DE102006046733A1 - Verfahren und Vorrichtung zur gemeinsamen Darstellung von 2D Fluoroskopiebildern und einem statischen 3D Bilddatensatz - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur gemeinsamen Darstellung von 2D Fluoroskopiebildern und einem statischen 3D Bilddatensatz Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung (21) zur gemeinsamen Darstellung einer Reihe (14) von 2-D Fluoroskopiebildern (1) des schlagenden Herzens mit einem statischen 3-D Bilddatensatz des Herzens. Die Fluoreskopiebilder (1) werden mit dem 3-D Bilddatensatz registriert und aus diesem jeweils eine 2-D Pseudo-Projektion (2) auf die bildebene jedes Fluoroskopiebildes (1) erzeugt. Dieses wird dann mit dem dazugehörigen Fluoroskopiebild (1) überblendet dargestellt. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) jeweils in Abhängigkeit vom Abstand (b) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes (1) zu der Herzphase (H) des 3-D Bilddatensatzes unterschiedlich dargestellt bzw. nicht dargestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur gemeinsamen Darstellung einer Reihe von nacheinander aufgenommenen 2D-Fluoroskopiebildern des schlagenden Herzens mit einem statischen 3D Bilddatensatz desselben Herzen.
  • Minimalinvasive Interventionen am Herzen, z.B. Katheterablationen, Setzen von Stents, werden heutzutage in der Regel mit Hilfe von Fluoroskopiebildern gesteuert. Dies sind in Echtzeit aufgenommene zweidimensionale (2D) Röntgenbilder, die vorzugsweise mit speziellen interventionellen C-Bogen-Röntgengeräten gewonnen werden. Die Fluoroskopiebilder zeigen zwar als Durchleuchtungsbilder keine räumlichen Tiefeninformationen, sind jedoch in Echtzeit verfügbar und minimieren die Strahlenbelastung für Patient und Arzt.
  • Es wird bereits angedacht, die fehlende räumliche Tiefeninformation dadurch zu ergänzen, dass ein prä-operativ aufgenommener dreidimensionaler (3D) Bilddatensatz des Herzens mit den zweidimensionalen Fluoroskopiebildern registriert wird und die Bilder dann miteinander kombiniert, also z.B. überlagert, dargestellt werden. Der prä-operative 3D-Bilddatensatz kann durch Computertomographie (CT), Magnetresonanztomographie (MR) oder durch 3D-Angiographie z.B. durch einen Rotationslauf mit einem C-Bogen-Röntgengerät gewonnen werden. Die Kombination von miteinander registrierten 2D und 3D Bildern erlaubt dem Arzt dann eine bessere Orientierung im Bildvolumen.
  • Bei einer solchen Kombination sind im Wesentlichen zwei Probleme zu lösen:
  • 1. Die Bildregistrierung:
  • Zunächst muss bestimmt werden, aus welcher Richtung das 3D Bildvolumen projiziert werden muss, damit es mit dem 2D Fluoroskopiebild in Deckung gebracht werden kann. Eine Registrierung ist also die Bestimmung einer Transformationsmatrix, mit der aus der Position eines Voxels im 3D Bilddatensatz dessen Position auf dem entsprechenden 2D Fluoroskopiebild berechnet werden kann. Hierfür gibt es verschiedene Ansätze, die hier jedoch nicht näher beschrieben werden sollen. Üblicherweise werden verschiedene Projektionen des 3D Bilddatensatzes berechnet und mit den 2D Fluoroskopiebildern verglichen, bis eine Übereinstimmung erreicht ist. Erleichtert wird die Registrierung, wenn der 3D Bilddatensatz aus Röntgenbildern eines Rotationslaufs rekonstruiert worden ist, der auf dem gleichen C-Bogen-Röntgengerät aufgenommen wurde wie die Fluoroskopiebilder. In diesem Fall kann die Registrierung aus der bekannten Anlagengeometrie berechnet werden.
  • 2. Visualisierung:
  • Das zweite Problem ist die Visualisierung der miteinander registrierten 2D und 3D Bilder, d.h. die gemeinsame Darstellung von Fluoroskopiebild und einer entsprechenden Projektion des 3D Bilddatensatzes.
  • Die Standardmethode für die Visualisierung ist das so genannte „Overlay", d.h. die beiden Bilder werden übereinander gelegt und teilweise transparent gemacht, so dass sie miteinander fusioniert werden. Dies entspricht einer Darstellung, wie sie durch zwei auf die gleiche Leinwand projizierte Dia-Bilder entsteht. Der Anteil, den jedes der beiden Einzelbilder am fusionierten Bild hat, lässt sich justieren („Blending").
  • Dies hat den Vorteil, dass räumlich zusammengehörige Bildinformationen aus den 2D und 3D Bildern auch visuell an gleicher Position dargestellt werden. Der Nachteil ist, dass einem statischen 3D Bilddatensatz ein dynamisches 2D Bild überlagert wird. Die Akquisition eines 3D Bilddatensatzes wird nämlich meistens auf eine bestimmte Herzphase EKG-getriggert, während Fluoroskopiebilder in Echtzeit aufgenommen werden, also nicht EKG-getriggert sind. Dies behindert die Orientierung vor allen in den Herzphasen, in denen das 2D Bild nicht mit dem 3D Bild übereinstimmt.
  • Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein verbessertes Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur gemeinsamen Visualisierung von Fluoroskopiebildern mit einem statischen 3d Bilddatensatz bereitzustellen, welche diesen Nachteil nicht aufweisen.
  • Diese Aufgabe löst die Erfindung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 12. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist die folgenden Schritte auf: a) Bereitstellen eines statischen 3D Bilddatensatzes des Herzens, welcher auf eine erste Herzphase EKG-getriggert aufgenommen wurde; b) Akquirieren, in gleichmäßigen zeitlichen Abständen, einer Reihe von 2D Fluoroskopiebildern des schlagenden Herzens, wobei während der Akquisition ein EKG des schlagenden Herzens aufgenommen wird und jedem Fluoroskopiebild eine Herzphase zugeordnet wird; c) wobei nach der Akquisition jedes Fluoroskopiebildes dieses, falls notwendig, mit dem 3D Bilddatensatz registriert wird und eine 2D Pseudo-Projektion des 3D Bilddatensatzes auf die Bildebene des Fluoroskopiebildes berechnet wird; d) Darstellen der Reihe von Fluoroskopiebildern eines nach dem anderen auf einem Bildschirm, wobei jedes Fluoroskopiebild mit der dazugehörigen Pseudo-Projektion überlagert wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion in Schritt d) jeweils in Abhängigkeit vom Abstand der Herzphase des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes zu der ersten Herzphase unterschiedlich dargestellt bzw. nicht dargestellt wird. Die Pseudo-Projektion aus dem 3D Bilddatensatz wird also nicht konstant und statisch eingeblendet, sondern dynamisch, je nach Herzphase des gerade gezeigten Fluoroskopiebildes bzw. seines Abstandes zu der Herzphase, in der das 3D Bildvolumen aufgenommen wurde. Dadurch kann der visuelle Eindruck der gemeinsamen Darstellung verbessert werden.
  • Unter „Herzphase" wird ein bestimmter Zeitpunkt innerhalb des Herzzyklus verstanden. Die Herzphase der Fluoroskopiebilder wird gemäß Schritt b) anhand eines EKGs bestimmt. Der 3D Bilddatensatz ist auf eine erste Herzphase, z.B. die enddiastolische Ruhephase, getriggert, zeigt also das Herz während dieser Herzphase.
  • Gemäß Schritt c) wird jedes Fluoroskopiebild, falls notwendig, mit dem 3D Bilddatensatz registriert. Eine Registrierung ist z.B. dann notwendig, wenn der C-Bogen, mit dem das Fluoroskopiebild aufgenommen wurde, vorher bewegt wurde, oder wenn sich der Patient bewegt hat. Werden jedoch mehrere Fluoroskopiebilder mit der gleichen Angulation aufgenommen, müssen die späteren Bilder nicht mehr registriert werden, bzw. kann die Registrierung des ersten Bildes für die späteren übernommen werden. Die Registrierung des Fluoroskopiebildes mit dem 3D Bilddatensatz kann auf jede beliebige Weise erfolgen, z.B. durch Berechnung aus der bekannten Anlagengeometrie, oder durch Vergleich von aus dem 3D Bilddatensatz berechneten Projektionen mit dem Fluoroskopiebild.
  • Mit „Pseudo-Projektion" ist jede Art der Darstellung des 3D Bilddatensatzes gemeint, die einen Vergleich mit einem 2D Durchleuchtungsbild (dem Fluoroskopiebild) desselben Bildvolumens erlaubt. Insbesondere kann dies eine berechnete Projektion sein, wobei die Projektionsrichtung bei der Berechnung zumindest ungefähr der Projektionsrichtung des Fluoroskopiebildes entspricht. Darüber hinaus kann die Pseudo-Projektion jedoch auch lediglich extrahierte Kanten oder segmentierte Gefäße oder dergleichen enthalten, die aus einer berechneten Projektion des 3D Bilddatensatzes ermittelt worden sind.
  • Besonders bevorzugt ist die Pseudo-Projektion eine durch Rendering des 3D Bilddatensatzes erzeugte Darstellung. Unter „Rendering” versteht man die Darstellung von Objekten in einem 3D-Bilddatensatz in einer computersimulierten perspektivischen Darstellung. Dazu können z.B. die Objekte (z.B. das Herz) aus dem 3D Bilddatensatz segmentiert werden. Anhand eines virtuellen Lichteinfalls werden dann Schatten etc. berechnet und dargestellt. Auch ein solches Bild wird im Rahmen dieser Anmeldung als „Pseudo-Projektion" bezeichnet.
  • Schließlich kann die Pseudo-Projektion auch ein Schnittbild durch den 3D Bilddatensatz quer zu der Projektionsrichtung des dazugehörigen Fluoroskopiebildes sein. Hierbei ist darauf zu achten, dass das Schnittbild einen interessierenden Bereich des dargestellten Objektes, nämlich des Herzens, enthält. Die genaue Darstellung des 3D Bilddatensatzes (Projektion, Rendering, Schnittbilder, Klipp-Planes, Umrisse, extrahiert Kanten oder andere Graphikelemente etc.) ist jedoch für das hier beschriebene Verfahren unerheblich, alle Darstellungsarten sind möglich.
  • Bei der überlagerten Darstellung können verschiedene Ausführungsbeispiele zum Einsatz kommen. Gemäß einer ersten Ausführungsform ändert sich die Transparenz des Pseudo-Projektion, welche über das Fluoroskopiebild überlagert dargestellt ist. D.h., bei hoher Transparenz der Pseudo-Projektion scheint das Fluoroskopiebild stark durch, bei geringer Transparenz wird das Fluoroskopiebild stärker durch die Pseudo-Projektion überblendet. Bei Übereinstimmung der Herzphase des Fluoroskopiebildes mit derjenigen, in der der 3D Bilddatensatz aufgenommen wurde, so ist die Pseudo-Projektion des 3D Bildes am wenigsten transparent. Mit der Änderung der Herzphase im Fluoroskopiebild wird die Pseudo-Projektion immer transparenter und verschwindet schließlich ganz. Mit dem erneuten Erreichen der übereinstimmenden Herzphase blendet die Pseudo-Projektion des 3D Bilddatensatzes wieder auf. Mit dem Herzschlag sieht man also ein Ein- und Ausblenden der Pseudo-Projektion des 3D Bilddatensatzes.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Pseudo-Projektion jeweils in Abhängigkeit von der Herzphase des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes unterschiedlich hell dargestellt, und zwar bei Übereinstimmung der Herzphase des aktuellen Fluoroskopiebildes mit der ersten Herzphase, in der der 3D Bilddatensatz aufgenommen wurde, am hellsten.
  • Gemäß einer dritten Ausführungsform ändert sich jeweils die Farbe der Pseudo-Projektion in Abhängigkeit von der Herzphase des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes. Beispielsweise ist die Pseudo-Projektion bei übereinstimmender Herzphase des aktuellen Fluoroskopiebildes mit der Herzphase des 3D Bilddatensatzes in einer gut sichtbaren Farbe, z.B. rot oder gelb, dargestellt. Bei zunehmendem Abstand der Herzphase des aktuellen Fluoroskopiebildes von der ersten Herzphase ändert sich die Farbe z.B. zu grün, grau oder blau, also einer weniger leuchtenden Farbe. Jede andere Art der Farbcodierung des Abstandes der Herzphase des aktuellen Fluoroskopiebildes zu der ersten Herzphase ist ebenfalls möglich.
  • Dies sind jedoch nur Beispiele. Möglich ist jede andere sinnvolle Veränderung der mit dem Fluoroskopiebild überblendeten Pseudo-Projektion, die dem Arzt anzeigt, ob sich das aktuelle 2D Fluoroskopiebild und der 3D Bilddatensatz in ähnlichen oder verschiedenen Herzphasen befinden.
  • Vorteilhaft wird jedes Fluoroskopiebild direkt nach der Berechnung der Pseudo-Projektion in Schritt c) auf dem Bildschirm dargestellt wird, so dass die Schritte b) bis d) im Wesentlichen in Echtzeit durchgeführt werden. „In Echtzeit" bedeutet, dass die aufgenommenen Fluoroskopiebilder so kurz nach der Aufnahme dargestellt werden, dass der Arzt anhand der Bildserie – wie an einem Videoschirm – seine Intervention steuern kann. Typischerweise werden 5-60, vorzugsweise 20-30 Fluoroskopiebilder pro Sekunde aufgenommen und mit einer Verzögerung von 50-1000ms auf dem Bildschirm dargestellt. Es wird also vorzugsweise nicht erst eine Reihe von Fluoroskopiebilder aufgenommen, und diese später auf dem Bild schirm dargestellt, sondern die Fluoroskopiebilder werden während der Aufnahme weiterer Bilder bereits dargestellt.
  • Vorzugsweise wird neben der Reihe von Fluoroskopiebildern mit der erfindungsgemäß überlagerten Pseudo-Projektion ein Farbbalken auf dem Bildschirm dargestellt, der in Abhängigkeit vom Abstand der Herzphase des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes zu der ersten Herzphase verschiedene Farben oder Schattierungen anzeigt. Dieser Farbbalken kann neben oder in dem überlagerten Bild dargestellt sein. Die Farbcodierung gibt an, ob die aktuelle Herzphase sich in der Nähe der ersten Herzphase oder weiter entfernt befindet, beispielsweise steht grün dafür, dass sich die aktuelle Herzphase in einem vordefinierten Intervall um die erste Herzphase herum befindet, rot dafür, dass sich die aktuelle Herzphase außerhalb des vordefinierten Intervalls befindet. Auch dies erleichtert dem Arzt, sich in der Darstellung zurecht zu finden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Abstand der aktuellen Herzphase zur ersten Herzphase ferner durch ein akustisches Signal ausgegeben. Hierbei kann es sich zum Beispiel um die Modulation eines kontinuierlichen Tones oder um die intermittierende Ausgabe eines Signal-Tones handeln, der immer dann ertönt, sobald die aktuelle Herzphase in einem vordefinierten Intervall um die erste Herzphase herum liegt, oder in einem vordefinierten Intervall außerhalb der ersten Herzphase.
  • Die Erfindung ist auch auf eine Vorrichtung gerichtet, welche vorzugsweise zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahrens geeignet ist und folgendes aufweist: ein Röntgengerät, welches dazu geeignet ist, in gleichmäßigen zeitlichen Abständen eine Reihe von 2D Fluoroskopiebildern des schlagenden Herzens zu akquirieren; ein EKG-Gerät, welches dazu geeignet ist, während der Akquisition der Fluoroskopiebilder ein EKG des schlagenden Herzens aufzunehmen, so dass jedem Fluoroskopiebild eine Herzphase zuordbar ist; einen Datenspeicher, in dem ein statischer 3D Bilddatensatzes des Herzens gespeichert ist, welcher auf eine erste Herzphase EKG-getriggert aufgenommen wurde; ein Rechenmodul, welches dazu geeignet ist, jedes der Fluoroskopiebilder mit dem 3D Bilddatensatz zu registrieren und für jedes Fluoroskopiebild eine 2D Pseudo-Projektion des 3D Bilddatensatzes auf die Bildebene jedes Fluoroskopiebildes Erzeugen; einen Bildschirm, der dazu geeignet ist, die Reihe von Fluoroskopiebilder eines nach dem anderen darzustellen, wobei jeweils die dazugehörigen Pseudo-Projektion mit dem aktuellen Fluoroskopiebild überlagert ist. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudoprojektion auf dem Bildschirm jeweils in Abhängigkeit vom Abstand der Herzphase des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes zu der ersten Herzphase unterschiedlich dargestellt ist.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegende Zeichnungen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Fluoroskopiebildes des Herzens;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Pseudo-Projektion eines 3D Bilddatensatzes desselben Herzens der 1;
  • 3 eine Überblendung der Darstellungen der 1 und 2;
  • 4 einen Graph eines EKG-Signals sowie einer Funktion F gegen die Zeit t, die die Darstellung der Pseudo-Projektion bestimmt;
  • 5 einen Graph einer alternativen Funktion F', die die Darstellung der Pseudo-Projektion bestimmt;
  • 6 eine Darstellung einer Zeitreihe von Fluoroskopiebildern mit überlagerten, unterschiedlich dargestellten Pseudo-Projektionen; und
  • 7 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • 1 zeigt vereinfacht ein Fluoroskopiebild 1 des schlagenden Herzens mit einem Gefäßbaum 11. Eine gute Darstellung eines Gefäßbaums 11 lässt sich insbesondere durch Verabreichen von Kontrastmittel erreichen. 1 gibt nur ein einziges Fluoroskopiebild 1 wieder, während einer Intervention am Herzen wird jedoch typischerweise eine Reihe von Fluoroskopiebildern 1 mit etwa 1-10, vorzugsweise 2-5, Bildern pro Sekunde aufgenommen. Auf dieser Bilderreihe würde sich der Gefäßbaum 11 entsprechend mit dem Herzschlag bewegen.
  • 2 zeigt das gleiche Objekt wie die 1, jedoch in anderer Darstellung. Und zwar soll die 2 den Eindruck einer durch Rendering gewonnenen Pseudo-Projektion eines 3D Bilddatensatzes desselben Herzens wiedergeben. Der 3D Bilddatensatz wurde z.B. durch MR, CT oder 3D Rotationsangiographie erzeugt und weist somit räumliche Auflösung und Tiefeninformation auf. Daher sind das Herz 12 und einige zuführende Gefäße sowie die Aorta perspektivisch zu erkennen. Die Akquisition eines solchen 3D Bilddatensatzes benötigt jedoch mehrere Minuten, weshalb dieser prä-operativ aufgenommen werden muss.
  • 3 zeigt nun eine Überblendung 3 der Bilder 1 und 2, wie sie herkömmlich durchgeführt wurde, nämlich durch einfaches Übereinanderlegen des jeweils aktuellen Fluoroskopiebildes 1 mit der Pseudo-Projektion 2. Auf dem Bild sind sowohl der Gefäßbaum 11 als auch das Herz 12 zu erkennen, wobei der Gefäßbaum 11 sich jedoch mit dem Herzschlag bewegt, während das Herz 12 statisch bleibt. Daran wird das Problem der Erfindung deutlich, dass eine Überblendung nur für bestimmte Herzphasen der Fluoroskopiebilder 1 eine Orientierung im 3D Bilddatensatz erlaubt.
  • In 4 ist oben ein EKG-Signal 4 wiedergegeben, welches während der Akquisition der Fluoroskopiebilder 1 aufgenommen wurde. Dargstellt sind zwei Herzzyklen TK, welche jeweils den QRS-Komplex, sowie die P-Welle, den J-Punkt, die U-Welle und den T-Bereich zeigen. Mit einem grauen Balken ist jeweils der Zeitpunkt H gekennzeichnet, der innerhalb der Herzruhephase 5 in der Enddiastole liegt. In dem gezeigten Beispiel wird mit einem 3D Bilddatensatz gearbeitet, der auf den Zeitpunkt H getriggert wurde. Alternativ könnte der Triggerzeitpunkt H auch in das PR-Segment 6 oder das ST-Segment 7 gelegt werden, in denen sich das Herz ebenfalls in einer relativ reproduzierbaren Stellung befindet. Wichtig ist, dass jeweils zum gleichen Zeitpunkt innerhalb des Herzzyklus die Bilder für den 3D Bilddatensatz akquiriert werden.
  • Darunter ist eine Funktion F(t) gegen die Zeit t aufgetragen. Die Funktion F(t) beschreibt beispielsweise die Stärke, mit der die Pseudo-Projektion 2 des 3D Bilddatensatzes mit den Fluoroskopiebildern 1 überblendet wird (beispielsweise die Helligkeit). Zu den ersten Herzphasen H weist F(t) einen Wert von 1 auf, der zur Mitte des Herzzyklus zwischen zwei Zeitpunkten H linear auf 0 abfällt. Der Zeitpunkt T1 weist beispielsweise den mit b bezeichneten Abstand zu der Herzphase H auf, an dem F(t) einen Wert von ungefähr 0,4 aufweist. Die Funktion F(t) stellt also Faktor für den Helligkeits- bzw. Transparenzwert dar, mit dem die Pseudo-Projektion des 3D Bilddatensatzes dargestellt wird. Gemäß der beispielhaft dargestellten Funktion F(t) nimmt die Helligkeit oder Farbe der Pseudo-Projektion 2, die mit dem aktuellen Fluoroskopiebild 1 überlagert wird, jeweils linear ab- und zu.
  • Wenn man den Abstand zwischen zwei Herzphasen H mit TK (Dauer eines Herzzyklus) bezeichnet, kann die Funktion F(t) ausgedrückt werden durch F(t) = |2(t/TKmod1) – 1| wobei mod die Modulusfunktion bezeichnet. Die Funktion F(t) ist immer positiv, da ein Bild nicht mit negativer Intensität bzw. Helligkeit eingeblendet werden kann.
  • Hierbei ist zu beachten, dass die Dauer eines Herzzyklus TK nicht konstant ist. Die Funktion F(t) muss also jeweils anhand eines gemittelten TK oder anhand der Dauer des letzten Herzzyklus neu berechnet werden.
  • 5 zeigt eine alternative Funktion F'(t), welche die Farbe oder Helligkeit der Pseudo-Projektion 2 bestimmt. Die Funktion F'(t) weist keine kontinuierliche Übergänge auf, sondern hat in einem Intervall c um die Herzphase H herum den Wert 1 und außerhalb dieses Intervalls den Wert 0. Diese Funktion bedeutet also, dass die Pseudo-Projektion 2 jeweils in einem Zeitintervall c um die erste Herzphase H voll eingeblendet wird, und während der übrigen Herzphasen gar nicht dargestellt wird. Dies hat den Vorteil, dass der Elektrophysiologe nicht durch die Darstellung einer Pseudo-Projektion 2 verwirrt wird, die das Herz in einem völlig anderen Bewegungszustand zeigt wie das gerade aktuelle Fluoroskopiebild 1.
  • 6 zeigt ein Beispiel einer Zeitreihe 14 von Fluoroskopiebildern 1, die jeweils gemäß der Funktion F'(t) mit einem Pseudo-Projektionsbild 2 des 3D Bilddatensatzes überlagert sind. In der Zeichnung sind der Einfachheit halber die Fluoroskopiebilder 1 jeweils mit identischem Gefäßbaum 11 gezeigt, in der Realität würde sich dieser Gefäßbaum 11 natürlich mit dem Herzschlag bewegen und somit von Bild zu Bild leicht verschieben. Auf dem ersten, vierten und siebten Bild ist jeweils neben dem Gefäßbaum 11 auch eine Pseudo-Projektion 2 des gesamtes Herzens, das aus dem statischen 3D Bilddatensatz berechnet wurde, eingeblendet. Diese Einblendung erfolgt also gemäß F'(t) innerhalb der Zeitintervalle c um die ersten Herzphasen H herum (also zu den Zeitpunkten 0, TK, 2TK etc.).
  • Gemäß einer noch weiteren Alternative kann die Funktion, die die Darstellung der Pseudo-Projektion 2 des 3D Bilddatensatzes bestimmt, auch eine nicht-lineare, kurvenförmige Funktion aufweisen, z.B. F''(t) = |cos(tπ/TK|.
  • In 6 ist noch ein weiteres optionales Merkmal gezeigt, nämlich ein Farbbalken 15, der in Abhängigkeit von der Herzphase des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes 1, und somit in Abhängigkeit von der Darstellung oder Nichtdarstellung der Pseudo-Projektion 2, seine Farbe ändert. Im dargestellten Beispiel weist der Farbbalken 15 jeweils dann eine dunkle Färbung auf, wenn die Pseudo-Projektion 2 mit dem aktuellen Fluoroskopiebild 1 überblendet ist.
  • 7 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 21. Diese umfasst ein C-Bogen-Röntgengerät mit einem C-Bogen 22, an dessen Enden eine Röntgenquelle 23 und ein Röntgen-Detektor 24 angeordnet sind. Der C-Bogen ist verfahrbar an einem Ständer 25 gelagert, und kann somit um eine Patientenliege 26 verfahren werden. Auf der Liege 26 ist ein Patient 27 dargestellt, an dem beispielsweise eine minimalinvasive Intervention am Herzen, beispielsweise eine Katheterablation oder eine Ballon-Dilatation, durchgeführt werden soll. Hierzu wird gleichzeitig mit den Elektroden 28 ein EKG-Signal aufgenommen, das an das EKG-Gerät 29 weitergeleitet wird. Die Auswertung des EKG-Signals und der mit dem C-Bogen 22 aufgenommenen Röntgenbilder (Fluoroskopiebilder) erfolgt mit der Auswerteeinheit 31. Diese umfasst insbesondere ein Rechenmodul 32 und einen Datenspeicher 33. Die mit der Röntgen-Gantry 23, 24 aufgenommenen Bilddaten, insbesondere Fluoroskopiebilder 1, werden über ein Datenkabel 30 an das Rechenmodul 32 übertragen. Ein 3D Bilddatensatz kann entweder ebenfalls mit dem C-Bogen aufgenommen werden, und zwar in einem Rotationslauf im Rahmen einer 3D Rotationsangiographie, oder er wird mit einem anderen bildgebenden System wie MR oder CT erzeugt und im Datenspeicher 33 gespei chert. Das Rechenmodul 32 übernimmt die Registrierung der aktuellen Fluoroskopiebilder 1 mit dem 3D Bilddatensatz und steuert die überlagerte Darstellung auf dem Bildschirm 34.
  • Die in 6 dargestellte Bildreihe 14 kann also beispielsweise auf den Bildschirm 34 in Echtzeit dargestellt werden. An der Auswerteeinheit 31 ist optional auch ein Lautsprecher 35 angeschlossen, der gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ein akustisches Signal abgibt, wenn die Herzphase des aktuellen Fluoroskopiebildes 1 sich innerhalb eines vorbestimmten Intervalls um die erste Herzphase H herum befindet.
  • Mit dem beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Vorrichtung kann also beim „Overlay" von einem 3D Bilddatensatz des Herzens mit 2D Durchleuchtungsaufnahmen 1 die Art der Überblendung vom Status des Herzzyklus des 2D Durchleuchtungsbildes abhängig gemacht werden und damit der visuelle Eindruck der Überlagerung verbessert werden.

Claims (13)

  1. Verfahren zur gemeinsamen Darstellung einer Reihe von nacheinander aufgenommenen 2D Fluoroskopiebildern (1) des schlagenden Herzens mit einem statischen 3D Bilddatensatz desselben Herzens, mit den folgenden Schritten: a) Bereitstellen eines statischen 3D Bilddatensatzes des Herzens, welcher auf eine erste Herzphase (H) EKG-getriggert aufgenommen wurde; b) Akquirieren, in gleichmäßigen zeitlichen Abständen, einer Reihe (14) von 2D Fluoroskopiebildern (1) des schlagenden Herzens, wobei während der Akquisition ein EKG (4) des schlagenden Herzens aufgenommen und jedem Fluoroskopiebild eine Herzphase zugeordnet werden; c) wobei nach der Akquisition jedes Fluoroskopiebildes (1) dieses, falls notwendig, mit dem 3D Bilddatensatz registriert wird und eine 2D Pseudo-Projektion (2) des 3D Bilddatensatzes auf die Bildebene des Fluoroskopiebildes (1) berechnet wird; und d) Darstellen der Reihe (14) von Fluoroskopiebildern (1) eines nach dem anderen auf einem Bildschirm (34), wobei jedes Fluoroskopiebild (1) mit der dazugehörigen Pseudo-Projektion (2) überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) in Schritt d) jeweils in Abhängigkeit vom Abstand (6) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes (1) zu der ersten Herzphase (H) unterschiedlich dargestellt bzw. nicht dargestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) in Schritt d) jeweils in Abhängigkeit vom Abstand (6) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes (1) zu der ersten Herzphase (H) unterschiedlich transparent dargestellt wird, und zwar bei Übereinstimmung der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes mit der ersten Herzphase (H) am wenigsten transparent.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) in Schritt d) jeweils in Abhängigkeit vom Abstand (6) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes (1) zu der ersten Herzphase (H) unterschiedlich hell dargestellt wird, und zwar bei Übereinstimmung der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes mit der ersten Herzphase (H) am hellsten.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) in Schritt d) jeweils in Abhängigkeit vom Abstand (b) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes (1) zu der ersten Herzphase (H) in verschiedenen Farben dargestellt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Fluoroskopiebild (1) direkt nach der Berechnung der Pseudo-Projektion (3) in Schritt c) auf dem Bildschirm (34) dargestellt wird, so dass die Schritte b) bis d) im Wesentlichen in Echtzeit durchgeführt werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt d) ferner ein Farbbalken (15) auf dem Bildschirm (34) dargestellt wird, der in Abhängigkeit vom Abstand (b) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes (1) zu der ersten Herzphase (H) verschiedenen Farben anzeigt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein akustisches Signal ausgegeben wird, welches den Abstand (b) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes zu der ersten Herzphase (H) anzeigt.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) eine berechnete Projektion des 3D Bilddatensatzes in der Projektionsrichtung des dazugehörigen Fluoroskopiebildes (1) ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) eine Darstellung von aus einer berechneten Projektion des 3D Bilddatensatzes extrahierten Kanten oder Segmenten ist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) eine durch Rendering des 3D Bilddatensatzes erzeugte Darstellung (12) ist.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) ein Schnittbild durch den 3D Bilddatensatz quer zu der Projektionsrichtung des dazugehörigen Fluoroskopiebildes (1) ist.
  12. Vorrichtung (21) zur gemeinsamen Darstellung einer Reihe (14) von nacheinander aufgenommenen 2D Fluoroskopiebildern (1) des schlagenden Herzens mit einem statischen 3D Bilddatensatz desselben Herzens, umfassend: – ein Röntgengerät (22, 23, 24, 25), welches dazu geeignet ist, in gleichmäßigen zeitlichen Abständen eine Reihe von 2D Fluoroskopiebildern (1) des schlagenden Herzens zu akquirieren; – eine EKG-Gerät (28, 29), welches dazu geeignet ist, während der Akquisition der Fluoroskopiebilder (1) ein EKG (4) des schlagenden Herzens aufzunehmen, so dass jedem Fluoroskopiebild (1) eine Herzphase (t) zuordbar ist; – einen Datenspeicher (23), in dem ein statischer 3D Bilddatensatzes des Herzens gespeichert ist, welcher auf eine erste Herzphase (H) EKG-getriggert aufgenommen wurde; – ein Rechenmodul (32), welches dazu geeignet ist, jedes der Fluoroskopiebilder (1) mit dem 3D Bilddatensatz zu registrieren und für jedes Fluoroskopiebild (1) eine 2D Pseudo-Projektion (2) des 3D Bilddatensatzes auf die Bildebene jedes Fluoroskopiebildes zu Berechnen; – einen Bildschirm (34), der dazu geeignet ist, die Reihe (11) von Fluoroskopiebilder (1) eines nach dem anderen darzustellen, wobei jeweils die dazugehörigen Pseudo-Projektion (2) mit dem aktuellen Fluoroskopiebild überlagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pseudo-Projektion (2) auf dem Bildschirm (34) jeweils in Abhängigkeit vom Abstand (6) der Herzphase (t) des aktuell dargestellten Fluoroskopiebildes (1) zu der ersten Herzphase (H) unterschiedlich dargestellt ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Mittel zum Ausführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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