtung entspricht der Richtung der Röntgenstrahlen,
wie sie von der Röntgenquelle 9 bei
einem um 90° rotierten C-Bogen 3 ausgestrahlt
werden, wie es weiter unten beschrieben ist.
Ein
Teil der Spiegel 23, 31 ist dabei über Halterungen
an den Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 befestigt.
Der Übersichtlichkeit
halber sind die Halterungen nur linienhaft angedeutet. Die Spiegel 23, 31 können aber
auch an anderen Bauteilen des C-Bogen-Röntgengerätes 1a befestigt
werden, wenn dies vorteilhaft erscheint. Die bezüglich des C-Bogens 3 mittig
angeordneten Spiegel 21, 23 können beispielsweise über Halterungen
(hier nicht dargestellt) am C-Bogen 3 selbst befestigt
werden.
In
2 sind
weiterhin Mittel zum Positionieren der Bildaufnahmeeinheiten
17,
19 eingezeichnet, wie
sie in der
US 6,447,163
B1 offenbart sind. Derartige Mittel umfassen einerseits
Marker
35, die in der Detektorebene liegen und andererseits
Projektionsmarker
33, die sich außerhalb der Detektorebene befinden.
Ihre Position ist dabei so aufeinander ab gestimmt, dass die Projektionsmarker
33 und
die Marker
35 in Projektionsrichtung im Strahlengang der Röntgenstrahlen
liegen. In einem aufgenommenen Röntgenbild
decken sich somit die Marker
35 und Projektionsmarker
33.
Bei
einer optischen Darstellung, die mit der an der Röntgenquelle
angeordneten Bildaufnahmeeinheit 17 von den Markern 35 und
von den Projektionsmarkern 33 aufgezeichnet wird, decken
sich Marker 35 und Projektionsmarker 33 nur dann,
wenn der Punkt 25, von dem aus die Bildaufnahmeeinheit 17 die
optische Darstellung anfertigt, dem Punkt 27 optisch entspricht,
von dem aus die Röntgenstrahlen 11 auf
die Marker 35 und Projektionsmarker 33 gerichtet werden.
Mit
dieser Methode wird die Position der Bildaufnahmeeinheit 17 so
lange justiert, bis sie optische Darstellungen von einem Punkt 25 aus
aufzeichnet, der optisch dem Punkt 27 entspricht, von dem
aus die Röntgenstrahlen 11 auf
das Objekt gesendet werden. Der Übersichtlichkeit
halber wurden die Marker 35 und Projektionsmarker 33 nicht
in 1 und 3 eingezeichnet.
Die
Positionierung der am Stativ 7 angeordneten Bildaufnahmeeinheit 19 erfolgt
am 90° rotierten
C-Bogen 3 in analoger Weise.
Die
Mittel zum Positionieren der Bildaufnahmeeinheiten
17,
19 sind
hier anhand von Marker
35 und Projektionsmarker
33 realisiert.
Es können
jedoch auch andere Mittel eingesetzt werden, beispielsweise Laserstrahlen,
die von der Detektorebene auf die Bildaufnahmeeinheit
17 gerichtet
und von dieser reflektiert werden, wie sie in der
US 6,227,704 B1 offenbart
sind.
Ebenso
in 2 eingezeichnet ist eine Rechnereinheit 37,
mit der die von den Bildaufnahmeeinheiten aufgezeichneten optischen
Darstellungen mit den Röntgenbildern überlagert
werden können.
Die Darstellung der überlagerten
Röntgenbilder und
optischen Darstellungen kann beispielsweise über einen Monitor erfolgen.
In
der hier gezeigten Stellung des C-Bogens 3 wird ein Röntgenbild
von dem zu untersuchenden Objekt mit einem Strahlengang von oben
nach unten angefertigt. Von den zwei optischen Darstellungen, die
von dem Objekt aus unterschiedlichen Richtungen angefertigt werden,
wird das angefertigte Röntgenbild
mit derjenigen optischen Darstellung überlagert, das von der an der
Röntgenquelle 9 angeordneten
Bildaufnahmeeinheit 17 aufgenommen wurde, um eine Darstellung
zu erhalten, die einerseits die äußere Oberfläche des
zu untersuchenden Objektes und andererseits das zugehörige Röntgenbild
aus derselben Perspektive darstellt.
Um
ein Röntgenbild
zu erhalten, das aus derselben Perspektive aufgenommen wird, mit
der eine optische Darstellung von dem Objekt von der am Stativ 7 befestigten
Bildaufnahmeeinheit 19 aufgenommen wird, wird der C-Bogen 3 in
eine zur ursprünglichen
Stellung senkrechte Position gebracht.
Diese
Position des C-Bogens 3 ist in 4 bis 6 gezeigt,
jeweils in einer Draufsicht, einer Seitenansicht bzw. einer Frontansicht.
In dieser Stellung des C-Bogens 3 werden die Röntgenstrahlen 11 von
einem Punkt 27' auf
das zu untersuchende Objekt gerichtet, der dem Punkt 25' optisch entspricht, von
dem aus mit der am Stativ 5 befestigten Bildaufnahmeeinheit 19 eine
optische Darstellung von dem Objekt anfertigt wird. Auf diese Weise
erhält
man zwei Bildpaare, die jeweils eine optische Darstellung und ein
Röntgenbild
umfassen, die aus der gleichen Perspektive aufgenommen wurden.
Wenn
die zwei Bildpaare einem Anwender, beispielsweise einem Arzt, der
eine Operation durchführt, überlagert
gezeigt werden, kann der Arzt auf einfachere Weise einen deutlich
besseren räumlichen
Eindruck über
den Operationssitus gewinnen. Vornehmlich bei Operationen, bei denen
der Operationssitus nicht vollständig
eröffnet
und damit nicht einsichtbar ist, z.B. bei der chirurgischen Versorgung von
Knochenfrakturen, kann sich der Arzt mit Hilfe der zwei Bildpaare
einen guten räumlichen
Eindruck verschaffen. Zusätzlich
zu den zweidimensionalen Informationen, die der Anwender aus einem
der beiden Bildpaare entnehmen kann, bekommt der Anwender eine Tiefeninformation über das
andere der beiden Bildpaare.
Wenn
durch entsprechend ausgestaltete Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 Video-Sequenzen
von dem zu untersuchenden Objekt aufgezeichnet werden, über die
dann die beiden angefertigten Röntgenbilder
gelegt werden, kann ein Arzt zudem die Bewegung von interventionellen
Instrumenten, die bei der Operation eingesetzt werden, verfolgen
und die Lage der Instrumente über
die Röntgenbilder
in Beziehung zum Operationssitus setzen. Projektionsbedingte Mehrdeutigkeiten
bei der Interpretation der räumlichen
Lage der Instrumente, die sich bei der Verwendung von lediglich
einem Bildpaar ergeben würden, werden
durch die Verwendung von zumindest zwei Bildpaaren deutlich verringert.
Dadurch,
dass die Bewegung der interventionellen Instrumente mit den Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 verfolgt
wird, wird der Arzt und der Patient einer deutlich geringeren Strahlenbelastung
ausgesetzt. Lediglich wenn sich im Verlauf des Eingriffs die räumliche
Situation im Operationssitus stark verändert – wenn beispielsweise Knochenfragmente
neu zueinander ausgerichtet werden -, müssen neue Röntgenbilder angefertigt werden,
die dann wiederum mit den optischen Darstellungen überlagert
und dargestellt werden.
Die
in 4 bis 6 gezeigte Stellung des C-Bogens 3 bringt
weiterhin den Vorteil mit sich, dass sich eine korrekte Positionierung
der beiden Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 auf einfache
Weise überprüfen lässt. Wenn
die beiden optischen Darstellungen, die in dieser Position von den
beiden Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 aufgenommen
werden, nicht übereinstimmen,
muss die Position einer oder beider Bildaufnahmeeinheiten 17, 19 neu
kalibriert werden. Der Spiegel 23, der das Licht zur Bildaufnahmeeinheit 17, die
an der Röntgenquelle 9 angeordnet
ist, umlenkt, ist dabei semitransparent ausgebildet.
Bei
dem in 1 bis 6 dargestellten C-Bogen-Röntgengerät 1a sind
die Spiegel 21, 23, 29, 31 derart
angeordnet, dass sich das Gerät
für die Anfertigung
zweier optischer bzw. Röntgenbilder
aus zwei zueinander senkrechten Richtungen eignet. Durch eine unterschiedliche
Anbringung des Spiegels 29, der mittig zum C-Bogen an der
Winkelposition von 90° angeordnet
ist, beispielsweise an einer Winkelposition von 60°, lassen
sich die Blickrichtungen, aus denen die optischen Darstellungen
von dem Objekt angefertigt werden, einstellen.
Durch
Anbringung mehrerer Spiegel 21, 29, 29a, 29b entlang
des C-Bogen-Röntgengerätes 1b, beispielsweise
an Winkelpositionen von 45°,
90° und 135°, können unterschiedliche
Winkel zwischen den beiden Blickrichtungen gewählt werden. Ein derartiges
C-Bogen-Röntgengerät 1b ist
in 7 bis 9 dargestellt. Im Vergleich
zu dem in 1 bis 6 dargestellten
C-Bogen-Röntgengerät 1a sind
hier zusätzlich
Spiegel 29a, 29b an Winkelpositionen von 45° und 135° angeordnet.
Dadurch lassen sich nicht nur Bildpaare anfertigen, bei denen die
beiden Blickrichtungen einen Winkel von 90° aufweisen, sondern auch Bildpaare
mit Blickrichtungswinkel von 45° bzw. 135°.
Zusätzlich ist
in 7 bis 9 eine alternative Anbringung
der am Stativ angeordneten Bildaufnahmeeinheit 19 gezeigt.
10 bis 12 zeigen
eine Draufsicht, eine Seitenansicht bzw. eine Frontansicht eines C-Bogen-Röntgengerätes 1c,
bei denen mehrere Bildaufnahmeeinheiten 17, 19a, 19b entlang
des C-Bogens 3 angeordnet sind. Im Gegensatz zu den oben
offenbarten C-Bogen-Geräten 1a, 1b sind
neben der Bildaufnahmeeinheit 17, die an der Röntgenquelle 9 angeordnet
ist, weite re Bildaufnahmeeinheiten 19a, 19b im
C-Bogen 3 angeordnet, hier beispielsweise an Winkelpositionen
von 60° und
120°.
Das
hier gezeigte C-Bogen-Röntgengerät 1c hat
den Vorteil, dass mehr als zwei Bildaufnahmeeinheiten 17, 19a, 19b zeitgleich
optische Darstellungen aus verschiedenen Perspektiven von dem zu
untersuchenden Objekt anfertigen. Die zugehörigen, den Winkelpositionen
der Bildaufnahmeeinheiten 17, 19a, 19b entsprechenden
Röntgenbilder
werden angefertigt, indem die Röntgenquelle 9 durch
eine Rotation des C-Bogens 3 an die entsprechenden Stellen gefahren
wird. Dieses Gerät
besitzt somit den Vorteil, dass mehr als zwei Bildpaare von dem
zu untersuchenden Objekt angefertigt werden, was insbesondere bei
der Beurteilung komplizierter geometrischer Verhältnisse hilfreich sein kann.
13 zeigt
schematisch die Verfahrensschritte einer bevorzugten Ausführungsform
des Verfahrens.
Die
hier dargestellten Verfahrensschritte können mit einem C-Bogen-Röntgengerät 1a,
wie in 1 bis 6 dargestellt, ausgeführt werden,
bei dem zwei verschiedene optische Darstellungen 57, 59 und
zwei verschiedene Röntgenbilder 53, 55 angefertigt
und überlagert
werden.
Das
hier erläuterte
Verfahren ist jedoch nur beispielhaft an dem C-Bogen-Röntgengerät 1a erläutert. Insbesondere
ist die Anzahl der korrespondierenden Röntgenbilder und optischen Darstellungen bei
entsprechender Ausgestaltung eines Aufnahmesystems nicht auf zwei
Bildpaare beschränkt.
In
einem Vorverfahren 41 werden zunächst die optischen Mittel so
positioniert, dass die zwei Punkte 25, 25', von denen
aus die optischen Darstellungen 57, 59 aufgenommen
werden, den Punkten 27, 27' optisch entsprechen, von denen
die Röntgenbilder 53, 55 aus
angefertigt werden.
Bei
der Durchführung
des eigentlichen Verfahrens wird in einem ersten Verfahrensschritt 43 ein Röntgenbild 43 von
einem zu untersuchenden Patienten angefertigt. Bei der Anfertigung
des Röntgenbildes 43 befindet
sich der C-Bogen 3 des C-Bogengerätes 1a in einer bestimmten
Position. In einem zweiten Verfahrensschritt 45 wird ein
weiteres Röntgenbild 45 angefertigt,
diesmal aus einer anderen Richtung. Der C-Bogen 3 wird
hierzu in eine andere Position gefahren. Im Verlauf der Operation
wird in einem dritten und vierten Verfahrensschritt 47 bzw. 49 jeweils
eine optische Darstellung 57, 59 von dem zu untersuchenden
Patienten aus den zu den Röntgenbildern 53, 55 korrespondierenden
Richtungen angefertigt. In einer speziellen Ausführung werden als optische Darstellungen 57, 59,
Videosequenzen von dem zu untersuchenden Patienten aufgenommen.
In
einem fünften
Verfahrensschritt 51 werden die jeweils korrespondierenden
Röntgenbilder
und optischen Darstellungen (oder Videosequenzen) 53, 57 bzw. 55, 59 überlagert
und einem Anwender dargestellt, der durch die Überlagerung 61 der
beiden Bildpaare, die aus zwei verschiedenen Richtungen angefertigt
wurden, einen deutlichen, dreidimensionalen Eindruck des zu untersuchenden
Patienten bekommt. Insbesondere bei interventionellen Eingriffen stellt
dies eine große
Erleichterung für
einen behandelnden Arzt dar. Wenn Videosequenzen als optische Darstellungen
verwendet werden, kann der Arzt darüber hinaus die Bewegung von
interventionellen Instrumenten – wie
weiter oben beschrieben – verfolgen
und diese über
die Röntgenbilder
zu den räumlichen
Gegebenheiten im Operationssitus zuordnen, ohne eine Röntgendurchleuchtung
oder eine vielfache Anfertigung von Röntgenbildern zu verwenden.
Die Überlagerung
wird dabei üblicherweise von
einer entsprechend ausgebildeten Rechnereinheit 37 ausgeführt. Die
Röntgenbilder 53, 55 und
optischen Darstellungen 57, 59 können hierbei
zur einfacheren Überlagerung
mit Markerpunkten 63 versehen werden.
Der
Erfindung liegt folglich das Konzept zu Grunde, dass
- – zumindest
zwei Röntgenbilder 53, 55 von
einem zu untersuchenden Objekt angefertigt werden, wobei bei den
zumindest zwei Röntgenbildern 53, 55 Röntgenstrahlen 11 von
zumindest zwei unterschiedlichen Punkten 27, 27' im Raum auf
das zu untersuchende Objekt gerichtet werden, dass
- – zumindest
zwei optische Darstellungen 57, 59 von dem Objekt
von zumindest zwei weiteren Punkten 25, 25' aus aufgenommen
werden, die den zumindest zwei unterschiedlichen Punkten 27, 27', von denen
aus die Röntgenstrahlen 11 auf das
Objekt gerichtet werden, optisch entsprechen, und
- – dass
die zumindest zwei optischen Darstellungen 57, 59 mit
den zumindest zwei entsprechenden Röntgenbildern 53, 55 überlagert
dargestellt werden.