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Die
Erfindung betrifft ein Röntgenbildaufnahmesystem nach dem
Oberbegriff von Patentanspruch 1. Sie betrifft auch ein Verfahren
zur unterstützenden Bildgebung bei einem operativen oder
interventionellen Eingriff, wobei als Hauptanwendung die unterstützende
Bildgebung bei einer Punktion vorgesehen ist.
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Ein
Röntgenbildaufnahmesystem nach dem Oberbegriff von Patentanspruch
1 ist aus dem
US-Patent 5,923,727 bekannt.
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Ein
solches Röntgenbildaufnahmesystem weist eine Röntgenstrahlungsquelle
und einen Röntgenstrahlungsdetektor auf. Diese dienen zum
Aufnehmen von Röntgenbildern eines Objekts, wobei das Objekt
typischerweise auf einem Patiententisch liegt, der Teil des ortsfesten
Systems ist. Eine Steuer- und Auswerteeinheit steuert Röntgenstrahlungsquelle
und Röntgenstrahlungsdetektor an, bewirkt also die Abgabe
von Röntgenstrahlung durch die Röntgenstrahlungsquelle
und schaltet gleichzeitig die Detektorelemente des Röntgenstrahlungsdetektors empfindlich.
Die Steuer- und Auswerteeinheit empfängt auch die aufgenommenen
Daten und kann diese weiterverarbeiten. Das Röntgenbildaufnahmesystem
aus der
US 5,923,727 unterscheidet
sich von herkömmlichen Röntgenbildaufnahmesystemen
dadurch, dass es eine Videokamera umfasst. Bei dem System aus der
US 5,923,727 ist gleich
eine Mehrzahl von Videokameras bereitgestellt und an demselben Röntgen-C-Bogen
angeordnet, an dem auch Röntgenstrahlungsquelle und Röntgenstrahlungsdetektor
angeordnet sind. Durch die feste Anordnung der Videokameras an dem
Röntgen-C-Bogen ist die Relativstellung der Videokameras
zum Röntgenstrahlendetektor bekannt, also sind Daten, die
die Stellung der Videokamera relativ zum Röntgenstrahlendetektor
angeben, in der Steuer- und Auswerteeinheit bereitgestellt. Damit
können mit der Kamera aufgenommene Bilder den Röntgenbildern
zugeordnet werden. Die Kameras werden bei dem System aus der
US 5,923,727 dazu eingesetzt,
das Röntgenbildaufnahmesystem zu kalibrieren.
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Nachdem
bereits einmal Kameras an einem Röntgenbildaufnahmesystem
bereitgestellt sind, erscheint eine Verwendung der Kamerabilder
zur unterstützenden Bildgebung bei einem operativen oder interventionellen
Eingriff möglich. Genauso, wie sich der Röntgen-C-Bogen
in eine ganz bestimmte Stellung verbringen lässt, um aus
einer bestimmten Perspektive ein Röntgenbild aufzunehmen,
lässt sich auch der Röntgen-C-Bogen verfahren,
um ein Kamerabild aus einer bestimmten Perspektive aufzunehmen.
Ist bekannt, in welchem Winkel die Kamera an dem Röntgen-C-Bogen
bezüglich des Röntgendetektors steht, lässt
sich sogar zunächst ein Röntgenbild aufnehmen
und dann ein perspektivgleiches Videobild. Dabei bliebe es jedoch
bei der funktionalen Trennung von Röntgenbildaufnahme und
Videobildaufnahme mit licht- oder infrarotempfindlichen Detektoren.
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Möchte
man einen interventionellen Eingriff wie insbesondere eine Punktion
durch unterstützende Bildgebung erleichtern, ist es hilfreich,
wenn das Röntgenbildaufnahmesystem möglichst maßgeschneidert
Bilder aufnimmt oder darstellt. So ist es bekannt, aufgrund von
vorab aufgenommenen Bildern (präoperativ mit einem von
dem Röntgenbildaufnahmesystem verschiedenen Bildsystem
wie einem Kernspintomographen etc. aufgenommenen Bildern oder auch
vorab mit demselben Röntgenbildaufnahmesystem aufgenommenen
Bildern) einem behandelnden Arzt zunächst die Möglichkeit
zu geben, ein Punktionsziel festzulegen. Typischerweise kann der
behandelnde Arzt mit Hilfe einer Eingabevorrichtung wie z. B. einer
Computermaus Punkte in bestimmten zweidimensionalen Röntgenbildern
anklicken und so markieren. Dies kann auch in zweidimensionalen
Darstellungen geschehen, die aus 3-D-Bilddatensätzen berechnet
werden, wobei diese 3-D-Bilddatensätze aus zweidimensionalen
Röntgenbildern berechnet werden und die Darstellung nicht
mit einem real aufgenommenen Röntgenbild übereinstimmen
muss. Der behandelnde Arzt kann in einem solchen Bild neben dem
Punktionsziel auch Körperbereiche des Patienten erkennen,
welche von einer Punktionsnadel nicht durchstochen werden sollen
und infolgedessen eine Punktionsrichtung festlegen, z. B. durch
Markieren eines zweiten Punkts, wobei durch die Verbindungslinie
zwischen dem ersten markierten Punkt und dem zweiten markierten
Punkt eine Punktionsrichtung festgelegt ist. Der zweite markierte
Punkt kann innerhalb des Patientenkörpers, außerhalb
des Patientenkörpers liegen oder der Arzt kann direkt eine
Einstichstelle in den Patienten festlegen. Das Röntgenbildaufnahmesystem,
das zum Empfang derartiger Eingaben ausgelegt ist, verarbeitet die
in den Eingaben enthaltenen Informationen und berechnet eine Stellung
von Röntgenstrahlungsquelle und Röntgenstrahlungsdetektor
(Winkelstellung des Röntgen-C-Bogens o. ä.), bei
der die Röntgenstrahlung genau durch die Einstichstelle
hindurch und das Punktionsziel hindurch zum Röntgenstrahlungsdetektor
gelangt. Bei dieser Stellung kann dann eine Fluoroskopie erfolgen,
d. h. es kann eine Folge von Röntgenbildern in relativ
kurzen Zeitabständen voneinander aufgenommen werden, so
dass der behandelnde Arzt unter Röntgenstrahlung gewissermaßen
von oben die Einstichstelle zu dem Live-Bild sieht. Er kann dann
die Nadel so positionieren, dass sie genau im Strahlengang liegt.
Nachteilig dabei ist, dass der behandelnde Arzt seine Hände
ständig in dem Bereich halten muss, der von Röntgenstrahlung durchleuchtet
wird.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine unterstützende Bildgebung
für eine Punktion weiter zu entwickeln.
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Die
Aufgabe wird durch ein Röntgenbildaufnahmesystem mit den
Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und ein Verfahren
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 gelöst.
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Die
Erfindung macht von der Erkenntnis Gebrauch, dass das aus dem
US-Patent 5,923,727 bekannte
Röntgenbildaufnahmesystem mit seinen Videokameras nicht
nur für eine Kalibrierung nützlich ist, sondern
dass die Videobilder auch bei einer Punktion den behandelnden Arzt
unterstützen können.
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Daher
wird bei einem Röntgenbildaufnahmesystem der eingangs beschriebenen
Gattung die Steuer- und Auswerteeinheit mit einer Eingabeeinheit
gekoppelt, über die oder mehrere Punkte oder gar Bereiche
in aufgenommenen Bildern markierbar sind. Die Steuer- und Auswerteeinheit
ist ferner dazu ausgelegt, aufgrund einer Eingabe mittels der Eingabeeinheit
eine Sollstellung der Videokamera zu ermitteln, bezüglich
des ortsfesten Teils des Röntgenbildaufnahmesystem, insbesondere
des Patiententischs mit dem Patienten-Objekt.
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Durch
die Erfindung werden also Bilddaten, zu denen eine Eingabe erfolgt,
indem nämlich etwas in den Bildern markiert wird, mit noch
aufzunehmenden Videobilddaten verknüpft. Während
die Eingabe zu Bilddaten erfolgt, die in das Innere des Patienten zeigen,
sodass der behandelnde Arzt zwischen einzelnen Organen und Organteilen
des Patienten unterscheiden kann, schafft die Videokamera die Verbindung
zur Außenwelt, die der behandelnde Arzt erlebt. Dadurch,
dass die Videokamera in eine bestimmte Sollstellung gebracht wird,
nachdem diese ermittelt wurde, wird dem Arzt eine Art Anleitung
gegeben, wie er bei der Punktion vorzugehen hat. Videokamerabilder
helfen dem Arzt über das von ihm mit seinen Augen am Patienten
selbst Erkannte hinaus dadurch, dass sie aus einer Sollstellung
aufgenommen werden, die aufgrund der Eingabe zu den Bildern definiert
ist, also aus einer Sollstellung, in deren Definition das Wissen über
das Innenleben des Patienten eingeht.
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Grundsätzlich
ist es bei der Erfindung möglich, dass die Videokamera
gesondert aufgehängt ist, solange die Steuer- und Auswerteeinheit
nur jeweils über eine Information verfügt, wie
die Videokamera relativ zum Röntgenstrahlungsdetektor steht.
Dies ist allerdings besonders einfach zu verwirklichen, wenn wie
bereits bei dem System aus der
US
5,923,727 bekannt, Röntgenstrahlungsquelle, Röntgenstrahlungsdetektor
und Videokamera an ein und demselben Arm (typischerweise als C-Arm
oder auch Röntgen-C-Bogen bezeichnet) angeordnet sind und
die Steuereinheit zum Abgeben von Befehlen zur Steuerung des C-Bogens
(zum Zwecke von dessen Verfahren, also für Steuerbefehle
für einen entsprechenden Motor) ausgelegt ist.
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Es
kann zusätzlich vorgesehen sein, dass die Videokamera an
dem C-Bogen verfahrbar ist, solange die Steuereinheit über
eine Information über die Relativstellung der Videokamera
an dem C-Bogen verfügt.
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Bevorzugt
verfügt die Steuer- und Auswerteeinheit nicht nur passiv über
Informationen über die Stellung der Videokamera, sondern
ist auch in der Lage, diese aktiv einzustellen. Sie sollte insbesondere
dazu ausgelegt sein, selbsttätig zu bewirken, dass die
Videokamera die Sollstellung einnimmt. Dies kann entweder durch
Verfahren des C-Bogens alleine erfolgen oder gegebenenfalls durch
Verfahren der Videokamera an dem C-Bogen oder gegebenenfalls durch
Kombination beider Bewegungen. Die Sollstellung ist ja auf ein unbewegliches,
ortsfestes Teil des Systems, nämlich z. B. den Patiententisch
mit dem Patienten, bezogen.
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Durch
die aktive Einstellbarkeit der Sollstellung durch die Steuer- und
Auswerteeinheit wird der Bedienperson die Bedienung des Röntgen-Bildaufnahmesystems
mit der Videokamera weiter erleichtert.
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In
Anknüpfung an den oben beschriebenen Stand der Technik
soll die Auswerte- und Steuereinheit dazu ausgelegt sein, aufgrund
einer Eingabe eine Einstichstelle auf der Oberfläche des
abzubildenden Objekts auf dem Patiententisch (nämlich des Patienten)
und einer Einstechrichtung zu erhalten oder aus der Eingabe zu ermitteln.
Anstatt nun wie bisher das System so einzustellen, dass Röntgenbilder
die Perspektive auf die Einstichstelle einnehmen, gesehen in Einstechrichtung,
kann nun eine Sollstellung ermittelt werden, bei der die Videokamera
einen Blick auf die Einstichstelle in Einstechrichtung aufnimmt.
Der behandelnde Arzt kann dann ständig Bilder mit Hilfe
der Videokamera aufnehmen (so genannte Live-Bilder) und die Nadel
so stechen, dass sie im Bild der Videokamera nähe rungsweise
punktförmig ist, also eben in Einstechrichtung verläuft.
Auf dem Live-Bild kann die Einstichstelle zur Unterstützung
des Arztes auch gesondert markiert werden.
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Zur
Darstellung sollte das Röntgenbildaufnahmesystem eine Bildanzeigeeinrichtung
aufweisen. Bevorzugt erfolgt eine überlagerte Darstellung. Dies
bedeutet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit dazu ausgelegt ist,
eine überlagerte Darstellung von mit der Videokamera aufgenommenen
Bildern mit weiteren Bilder zu bewirken, wobei dies vorzugsweise
Röntgenbilder sind oder aus Röntgenbilddaten abgeleitete
Bilder. Es kann dann ein Röntgenbild mit dem perspektivgleichen
Videobild überlagert werden, so dass der Arzt einerseits
wegen des Röntgenbilds ins Innere des Patienten hineinsieht
und andererseits ständig ein Live-Bild von seiner Hand
mit der Punktionsnadel erhält und so die reale Punktionsnadel
mit dem Inneren des Patienten in Beziehung setzen kann.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Eingabe im Hinblick auf von dem Röntgenbildaufnahmesystem
zuvor aufgenommene Röntgenbilder erfolgt, so dass eine
Markierung in solchen Röntgenbildern durch die Eingabeeinheit
ermöglicht ist. Da das Röntgenbildaufnahmesystem
derartige Röntgenbilder einfach bereitstellen kann, z.
B. in einem Durchlauf zur Gewinnung einer 3-D-Rekonstruktion, ist
dies eine besonders leicht realisierbare Ausführungsform. Neben
tatsächlich aufgenommenen Röntgenbildern kann
die Markierung auch in aus solchen 3-D-Rekonstruktionen abgeleiteten
Bildern (berechneten Projektionen) erfolgen.
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Nicht
immer sind in Röntgenbildern die Punktionsziele mit ausreichendem
Kontrast sichtbar. Daher kann es sich als erforderlich erweisen,
vor dem interventionellen Eingriff mit Hilfe eines von dem Röntgenbildaufnahmesystem
verschiedenen Systems einen Bilddatensatz aufzunehmen. Beispielsweise
sind Punktionsziele in mit Hilfe von Kernspintomographen aufgenommenen
Bildern gut zu erkennen. Nun ist die Information über die
Blickrichtung der Videokamera auf das Röntgenbildaufnah mesystem bezogen.
Hier kann nicht unmittelbar aus einer Eingabe zu Bildern eines Bilddatensatzes,
der nicht von dem Röntgenbildaufnahmesystem aufgenommen wurde,
die Sollstellung der Videokamera berechnet werden. Vielmehr müssen
zusätzlich Röntgenbilder mit Hilfe des Röntgenbildaufnahmesystems,
das die Videokamera umfasst, aufgenommen werden. Dann muss ein Registrierungsschritt
erfolgen. Eine Registrierung beinhaltet bekanntlich das Ableiten
einer Abbildungsvorschrift, mit der festgelegt wird, wie Bildpunkte
im dreidimensionalen Raum des einen Bildaufnahmesystems Bildpunkten
im dreidimensionalen Raum des anderen Bildaufnahmesystems zugeordnet
werden. Man bezeichnet dies auch als lage- und dimensionsrichtiges
Zuordnen. Nach einer Registrierung kann dann auch die Markierung,
die zu einem ersten Bilddatensatz erfolgt ist, den Bildern des weiteren
Bilddatensatzes zugeordnet werden, indem nämlich die ermittelte
Abbildungsvorschrift angewandt wird. Erst nach diesem Zuordnen kann
die Sollstellung der Videokamera abgeleitet werden (mit Hilfe der
Daten, die eine Angabe darüber geben, wie diese relativ
zum Röntgenstrahlungsdetektor steht).
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Das
erfindungsgemäße Verfahren zur unterstützenden
Bildgebung bei einem operativen oder interventionellen Eingriff,
insbesondere bei einer Punktion, umfasst folgende Schritte:
- – Durchführen von Schritten
zur Gewinnung von Bilddaten eines Objekts durch ein Bildaufnahmesystem,
wobei dies ein beliebiges Bildaufnahmesystem sein kann, wenn die
Bilddaten nicht mit Hilfe der später benannten Videokamera
aufgenommen werden, und wobei üblicherweise eine Steuereinheit
die Schritte zur Gewinnung von Bilddaten im automatisierten Betrieb
nach einer Eingabe bewirkt, wobei die Eingabe nur ein einfaches
Drücken eines Startknopfs beinhalten kann,
- – Empfangen zumindest eine Eingabe betreffend die Bilddaten
(mit Hilfe einer geeigneten Eingabevorrichtung, wobei aufgrund der
Bilddaten berechnete Bilder auf einer Bildanzeigevorrichtung dargestellt
werden und einer oder mehrere Bildpunkte markiert werden oder mit
Hilfe einer Kontur zeichnung ein Bereich abgegrenzt wird. Dies kann bei
mehreren 2-D-Bilddarstellungen erfolgen, so dass letztendlich eine
dreidimensionale Information zur eindeutigen Festlegung eines einzelnen Punktes
oder abgegrenzten Bereichs bereitgestellt ist).
- – Ableiten einer Sollstellung einer das Objekt abbildenden,
von dem Bildaufnahmesystem verschiedenen Videokamera relativ zu
diesem Objekt aufgrund der Eingabe.
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Die
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens wurden
bereits oben unter Bezug auf das erfindungsgemäße
Röntgenbildaufnahmesystem dargestellt.
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Dem
gemäß ist es auch von Vorteil, wenn die Videokamera
tatsächlich in die Sollstellung verbracht wird, und wenn
mit Hilfe der Videokamera aufgenommene Bilder, insbesondere Live-Bilder,
mit einem Bild überlagert werden, das auf zuvor aufgenommenen Bilddaten
beruht.
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Das
Bildaufnahmesystem im Sinne des Verfahrensanspruchs kann eine Untereinheit
des erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmesystems
sein, welches zusätzlich noch die von dem Bildaufnahmesystem
verschiedene Videokamera umfasst. Hierbei können Bildaufnahmesystem
und Videokamera von gemeinsamen Teileinheiten Gebrauch machen. Das Bildaufnahmesystem
umfasst dann die Röntgenstrahlungsquelle und einen Röntgenstrahlungsdetektor
und nimmt so Röntgenbilddaten auf, wobei die Steuer- und
Auswerteeinheit, die hierbei verwendet wird, gleichzeitig bei der
Videokamera verwendbar sein kann.
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Wie
oben bereits dargestellt, kann die Eingabe im Hinblick auf diejenigen
Bilddaten empfangen werden, die später auch zum Ableiten
eines Bildes verwendet werden, das mit den Live-Bildern der Videokamera überlagert
wird. Es kann jedoch sein, dass die Eingabe betreffend mit einem
ersten Bildaufnahmesystem gewonnene Bilddaten empfangen wird, hingegen
das Überlagern mit einem Bild erfolgt, das auf mit Hilfe
eines zweiten Bildaufnahmesystems gewonnenen Bilddaten beruht, wobei
die Videokamera bevorzugt an das zweite Bildaufnahmesystem gekoppelt
ist. In diesem Fall wird typischerweise der oben beschriebene Registrierungsschritt
durchgeführt.
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Ungeachtet
der Art der Eingaben ist es vorteilhaft, wenn aus diesen ersichtlich
wird oder ableitbar wird, was die Einstichstelle an der Oberfläche
eines zu punktierenden Patienten sein soll, und was die Einstechrichtung
sein soll. Dann kann eine solche Sollstellung der Videokamera abgeleitet
werden, bei der dieser einen Blick auf die Einstichstelle in Einstechrichtung
aufnimmt.
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Besonders
einfach ist es, wenn durch eine erste Eingabe (oder Eingabefolge)
ein Punktionsziel im Patienten als festgelegt gilt, und wenn durch
eine zweite Eingabe oder Eingabefolge, wenn zusätzlich das
Ergebnis der ersten Eingabe bzw. Eingabefolge herangezogen wird,
eine Einstechrichtung als festgelegt gilt.
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Dann
kann aus Punktionsziel und Einstechrichtung aufgrund der Bilddaten
auch die Einstichstelle an der Oberfläche des Patienten
abgeleitet werden. Der Arzt muss also nicht die Einstichstelle selbst
markieren, denn das Erkennen der Oberfläche des Patienten
in den Bildern und ein zielgenaues Markieren kann schwierig sein,
wohingegen das Punktionsziel einfacher zu erkennen und auch zu markieren
ist und eine Einstechrichtung auch leicht festgelegt ist.
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Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter
Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobei
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1 in
schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes
Röntgenbildaufnahmesystem veranschaulicht,
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2 eine
bevorzugt von dem erfindungsgemäßen Röntgenbildaufnahmesystem
eingenommene Stellung veranschaulicht,
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3 die
Schritte einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Verfahrens veranschaulicht, und
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4 die
Schritte einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens veranschaulicht.
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Ein
im Ganzen mit 10 bezeichnetes Röntgenbildaufnahmesystem
ist ein Röntgenangiographiesystem, das in an sich bekannter
Weise einen Röntgen-C-Bogen 12 umfasst, an dem
eine Röntgenstrahlungsquelle 14 und ein Röntgenstrahlungsdetektor,
typischerweise ein Röntgenflachdetektor 16 bereitgestellt
sind, typischerweise an um 180° versetzten Stellen des
Röntgen-C-Bogens 12. Gesteuert wird das System
von einer Steuer- und Auswerteeinheit 18. Diese ist für
das Verfahren und Verkippen des Röntgen-C-Bogens 12 zuständig.
Sie steuert auch Röntgenstrahlenquelle 14 und
Röntgenstrahlungsdetektor 16 an, siehe die Steuerleitungen 20 und 22.
Die Steuer- und Auswerteeinheit ist vorliegend über ein
Bussystem 24 mit anderen elektronischen Datenverarbeitungseinrichtungen
verbunden, so dass beispielsweise Daten von einem anderen Bildaufnahmesystem
auf die Steuer- und Auswerteeinheit 18 überspielt
werden können, um dort in Beziehung zu Röntgenbildern
gesetzt werden können. Die Steuer- und Auswerteeinheit 18 empfängt über die
Datenverbindung 22 auch die von dem Röntgenstrahlungsdetektor 16 aufgenommenen
Daten (also die eigentlichen Röntgenbilder). Zu deren Darstellung
ist sie mit einem Bildschirm 26 gekoppelt. Über eine
Computermaus 28 oder eine Tastatur 30 können Eingaben
gemacht werden.
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Besonderheit
des Röntgenbildaufnahmesystems ist, dass an dem Röntgen-C-Bogen
eine Videokamera 32 angeordnet ist. Diese kann an dem C-Bogen 12 fixiert
sein oder entlang des C-Bogens 12, wie durch die Pfeile 34 angezeigt,
verstellbar sein. Die Videokamera 32 ist über
eine Datenverbindung 36 mit der Steuer- und Auswerteeinheit 18 gekoppelt. Über die
Datenverbindung 36 können Steuerbefehle, z. B. auch
zum Verstellen gemäß den Pfeilen 34, übermittelt
werden und umgekehrt die Bildda ten, die von der Videokamera 32 erfasst
werden, an die Steuer- und Auswerteeinheit 18 übermittelt
werden.
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Das
Röntgenangiographiesystem 10 aus 1 wird
vorzugsweise wie in 2 dargestellt eingesetzt:
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2 ist
auf den Fall bezogen, dass ein Patient 38 ein Organ oder
Körperteil 40 aufweist, das mit Hilfe einer Punktionsnadel
punktiert werden soll. Bei dem Organ 14 kann es sich z.
B. um die Leber des Patienten 38 handeln. Für
den behandelnden Arzt wäre es hilfreich, wenn ihm Bilder
der Videokamera 32 zur Verfügung stünden,
die ihn dabei unterstützten, die Punktionsnadel an die
richtige Stelle zu setzen und in richtiger Richtung einzuführen.
Zum Punktionsziel 40 kann eine Einstechrichtung 42 festgelegt
sein, so dass eine Einstichstelle 44 auf der Oberfläche
des Patienten 38 definiert ist. Die Videokamera 32 soll
nun einen Blick in Einstechrichtung 42 auf die Einstichstelle 44 zeigen.
Hierzu muss die Einstichstelle 44 im Bild dargestellt sein
und der die Einstechrichtung wiedergebende Vektor 42 mit
der Sichtachse 46 der Videokamera 32 zusammenfallen. Die
Sichtachse 46 ist üblicherweise eine auf einer Detektoranordnung
senkrecht stehende Achse.
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Die
in 2 dargestellte Stellung der Videokamera 32 soll
durch die Steuer- und Auswerteeinheit 18 selbsttätig
eingestellt werden. Hierzu muss die Steuer- und Auswerteeinheit 18 über
die Information verfügen, wo sich die Einstichstelle 44 befindet, und
was die Einstechrichtung 42 ist.
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Bei
einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden hierzu zunächst mit Hilfe des Röntgenangiographiesystems 10 Röntgenbilddaten
(Schritt S10).
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Es
kann sich hierbei um einige wenige Röntgenbilder handeln,
bevorzugt wird jedoch ein vollständiger 3-D-Datensatz aufgenommen,
d. h. der C-Bogen 12 in unterschiedliche Winkelstellungen verkippt
und bei jeder der Winkelstellungen wird ein Röntgenbild
aufgenommen (eine so genannte Projektion). Aus den so aufgenommenen
Röntgenbildern kann dann eine 3-D-Rekonstruktion abgeleitet werden,
d. h. es können einzelnen Volumenelementen im Raum Grauwerte
zugeordnet werden, die eine Angabe über die Dichte des
Gewebes des abgebildeten Patienten 38 an den entsprechenden
Raumorten geben. Diese Röntgenbilddaten können
nun wiederum in zweidimensionaler Form dargestellt werden. Es können
die einzelnen Röntgenbilder aus dem Durchlauf hierbei gewissermaßen
durchgeblättert werden, es können allerdings auch
speziell bestimmte Perspektiven berechnet werden, zu denen nicht tatsächlich
ein Röntgenbild aufgenommen wurde. Anhand derartiger Bilder
kann ein behandelnder Arzt eine Eingabe mit Hilfe der Eingabevorrichtungen 28 und 30 machen.
Beispielsweise kann er durch ein Kreuz in einem ersten Röntgenbild
ein Punktionsziel markieren und in einem im Wesentlichen senkrecht dazu
aufgenommenen Röntgenbild das Punktionsziel abermals markieren.
Jedes Kreuz steht für einen Strahl gemäß der
Perspektive, aus der das Röntgenbild aufgenommen wurde,
und der Schnittpunkt der beiden Strahlen (oder der Punkt mit kürzestem
quadratischem Abstand von den beiden Strahlen) kann als Punktionsziel
festgelegt sein. In entsprechender Weise kann der behandelnde Arzt
einen zweiten Punkt festlegen. Die Verbindungslinie zwischen diesen
beiden Punkten ist dann die Einstechrichtung. Die Einstechrichtung
kann auch aufgrund eines Bilderkennungsverfahrens ermittelt werden,
es sollen ja Hindernisse umgangen werden. Sämtliche Eingaben erfolgen
im Schritt S12. Aufgrund dieser Information über das Punktionsziel 40 und
die Einstechrichtung 42 kann die Steuer- und Auswerteeinheit 18 die
Einstichstelle 44 berechnen. Da die in Schritt S10 aufgenommenen
Röntgenbilddaten in ein und demselbem System aufgenommen
wurden, in dem sich die Videokamera 32 befindet, kann unmittelbar
aus den Röntgenbilddaten zusammen mit der Eingabe abgeleitet werden,
in welche Stellung die Videokamera 32 verbracht werden
muss, damit die in 2 dargestellte Situation hergestellt
ist. Entsprechend erfolgt der Schritt S14 der Positionierung der
Videokamera, wobei dies vorliegend sowohl ein Ableiten der Stellung rechnerisch
und eine Einnahme der Stellung durch Steuerbefehle durch die Steuer-
und Auswerteeinheit 18 beinhalten soll.
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Nun
erfolgt eine Darstellung der Kamerabilder auf dem Bildschirm 26.
Dieser Darstellung überlagert kann ein Röntgenbild,
das aus derselben Perspektive aufgenommen wurde wie die Kamera,
bei der in 1 gezeigten Stellung der Kamera,
also bei um 90° versetztem Röntgen-C-Bogen 12.
Ein entsprechendes Röntgenbild kann auch berechnet werden.
Diese überlagerte Darstellung, wie durch Schritt S16 bereitgestellt,
gibt dem Arzt einerseits eine Information über das Innenleben
des Patienten, denn in dem Röntgenbild ist insbesondere
das Punktionsziel 40 zu sehen und kann auch in der Darstellung
markiert sein, und andererseits sieht der Arzt ständig
den Patienten und eine an den Patienten herangeführte Punktionsnadel
(mit den Händen des Arztes) im Video-Live-Bild. Ist dann
noch die Einstichstelle 44 in den Videobildern markiert,
kann der Arzt, wenn er auf den Bildschirm 26 sieht, die
Punktionsnadel zielgenau in Einstechrichtung 42 auf die
Einstichstelle 44 führen und hierbei überprüfen,
ob er sich korrekt in Richtung des Punktionsziels 40 bewegt.
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Nicht
immer ist in Röntgenbildern ein Punktionsziel ausreichend
gut zu erkennen. Gelegentlich reicht der Kontrast nicht aus. In
diesem Fall wird das Verfahren durchgeführt wie in 4 erläutert:
Vor dem interventionellen Eingriff (”prä-interventionell”) wird
ein 3-D-Bilddatensatz mit einem solchen Bildaufnahmesystem gewonnen,
das das Punktionsziel ausreichend deutlich abzubilden ist. Beispielsweise kann
es sich um einen Kernspintomographen handeln. Diese 3-D-Daten werden
somit gemäß Schritt S110 prä-interventionell
bereitgestellt. Nun erfolgt eine Eingabe in Analogie zur Eingabe
gemäß Schritt S12, lediglich hinsichtlich der
in Schritt S110 gewonnenen Daten, im Rahmen von Schritt S112. Auch
hier kann der behandelnde Arzt einzelne Punkte in zweidimensionalen
Darstellungen der 3-D-Daten markieren und so ein Punktionsziel festlegen.
Bei ausreichender Intelligenz des Systems kann auch ein ganzer Bereich
festgelegt werden, z. B. durch das Eingeben einer Kontur, und ein
Mittelpunkt oder Schwerpunkt dieses Bereichs als Punktionsziel berechnet werden.
Nach der Eingabe in Schritt S112 werden nun Röntgenbilddaten
gemäß Schritt S114 aufgenommen. Diese Röntgenbilddaten
sollen den behandelnden Arzt bei der Intervention unterstützen,
sie müssen anders als die in Schritt S10 aufgenommenen
Röntgendaten nicht mehr eine solche Qualität haben,
dass das Punktionsziel mit hoher Genauigkeit sichtbar ist. Es können
einzelne Röntgenbilder aufgenommen werden, aber auch ein
ganzer 3-D-Bilddatensatz. Nun muss die durch die Eingabe in Schritt S112
festgelegte Markierung auf die in Schritt S114 gewonnenen Röntgenbilddaten
bezogen werden. Dies wird durch eine Registrierung gemäß Schritt S116
ermöglicht. Eine Registrierung bedeutet, dass eine Abbildungsvorschrift
gewonnen wird, vorliegend zwischen den prä-interventionell
aufgenommenen 3-D-Daten und den Röntgenbilddaten. Es sind
Registrierungen von zwei 3-D-Datensätzen miteinander bekannt,
aber auch 3-D/2-D-Registrierungen. Die Bilddaten werden somit lage-
und dimensionsrichtig einander zugeordnet. Damit wird die Situation
hergestellt, als seien die Markierungen entsprechend der Eingabe
in Schritt S112 an den in Schritt S114 gewonnenen Röntgenbilddaten
erfolgt, es ist also der Zustand hergestellt, wie er nach Schritt
S12 bei dem anhand von 3 erläuterten Verfahren
besteht. Somit kann anschließend gemäß Schritt
S108 die Videokamera positioniert werden (analog zu Schritt S14) und
eine überlagerte Darstellung gemäß Schritt
S120 (analog zu Schritt S16) erfolgen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt erstmals eine Auswertung von Bilddaten
in Zusammenhang mit einer Aufnahme von Videobildern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - US 5923727 [0002, 0003, 0003, 0003, 0008, 0011]