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Die
Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines
Objekts in bis zu drei Dimensionen. Die Erfassungsvorrichtung weist
einen Röntgensender
auf, welcher ausgebildet ist, Röntgenstrahlen
auszusenden. Die Erfassungsvorrichtung weist auch einen in einer
Erfassungsebene angeordneten Detektor für die Röntgenstrahlen auf, welcher
derart angeordnet und ausgebildet ist, die Röntgenstrahlen zu erfassen und
wenigstens einen 2D-Datensatz zu erzeugen, welcher das Objekt in
einer Projektion durch das Objekt hindurch auf die Erfassungsebene
repräsentiert.
Die Erfassungsvorrichtung ist ausgebildet, einen das Objekt in drei
räumlichen
Dimensionen repräsentierenden
3D-Datensatz aus einer Mehlzahl von 2D-Datensätzen zu erzeugen, welche das
Objekt jeweils in zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen
in einer Projektion durch das Objekt hindurch repräsentieren.
Die Erfassungsvorrichtung ist auch ausgebildet, den 3D-Datensatz
in einem Speicher vorrätig
zu halten.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Erfassungsvorrichtungen,
insbesondere bei einem Fluoroskop mit zwei Detektoren – eine so
genannte Zwei-Ebenenvorrichtung – kann ein Benutzer, beispielsweise
ein Arzt bei einer Intervention, ein Objekt, insbesondere einen
Patienten mittels zwei Röntgenquellen
und zwei Detektoren, welche jeweils in zueinander verschiedenen
Erfassungsebenen angeordnet sind, in einer Projektion durch das
Objekt hindurch beobachten. Der Benutzer kann beispielsweise die
Röntgenquellen
und die Detektoren in zwei zueinander verschiedenen Erfassungsvorrichtungen derart
anordnen, dass der Benutzer bei einer Intervention einen räumlichen
Eindruck von dem Objekt, oder einem chirurgischen Instrument im
Bereich des Objektes oder in dem Objekt erhalten kann. So kann der
Benutzer beispielsweise mittels eines Instruments, insbesondere
eines Führungsdrahtes
oder eines Katheters eine Gefäßstütze in einem
Gefäß im Bereich
eines Herzens anordnen.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine Erfassungsvorrichtung
zum Erfassen eines Objekts der eingangsgenannten Art anzugeben,
welche ein vereinfachtes, oder ein verbessertes fluoroskopisches
Erfassen eines Objekts während
einer Intervention ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Erfassungsvorrichtung der eingangsgenannten
Art gelöst,
wobei die Erfassungsvorrichtung einen Ortsensor aufweist, welcher
ausgebildet ist, einen Instrumentenort eines medizinischen Instruments
in einem für
das Erfassen des Objekts vorgesehenen räumlichen Bereich zu erfassen,
und einen den Instrumentenort repräsentierenden Instrumenten-Datensatz
zu erzeugen und diesen einem dem Instrumentenort entsprechenden Bereich
des 3D-Datensatzes zuzuordnen. Die Erfassungsvorrichtung ist weiter
ausgebildet, aus dem 3D-Datensatz einen Bild-Datensatz zu erzeugen, welcher
das Objekt, insbesondere eine Aufsicht auf das Objekt, eine Durchsicht
durch das Objekt hindurch oder einen Schnitt durch das Objekt, zusammen
mit dem Instrument repräsentiert
und diesen zusammen mit dem 2D-Datensatz zum Wiedergeben mittels
einer Bildwiedergabeeinheit auszugeben.
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Durch
das dreidimensionale Erfassen des Objekts mittels desselben Detektors,
und mittels desselben Röntgensenders,
welche zu einem fluoroskopischen Erfassen des Objekts einen 2D-Datensatz erzeugen
können,
besteht zum einen der Vorteil, dass der 3D-Datensatz und ein fluoroskopisch
erzeugter, in-vivo
erfasster 2D-Datensatz gemeinsam mittels einer Bildwiedergabeeinheit
derart wiedergegeben werden können,
dass eine überlagerte
Darstellung der durch die Datensätze
repräsentierten
Erfassungsergebnisse möglich
ist, ohne dass ein gesondertes, ortsbezogenes kalibrieren erforderlich
ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass aus dem 3D-Erfassungsergebnis
eine Aufsicht, eine Durchsicht in einer Projektion oder ein Schnitt
durch das Objekt erzeugt werden kann, insbesondere aus einer Erfassungsrichtung,
welche mit einer Zwei-Ebenenvorrichtung
mit zwei Detektoren nur schwierig, oder nicht möglich ist. Auf diese Weise
kann einem Benutzer, insbesondere einem Arzt, eine örtliche
Position eines medizinischen Instruments, insbesondere eines Skalpells,
eines Führungsdrahtes,
eines Katheters, insbesondere eines Hochfrequenz-Ablationskatheters,
oder eines anderen hochfrequenzchirurgischen Instruments innerhalb
des durch den 3D-Datensatz repräsentierten
Objekts angezeigt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Erfassungsvorrichtung einen Koordinatenspeicher auf und
ist ausgebildet, einen wenigstens einen Erfassungsort des 2D-Datensatzes
repräsentierenden
Objekt-Koordinaten-Datensatz zu erzeugen und den Objekt-Koordinaten-Datensatz
in dem Koordinatenspeicher abzuspeichern. Die Erfassungsvorrichtung
ist weiter ausgebildet, den in dem Koordinatenspeicher abgespeicherten
Objekt-Koordinaten-Datensatz
auszulesen und den Instrumentenort im Verhältnis zu dem ausgelesenen Objekt-Koordinaten-Datensatz,
oder in Form von Objekt-Koordinaten auszugeben.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist der Ortsensor ein elektromagnetischer Ortsensor, welcher ausgebildet
ist, einen Instrumentenort mittels wenigstens zwei, bevorzugt drei
zueinander verschieden ausgerichteten elektromagnetischen Feldern
zu erfassen und einen Instrumenten-Datensatz zu erzeugen, welcher
den Instrumentenort repräsentiert.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der Ortsensor ein Ultraschall-Ortsensor, welcher ausgebildet
ist, mittels zwei, mit dem Instrument verbundenen, zueinander beabstandeten
Ultraschallsendern und drei, zu den Ultraschallsendern räumlich beabstandeten
Ultraschallempfängern,
beispielsweise Elektret-Kondensator-Mikrophone,
in Abhängigkeit von
einer Laufzeit-Differenz
von den Ultraschallsendern erzeugter Ultraschall-Signale einen räumlichen Instrumentenort des
medizinischen Instruments zu erfassen und einen entsprechenden Instrumen ten-Datensatz
zu erzeugen, welcher den Instrumentenort repräsentiert.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der Ortsensor ausgebildet, eine räumliche Ausrichtung eines magnetisierbaren
oder eines permanentmagnetischen Objekts, insbesondere aus zwei,
bevorzugt aus drei zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen
zu erfassen und in Abhängigkeit
von der räumlichen
Ausrichtung des magnetisierbaren oder permanentmagnetischen Objekts
einen räumlichen Ort
des magnetisierbaren oder permanentmagnetischen Objekts zu erfassen.
Das magnetisierbare oder permanentmagnetische Objekt kann beispielsweise
mit dem medizinischen Instrument, insbesondere im Bereich eines
Katheterendes oder im Bereich eines Endes eines Führungsdrahtes
oder eines anderen medizinischen oder chirurgischen Instruments, verbunden
sein. Der Ortsensor ist in dieser Ausführungsform ausgebildet, einen
Instrumenten-Datensatz zu erzeugen, welcher den Ort des magnetisierbaren
oder permanentmagnetischen Objekts repräsentiert.
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In
einer anderen Ausführungsform
ist der Ortsensor ein optischer Ortsensor, welcher mittels elektromagnetischer
Strahlen, insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich, einen Instrumentenort des
Instruments, insbesondere interferometrisch erfassen kann und einen
den Instrumentenort repräsentierenden
Instrumenten-Datensatz erzeugen kann.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Erfassungsvorrichtung eine Bildverarbeitungseinheit auf,
welche ausgebildet ist, aus dem 3D-Datensatz einen 2D-Datensatz
zu erzeugen, welcher eine Projektion durch das durch den 3D-Datensatz
repräsentierte
Objekt hindurch, insbesondere auf eine virtuelle Erfassungsebene,
repräsentiert
und diesen ausgangsseitig auszugeben. Durch die Bildverarbeitungseinheit
kann vorteilhaft ein virtuelles Projektionsergebnis auf eine virtuelle
Erfassungsebene aus einer beliebigen Erfassungsrichtung erzeugt
werden, welche beispielsweise mittels eines zweiten Detektors und
eines zweiten Röntgensenders,
welche mittels eines C-Bo gens verbunden sein können, nicht möglich ist.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann
die Bildverarbeitungseinheit den 3D-Datensatz aus den 2D-Datensätzen erzeugen.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
weist die Erfassungsvorrichtung einen Magnetfeld-Navigator auf,
welcher ausgebildet ist, ein Magnetfeld mit einer räumlichen
Ausrichtung zu erzeugen, wobei die räumliche Ausrichtung des Magnetfeldes
in Abhängigkeit
von einem Benutzerinteraktionssignal derart änderbar ist, dass ein magnetisierbares
oder permanentmagnetisches Objekt, insbesondere im Bereich des Instruments
oder eines distalen Katheterendes, in einem Wirkbereich des Magnetfelds
diesem entsprechend räumlich
ausgerichtet werden kann. Auf diese Weise kann beispielsweise bei
einer Intervention ein in dem Objekt, insbesondere einem Teil des Patienten,
befindliches medizinisches Instrument, beispielsweise ein Ablationskatheter,
mittels des navigierbaren Magnetfelds exakt geführt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Erfassungsvorrichtung ausgebildet, eine zeitliche Folge
von 2D-Datensätzen
zu erzeugen, welche jeweils zeitlich aufeinander folgende Erfassungsergebnisse
des Objekts, insbesondere jeweils aus derselben Erfassungsrichtung,
repräsentieren.
Auf diese Weise kann vorteilhaft eine fluoroskopische In-vivo-Betrachtung
des Objekts in einer Durchsicht durch das Objekt hindurch mittels
Röntgenstrahlen erzeugt
werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Erfassungsvorrichtung einen Bewegungssensor auf, welcher
ausgebildet ist, ein Objektbewegen des Objekts zu erfassen und ein
Bewegungssignal zu erzeugen, wobei das Bewegungssignal das Objektbewegen
repräsentiert.
Die Erfassungsvorrichtung ist auch ausgebildet, in Abhängigkeit
von dem Bewegungssignal einen 3D-Datensatz
zu erzeugen oder einen 2D-Datensatz aus dem 3D-Datensatz zu erzeugen. Der Bewegungssensor
kann beispielsweise ein mit dem Objekt verbindbar ausgebildeter
Beschleunigungsaufnehmer sein oder ein interferomerisch-optischer
Bewe gungssensor sein, welcher das Objektbewegen berührungslos
erfassen kann.
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Durch
den Bewegungssensor kann vorteilhaft ein Objektbewegen erfasst werden,
und in Abhängigkeit
von dem Objektbewegen eine dem Objektbewegen entsprechende Ansicht,
Aufsicht, Durchsicht oder ein Schnitt durch das durch den 3D-Datensatz
repräsentierte
Objekt erzeugt werden und erneut mittels der Bildwiedergabeeinheit
wiedergegeben werden.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
kann die Erfassungsvorrichtung dazu eine Korrelationseinheit aufweisen,
welche ausgebildet ist, in Abhängigkeit
eines Ähnlichkeitsparameters,
insbesondere mittels Kreuzkorrelation, eine dem Objektbewegen entsprechende
Ansicht, Durchsicht oder Aufsicht aus dem 3D-Datensatz zu ermitteln
und einen entsprechenden Bild-Datensatz
zu erzeugen.
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In
einer anderen Ausführungsform
kann die Erfassungsvorrichtung ausgebildet sein, in Abhängigkeit
von dem Bewegungssignal einen von dem zuvor erzeugten 3D-Datensatz
verschiedenen 3D-Datensatz zu erzeugen und diesen abzuspeichern.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts
in drei Dimensionen mittels Röntgenstrahlen,
bei welchem mittels eines Detektors für die Röntgenstrahlen eine Mehrzahl
von 2D-Datensätzen
zu erzeugt werden, wobei die 2D-Datensätze das
Objekt jeweils in zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen
in einer Projektion durch das Objekt hindurch repräsentieren
und ein das Objekt in drei räumlichen
Dimensionen repräsentierender
3D-Datensatz aus den 2D-Datensätzen
erzeugt wird.
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In
einem weiteren Verfahrensschritt wird ein Instrumentenort eines
medizinischen Instruments in einem für das Erfassen des Objekts
vorgesehenen räumlichen
Bereich erfasst und ein den Instrumentenort repräsentierender Instrumenten-Datensatz
erzeugt und einem dem Instrumentenort entsprechenden Bereich des
3D-Datensatzes zugeordnet.
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In
einem weiteren Schritt des Verfahrens wird aus dem 3D-Datensatz
ein Bild-Datensatz erzeugt, welcher das Objekt, insbesondere eine
Aufsicht auf das Objekt, eine Durchsicht durch das Objekt oder einen
Schnitt durch das Objekt, zusammen mit dem Instrument repräsentiert
und dieser zusammen mit wenigstens einem 2D-Datensatz mittels wenigstens
einer Bildwiedergabeeinheit wiedergegeben wird. Der wenigstens eine
2D-Datensatz kann entweder in-vivo erzeugt sein oder durch den wenigstens einen
2D-Datensatz gebildet sein, aus welchem der 3D-Datensatz erzeugt
ist.
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Durch
ein solches Verfahren kann ein Objekt vorteilhaft während einer
Intervention mit einer Erfassungsvorrichtung mit nur einem in einer
Erfassungsebene angeordneten Detektor erfasst werden und eine zweite – virtuelle – Erfassungsebene
durch eine errechnete Projektion durch das durch den 3D-Datensatz
repräsentierte – bereits
erfasste Objekt erzeugt werden. Ein zweiter Detektor kann dadurch vorteilhaft
eingespart werden, weiter vorteilhaft können Projektionen aus virtuellen,
zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen, Aufsichten, oder Schnitte,
insbesondere eine Durchsicht durch einen Schnittbereich oder eine
Aufsicht auf einen Schnitt durch das Objekt erzeugt werden, die
mit einer reellen Erfassungsvorrichtung mit zwei Detektoren nicht möglich sind.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
des Verfahrens repräsentiert
der Bilddatensatz eine Projektion durch das durch den 3D-Datensatz
repräsentierten
Objekts hindurch auf eine virtuelle Erfassungsebene in zwei Dimensionen
und wird gemeinsam mit einem das Objekt in einer Projektion in zwei Dimensionen
repräsentierenden
2D-Datensatz mittels der Bildwiedergabeeinheit wiedergegeben. Dadurch
kann vorteilhaft das Instrument, insbesondere ein Instrumentenort
innerhalb des durch 3D-Datensatz repräsentierten Objektraumes – mittels
der Bildwiedergabeeinheit – angezeigt
werden.
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Vorteilhaft
kann das Erzeugen des Bilddatensatzes mit einer Projektionsrichtung
erfolgen, welche zu einer Projektionsrichtung des mittels des Detektors
erzeugten, bevorzugt in-vivo
erzeugten, 2D-Datensatzes verschieden ist. Dadurch kann ein Benutzer,
beispielsweise ein Arzt, eine räumliche Vorstellung
von dem Objekt und des Instrumentenortes innerhalb – oder relativ
zu dem Objekt erhalten.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsvariante des
Verfahrens wird eine zeitliche Folge von mittels des Detektors erzeugten,
bevorzugt in-vivo erzeugten, 2D-Datensätzen zusammen mit dem Bilddatensatz
mittels der wenigstens einen Bildwiedergabeeinheit wiedergegeben.
Dadurch kann der Benutzer vorteilhaft eine In-vivo-Betrachtung einer
Projektion durch das Objekt hindurch zusammen mit einer Darstellung
des durch den 3D-Datensatz repräsentierten 3D-Erfassungesegebnisses
erhalten.
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Die
Erfindung wird nun im Folgenden anhand von Figuren und weiteren
Ausführungsbeispielen
erläutert.
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1 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
für eine
Erfassungsvorrichtung 1 mit einem Röntgensender 3 und
einem Detektor 5. Der Detektor 5 weist eine Vielzahl
von Detektormatrixelementen auf, von denen das Detektormatrixelement 7 beispielhaft
bezeichnet ist. Der Röntgensender 3 ist
mittels eines C-Bogens 9 mit dem Detektor 5 derart
verbunden, dass ein Objekt 10 mittels von dem Röntgensender 3 erzeugter
Röntgenstrahlen 12 in
einer Projektion durch das Objekt 10 hindurch auf den Detektor 5 erfasst
werden kann. Der C-Bogen 9 ist mittels einer Schwenkwelle 8 schwenkbar
gelagert und ist mit einer Schwenkvorrichtung 11 derart
verbunden, dass der C-Bogen 9 um
eine Längsachse
der Schwenkwelle 8 geschwenkt werden kann. Die Detektormatrixelemente
des Detektors 5 sind jeweils ausgebildet, Röntgenstrahlen
zu empfangen und in Abhängigkeit
der empfangenen Röntgenstrahlen
ein Detektormatrixelementsignal zu erzeugen, welches eine Strahlintensität des empfangenen
Röntgenstrahls
repräsentiert.
Die Erfassungsvor richtung 1 weist auch eine zentrale Verarbeitungseinheit 13 auf. Die
zentrale Verarbeitungseinheit 13 weist eine Zuordnungseinheit 14 auf.
Die Erfassungsvorrichtung 1 weist auch einen Speicher 15 und
einen Speicher 17 auf. Der Speicher 15 ist zum
Vorrätighalten
von 2D-Datensätzen
ausgebildet, von denen der 2D-Datensatz 18 beispielhaft
dargestellt ist. Der Speicher 17 ist zum Vorrätighalten
von wenigstens einem 3D-Datensatz
ausgebildet, von denen der 3D-Datensatz 19 beispielhaft
dargestellt ist. Die Erfassungsvorrichtung 1 weist auch
einen Koordinatenspeicher 20 auf, welcher ausgebildet ist,
einen Objekt-Koordinaten-Datensatz vorrätig zu halten, wobei der Objekt-Koordinaten-Datensatz 22 beispielhaft
bezeichnet ist. Der Speicher 15, der Speicher 17 und
der Speicher 20 können
zusammen durch einen gemeinsamen Speicher verwirklicht sein. Die
Speicher 15, 17 und 20 sind jeweils als
Schreib-Lese-Speicher, insbesondere als nichtflüchtige Schreib-Lese-Speicher
ausgebildet.
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Die
Erfassungsvorrichtung 1 weist auch eine Bildverarbeitungseinheit 24 auf.
Die Bildverarbeitungseinheit 24 ist ausgebildet, aus einer
Mehrzahl von 2D-Datensätzen,
welche jeweils ein Erfassungsergebnis einer Projektion von Röntgenstrahlen 12 durch
das Objekt 10 hindurch aus jeweils zueinander verschiedenen
Erfassungsrichtungen repräsentieren – dazu kann
beispielsweise der Röntgensender 3 zusammen
mit dem Detektor 5 und dem C-Bogen 9 mittels der
Schwenkvorrichtung 11 um das Objekt 10 herum geschwenkt
worden sein – ein
3D-Datensatz erzeugen, welcher das Objekt 10 in drei Dimensionen repräsentiert.
Der 3D-Datensatz kann beispielsweise mittels Rückprojektion, insbesondere
gefilterter Rückprojektion
durch die Bildverarbeitungseinheit 24 erzeugt werden. Der
3D-Datensatz kann eine Vielzahl von Voxel-Objektpunkten repräsentieren,
welche zusammen das Objekt 10 in drei Dimensionen repräsentieren.
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Die
Erfassungsvorrichtung 1 weist auch eine Bildwiedergabeeinheit 26 auf.
Die Erfassungsvorrichtung 1 weist auch eine Eingabeeinheit 32 mit
einer berührungsempfindlichen
Oberflä che 34 auf.
Die Eingabeeinheit 32 weist in dieser Ausführungsform
eine Bildwiedergabeeinheit mit der berührungsempfindlichen Oberfläche 34 auf.
Die berührungsempfindliche Oberfläche 34 ist
ausgebildet, in Abhängigkeit
von einem Berühren – durch
eine Benutzerhand 62 – ein Benutzerinteraktionssignal
zu erzeugen, welches den Ort des Berührens der berührungsempfindlichen Oberfläche 34 repräsentiert
und dieses ausgangsseitig auszugeben. Die Erfassungsvorrichtung 1 weist auch
einen Ortsensor 28 auf. Der Ortsensor 28 weist wenigstens
eine Antenne 29 auf, welche ausgebildet ist, ein elektromagnetisches
Feld 31 des medizinischen Instruments 30 zu erfassen.
Das medizinische Instrument 30 ist ausgebildet, das elektromagnetische
Feld 31 zu erzeugen. Der Ortsensor 28 ist ausgebildet,
in Abhängigkeit
von dem erfassten elektromagnetischen Feld 31 einen Instrumenten-Datensatz zu
erzeugen, welcher den Instrumentenort des Instruments 30 repräsentiert
und diesen ausgangsseitig auszugeben. Die berührungsempfindliche Oberfläche 34 ist
ausgangsseitig über
eine Verbindungsleitung 36 mit der zentralen Verarbeitungseinheit 13 verbunden.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 ist über eine
Verbindungsleitung 38 mit der Eingabeeinheit 32 und
dort mit der Bildwiedergabeeinheit der Eingabeeinheit 32 verbunden.
Der Detektor 5 ist ausgangsseitig über eine Verbindungsleitung 40 mit
der zentralen Verarbeitungseinheit 13 verbunden. Die zentrale
Verarbeitungseinheit 13 ist ausgangsseitig über eine
Verbindungsleitung 42 mit der Schwenkvorrichtung 11 verbunden.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 ist eingangsseitig über eine
Verbindungsleitung 44 mit dem Ortsensor 28, über eine
Verbindungsleitung 46 mit der Bildwiedergabeeinheit 26, über eine
Verbindungsleitung 48 mit der Bildverarbeitungseinheit 24, über eine
Verbindungsleitung 50 mit der Speichereinheit 15, über eine
Verbindungsleitung 52 mit der Speichereinheit 17 und über eine
Verbindungsleitung 54 mit dem Koordinatenspeicher 20 verbunden.
Die Erfassungsvorrichtung weist auch einen Bewegungssensor 16 auf,
welcher mittels eines optischen Strahls 21 – beispielsweise
eines elektromagnetischen Strahls im infraroten Wellenlängenbereich – ein Objektbewegen
insbesondere interferometrisch erfassen kann und ein das Ob jektbewegen repräsentierendes
Bewegungssignal erzeugen kann. Der Bewegungssensor 16 ist
ausgangsseitig über eine
Verbindungsleitung 41 mit der zentralen Verarbeitungseinheit 13 verbunden.
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Die
Funktionsweise der Erfassungsvorrichtung 1 wird nun im
Folgenden erläutert:
Die
zentrale Verarbeitungseinheit 13 ist ausgebildet, in Abhängigkeit
von einem eingangsseitig über
die Verbindungsleitung 36 empfangenen Benutzerinteraktionssignal
ein Steuersignal zum Erzeugen des Röntgenstrahls 12 mittels
des Röntgensenders 3 erzeugen
und dieses ausgangsseitig über
die Verbindungsleitung 55 ausgeben. Das Steuersignal zum Erzeugen
des Röntgenstrahls 12 kann
beispielsweise eine Beschleunigungsspannung, eine Bestrahlungszeit
oder eine die Röntgenstrahlen 12 erzeugende
elektrische Ladungsmenge repräsentieren. Der
Detektor 5 kann die vom Röntgensender 3 erzeugten
Röntgenstrahlen 12 durch
das Objekt 10 hindurch in einer Projektion auf eine Erfassungsebene erfassen,
in welcher der Detektor 5 angeordnet ist und einen 2D-Datensatz
erzeugen, welcher das Objekt 10 in einer Projektion durch
das Objekt 10 hindurch auf die Erfassungsebene repräsentiert.
Der 2D-Datensatz repräsentiert
dabei eine 2D-Matrix, gebildet aus Matrixelementen, welche jeweils
einen Intensitätswert
repräsentieren,
der dem entsprechend zugeordneten Detektormatrixelementsignal eines Detektormatrixelements
entspricht. Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann den
2D-Datensatz über die
Verbindungsleitung 40 eingangsseitig empfangen und über die
Verbindungsleitung 50 in dem Speicher 15 abspeichern.
Dort ist der 2D-Datensatz 18 beispielhaft
bezeichnet.
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Die
zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann zum Erzeugen weiterer
2D-Datensätze,
welche das Objekt 10 in zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen
repräsentieren,
ein Erfassungswinkelsignal erzeugen und dieses ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 42 an
die Schwenkvorrichtung 11 senden. Die Schwenkvorrichtung 11 kann
in Abhängigkeit
von dem Erfas sungswinkelsignal den C-Bogen 9 zusammen mit
dem Detektor 5 und dem Röntgensender 3 um die
durch die Schwenkwelle 8 verlaufende Längsachse hin- und herschwenken.
Die Schwenkrichtungen 56 und 58 sind dazu beispielhaft bezeichnet.
Die Schwenkvorrichtung 11 kann den C-Bogen 9 in
eine Schwenkposition fahren, welche dem Erfassungswinkelsignal entspricht
und den C-Bogen 9 dort fixieren. Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann
nun ein weiteres Signal zum Erzeugen eines Röntgenstrahls 12 über die
Verbindungsleitung 55 an den Röntgensender 3 senden
und ein von dem Detektor 5 erzeugtes Erfassungsergebnis, nämlich wenigstens
einen 2D-Datensatz über
die Verbindungsleitung 40 empfangen und über die
Verbindungsleitung 50 in dem Speicher 15 abspeichern. Die
zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann auf diese Weise eine
Mehrzahl von 2D-Datensätzen erzeugen, welche
jeweils das Objekt 10 in einer Projektion durch das Objekt
hindurch auf eine Erfassungsebene mit jeweils zueinander verschiedenen
Erfassungsrichtungen repräsentieren.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann nun – beispielsweise
in Abhängigkeit
von einem über
die Verbindungsleitung 36 empfangenen Benutzerinteraktionssignal – die 2D-Datensätze aus
dem Speicher 15 über
die Verbindungsleitung 50 auslesen und über die Verbindungsleitung 48 an
die Bildverarbeitungseinheit 24 senden.
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Die
Bildverarbeitungseinheit 24 kann aus den empfangenen 2D-Datensätzen einen
3D-Datensatz erzeugen, beispielsweise mittels eines Rückprojektionsalgorithmus,
insbesondere eines filternden Rückprojektionsalgorithmus.
Die Bildverarbeitungseinheit 24 kann den so erzeugten 3D-Datensatz,
welcher das Objekt 10 in drei Dimensionen repräsentiert und über die
Verbindungsleitung 48 an die zentrale Verarbeitungseinheit 13 zurücksenden.
Der 3D-Datensatz kann eine Vielzahl von Voxel-Objektpunkten repräsentieren, welche jeweils einen
Wert eines Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlen an einem Objektort
repräsentieren
und somit zusammen das Objekt 10 in drei Dimensionen repräsentieren.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann den über die Verbindungsleitung 48 empfangenen
3D-Datensatz über die
Verbindungsleitung 52 in dem Speicher 17 abspeichern.
Dort ist der 3D-Datensatz 19 beispielhaft bezeichnet. Die
zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann über die Verbindungsleitung 44 eingangsseitig einen
Instrumenten-Datensatz empfangen, welcher einen Instrumentenort
des Instruments 30 repräsentiert.
Das Instrument 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des
Objekts 10 angeordnet. Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann
beispielsweise zum Kalibrieren der Erfassungsvorrichtung 1 über die Verbindungsleitung 44 einen
Instrumenten-Datensatz empfangen und wenigstens einen Erfassungsort des
3D-Datensatzes repräsentierenden
Objekt-Koordinaten-Datensatz erzeugen und diesen über die Verbindungsleitung 44 an
den Koordinatenspeicher 20 zu senden und dort abzuspeichern.
Der Objekt-Koordinaten-Datensatz 22 ist beispielhaft bezeichnet
und repräsentiert
entweder wenigstens zwei Erfassungsorte, jeweils für ein Voxel
des 3D-Datensatzes,
oder einen Erfassungsort für
ein Voxel und eine räumliche
Ausrichtung, beispielsweise in Form eines Vektors, welcher eine
Ausrichtung des 3D-Datensatzes repräsentiert.
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Während einer
Intervention kann die zentrale Verarbeitungseinheit, insbesondere
eine Zuordnungseinheit 14 einen über die Verbindungsleitung 44 empfangenen
Instrumenten-Datensatz einem durch einen Teil des 3D-Datensatzes
repräsentierten Objektort
zuordnen und ein Zuordnungsergebnis erzeugen, welches dem Instrumentenort
innerhalb des durch den 3D-Datensatz repräsentierten Raumes entspricht.
Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann, beispielsweise
mittels des von der Zuordnungseinheit 14 erzeugten Zuordnungsergebnisses, einen
Bild-Datensatz erzeugen,
welcher das Objekt 10, insbesondere beispielsweise ein
Herz 60 des Objekts 10 in drei Dimensionen zusammen
mit dem Instrument 30 repräsentiert.
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Die
zentrale Verarbeitungseinheit kann während eines weiteren Interventionsverlaufs
eine zeitliche Folge von 2D-Datensätzen erzeugen und diese über die
Verbindungsleitung 40 empfangen und diese zusammen mit
dem Bild-Datensatz mittels der Bildwiedergabeeinheit 26 wiedergeben.
Die Bildwiedergabeeinheit 26 gibt beispielhaft das Herz 60 und das
Instrument 30' wie der.
Das Objekt 10 kann beispielsweise bewegt worden sein, so
dass ein erneutes Zuordnen erforderlich ist. Die zentrale Verarbeitungseinheit 13 kann
dazu beispielsweise in Abhängigkeit
eines über
die Verbindungsleitung 41 empfangenen Bewegungssignals
ein Erfassen des Objekts 10 zu Erzeugen eines 3D-Datensatzes
erneut starten, oder in Abhängigkeit
eines Ähnlichkeitsparameters,
und insbesondere mittels der Bildverarbeitungseinheit 24,
einen neuen 2D-Datensatz aus dem 3D-Datensatz erzeugen, welcher eine Durchsicht durch
das Objekt 10 hindurch, eine Aufsicht oder einen Schnitt
durch das Objekt 10 repräsentiert.
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Die
Bildwiedergabeeinheit 24 kann beispielsweise ein TFT-Display (TFT = Thin
Film Transistor) oder ein Plasma-Display sein.
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2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für ein Verfahren
zum Erfassen eines Objekts in bis zu drei Dimensionen mittels Röntgenstrahlen.
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In
einem Schritt 65 wird mittels eines Detektors für die Röntgenstrahlen
eine Mehrzahl von 2D-Datensätzen
erzeugt, wobei die 2D-Datensätze das
Objekt jeweils in zueinander verschiedenen Erfassungsrichtungen
in einer Projektion durch das Objekt hindurch repräsentieren.
In einem weiteren Schritt 67 wird ein das Objekt in drei
räumlichen
Dimensionen repräsentierender
3D-Datensatz aus den 2D-Datensätzen
erzeugt, welcher das Objekt in drei Dimensionen repräsentiert.
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In
einem Schritt 69 wird ein Instrumentenort eines medizinischen
Instruments in einem für
das Erfassen des Objekts vorgesehenen räumlichen Bereich erfasst und
ein den Instrumentenort repräsentierender
Instrumenten-Datensatz erzeugt und einem dem Instrumentenort entsprechenden
Bereich des 3D-Datensatzes zugeordnet.
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In
einem weiteren Schritt 71 wird aus dem 3D-Datensatz ein
Bild-Datensatz erzeugt, welcher das Objekt, insbesondere eine Aufsicht
auf das Objekt, eine Durchsicht durch das Objekt oder einen Schnitt
durch das Objekt, zusammen mit dem Instrument repräsentiert
und dieser zusammen mit einem der 2D-Datensätze mittels wenigstens einer
Bildwiedergabeeinheit wiedergegeben.