-
Die
Erfindung betrifft eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen eines
Objekts in wenigstens zwei Dimensionen. Die Erfassungsvorrichtung
weist einen Röntgensender
zum Aussenden von Röntgenstrahlen
auf und einen in einer Erfassungsebene angeordneten Detektor für die Röntgenstrahlen,
welcher wenigstens einen das Objekt in einer Projektion durch das
Objekt hindurch repräsentierenden
2D-Datensatz erzeugen kann. Die Erfassungsvorrichtung weist auch
eine Positioniervorrichtung auf, wobei der Detektor und der Sender
jeweils mit der Positioniervorrichtung verbunden sind, wobei die
Positioniervorrichtung ausgebildet ist, den Röntgensender und/oder den Detektor
derart anzuordnen, dass der Detektor durch das Objekt hindurch auf
die Erfassungsebene gesendete Röntgenstrahlen
in zueinander verschiedenen räumlichen
Ausrichtungen der Projektionsachse erfassen kann, und die Erfassungsvorrichtung
eine Bildwiedergabeeinheit aufweist und ausgebildet ist, wenigstens
den 2D-Datensatz mittels der Bildwiedergabeeinheit wiederzugeben.
-
Bei
aus dem Stand der Technik bekannten Röntgengeräten zum Erfassen eines Objekts
während
einer Intervention – in-vivo – stellt
sich oftmals das Problem, dass ein Organ, an welchem eine Intervention
erfolgen soll, sich bewegt. Ein Vergleich des bewegten Objektes
mit einer Aufnahme des Objekts, die zu einem früheren Zeitpunkt vorgenommen
wurde, fällt
daher oftmals schwer.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine verbesserte
Röntgenvorrichtung
anzugeben, welche ein Betrachten Diese Aufgabe wird durch eine Erfassungsvorrichtung
der eingangs genannten Art gelöst,
wobei die Erfassungsvorrichtung wenigstens einen Eingang für ein Körpersignal
aufweist, welches ein Organbewegen eines Organs des Objekts repräsentiert.
Die Erfassungsvorrichtung ist ausgebildet, mittels der Positioniervorrichtung
den Röntgensender
und/oder den Detektor in Abhängigkeit
von dem Körpersignal
derart mitfolgend zu bewegen, dass die Projektionsachse dem Organbewegen mitfolgt.
Durch eine solche Erfassungsvorrichtung kann vorteilhaft ein Vergleich
eines – insbesondere in-vivo – mittels
Röntgenstrahlen
erfassten Organs mit zuvor erfassten Erfassungsergebnissen entsprechender
anatomischer Regionen erleichtert werden.
-
Die
Projektionsachse ist vorzugsweise senkrecht zum Detektor angeordnet.
Die Projektionsachse entspricht so einer "Blickrichtung" des Detektors.
-
Die
Erfassungsvorrichtung weist bevorzugt eine Verarbeitungseinheit
auf, welche mit dem Eingang für
das Körpersignal
eingangsseitig verbunden ist und welche ausgangsseitig mit der Positioniervorrichtung
verbunden ist und welche ausgebildet ist, das Körpersignal auszuwerten und
ein Steuersignal in Abhängigkeit
von dem Körpersignal
zu erzeugen, welches eine räumliche
Ausrichtung der Projektionsachse repräsentiert und dieses an die
Positioniervorrichtung zu senden. Weiter bevorzugt kann die Verarbeitungseinheit
einen Signalformanalysator aufweisen, welcher eine Signalform des
Körpersignals
auswerten kann.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Körpersignal
ein eine Herzaktion repräsentierendes
Herzaktionssignal. In dieser Ausführungsform weist die Erfassungsvorrichtung
bevorzugt einen Eingang für
ein Herzaktionssignal auf. Der Eingang für das Herzaktionssignal ist
zum Verbinden mit einem EKG-Sensor vorgesehen (EKG = Elektrokardiogramm).
Ein Herzaktionssignal kann beispielsweise durch eine aus dem Stand
der Technik bekannte Mehrpunkt-Ableitung, insbesondere eine Dreipunkt- Ableitung erfasst
werden. Bevorzugt kann die Erfassungsvorrichtung einen EKG-Sensor
aufweisen, welcher ausgebildet ist, eine Herzaktion zu erfassen
und ein der Herzaktionssignal entsprechendes Herzaktionssignal zu
erzeugen.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsvariante
ist das Körpersignal
ein eine Atmungsaktivität
repräsentierendes
Respirationssignal. In dieser Ausführungsvariante weist die Erfassungsvorrichtung
vorteilhaft einen Eingang für
das Respirationssignal auf. Weiter bevorzugt ist die Verarbeitungseinheit
mit dem Eingang für
das Respirationssignal und/oder mit dem Eingang für das Herzaktionssignal
verbunden.
-
Bevorzugt
weist die Erfassungsvorrichtung einen Respirationssensor auf, welcher
ausgebildet ist, eine Atmungsaktivität zu erfassen und ein die Atmungsaktivität repräsentierendes
Respirationssignal zu erzeugen und ausgangsseitig auszugeben. Der Respirationssensor
ist bevorzugt ausgangsseitig mit dem Eingang für das Respirationssignal verbunden. Dadurch
kann vorteilhaft eine örtliche
Verschiebung und/oder eine elastische Deformation eines Objekts, beispielsweise
eines Herzens, aufgrund einer Atmungstätigkeit erfasst werden.
-
In
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
ist der Respirationssensor ausgebildet, das Respirationssignal in
Abhängigkeit
von einem eine Herzaktion repräsentierenden
Herzaktionssignal zu erzeugen. Dadurch wird vorteilhaft ein gleichzeitiges Erfassen
von Herzaktion und Respiration mit einer kleinen Anzahl an Elektroden
ermöglicht.
Durch einen Sensor zum Erfassen eines Elektrokardiogramms, welches
einem Herzaktionssignal entspricht, kann vorteilhaft eine 3D-Erfassung
in Abhängigkeit
einer weiteren Dimension, nämlich
in Abhängigkeit
von dem Herzaktionssignal erfolgen.
-
Beispielweise
kann der Respirationssensor das Respirationssignal vorteilhaft in
Abhängigkeit von
einer Herzaktions-Signalform,
insbesondere in Abhängigkeit
von einem QT-Intervall,
einem R-R-Intervall oder einem Q-R-S-Intervall er zeugen. Dazu kann
der Respirationssensor einen Signalformanalysator aufweisen, welcher
ausgebildet ist, periodisch wiederkehrende Signalabschnitte eines
Herzaktionssignals zu erfassen. Ein Signalformanalysator kann beispielsweise
wenigstens ein Abtast-Halteglied mit einer mit dem Abtast-Halteglied verbundenen
Speichereinheit zum Speichern abgetasteter Signalamplitudenwerte
umfassen.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform
ist der Respirationssensor ausgebildet ist, eine thorakale Impedanz
zu erfassen und ein die thorakale Impedanz repräsentierendes Respirationssignal
zu erzeugen. Der Respirationssensor kann beispielsweise wenigstens
zwei Elektroden umfassen, welche ausgebildet sind an einen Thorax
angelegt zu werden. Der Respirationssensor weist bevorzugt eine
mit den Elektroden zu verbindende Stromquelle auf, wobei die Stromquelle
ausgebildet ist, zeitlich aufeinanderfolgende Wechselströme mit jeweils
voneinander verschiedenen Frequenzen, beispielsweise im Bereich
von 500 Hertz bis zu 100 Tausend Hertz zu erzeugen. Weiter bevorzugt
kann der Respirationssensor eine Spannungs-Erfassungseinheit und eine Strom-Erfassungseinheit
aufweisen, welche jeweils mit einem Quotientenglied verbunden sind.
Das Quotientenglied ist zum Bilden eines Quotienten aus erfasster
Spannung und erfasstem Strom ausgebildet. Das Quotientenglied kann
ein Quotientensignal erzeugen, wobei das Quotinentensignal dem gebildeten
Quotienten entspricht und die erfasste, thorakale Impedanz repräsentiert.
-
Alternativ
dazu kann ein Respirationssensor ausgebildet sein, ein Ändern eines
Thoraxumfanges zu erfassen. Dazu kann der Respirationssensor einen
Gürtel
zum umschließen
eines Thorax aufweisen, wobei der Gürtel mit einem Dehnmessstreifen verbunden
ist. Der Dehnmessstreifen ist ausgebildet, seine elektrischen Eigenschaften,
insbesondere seinen elektrischen Widerstand in Abhängigkeit
von einem Verformen des Dehnmessstreifens zu ändern.
-
Durch
den Respirationssensor kann vorteilhaft eine von einer Atmung abhängige Thoraxbewegung
und eine mit der Thoraxbewegung verbundene elastische Verformung
von zu erfassenden Objekten, beispielsweise von Organen erfasst
werden. Bevorzugt kann eine in Abhängigkeit eines Respirationssignals
erfasste Folge von 2D-Datensätzen über ein Zeitintervall
gebildet sein, welches wenigstens eine Einatemphase, eine Ausatemphase
oder beide Phasen umfasst.
-
Die
Erfassungsvorrichtung weist in einer vorteilhaften Ausführungsform
einen Eingang für
ein das Körpersignal
bildendes Ortsignal auf. Das Ortsignal repräsentiert einen räumlichen
Ort eines zum invasiven Einführen
in das Objekt, insbesondere einen Menschen, vorgesehenen Instruments.
Dazu kann die Erfassungsvorrichtung einen Ortsensor aufweisen, welcher
beispielsweise optisch oder magnetisch einen Ort des Instruments
erfassen kann. Das Ortsignal kann beispielsweise Ortkoordinaten
repräsentieren.
-
Die
Erfassungsvorrichtung kann die Positioniervorrichtung in Abhängigkeit
des Ortsignals ansteuern.
-
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 Instrumentort des
medizinischen Instruments zu erfassen und einen entsprechenden Instrument-Datensatz zu erzeugen,
welcher den Instrumentort repräsentiert.
-
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 einem 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
Ortsignal zu erzeugen, welches den Ort des magnetisierbaren oder permanentmagnetischen
Objekts repräsentiert.
-
In
einer anderen Ausführungsform
ist der Ortsensor ein optischer Ortsensor, welcher mittels elektromagnetischer
Strahlen, insbesondere im infraroten Wellenlängenbereich, einen Instrumentort
des Instruments, insbesondere interferometrisch erfassen kann und
ein den Instrumentort repräsentierendes
Ortsignal erzeugen kann.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Erfassungsvorrichtung einen Objekt-Speicher zum Vorrätighalten
eines Objekt-Datensatzes auf. Der Objekt-Datensatz repräsentiert
das Objekt in wenigstens drei Dimensionen. Die Erfassungsvorrichtung
ist in dieser Ausführungsform
ausgebildet, aus wenigstens einem Teil des Objekt-Datensatzes ein Bild-Datensatz
zu erzeugen, welcher das Objekt – insbesondere in einer Aufsicht,
einer Durchsicht oder einen Schnitt durch das Objekt – repräsentiert
und den Bild-Datensatz zusammen mit dem 2D-Datensatz gemeinsam mittels einer Bildwiedergabeeinheit wiederzugeben.
Auf diese Weise kann während
einer Intervention vorteilhaft ein Bild-Datensatz, welcher das Objekt
in einer vorbestimmten Erfassungsrichtung repräsentiert, beispielsweise eine
Aufsicht, eine Durchsicht oder einen Schnitt aus einer vorbestimmten
Richtung betrachtet, gemeinsam mit einer zeitlichen Folge von 2D-Datensätzen wiedergegeben werden,
welche das in-vivo erfasste Objekt repräsentieren. Weiter vorteilhaft
kann durch die zum Mitführen
ausgebildete Positioniervorrichtung die Projektionsachse dem Objektbewegen
mit geführt
werden, so dass ein Betrachtungsausschnitt und/oder eine Betrachtungsrichtung
des in-vivo erfassten Objekts nahezu unverändert bleibt.
-
Bevorzugt
weist die Erfassungsvorrichtung eine Kalibriervorrichtung auf, welche
ausgebildet ist, aus dem Objekt-Datensatz
einen Bild-Datensatz mit einer Betrachtungsrichtung zu erzeugen,
wenigstens einer Ausrichtung der Projektionsachse – und somit einem
Betrachtungsausschnitt und/oder einer Betrachtungsrichtung des in-vivo
erfassten Objekts – entspricht.
In einer anderen Ausführungsform – oder zusätzlich zu
der vorbeschriebenen Ausführungsform – kann die
Erfassungsvorrichtung, und dort beispielsweise Verarbeitungseinheit,
ein Positioniersignal derart erzeugen, dass die Projektionsachse
zum Erzeugen der 2D-Datensätze
einer Betrachtungsrichtung des aus dem Objekt-Datensatz erzeugten Bild-Datensatzes entspricht.
Dazu kann die Erfassungsvorrichtung ausgebildet sein, die Betrachtungsrichtung
aus dem Bild-Datensatz
zu ermitteln oder beim Erzeugen des Bild-Datensatzes – beispielsweise mittels Volume-Rendering – aus dem
Objekt-Datensatz die räumliche
Ausrichtung der Betrachtungsrichtung beispielsweise in Form eines
Betrachtungsrichtungsdatensatzes abzuspeichern.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform
weist die Erfassungsvorrichtung eine Zuordnungseinheit auf, welche
ausgebildet ist, einen 2D-Datensatz aus einer Folge von 2D-Datensätzen in
Abhängigkeit
eines Ähnlichkeitsparameters
wenigstens einem Teil des Objekt-Datensatzes zuzuordnen und zum
gemeinsamen Wiedergeben mit einem aus dem Objekt-Datensatz erzeugten
Bild-Datensatz auszugeben.
Die Zuordnungseinheit kann bevorzugt ausgebildet sein, ein Zuordnen
mittels Kreuzkorrelation durchzuführen. Durch ein Zuordnen in
Abhängigkeit eines Ähnlichkeitsparameters
kann vorteilhaft ein Kalibrieren der Positioniervorrichtung erleichtert
werden. Weiter vorteilhaft kann ein nach Kalibrieren der Positioniervorrichtung
nach einem Objektbewegen entfallen.
-
Bevorzugt
weist die Erfassungsvorrichtung einen Bewegungsmusterspeicher auf,
welcher ein Bewegungsmuster des Organbewegens – beispielsweise in Form von
einer Folge von Koordinaten oder einer Spline-Kurve abspeichern
kann. Die Verarbeitungseinheit kann weiter bevorzugt ausgebildet
sein, das Körpersignal
auszuwerten und das Organbewegen mit dem Körpersignal zu synchronisieren.
-
Die
Positioniervorrichtung kann vorzugsweise einen elektrischen Antrieb,
einen pneumatischen Antrieb oder einen hydraulischen Antrieb oder
einer Kombination aus diesen aufweisen. Der Antrieb kann derart
ausgebildet sein, wenigstens einer halben Atmungs- und/oder Herzschlagperiode
mitfolgen zu können.
Eine Herzschlagperiode kann beispielsweise bis zu 200 Herzschläge pro Minute
betragen.
-
Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Erfassen eines Objekts
in wenigstens zwei Dimensionen, bei dem Röntgenstrahlen durch das Objekt
hindurch in einer Projektionsachse auf eine Erfassungsebene gesendet
und dort erfasst werden. Bei dem Verfahren wird wenigstens ein 2D-Datensatz
erzeugt, welcher das Objekt in einer Projektion durch das Objekt
hindurch repräsentiert,
und der wenigstens eine 2D-Datensatz wird mittels einer Bildwiedergabeeinheit
wiedergegeben. Bei dem Verfahren wird erfindungsgemäß ein Organbewegen
eines Organs des Objekts erfasst und ein das Organbewegen repräsentierendes
Körpersignal
erzeugt, und eine räumliche
Ausrichtung der Projektionsachse dem Organbewegen in Abhängigkeit
des Körpersignals
mitgeführt.
-
Das
Körpersignal
ist bevorzugt ein Respirationssignal und/oder ein Herzaktionssignal.
Bevorzugt wird der wenigstens eine 2D-Datensatz mittels einer Bildwiedergabeeinheit
zusammen mit einem Bild-Datensatz wiedergegeben. Der Bild-Datensatz ist aus einem
insbesondere zuvor erfassten Objekt-Datensatz erzeugt, wobei der Objekt-Datensatz
das Objekt wenigstens teilweise in wenigstens drei Dimensionen repräsentiert.
-
Die
Erfindung wird nun im Folgenden von Figuren und weiteren Ausführungsbeispielen
erläutert.
-
1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für eine Erfassungsvorrichtung
zum Erfassen eines Objekts in wenigstens zwei Dimensionen mittels
Röntgenstrahlen;
-
2 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für eine Positioniervorrichtung
für die
in 1 dargestellte Erfassungsvorrichtung;
-
3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für ein Verfahren
zum Erfassen eines Objekts mittels Röntgenstrahlen.
-
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 entlang einer
Projektionsachse 25 in einer Projektion durch das Objekt 10 hindurch
auf den Detektor 5 erfasst werden kann. Der C-Bogen 9 ist
schwenkbar gelagert und kann in drei rotatorischen Freiheitsgraden
geschwenkt werden, insbesondere um eine Achse X, eine Achse Y oder
eine Achse Z. Die Achsen X, Y und Z bilden zusammen ein Orthogonalsystem.
Der C-Bogen kann auch in drei translatorischen Freiheitsgraden bewegt
werden, insbesondere parallel zu der Achse X, parallel zu der Achse
Y oder parallel zu der Achse Z. Dazu ist der C-Bogen 9 mittels
einer Stellmechanik 8 mit einer Positioniervorrichtung 11 derart verbunden,
dass der C-Bogen 9 rotatorisch
und/oder translatorisch bewegt werden kann. Dazu ist die Positioniervorrichtung
ausgebildet, den C-Bogen 9 in Abhängigkeit
von einem eingangsseitig empfangenen Stellsignal mittels der Stellmechanik 8 in
eine durch das Stellsignal repräsentierte
Erfassungsposition in eine durch das Stellsignal repräsentierte
Erfassungsposition zu bewegen, welche dem Körpersignal und somit einer
Organausrichtung entspricht. Die Verarbeitungseinheit 5 kann
in der Erfassungsposition eine Folge von 2D-Datensätzen erzeugen.
-
Unabhängig von
dem in 1 dargestellten C-Bogen kann die Positioniervorrichtung 11 jeweils separat
mit dem Detektor und dem Röntgensender 3 verbunden
sein und diese unabhängig
voneinander bewegen.
-
Die
Detektormatrixelemente 7 des Detektors 5 sind
jeweils ausgebildet, Röntgenstrahlen 12 zu empfangen
und in Abhängigkeit
der empfangenen Röntgenstrahlen 12 ein
Detektormatrixelementsignal zu erzeugen, welches eine Strahlintensität des empfangenen
Röntgenstrahls 12 repräsentiert.
Die Detektormatrixelemente 7 können jeweils Selen oder Silizium,
insbesondere amorphes Silizium aufweisen. Die Erfassungsvorrichtung 1 weist
auch eine Verarbeitungseinheit 13 auf. Die 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 3D-Datensätzen ausgebildet,
von denen der 3D-Datensatz 27 beispielhaft dargestellt
ist. Der Speicher 17 ist zum Vorrätighalten von wenigstens einem
2D-Datensatz ausgebildet, von denen der 2D-Datensatz 19 beispielhaft
bezeichnet 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, 20 und 25 sind
jeweils als Schreib-Lese-Speicher,
insbesondere als nichtflüchtige
Schreib-Lese-Speicher
ausgebildet.
-
Die
Erfassungsvorrichtung 1 weist auch einen Eingang 63 für einen
Objekt-Datensatz auf. Mit dem Eingang 63 ist eine Er fassungsvorrichtung 64 zum
Erfassen eines Objekts in wenigstens drei Dimensionen verbunden.
Die Erfassungsvorrichtung 64 kann ein Computertomograph,
ein Single-Photon-Emissions-Computer-Tomograph
(SPECT), ein Magnet-Resonanz-Tomograph (MRT), ein Doppler-Sonograph,
insbesondere Color-Coded-Duplex-Sonograph,
oder ein Positron-Emissions-Tomograph (PET) sein, welche jeweils
einen Objekt-Datensatz, im Folgenden auch 3D-Datensatz genannt, erzeugen
können.
Der 3D-Datensatz 27 kann eine Vielzahl von Voxel-Objektpunkten
repräsentieren, welche
zusammen das Objekt 10 in wenigstens drei Dimensionen repräsentieren.
Dabei sind drei Dimensionen räumlich,
weitere Dimensionen beispielsweise zeitlich.
-
Die
Erfassungsvorrichtung 1 weist auch eine Bildwiedergabeeinheit 26 auf.
Die Erfassungsvorrichtung 1 weist auch eine Eingabeeinheit 32 mit
einer berührungsempfindlichen
Oberfläche 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 ein Ortsignal
zu erzeugen, welches den Instrumentort des Instruments 30,
insbesondere einen Katheterabschnitt oder ein Katheterende, welcher
zum Einführen
in ein Organ vorgesehen ist, repräsentiert und dieses ausgangsseitig
auszugeben. Der Katheter kann an dem Instrumentort ein magnetisierbares
Element aufweisen, welches von dem Ortsensor 28 erfasst
werden kann.
-
Die
berührungsempfindliche
Oberfläche 34 ist
ausgangsseitig über
eine Verbindungsleitung 36 mit der zentralen Verarbeitungseinheit 13 verbunden. Die
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 Verarbeitungseinheit 13 ist ausgangsseitig über eine
Verbindungsleitung 42 mit der Schwenkvorrichtung 11 verbunden. Die
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 dem Eingang 63, 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 Eingang 43 für ein Respirationssignal,
einen Eingang 41 für
ein Herzaktionssignal und einen Eingang 44 für einen
Instrument-Datensatz auf. Die Verarbeitungseinheit 5 ist
eingangsseitig mit dem Eingang 41, mit dem Eingang 43 und
mit dem Eingang 44 verbunden.
-
Der
Eingang 43 ist mit einem Respirationssensor 16 verbunden.
Der Respirationssensor 16 ist ausgebildet, eine thorakale
Impedanz zu erfassen, welche ein Organbewegen repräsentiert,
welches von einer Atmung abhängig
ist. Das Organbewegen kann ein unmittelbares Bewegen der Lunge,
oder mittelbar abhängig
von der Atmung ein Organbewegen eines abdominalen Organs, beispielsweise
der Pankreas sein. Der Respirationssensor umfasst beispielsweise
wenigstens zwei Elektroden zum Erfassen der thorakalen Impedanz.
Die Verarbeitungseinheit 5 ist eingangsseitig mit dem Eingang 43 verbunden.
-
Mit
dem Eingang 41 für
ein Herzaktionssignal ist eine EKG-Erfassungsvorrichtung (21)
verbunden (EKG = Elektrokardio gramm). Die EKG-Erfassungsvorrichtung
(21) weist Elektroden zum elektrischen Verbinden mit dem
Objekt 10 auf, und ist ausgebildet, eine Herzaktion zu
erfassen und ein die Herzaktion repräsentierendes Herzaktionssignal
zu erzeugen. Die Verbindungsleitungen 50, 51, 52 oder 54 sind
jeweils bidirektional ausgebildet und können jeweils durch einen Datenbus
gebildet sein.
-
Die
Funktionsweise der Erfassungsvorrichtung 1 wird nun im
Folgenden erläutert:
Die
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
wenigstens einen 2D-Datensatz oder eine zeitliche Folge von 2D-Datensätzen zu
erzeugen, welche das Objekt 10 jeweils in einer Projektion
durch das Objekt 10 hindurch auf die Erfassungsebene repräsentieren.
Der wenigstens eine 2D-Datensatz
repräsentiert
dabei jeweils eine 2D-Matrix, gebildet aus Matrixelementen, welche
jeweils einen Intensitätswert
repräsentieren,
der dem entsprechend zugeordneten Detektormatrixelementsignal eines
Detektormatrixelements entspricht.
-
Die
Verarbeitungseinheit 13 kann den wenigstens einen 2D-Datensatz oder die
2D-Datensätze über die
Verbindungsleitung 40 eingangsseitig empfangen und über die
Verbindungsleitung 52 in dem Speicher 17 abspeichern.
Dort ist der 2D-Datensatz 19 beispielhaft bezeichnet.
-
Die
Verarbeitungseinheit 13 kann zum Erzeugen weiterer zeitlich
aufeinanderfolgender 2D-Datensätze,
in Abhängigkeit
von dem Körpersignal,
insbesondere dem Herzaktionssignal und/oder dem Respirationssignal,
ein eine Erfassungsposition repräsentierendes
Stellsignal erzeugen und dieses ausgangsseitig über die Verbindungsleitung 42 an die
Positioniervorrichtung 11 senden. Die Positioniervorrichtung 11 kann
in Abhängigkeit
von dem Stellsignal den C-Bogen 9 zusammen mit dem Detektor 5 und
dem Röntgensender 3 um
das Objekt 10 herum – gemäß der drei
rotatorischen und der drei translatorischen Freiheitsgrade – in die
dem Stellsignal entsprechende Erfassungsposition fahren, in welcher die
2D-Datensätze
erzeugt werden. Die 2D-Datensätze
repräsentieren
somit das Objekt 10 jeweils in einer von dem Körpersignal
abhängigen
Erfassungsrichtung.
-
In
einem weiteren Interventionsverlauf folgt der C-Bogen 9 entsprechend
dem Körpersignal
in weitere Erfassungspositionen mit, wie vorab beschrieben. Die
Verarbeitungseinheit 13 kann dann den wenigstens einen
2D-Datensatz oder die zeitliche Folge von 2D-Datensätze über die
Verbindungsleitung 40 empfangen und über die Verbindungsleitung 52 in
dem Speicher 17 abspeichern. Die 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 einer dem Körpersignal entsprechenden Erfassungsrichtung
repräsentieren.
So kann ein Organbewegen wenigstens näherungsweise derart kompensiert
werden, dass das Organ – repräsentiert
durch die zeitlich aufeinanderfolgenden 2D-Datensätze – quasi
statisch aus derselben Richtung erfasst erscheint.
-
Die
Verarbeitungseinheit 13 kann nun – beispielsweise in Abhängigkeit
von einem über
die Verbindungsleitung 36 empfangenen Benutzerinteraktionssignal – die 2D-Datensätze aus
dem Speicher 17 über
die Verbindungsleitung 52 auslesen und über die Verbindungsleitung 46 an
die Bildwiedergabeeinheit 26 senden.
-
Die
Erfassungsvorrichtung 1 kann vom Eingang 63 einen
Objekt-Datensatz,
im Folgenden auch 3D-Datensatz genannt, empfangen, welcher beispielsweise
präinterventiv
erzeugt wurde und das Objekt 10 in drei Dimensionen repräsentiert.
Der 3D-Datensatz kann über
die Verbindungsleitung 48 von der zentralen Verarbeitungseinheit 13 empfangen
werden. Der 3D-Datensatz 27 kann eine Vielzahl von Voxel-Objektpunkten
repräsentieren,
welche – im
Falle einer als Computertomograph ausgebildeten Erfassungsvorrichtung 64 jeweils
einen Wert eines Absorptionskoeffizienten für Röntgenstrahlen an einem Objektort
repräsentieren
und somit zusammen das Objekt 10 in drei Dimensionen repräsentieren. Die
Verarbeitungseinheit 13 kann den über die Verbindungsleitung 48 empfangenen
3D-Datensatz 27 über
die Verbindungsleitung 52 in dem Speicher 17 abspeichern.
Dort ist der 3D-Datensatz 27 beispielhaft bezeichnet. Die
Verarbeitungseinheit 13 kann über die Verbindungsleitung 44 eingangsseitig
einen Instrument-Datensatz empfangen, welcher einen Instrumentort
des Instruments 30 repräsentiert.
Das Instrument 30 ist in diesem Ausführungsbeispiel innerhalb des
Objekts 10 angeordnet. Die Verarbeitungseinheit 13 kann
beispielsweise zum Kalibrieren der Erfassungsvorrichtung 1 über die
Verbindungsleitung 44 einen Instrument-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 abspeichern. 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 räumlich Ausrichtung
des 3D-Datensatzes repräsentiert.
-
Die
Erfassungsvorrichtung 1 kann beispielsweise zum Erhöhen eines
Bildkontrastes bei einer Erfassungsposition – in-vivo – einen 2D-Datensatz oder ein
zeitliche Folge von 2D-Datensätzen erzeugen. Die
Erfassungsvorrichtung kann beispielsweise mittels der zentralen
Verarbeitungseinheit 5 ei nen Angio-2D-Datensatz erzeugen,
welcher ein Gefäßsystem
des erfassten Objekts 10 repräsentiert. Dazu kann die Verarbeitungseinheit 13 wenigstens
zwei 2D-Datensätze
voneinander für
jeden Erfassungsort, insbesondere für jedes Matrixelement einer
durch den 2D-Datensatz repräsentierten
Matrix – subtrahieren
und als Subtraktionsergebnis den Angio-2D-Datensatz erzeugen. Der
Angio-2D-Datensatz 18 ist beispielhaft bezeichnet. So kann
die Erfassungsvorrichtung einen mittels eines Kontrastmittels erzeugten
Bildkontrast erhöhen.
-
Während einer
Intervention kann die Verarbeitungseinheit, insbesondere eine Zuordnungseinheit 14 einen über die
Verbindungsleitung 44 empfangenen Instrument-Datensatz
einem durch einen Teil des 3D-Datensatzes repräsentierten Objektort zuordnen
und ein Zuordnungsergebnis erzeugen, welches dem Instrumentort innerhalb
des durch den 3D-Datensatz repräsentierten
Raumes entspricht. Die 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.
-
Die
Verarbeitungseinheit 13 kann während eines weiteren Interventionsverlaufs
eine zeitliche Folge von 2D-Datensätzen – oder Angio-2D-Datensätzen – erzeugen
und diese über
die Verbindungsleitung 40 empfangen, in dem Speicher 17 vorrätighalten,
und diese zum gemeinsamen Wiedergeben mit dem Bild-Datensatz mittels
der Bildwiedergabeeinheit 26 wieder auslesen. Die Bildwiedergabeeinheit 26 gibt
beispielhaft das Herz 60 und das Instrument 30' wieder. Das
Herz 60 ist in Abhängigkeit
von dem Körpersignal
erfasst worden und ist somit in zeitlich aufeinanderfolgenden kompensierenden
Erfassungsrichtungen wiedergegeben, die das durch das Körpersignal
repräsentierte
Organbewegen wenigstens teilweise kompensiert. Die Verarbeitungseinheit 13 kann
die Stellsignale zum Bewegen der Positioniervorrichtung 11 derart
erzeugen, dass die kompensierenden Erfassungsrichtungen einer Erfassungsrichtung
eines aus dem Objekt-Datensatz erzeugten Bild-Datensatzes entspricht.
Der Bild-Datensatz kann das Objekt beispielsweise in einer Aufsicht, einer
Durchsicht oder einen Schnitt durch das Objekt mit einer entsprechenden
Erfassungsrichtung repräsentieren.
Die Verarbeitungseinheit 13 kann den Bild-Datensatz aus
dem Objekt-Datensatz erzeugen und zusammen mit den 2D-datensätzen an
die Bildwiedergabeeinheit 26 senden. Während einer Intervention kann
die Erfassungsrichtung des das Objekt präinterventiv repräsentierenden
Bild-Datensatzes mit den kompensierenden Erfassungsrichtungen wenigstens
näherungsweise übereinstimmen.
-
2 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
für einen
C-Bogen 84 – welcher
beispielsweise anstelle des in 1 dargestellten
C-Bogens 9 Teil der Erfassungsvorrichtung 1 sein
kann. Der C-Bogen 84 ist mit einer Positioniervorrichtung 86 mindestens
mittelbar verbunden. Der C-Bogen 84 weist einen Röntgensender 82 und
einen Detektor 80 auf. Der Röntgensender 82 ist
im Bereich eines ersten Endes des C-Bogens 84 und der Detektor 80 ist im
Bereich eines zweiten Endes des C-Bogens 84 derart angeordnet,
dass ein im Bereich eines Isozentrums 65 angeordnetes Objekt – beispielsweise
das in 1 dargestellte Objekt 10 – mittels
eines von dem Röntgensender 82 entlang
einer Erfassungsrichtung 66 ausgesendeten Röntgenstrahls
durchstrahlt werden kann.
-
Der
Detektor 80 ist derart angeordnet und ausgerichtet, den
von dem Röntgensender 82 ausgesendeten
Röntgenstrahl
zu empfangen. Der C-Bogen 84 ist ausgebildet, geführt von
der Positioniervorrichtung 86, eine Translationsbewegung
entlang einer Längsachse
Y, entlang einer Querachse X, oder entlang einer Hochachse Z, oder
entlang einer Kombination aus diesen Translationsachsen auszuführen.
-
Der
C-Bogen 9 ist auch ausgebildet, geführt von der Positioniervorrichtung 86,
eine Schwenkbewegung entlang eines rotatorischen Freiheitsgrades 67,
entlang eines rotatorischen Freiheitsgrades 69 oder entlang
eines rotatorischen Frei heitsgrades 71 auszuführen. Ein
Rotationsbewegen des C-Bogens 84 in dem rotatorischen Freiheitsgrad 67 oder
in dem rotatorischen Freiheitsgrad 69 erfolgt dabei um
eine Rotationsachse, welche durch das Isozentrum 65 verläuft.
-
3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel
für ein Verfahren
zum Erfassen einem Objekts mittels Röntgenstrahlen in bis zu drei
Dimensionen. Bei dem Verfahren wird in einem ersten Schritt 73 ein
Objekt in-vivo erfasst und in einem weiteren Schritt 75 eine
Folge von 2D-Datensätzen
erzeugt, welche jeweils das Objekt in einer Durchsicht repräsentieren.
In einem weiteren Schritt 77 wird ein Organbewegen eines
Organs des Objekts erfasst und ein das Organbewegen repräsentierendes
Körpersignal
erzeugt. In einem Schritt 79 wird eine räumliche
Ausrichtung der Erfassungsrichtung dem Organbewegen in Abhängigkeit des
Körpersignals
mitgeführt.
Das Körpersignal
kann ein Respirationssignal und/oder ein Herzaktionssignal sein.
In einem weiteren Schritt 81 wird der 2D-Datensatz mittels
einer Bildwiedergabeeinheit zusammen mit einem Bild-Datensatz wiedergegeben.
Der Bild-Datensatz ist aus einem präinterventiv erfassten Objekt-Datensatz
erzeugt, wobei der Objekt-Datensatz das Objekt wenigstens teilweise
in wenigstens drei Dimensionen repräsentiert.