DE102006024540A1 - Verfahren und System zum Akquirieren von Bildern mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung - Google Patents

Verfahren und System zum Akquirieren von Bildern mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Es werden Verfahren und Systeme zum Akquirieren von Bildern mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (402) angegeben. Das Verfahren beinhaltet das Verfolgen des Ortes eines interessierenden Gebietes (ROI) durch ein Trackingsystem (204). Außerdem beinhaltet das Verfahren das Akquirieren eines ersten Bildes eines Objektes mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (206). Außerdem beinhaltet das Verfahren das Anzeigen eines virtuellen ROI-Ortes auf dem ersten Bild, der dem ROI-Ort (208) entspricht. Außerdem beinhaltet das Verfahren das Bewegen der medizinischen Bildgebungsvorrichtung und das Bestimmen der Bewegung des ROI-Orts durch das Trackingsystem (210). Das medizinische Bildgebungssystem wird bewegt, um ein anderes Bild aus einer Perspektive zu akquirieren, die von jener des ersten Bildes verschieden ist. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren das Korrelieren der Bewegung des ROI-Orts mit einer Verschiebung des virtuellen ROI-Orts auf dem ersten Bild (212). Schließlich beinhaltet das Verfahren das Verschieben des virtuellen ROI-Orts auf dem ersten Bild entsprechend der Korrelation der Bewegung des ROI-Orts (214).

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung betreffen allgemein medizinischen Bildgebungsvorrichtungen, und mehr im Einzelnen, Verfahren und Systeme zum Akquirieren von Bildern bei medizinischen Bildgebungsvorrichtungen.
  • Medizinische Bildgebungstechniken, einschließlich Röntgen, Computeraxialtomographie (CAT) und Ultraschall, sind weit verbreitet. Bei diesen Techniken werden einem untersuchenden Arzt Bilder hoher Auflösung zur Verfügung gestellt, die den untersuchenden Arzt in die Lage versetzen, anschließend eine detaillierte Untersuchung und Diagnose vorzunehmen.
  • Darüberhinaus werden chirurgische Navigationssysteme verwendet, um den jeweiligen Ort eines medizinischen Instrumentes in einem Operationsgebiet zu verfolgen. Solche Systeme liefern präoperative Bilder zur Verbesserung der intraoperativen Veranschaulichung einer anatomischen Struktur eines Patienten. Die intraoperative Bilddatenakquisition erlaubt die Bestimmung einer genauen räumlichen Korrelation zwischen Bilddaten und der anatomischen Struktur des Patienten.
  • So können z.B. identifizierbare Merker an einem Fluoroskop C-Arm und an dem Patienten oder einem Gestell oder einem Tisch auf dem der Patient positioniert ist ausgebildet oder befestigt sein. Diese identifizierbaren Merker sind in den Bildern typischerweise sichtbar. Außerdem sind diese identifizierbaren Merker typischerweise dem Patienten klar identifizierend zugeordnet und registriert. Bezugsmarken können an dem Patienten einen Tag vor einem chirurgischen Eingriff angebracht werden, um CT-Messungen zu ermöglichen und intraoperativen Navigationszwecken zu dienen. Während des chirurgischen Eingriffs werden die Merkerpunkte in den Bildern identifiziert und auf den Patienten werden wenigstens drei Paare der entsprechenden Punkte zur nachfolgenden Verwendung mit Hilfe eines Navigationssystems lokalisiert. Die Koordinatentransformation zwischen den Bilddaten und dem Patienten wird von den entsprechenden Punktepaaren aus bestimmt, die wenigstens drei sind.
  • Bei bekannten medizinischen Bildgebungsvorrichtungen ist es schwierig, die medizinische Bildgebungsvorrichtung ohne Verwendung einer dauernden Röntgenbestrahlung oder von mehrfachen Röntgenbestrahlungen genau in dem Zentrum der interessierenden Anatomie zu positionieren. Außerdem kann das Bild in einer Weise in eine Orientierung verdreht sein, die unterschiedlich ist von der Orientierung mit der der untersuchende Arzt den chirurgischen Eingriff vorzunehmen versucht. Einige bekannte medizinische Bildgebungsvorrichtungen verwenden integrierte oder Zusatz-Laser-Zielvorrichtungen, um die Größe der Röntgenbestrahlung zu minimieren, die erforderlich ist, um die jeweils gewünschte anatomische Position zu erreichen. Diese bekannten medizinischen Bildgebungsvorrichtungen bezeichnen lediglich Target-Ober flächen und sagen nicht die präzise Ausrichtung des Patienten und des C-Arms vorher. Außerdem verwenden die bekannten medizinischen Bildgebungsvorrichtungen Röntgenstrahlung, von der bekannt ist, dass sie einen akkumulativen, negativen Einfluss auf die menschliche Gesundheit hat.
  • Kurze Beschreibung der Erfindung
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform wird ein Verfahren zum Akquirieren von Bildern bei einer medizinischen bildgebenden Vorrichtung geschaffen. Das Verfahren beinhaltet das Verfolgen des Ortes eines interessierenden Gebietes ROI (ROI = Region Of Interest) über ein Trackingsystem. Außerdem beinhaltet das Verfahren das Akquirieren eines ersten Bildes eines Objektes mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren das Anzeigen eines virtuellen ROI-Ortes auf dem ersten Bild, der dem ROI-Ort entspricht. Darüberhinaus beinhaltet das Verfahren das Bewegen der medizinischen Bildgebungsvorrichtung und das Bestimmen der Bewegung des ROI-Ortes durch das Trackingsystem. Das medizinische Bildgebungssystem wird bewegt, um ein anderes Bild aus einer Perspektive zu akquirieren, die von jener des ersten Bildes verschieden ist. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren das Korrelieren der Bewegung des ROI-Ortes mit einer Verschiebung des virtuellen ROI-Ortes auf dem ersten Bild. Schließlich beinhaltet das Verfahren das Verschieben des virtuellen ROI-Ortes auf dem ersten Bild entsprechend der Korrelation der Bewegung des ROI-Ortes.
  • Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform wird ein medizinisches Bildgebungssystem geschaffen. Das medizinische Bildgebungssystem weist eine medizinische Bild gebungsvorrichtung auf. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung ist zum Akquirieren eines Bildes eines Objektes eingerichtet. Das medizinische Bildgebungssystem beinhaltet außerdem ein Navigationssubsystem, das dazu ausgelegt ist, den ROI-Ort der medizinischen Bildgebungsvorrichtung zu verfolgen. Außerdem weist das medizinische Bildgebungssystem ein Bildgebungssteuersubsystem auf, das mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung und dem Navigationssubsystem kommuniziert. Das Bildgebungssteuersubsystem beinhaltet eine Display-Einheit. Das Bildgebungssteuersubsystem ist dazu ausgelegt, das Bild auf der Displayeinheit darzustellen. Außerdem ist das Bildgebungssteuersubsystem dazu eingerichtet, eine graphische Darstellung des ROI-Ortes auf dem Bild darzustellen. Das Bildgebungssteuersubsystem bewegt die graphische Darstellung des ROI-Ortes über das Bild, basierend auf den Trackingdaten, die von dem Navigationssubsystem erhalten werden.
    •
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • 1 veranschaulicht ein Röntgen-C-Arm-System, in dem verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert sein können;
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Akquirieren von Bildern bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, veranschaulicht;
  • 3 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Akquirieren von Bildern bei einem Röntgen-C-Arm-System, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
  • 4 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines medizinischen Bildgebungssystems, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 5 zeigt Bilder, die die Wirkung der Anwendung von Verfahren zum Akquirieren von Bildern bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen;
  • 6 zeigt Bilder, die die Wirkung der Anwendung der Verfahren zum Akquirieren von Bildern bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • Das Verständnis der vorstehenden Zusammenfassung, wie auch der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bestimmter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung erleichtert. Zum Zwecke der Veranschaulichung der Erfindung sind in der Zeichnung gewisse Ausführungsformen dargestellt. Zu bemerken ist jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die in der beigefügten Zeichnung dargestellten Anordnungen und Instrumentalitäten beschränkt ist.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen Verfahren und Systeme zum Akquirieren von Bildern bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung kann eine fluorskopische Bildgebungsvorrichtung, wie ein Röntgen-C-Arm-System, ein Ultraschallbildgebungssystem, ein Single-Photonenemissionscomputertomographie(SPECT)-System ein Computertomographie(CT)-System, ein optisches Kohärenztomographie(OCT)-System, ein Positronenemissionstomographie(PET)-Bildgebungssystem und dergleichen sein.
  • Beispielsweise können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung an einem Röntgen-C-Arm verwendet werden, der eine auf einem distalen Ende des Armes angeordnete Röntgenstrahlungsquelle und einen auf dem anderen distalen Ende des Armes angeordneten Detektor aufweist, wie er in der US-Patentschrift 6,104,780 mit dem Titel „Mobile bi-planar fluoroscopic imaging apparatus", der US-Patentschrift 5,802,719 mit dem Titel „One piece C-arm for X-ray diagnostic equipment" und der US-Patentschrift Nr. 5,627,873 mit dem Titel „Mini C-arm assembly for mobile X-ray imaging system" dargestellt und beschrieben ist, die alle durch Bezugnahme hiermit mit einbezogen sind. Optional kann das Bildgebungssystem ein MR-System sein, wie es in der US-Patentschrift Nr. 6,462,544 mit dem Titel „Magnetic resonance imaging apparatus" beschrieben ist, die durch Bezugnahme ebenfalls in ihrer Gesamtheit hier miteinbezogen ist.
  • Zusätzlich können Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung auch bei der Positronenemissionstomographie (PET), wie sie in der US-Patentschrift Nr. 6,337,481 mit dem Titel „Data binning method and apparatus for PET tomography including remote services over a network" dargestellt und beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier miteinbezogen ist. Bei der Single-Photonen emissionscomputertomographie (SPELT), wie sie in de US-Patentschrift Nr. 6,194,725 mit dem Titel „SPECT system with reduced radius detectors" dargestellt und beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier miteinbezogen ist, bei der Elektronenstrahltomographie (EBT), wie sie in der US-Patentschrift Nr. 5,442,673 mit dem Titel „Fixed septum collimator vor electron beam tomography" gezeigt und beschrieben ist, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier miteinbezogen ist und bei verschiedenen anderen Bildgebungssystemen benutzt werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch mit Navigations- und Trackingsystemen verwendet werden, wie sie in der US-Patentschrift Nr. 5,803,089 mit dem Titel „Position Tracking and Imaging System for Use in Medical Applications" dargestellt und beschrieben sind, die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit hier mit aufgenommen ist.
  • 1 veranschaulicht ein Röntgen-C-Arm-System 100, in dem verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung implementiert sein können. Das Röntgen-C-Arm-System 100 beinhaltet einen C-Arm 102. Der C-Arm 102 weist einen inneren und einen äußeren Umfang auf. Der C-Arm 102 hat eine gleichförig kreisförmige C-Gestalt und kann alternativ irgendein beliebiges, bogenförmig gestaltetes Element aufweisen. Der C-Arm 102 ist in einer aufgehängten Stellung durch einen Trägerteil 104, einem Gebilde, das einen Trägerarm 106 aufweist, gehalten. Der Trägerarm 106 ist auf einem mit Räder versehenen Sockel 108 gelagert und gestattet eine Drehbewegung des C-Arms, etwa mittels einer Lageranordnung. Die Lageranordnung ist zwischen dem Trägerarm 106 und dem C-Arm 102 vorgesehen, während der Trägerarm selbst bezüglich des mit Räder versehenen Sockel 108 drehbar gelagert ist usw.. Das Röntgen-C-Arm-System 100 beinhaltet außerdem eine Röntgenstrahlungsquelle 110 und einen Bildempfänger 112. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Bildempfänger 112 ein Bildverstärker oder dergleichen sein. Der Bildempfänger 112 weist eine Kameraanordnung auf. Die Röntgenstrahlungsquelle 110 und der Bildempfänger 112 sind auf dem C-Arm 102 an einander gegenüberliegenden Orten montiert. Eine Hochspannungskabelanordnung versorgt die Röntgenstrahlungsquelle 110 und den Bildempfänger 112 mit Energie. Das Röntgen-C-Arm-System 100 beinhaltet außerdem Trackingelemente 114a, 114b. Das Trackingelement 114a ist an dem Bildempfänger 112 befestigt. Das Trackingelement 114b ist an einem Bezugsgestell oder einem Bezugstisch 116 auf dem ein zu untersuchender Patient positioniert ist, befestigt. Das Trackingelement 114b kann ein steifes oder orientiertes Gehäuse aufweisen, so dass, wenn das Trackingelement 114b an dem Bezugstisch 116 befestigt ist, die verfolgten Koordinaten des Bezugstisch 116 des Trackingelementes 114b alle Koordinaten mit lediglich einem definierten konstanten Versatz liefern. Um ein Feld, das in seiner Phase, Frequenz oder Zeit moduliert ist, zu erzeugen oder zu detektieren, kann das Trackingelement 114b als Feldgenerator betrieben oder als Feldsensor abgetastet werden usw.. Demgemäß werden einige oder alle der x-, y-, z-, Roll-, Stampf- und Gier-Koordinaten des Trackingelementes 114b und des Bezugstisches 116 schnell und genau bestimmt. Zur Bestimmung der x-, y-, z-, Roll-, Stampf- und Gier-Koordinaten sind verschiedene Verfahren bekannt.
  • Bei verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Trackingelement 114b zu einem Trackingsystem gehören. Zu Beispielen eines Trackingsystems gehören ein Leuchtdioden(LED)-Trackingsystem, ein optisches Trackingsystem, ein Ultraschallbasiertes Trackingsystem, ein Inertial-Positions-Trackingsystem und ein akustisch basiertes Trackingsystem. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Trackingsystem 114b z.B. eine Ansammlung von LEDs sein, die auf dem Bezugstisch 116 positioniert sind, Die Positionen der LEDs auf dem Bezugstisch 116 werden mittels eines Kamerasystems mit einer ladungsgekoppelten Stereovorrichtung abgetastet. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet das Trackingelement 114b ein Magnetfeldelement, das sonst hauptsächlich als Punktfeldgenerator oder Feldsensor arbeitet. Das Magnetfeldelement kann mit drei rechtwinklig aufeinander stehenden Spulen konfiguriert sein.
  • Auf den Bezugstisch 116 ist ein Patient aufgelegt, der zwischen dem Bildempfänger 112 und der Röntgenstrahlungsquelle 110 positioniert ist. Ein Röntgenstrahl durchdringt ein abzubildendes Objekt, etwa die Wirbelsäule oder ein Knie des Patienten. Der Ort, an dem der Röntgenstrahl das abzubildende Objekt durchdringt, ist der Ort des interessierenden Gebietes (ROI).
  • 2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Akquirieren von Bildern bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht ist. Bei 202 wird wenigsens ein Trackingelement in Bezug zu dem Ort eines interessierenden Gebietes (ROI) der medizinischen Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt. Der ROI-Ort bezieht sich auf den Ort, an dem ein abzubildendes Objekt platziert ist. Der Röntgenstrahl verläuft durch den ROI-Ort. Demgemäß ist ein abzubildendes Objekt für die Bildgebung an dem ROI-Ort angeordnet. Das Objekt kann ein Herz, eine Vertebra, eine Leber, eine Lunge, usw. sein. Das ROI liegt zwischen der Röntgenstrahlungsquelle und dem Detektor. Ein Röntgenstahl, der von der Röntgenstrahlungsquelle emittiert wird, weist ein Bildgebungsbereich auf. Der ROI-Ort fällt mit dem Bildgebungsbereich zusammen. Bei einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können Trackingelemente, wie Empfänger und Transmitter, Spulentrios usw., unmittelbar an der medizinischen Bildgebungsvorrichtung befestigt, montiert oder positioniert sein. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Trackingelemente an einer anatomischen Struktur eines abzubildenden Patienten befestigt sein. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Trackingelemente auch an einem Gestell oder an einem Tisch, auf dem der Patient positioniert ist, befestigt sein.
  • Bei 204 wird der ROI-Ort durch die Trackingelemente verfolgt. Die Trackingelemente können zu einem der folgenden Systeme gehören: Einem Leuchtdioden (LED) Trackingsystem, einem optischen Trackingsystem, einem elektromagnetischen Trackingsystem, einem Trackingsystem auf Ultraschallbasis, eine Inertial-Positions-Trackingsystem und einem Trackingsystem auf akustischer Basis.
  • Bei 206 wird ein erstes Bild des Objekts mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung dadurch akquiriert, dass mehrere Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlungsquelle durch den ROI-Ort emittiert werden. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Ultraschallbildgebungssystem ist, wird das erste Bild durch Emittieren mehrere Ultraschallwellen von der Quelle durch den ROI-Ort akqui riert.
  • Bei 208 wird auf dem ersten Bild eine graphische Darstellung (Kennzeichnung), die dem ROI-Ort entspricht, dargestellt. Zu Beispielen der graphischen Darstellung gehören ein Fadenkreuz, ein Pfeil, Klammern, ein Kreis, ein Quadrat und irgendeine zweidimensionale Figur, die eine offene, zentrale Figur umschließt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die graphische Darstellung im Zentrum des ersten Bildes lokalisiert sein. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die graphische Darstellung rings um das erste Bild lokalisiert sein. Die graphische Darstellung kann bspw. ein Maskenrahmen sein, der dem ROI-Ort entspricht und der rings um das erste Bild lokalisiert ist.
  • Bei 210 wird die medizinische Bildgebungsvorrichtung so bewegt, dass sie ein anderes Bild aus einer Perspektive, die sich von jener des ersten Bildes unterscheidet, akquiriert. Während der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung wird die Bewegung des ROI-Orts durch die Trackingelemente bestimmt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Röntgen-C-Arm-System, und eine Verdrehung des C-Arms des Röntgen-C-Arms-Systems kann die medizinische Bildgebungsvorrichtung bewegen. Die Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung ergibt die Bewegung des ROI-Orts. Die Bewegung des ROI-Orts wird durch die Trackingelemente verfolgt.
  • Bei 212 wird die Bewegung des ROI-Orts, die wegen der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung stattfindet mit einer Verschiebung der graphischen Darstellung über dem ersten Bild korreliert. Bei 214 wird die graphische Darstellung über dem ersten Bild verschoben. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die graphische Darstellung ein Maskenrahmen, und die Verschiebung des Maskenrahmens betrifft die Maskierung von Teilen des ersten Bildes mit dem Maskenrahmen. Bei 216 wird ein zweites Bild des Objektes mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung akquiriert. Nach der Akquisition des zweiten Bildes wird die graphische Darstellung bei dem zweiten Bild neu eingestellt. Die graphische Darstellung kann im Zentrum des zweiten Bildes oder rings um das zweite Bild neu eingestellt werden. Das zweite Bild des Objekts wird durch Emission mehrerer Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlungsquelle durch den ROI-Ort akquiriert. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die medizinische Bildgebungsvorrichtung ein Ultraschallbildumgebungssystem und das zweite Bild wird dadurch akquiriert, dass eine Anzahl Ultraschallwellen von der Quelle durch den ROI-Ort emittiert wird.
  • 3 zeigt ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Akquirieren von Bildern mit dem Röntgen-C-Arm-System 100 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
  • Bei 302 wird der ROI-Ort durch wenigstens einen der Trackingsensoren dadurch verfolgt, dass Signale von wenigstens einem der Transmitter empfangen werden, die in Relation zu dem ROI-Ort vorgesehen sind. Die Signale können Ultraschallsignale, Inertial-Positions-Signale, optische Signale, elektromagnetische und akustische Signale sein.
  • Bei 304 wird ein Röntgenstrahl durch den ROI-Ort emittiert, um ein erstes Fluorskopiebild des Objektes zu akquirieren. Bei 306 wird eine graphische Darstellung, die dem ROI-Ort entspricht dem ersten Fluorskopiebild überlagert. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die graphische Darstellung in einem Zentrum des ersten Fluorskopiebilds lokalisiert sein. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die graphisch Darstellung rings um das erste Fluorskopiebild lokalisiert sein. Beispielsweise kann die graphische Darstellung ein Maskenrahmen sein, der dem ROI-Ort entspricht und der rings um das erste Fluorskopiebild überlagert wird.
  • Bei 308 wird das Röntgen-C-Arm-System 100 bewegt, um ein anderes Bild aus einer Perspektive zu akquirieren, die von jener des ersten Bildes verschieden ist. Während der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung wird die Bewegung des ROI-Orts durch wenigstens einen der Trackingsensoren bestimmt. Das Röntgen-C-Arm-System 100 kann durch Verdrehen des C-Arms 102 bewegt werden. Die Bewegung des Röntgen-C-Arm-Systems 100 führt zu der Bewegung des ROI-Arms.
  • Bei 310 wird die Bewegung des ROI-Orts, die wegen der Bewegung des Röntgen-C-Arm-Systems erfolgt, mit einer Verschiebung der graphischen Darstellung, die einen virtuellen ROI-Ort wiedergibt über dem ersten Fluorskopiebild korreliert. Bei 312 wird die graphische Darstellung über das erste Fluorskopiebild verschoben. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei der die graphische Darstellung eine Maskenrahmen ist, werden Teile des ersten Fluorskopiebilds mit dem Maskenrahmen maskiert.
  • Bei 314 wird ein zweites Fluorskopiebild des Objektes mit dem Röntgen-C-Arm-System 100 akquiriert. Die graphische Darstellung wird bei dem zweiten Fluorskopiebild neu eingestellt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die graphische Darstellung in einem Zentrum des zweiten Fluorskopiebild eingestellt. Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die graphische Darstellung rings um das zweite Fluorskopiebild zurückgestellt. Das zweite Fluorskopiebild des Objektes wird durch Emission von Röntgenstrahlen durch den ROI-Ort akquiriert. Bei 316 wird die Emission des Röntgenstrahls durch den ROI-Ort, die während der Bewegung des Röntgen-C-Arm-Systems durchgeführt wird, beendet.
  • 4 veranschaulicht ein Blockdiagramm eines medizinischen Bildgebungssystems 400 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das medizinische Bildgebungssystem 400 weist eine medizinische Bildgebungsvorrichtung 402, ein medizinisches Instrument 404, ein Navigationssubsystem 406 und ein Bildgebungssteuersucbsystem 408 auf. Die medizinische Bildgebungsvorrichtung 402 ist dazu ausgelegt ein Bild des Objektes zu akquirieren. Das Bild kann ein einziges Augenblicksbild sein, d.h. ein Bild, das zu einem genau bestimmten Zeitpunkt aufgenommen ist. Außerdem ist die medizinische Bildgebungsvorrichtung 402 dazu eingerichtet, die Bildakquisition während der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 402 zu unterbrechen. Bei einer Ausführungsform kann die medizinische Bildgebungsvorrichtung 402 ein Fluorskop-C-Arm sein, der eine Quelle und einen Detektor aufweist. Das ROI ist zwischen der Quelle und dem Detektor lokalisiert.
  • Das medizinische Bildgebungssystem 400 weist ein medizinische Instrument 404 auf. Das medizinische Instru ment 404 ist von der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 402 getrennt und von dieser verschieden. Zu Beispielen medizinscher Instrumente 404 gehören ein orthopädischer Bohrer, ein Katheter, eine Ahle, ein Räumwerkzeug, ein Skalpell, ein Oszilloskop, ein Stent, eine Sonde, ein Schraubendreher, usw..
  • Das medizinische Bildgebungssystem 400 weist ein Navigationssubsystem 406 auf. Das Navigationssubsystem 406 ist dazu ausgelegt, den ROI-Ort der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 402 zu verfolgen. Das Navigationssubsystem 406 trägt zur Erzeugung einer positionsmäßigen Abhängigkeit zwischen dem Patienten und dem Bild bei und erzeugt deshalb eine direkte räumliche Korrelation zwischen Bildern von Patienten und deren Anatomie. Zu Beispielen von Navigationssubsystemen 406 gehören ein optisches Trackingsystem, ein LED-Trackingsystem, ein elektromagnetisches Trackingsystem, ein Trackingsystem auf Ultraschallbasis, ein Inertial-Positions-Trackingsystem und ein Trackingsystem auf akustischer Basis.
  • Das Bildgebungssteuersubsystem 408 beinhaltet eine Displayeinheit 410. Das Bildgebungssteuersubsystem 408 ist dazu ausgelegt, das Bild auf der Displayeinheit 410 darzustellen. Außerdem ist das Bildgebungssteuersubsystem 408 dazu eingerichtet, die graphische Darstellung des ROI-Orts auf dem Bild zu veranschaulichen. Das Bildgebungssteuersubsystem 408 bewegt die graphische Darstellung des ROI-Orts über das Bild. Die Bewegung der graphischen Darstellung des ROI-Orts basiert auf den Trackingdaten, die von dem Navigationssubsystem 406 erhalten werden. Bei eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bewegt das Bildgebungssteuersubsystem 408 die graphische Darstellung des ROI-Orts über ein einziges Augenblicksbild. Darüberhinaus ist das Bildgebungssteuersubsystem 408 dazu eingerichtet, den Ort der graphischen Darstellung des ROI-Orts wieder zurückzustellen, wenn die medizinische Bildgebungsvorrichtung 402 ein zusätzliches Bild des Objektes akquiriert. Das Bildgebungssteuersubsystem 408 kommuniziert mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung 402 und mit dem Navigationssubsystem 406, um die oben beschriebenen Funktionen auszuführen.
  • 5 zeigt Bilder zur Veranschaulichung der Wirkung der Anwendung der Verfahren zur Bildakquisition bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bild 502 zeigt ein Fadenkreuz, das im Zentrum eines ersten Bildes dargestellt ist. Das Bild 504 zeigt das Fadenkreuz, das über das erste Bild in eine neue Position verschoben ist, die den gegenwärtigen ROI-Ort der medizinischen Bildgebungsvorrichtung angibt. Das Fadenkreuz wurde zufolge der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung verschoben. Das Bild 506 zeigt, dass das Fadenkreuz in das neue Zentrum eines zweiten Bildes zurückgestellt ist.
  • 6 zeigt Bilder zur Veranschaulichung der Wirkung der Anwendung der Verfahren zur Bildakquisition bei einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Das Bild 602 veranschaulicht ein erstes Bild, das von der medizinischen Bildgebungsvorrichtung akquiriert wurde. Das Bild 604 zeigt einen Teil des ersten Bildes der wegen des Umstandes, dass der ROI-Ort der medizinischen Bildgebungsvorrichtung nach unten verschoben wurde, mit einem Maskenrahmen maskiert ist. Das Bild 606 veranschaulicht ein zweites Bild, das nach der Rückstellung des Maskenrahmens akquiriert worden ist.
  • Die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung schaffen ein medizinisches Bildgebungssystem, das den Ablauf chirurgischer Eingriffe dadurch verbessert, dass die Zeit zur Bedienung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung verkürzt wird. Außerdem schaffen die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein medizinisches Bildgebungssystem, dass die Genauigkeit der Positionierung des C-Arms verbessert. Darüberhinaus ergeben die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegender Erfindung ein medizinisches Bildgebungssystem, das eine niedrigere Dosis Röntgenbestrahlung verwendet, weil die Positionierung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung ohne Einsatz einer dauernden Fluorskopie durchgeführt wird.
  • Wenngleich die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wurde, so versteht sich doch, dass zahlreiche Veränderungen vorgenommen und Äquivalente stellvertretend für Elemente benutzt werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Darüberhinaus können viele Abwandlungen vorgenommen werden, um eine spezielle Situation oder ein spezielles Material an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne aus deren Umfang herauszutreten. Die Erfindung ist deshalb nicht durch die speziellen beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie umfasst alle Ausführungsformen, die in dem Schutzbereich der beigefügten Patentansprüche liegen.
  • Es werden Verfahren und Systeme zum Akquirieren von Bildern mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (402) angegeben. Das Verfahren beinhaltet das Verfolgen des Ortes eines interessierenden Gebietes (ROI) durch ein Trackingsystem (204). Außerdem beinhaltet das Verfahren das Akquirieren eines ersten Bildes eines Objektes mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (206). Außerdem beinhaltet das verfahren das Anzeigen eines virtuellen ROI-Ortes auf dem ersten Bild, der dem ROI-Ort (208) entspricht. Außerdem beinhaltet das Verfahren das Bewegen der medizinischen Bildgebungsvorrichtung und das Bestimmen der Bewegung des ROI-Orts durch das Trackingsystem (210). Das medizinische Bildgebungssystem wird bewegt, um ein anderes Bild aus einer Perspektive zu akquirieren, die von jener des ersten Bildes verschieden ist. Zusätzlich beinhaltet das Verfahren das Korrelieren der Bewegung des ROI-Orts mit einer Verschiebung des virtuellen ROI-Orts auf dem ersten Bild (212). Schließlich beinhaltet das Verfahren das Verschieben des virtuellen ROI-Orts auf dem ersten Bild entsprechend der Korrelation der Bewegung des ROI-Orts (214).
    • 100
    Röntgen-C-Arm-System
    102
    C-Arm
    104
    Trägerelement
    106
    Trägerarm
    108
    mit Rädern versehener Socke
    110
    Röntgenstrahlungsquelle
    112
    Bildempfänger
    114a, 114b
    Trackingelemente
    116
    Bezugstisch
    202
    wird wenigstens ein Trackingelement in Relation zu dem Ort eines interessierenden Gebietes (ROI) der medizinischen Bildgebungsvorrichtung bereitgestellt
    204
    wird der ROI-Ort durch die Trackingelemente verfolgt
    206
    wird ein erstes Bild des Objektes bei der medizinischen Bildgebungsvorrichtung durch Emittieren mehrerer Röntgenstrahlen von der Röntgenstrahlungsquelle durch den ROI-Ort akquiriert,
    208
    wird eine graphische Darstellung, die dem ROI-Ort entspricht auf dem ersten Bild dargestellt
    210
    wird die medizinische Bildgebungsvorrichtung bewegt, derart um eine weiteres Bild aus einer Perspektive zu akquirieren, die von jener des ersten Bildes verschieden ist
    112
    wird die Bewegung des ROI-Ortes, die wegen der Bewegung der medizinischen Bildgebungsvorrichtung erfolgt, mit einer Verschiebung der graphischen Darstellung über dem ersten Bild korreliert,
    214
    wird die graphische Darstellung über das erste Bild verschoben,
    216
    wird ein zweites Bild des Objektes von der medizinischen Bildgebungsvorrichtung akquiriert,
    304
    wird der ROI-Ort mit wenigstens einem der Trackingsensoren dadurch verfolgt, dass Signale von wenigstens einem der Transmitter empfangen werden, die in Relation zu dem ROI-Ort vorgesehen sind,
    304
    wird ein Röntgenstrahl durch den ROI-Ort emittiert, um eine erstes fluorskopisches Bild des Objekts zu akquirieren
    306
    wird eine graphische Darstellung, die dem ROI-Ort entspricht über das erste fluorskopische Bild gelegt,
    308
    wird das Röntgen-C-Arm-System 100 so bewegt, dass ein weiteres Bild unter einer Perspektive akquiriert wird, die von jener des ersten verschieden ist,
    310
    wird die Bewegung des ROI-Orts, die wegen der Bewegung des Röntgen-C-Arm-Systems 100 stattfindet, mit einer Verschiebung der graphischen Darstellung, die einen virtuellen ROI-Ort wiedergibt, über dem ersten fluorskopischen Bild korreliert,
    312
    wird die graphische Darstellung über das erste fluorskopische Bild verschoben,
    314
    wird ein zweites fluorskopisches Bild des Objektes von dem Röntgen-C-Arm-System 100 akquiriert,
    316
    wird die Emission des Röntgenstrahls durch den ROI-
    100
    Ort, die während der Bewegung des Röntgen-C-Arm-Systems stattfindet, eingestellt
    400
    medizinisches Bildgebungssystem
    402
    medizinisches Bildgebungssystem
    404
    medizinisches Instrument
    406
    Navigationssubsystem
    408
    Bildgebungssteuersubsystem
    410
    Displayeinheit
    502
    Bild
    504
    Bild
    506
    Bild
    602
    Bild
    604
    Bild
    606
    Bild

Claims (10)

  1. Verfahren zum Akquirieren von Bildern mit einer medizinischen Bildgebungsvorrichtung (402), wobei die medizinische Bildgebungsvorrichtung einen Ort eines interessierenden Gebietes (ROI) aufweist, in dem ein abzubildendes Objekt positioniert ist und das Verfahren beinhaltet: – Bereitstellen von Trackingelementen in Relation zu dem ROI-Ort der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (202); – Verfolgen des ROI-Orts durch die Trackingelemente (204); – Akquirieren eines erstes Bildes des Objektes bei der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (206); – Anzeigen einer graphischen Darstellung, die dem ROI-Ort auf dem ersten Bild (208) entspricht; – Bewegen der medizinischen Bildgebungsvorrichtung, wobei die Bewegung des ROI-Orts während dieser Bewegung durch das Verfolgen (210) bestimmt wird; – Korrelieren der Bewegung des ROI-Orts während dieser Bewegung mit einer Bewegung der graphischen Darstellung über das erste Bild (212) – Verschieben der graphischen Darstellung über das erste Bild entsprechend der Korrelierung (214) und – Akquirieren eines zweiten Bildes des Objektes mit der medizinischen Bildgebungsvorrichtung (216).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Anzeigen das Lokalisieren der graphischen Darstellung in einem Zentrum des ersten Bildes vor dem Bewegen (502) beinhaltet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Anzeigen das Lokalisieren der graphischen Darstellung rings um das erste Bild vor dem Bewegen (604) beinhaltet.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das Akquirieren eines zweiten Bildes das Rückstellen der graphischen Darstellung in ein Zentrum des zweiten Bildes (506) beinhaltet.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem Akquirieren eines zweiten Bildes das Rückstellen der graphischen Darstellung rings um das zweite Bild (606) beinhaltet.
  6. Verfahren nach Anspruch 1, das außerdem das Einstellen der Bildakquisition der medizinischen Bildgebungsvorrichtung während des Bewegens beinhaltet.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die medizinische Bildgebungsvorrichtung eine fluorskopische Bildgebungsvorrichtung (100) ist und bei dem das Akquirieren eines ersten Bildes und das Akquirieren eines zweiten Bildes das Emittieren einer Anzahl Röntgenstrahlen von einer Quelle durch den ROI-Ort beinhaltet (304).
  8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die medizinische Bildgebungsvorrichtung einen C-Arm (102) mit einer Quelle (110) am einen Ende und einem Detektor (112) am anderen Ende ist, wobei der ROI-Ort zwischen der Quelle (110) und dem Detektor (112) liegt und wobei das Bewegen das Drehen des C-Arms (102) beinhaltet.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die graphische Darstellung wenigstens eine von Folgenden ist: Ein Pfeil, ein Fadenkreuz, Klammern und eine zweidimensionale Figur, die einen offenen zentralen Bereich umschließt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die graphische Darstellung einen Maskenrahmen aufweist, wobei das Darstellen das Display des Maskenrahmens rings um das erste Bild beinhaltet und wobei das Verschieben das Maskieren von Teilen des ersten Bildes mit dem Maskenrahmen beinhaltet.
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