-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Trackingsystem zur Bestimmung der Position und/oder der Orientierung eines Objektes.
-
Der Begriff Tracking bezeichnet hier die Bestimmung der Position und/oder der Orientierung eines Objektes. Dementsprechend umfasst ein Trackingsystem sowohl die hierzu verwendet Hardware als auch sämtliche Bearbeitungsschritte, die zur Positions- und Orientierungsbestimmung angewandt werden.
-
Die bevorzugte Anwendung für das erfindungsgemäße Trackingsystem ist die Positions- und/oder Orientierungsbestimmung eines Patienten in einer medizinischen Schichtbildaufnahmeeinrichtung. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Trackingsystem keineswegs auf diese Anwendung beschränkt ist. Es lassen sich vielmehr die Position und/oder Orientierung fast beliebiger Objekte mit dem im folgenden offenbarten Trackingsystem bestimmen. Wie im folgenden noch erläutert wird, ist das erfindungsgemäße Trackingsystem lediglich dann zur Positions- und/oder Orientierungsbestimmung von Objekten ungeeignet, falls die Objekte über einen sehr hohen Symmetriegrad verfügen, etwa bei einer Kugel.
-
Schichtbildaufnahmeeinrichtungen, wie z.B. Röntgen-Computertomographen oder Kernspintomographen, werden vornehmlich im medizinischen Bereich, d.h. zur Untersuchung von Körperteilen bzw. Organen eines Patienten eingesetzt. Darüber hinaus können sie aber auch zur zerstörungsfreien Untersuchung von beliebigen, anderen Objekten verwendet werden.
-
Eine besonders gute Aufnahmequalität wird bei ruhig liegenden Objekten erreicht. Insbesondere im medizinischen Bereich bei der Untersuchung von lebenden Patienten ist diese Anforderung jedoch nicht erfüllbar. Daher ist hier eine rechnergestützte Bewegungskorrektur der Schichtbildaufnahmen vorzunehmen, um fehlerhafte Aufnahmen infolge unvermeidbarer Patientenbewegungen zu korrigieren. Im Folgenden wird insbesondere die Korrektur von Kopfbewegungen diskutiert werden, allerdings lassen sich dieselben Lösungen auch für Bewegungen jedes anderen Körperteils oder Objekts anwenden.
-
Um Kopfbewegungen zu detektieren bzw. die daraus entstandenen Artefakte zu minimieren, gibt es verschiedene Ansätze. 1 zeigt ein im Stand der Technik bekanntes Trackingverfahren, bei dem die Kopfbewegungen des Patienten 1 in der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 detektiert werden. Der Patient 1 trägt zu diesem Zweck ein Stirnband 103, welches die Marker 104 aufweist. Darüber hinaus sind auch andere Arten der Markerbefestigung an dem Patienten bekannt, beispielsweise mittels an einer Brille befestigten Markern.
-
Bei den Markern 104 handelt es sich um retro-reflektive Kugeln. Die Position dieser Marker 104 wird durch zwei Kameras 4 und 7 bestimmt. Eine in 1 nicht dargestellte Auswerteeinheit errechnet anhand der von den Kameras 4, 7 aufgenommenen Bilder die Position und Orientierung des Patientenkopfes.
-
Das in 1 gezeigte Trackingverfahren weist allerdings zahlreiche Nachteile auf, so dass die Genauigkeit recht gering ist. Bei einem Kernspintomographen sind starke Magnetfelder unvermeidlich. Daher müssen hier die beiden Kameras 4, 7 in einem Abstand von einigen Metern aufgestellt werden, um nicht von den Magnetfeldern gestört zu werden. Dementsprechend ist der Blickwinkel der beiden Kameras 4, 7 auf die Marker 104 sehr flach.
-
Dieses führt zu einer großen Ungenauigkeit hinsichtlich der Position der Marker entlang der gestrichelt eingezeichneten Patientenachse.
-
Bei einem Computertomographen ergibt sich ein ähnliches Problem, da hier Röntgenstrahlung auftritt, die für die Kameras schädlich ist. Daher werden auch hier die Kameras in einem recht großen Mindestabstand angeordnet.
-
Des Weiteren muss das Trackingsystem derart ausgestaltet werden, dass es durch das Trackingsystem nicht zur Störungen der Bildaufnahme des Schichtbildaufnahmegeräts kommt. Auch aus diesem Grund ist es beim Tracking mit Kameras unvermeidlich, die Kameras außerhalb der Schichtbildaufnahmeeinrichtung anzuordnen.
-
Ein weiterer Nachteil des in 1 gezeigten Trackingverfahrens besteht darin, dass die Marker 104 bzw. das Stirnband 103 nicht mit den Knochen des Patienten 1, sondern lediglich mit der Haut des Patienten 1 verbunden sind. Ein einfaches Stirnrunzeln des Patienten 1 wird von dem Trackingsystem daher als Bewegung wahrgenommen. Auf diese Weise entsteht eine zusätzliche Fehlerquelle. Das gleiche Problem ergibt sich auch für unmittelbar auf die Haut aufgeklebte Marker.
-
Es wurden daher Trackingverfahren entwickelt, bei denen die Marker 104 direkt mit dem Knochen verbunden sind. Eines dieser Verfahren verwendet das in
EP 830 098 B1 beschriebene Vögele-Bale-Hohner Mundstück. Dabei handelt es sich um ein Mundstück, dass sich mittels einer Unterdruckvorrichtung am Oberkiefer des Patienten 1 festsaugt. Da der Oberkiefer fest mit den Gesichtsknochen verbunden ist, kann auf diese Weise ein zuverlässigeres Tracking ermöglicht werden.
-
Allerdings ist dieses Verfahren sehr aufwendig und außerdem für den Patienten I belastend. Für jeden Patienten I muss das Mundstück an den Kiefer bzw. die Zähne angepasst werden. Ferner ergibt sich auch hier das Problem, dass die Kameras 4, 7 in einem gewissen Abstand und unter einem ungünstigen Winkel angeordnet werden müssen.
-
Des Weiteren offenbart
EP 1 142 536 A1 ein Verfahren zur Referenzierung eines Patienten, wobei die Oberfläche eines Körperteils des Patienten abgescannt wird, indem mit einem Lichtstrahler Lichtpunkte erzeugt werden, die über die Oberfläche geführt werden. Die Lage der Lichtpunkte wird durch zwei Kameras erfasst, wobei sich aus den Positionsdaten der Lichtpunkte die Raumlage der Oberfläche des zu referenzierenden Körperteils ergibt. Ein solches System ist schwer automatisierbar und nicht für den Einsatz während einer Schichtbildaufnahme des betreffenden Körperteils geeignet.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein Trackingsystem bereitzustellen, welches trotz dem Vorhandensein von Störeinflüssen, wie beispielsweise starken Magnetfeldern oder Röntgenstrahlung, ein zuverlässiges Tracking ermöglicht und welches für den Einsatz in einer Schichtbildaufnahmeeinrichtung geeignet ist, wobei der Aufwand gegenüber dem Verfahren mit Vögele-Bale-Hohner Mundstück verringert wird.
-
Diese Aufgabe wird durch ein Trackingsystem gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 sowie durch eine Schichtbildaufnahmeeinrichtung gemäß Anspruch 7 gelöst.
-
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Ein Trackingsystem zur Bestimmung der Position und/oder der Orientierung eines Objektes weist Mittel zur Erzeugung eines Lichtpunktegitters, Mittel zur Projektion des Lichtpunktegitters auf das Objekt, Mittel zur Bildaufnahme und eine Auswerteeinheit zur Bestimmung der Position der Lichtpunkte in den aufgenommenen Bildern und zur Berechnung der Position und/oder Orientierung des Objekts anhand der Position der Lichtpunkte auf.
-
Vorzugsweise sind die Mittel zur Erzeugung des Punktgitters außerhalb des Trackingvolumens angeordnet und durch optische Bauelemente mit den im Trackingvolumen angeordneten Mitteln zur Projektion der Lichtpunkte auf das Objekt verbindbar. Ferner sind die Mittel zur Bildaufnahme vorzugsweise ebenfalls außerhalb des Trackingvolumens angeordnet und durch optische Bauelemente mit einer im Trackingvolumen angeordneten Lichtaufnahmeoptik verbindbar.
-
Bei den oben genannten optischen Bauelementen handelt es sich entweder um Lichtleiter, insbesondere geordnete Glasfasern, oder um eine Kombination aus einer Lichtführungsoptik, insbesondere einer starren Lichtführungsoptik aus Plexiglas, mit Lichtleitern, insbesondere mit geordneten Glasfasern. Im zweiten Fall ist die Lichtführungsoptik vorzugsweise durch Koppel- oder Steckverbindungen mit den Lichtleitern verbindbar ist, welche wiederum mit den Mitteln zur Erzeugung des Punktgitters und den Mitteln zur Bildaufnahme verbindbar sind. Die Lichtführungsoptik dient hier sowohl zur Projektion der Lichtpunkte als auch als Lichtaufnahmeoptik zur Bildaufnahme.
-
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Mitteln zur Erzeugung eines Punktegitters um Lichtquellen, bei den Mitteln zur Projektion der Lichtpunkte um eine geeignete, vorzugsweise kollimierende, Optik und bei den Mitteln zur Bildaufnahme um eine Kamera. Es kann sich dabei beispielsweise um eine Zeilenkamera oder einen flächigen Bildaufnehmer handeln.
-
Des Weiteren sind die Mittel zur Erzeugung des Punktgitters vorzugsweise derart ausgestaltet, dass die Punkte des Gitters im Zeitmultiplex einzeln ansteuerbar sind.
-
Ferner weist eine Schichtbildaufnahmeeinrichtung zur Aufnahme von Schichtbildern eines Objektes in einer bevorzugten Anwendung der vorliegenden Erfindung ein erfindungsgemäßes Trackingsystem auf. Des Weiteren weist die Schichtbildaufnahmeeinrichtung vorzugsweise einen Scanner auf, mit dem die Form der Oberfläche des Objekts beim Einführen des Objekts in die Schichtbildaufnahmeeinrichtung bestimmbar ist.
-
Im folgenden soll die Erfindung anhand von mit Hilfe der beigefügten Figuren veranschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
- 1 zeigt eine Schichtbildaufnahmeeinrichtung, die ein optisches Trackingsystem aufweist, welches im Stand der Technik bekannt ist.
- 2 zeigt ein einfaches Beispiel zur Erläuterung des bekannten Triangulations-Prinzips.
- 3 zeigt ein erfindungsgemäßes Trackingsystem.
- 4 zeigt eine alternative Ausführung des erfindungsgemäßen Trackingsystems.
- 5 zeigt eine Schichtbildaufnahmeeinrichtung, die ein erfindungsgemäßes Trackingsystem aufweist.
- 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Trackingsystems.
-
Anhand von 2 wird zunächst das bekannte Prinzip der Triangulation erläutert. Eine feste Station 3 emittiert einen Lichtstrahl 5, der mit der Achse zwischen Station 3 und einer Kamera 4 den Winkel α einschließt. Somit ist der Winkel α durch die Bauform vorgegeben. Der Lichtstrahl 5 trifft im Punkt P auf eine zu vermessende Oberfläche. Der Winkel β bezeichnet den Winkel, unter dem die Kamera 4 den Auftreffpunkt P sieht. Unter Kenntnis der Kameraposition und -orientierung relativ zur Station 3 können die Koordinaten von P relativ zum Koordinatenursprung anhand des gemessenen Winkels β bestimmen werden.
-
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nunmehr ein Trackingsystem, welches das Prinzip der Triangulation zum Tracking eines Objekts 6 nutzt. Dieses wird anhand des Trackings des Kopfes 6 eines Patienten 1 in einer Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 diskutiert. Der Einsatz des erfindungsgemäßen Trackingsystems in einer Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 stellt das bevorzugte Anwendungsbeispiel dar. Es ist allerdings auch möglich, ein erfindungsgemäßes Trackingsystem für andere Anwendungen einzusetzen. Im folgenden entspricht das Innere der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 dem Trackingvolumen des Trackingsystems.
-
3 zeigt ein Trackingsystem, welches zwei Kameras 4, 7 sowie mehrere Lichtquellen 3a-3e, die jeweils einen Lichtstrahl 5a-5e emittieren, aufweist. Bei den Lichtquellen 3a-3e handelt es sich um Laser oder um Leuchtdioden, die eine geeignete, das emittierte Licht bündelnde Optik aufweisen.
-
Ferner sei die relative Position und Orientierung der beiden Kameras 4, 7 zu den Lichtquellen 3a-3e bekannt. Die Bezugszeichen 8a-8e bezeichnen die Auftreffpunkte der Lichtstrahlen 5a-5e auf dem Objekt 6. Die Kameras 4, 7 erkennen die Punkte 8a-8e und es kann weiterhin der Winkel ermittelt werden, unter dem die Kamera 4, 7 den jeweiligen Punkt 8a-8e sieht. Diese Informationen sind ausreichend, um über ein Triangulations-Verfahren die genaue Position der Punkte 8a-8e zu ermitteln. Dazu weist das Trackingsystem ferner eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit auf, die die Position der Lichtpunkte 8a-8e in den aufgenommenen Bildern bestimmt.
-
In einem weiteren Schritt wird nunmehr anhand der gemessenen Positionen der Lichtpunkte 8a-8e die Position und Orientierung des Kopfes 6 von der Auswerteeinheit ermittelt. Da es sich bei dem Objekt 6 um einen menschlichen Kopf 6 handelt, können zusätzlich recht genaue Annahmen hinsichtlich der Form der Oberfläche des Objekts 6 getroffen werden. Ausgehend von der im wesentlichen bekannten Form des Objekts 6 sowie den relativen Positionen der Lichtpunkte 8a-8e zueinander errechnet die Auswerteeinheit, an welcher Position sich der Kopf 6 befindet und wie seine Orientierung ist. Insbesondere ist es dabei möglich, Verdrehungen des Kopfes 6 gegenüber einer vorherigen Orientierung zu bestimmen. Damit das Tracking erfolgreich durchgeführt werden kann, ist eine hinreichend große Anzahl von Lichtpunkten 8a-8e auf das Objekt 6 zu projizieren. In diesem Fall können tatsächliche Bewegungen des Objekts 6 gut von Artefakten, wie etwa Stirnrunzeln, unterschieden werden.
-
Das Tracking erfolgt somit in zwei Schritten. Im ersten Schritt wird mittels des Triangulations-Verfahrens die Position der Lichtpunkte 8a-8e bestimmt. Im zweiten Schritt errechnet die Auswerteeinheit die Position und Orientierung des Objekts 6, wobei die Positionen der Lichtpunkte 8a-8e auf der Oberfläche des Objekts 6 sowie gegebenenfalls Annahmen hinsichtlich der Form dieser Oberfläche berücksichtigt werden.
-
Handelt es sich bei dem Objekt 6 nicht um einen menschlichen Kopf, sondern um ein beliebiges anderes Objekt 6, so lassen sich üblicherweise dennoch Annahmen hinsichtlich der Form der Oberfläche treffen.
-
Gegebenenfalls wird das Objekt 6 vor dem Tracking durch einen Scanner untersucht. So kann die genaue Form der Oberfläche ermittelt werden. Daher ist die Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 vorzugsweise mit einem Scanner ausgestattet, der das zu untersuchende Objekt scannt und so die Form der Oberfläche ermittelt. Dieser Scanner wird vorzugsweise außerhalb der Schichtbildaufnahmeeinrichtung positioniert, um ihn vor Beschädigungen durch starke Magnetfelder oder Röntgenstrahlen zu schützen und um dafür zu sorgen, dass der Scanner die Bildaufnahme nicht beeinflusst.
-
Als Kamera 4, 7 werden beispielsweise Zeilenkameras mit geeigneter Optik verwendet. Der Einsatz von flächigen Kameras mit einem CCD Chip oder eines Position Sensitive Devices (PSD) ist genauso denkbar. Für ein Tracking des Objekts 6 reicht eine Kamera 4 aus. Die Anzahl der Kameras 4, 7 kann auch beliebig vergrößert werden.
-
Es wird ein ganzes Gitter von Punkten 8a-8e auf das Objekt 6 projiziert und für jeden dieser Punkte 8a-8e werden die Koordinaten mittels Triangulation bestimmt. Um jeden der Punkte 8a-8e eindeutig einer der Lichtquellen 3a-3e zuordnen zu können, werden die Lichtquellen 3a-3e zeitversetzt angesteuert. Die beiden Kameras 4, 7 und die Lichtquellen 3a-3e sind derart synchronisiert, dass in jedem von den Kameras 4, 7 aufgezeichneten Frame jeweils nur ein Punkt 8a-8e zu sehen ist, da jeweils nur eine der Lichtquellen 3a-3e Licht emittiert. Diese wird als Zeitmultiplex bezeichnet.
-
Falls das Objekt 6 eine sehr hohe Symmetrie aufweist, kann das erfindungsgemäße Trackingsystem allerdings nicht eingesetzt werden, Dieses wäre beispielsweise bei einer Kugel der Fall. Hier könnte anhand der bestimmten Positionen der Lichtpunkte nicht auf die Orientierung der Kugel zurückgeschlossen werden. Ähnliches gilt auch für einen würfelförmigen Körper.
-
4 zeigt eine alternative Ausgestaltung dieses Trackingsystems, wobei nur eine Kamera 4 verwendet wird. Zusätzlich sind die Lichtquellen 3a-3d in einem anderen Winkel auf das Objekt 6 gerichtet.
-
Die in 3 und 4 gezeigten Trackingsysteme bieten den Vorteil, dass keine Marker 104 an dem Objekt 6 befestigt werden müssen. Das Projizieren von Lichtpunkten 8a-8e auf ein Objekt 6 ermöglicht ein genaues und wenig aufwendiges Tracking.
-
5 zeigt, wie ein solches Trackingsystem in einer Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 eingesetzt wird. Das Trackingsystem weist Mittel 9 zur Erzeugung eines Punktgitters 8a-8e auf dem Objekt 6 auf. Dabei handelt es sich um eine oder mehrere Lichtquellen, deren Licht in einen Lichtleiter 10 eingekoppelt wird. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lichtleiter 10 um einen geordneten Lichtleiter, beispielsweise um geordnete Glasfasern.
-
Der Lichtleiter 10 führt ins Innere der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 und weist im Innern dieser Einrichtung 2 mehrere Öffnungen 11a-11f auf. Aus jeder dieser Öffnungen 11a-11f wird ein Lichtstrahl 5a-5f emittiert, der einen Punkt 8a-8f auf dem Objekt 6 erzeugt. An jeder der Öffnungen 11a-11f ist eine geeignete, vorzugsweise kollimierende Optik 19a-19f angeordnet, so dass der emittierte Lichtstrahl 5a-5f nur in einem sehr geringen Maße divergent ist. Die kollimierende Optik 19a-19f dient somit dazu, einen möglichst kleinen Lichtpunkt 8a-8f auf das Objekt 6 zu projizieren.
-
Die Lichtquelle 9 setzt sich aus mehreren Einzellichtquellen 9 zusammen. Das Licht dieser Einzellichtquellen 9 wird derart in den Lichtleiter 10 eingekoppelt, dass jede der Einzellichtquellen 9 genau eine der Öffnungen 11a-11f zugeordnet werden kann. Ist eine Einzellichtquelle 9 eingeschaltet, so wird aus der entsprechenden Öffnung 11a-11f des Lichtleiters 10 ein Lichtstrahl 5a-5f emittiert.
-
Es ist darüber hinaus möglich, die Einzellichtquellen 9 zeitversetzt zueinander anzusteuern, so dass stets nur eine Einzellichtquelle 9 Licht emittiert. Durch dieses Zeitmultiplex-Verfahren kann der entsprechende Lichtpunkt 8a-8f auf dem Objekt 6 ohne Weiteres der zugehörigen Einzellichtquelle 9 bzw. der zugehörigen Öffnung 11a-11f zugeordnet werden, wie bereits im Zusammenhang mit 3 erläutert wurde.
-
Bei den Mitteln 9 zur Erzeugung eines Lichtpunktegitters handelt es sich somit um Einzellichtquellen 9, die außerhalb des Trackingvolumens angeordnet sind und die an einen Lichtleiter 10 koppelbar sind, wobei der Lichtleiter 10 das von den Lichtquellen 9 erzeugte Licht in das Trackingvolumen leitet. Ferner weist der Lichtleiter 10 an dem im Trackingvolumen angeordneten Ende eine geeignete, vorzugsweise kollimierende, Optik 19a-19f auf.
-
Das Trackingsystem weist ferner Mittel 12 zur Bildaufnahme auf. Hierbei handelt es sich in diesem Fall um eine Zeilenkamera 12, die in einem Abstand von einigen Metern zu der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 angeordnet ist. Die Kamera 12 befindet sich somit außerhalb des Trackingvolumens.
-
Die Zeilenkamera 12 ist mit einem weiteren geordneten Lichtleiter 13 verbunden. Dieser Lichtleiter 13 verbindet die Zeilenkamera 12 mit dem Inneren der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2. Der Lichtleiter 13 endet mit einer geeigneten Lichtaufnahmeoptik 14 im Innern der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 oberhalb des zu untersuchenden Objekts 6. Das Licht aus dem Inneren der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 tritt durch die Öffnung, vor der die Lichtaufnahmeoptik 14 angeordnet ist, in den Lichtleiter 13 ein und wird zur Zeilenkamera 12 geleitet. Da der Lichtleiter 13 aus geordneten Glasfasern besteht kann in der Zeilenkamera 12 das Bild aus dem Inneren der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 wiederhergestellt werden.
-
In einer alternativen Ausführung kann der Lichtleiter 13 derart ausgestaltet werden, dass Licht über mehrere Lichtaufnahmeoptiken 14 aus verschiedenen Blickwinkeln aus dem Trackingvolumen aufgenommen wird. Dieses entspricht dem anhand von 3 diskutierten Tracking mit mehr als einer Kamera 4, 7.
-
Bei dem in 5 gezeigten Trackingsystem sind somit sowohl die Mittel 9 zur Erzeugung des Lichtpunktegitters 8a-8e als auch die Mittel 12 zur Bildaufnahme außerhalb des Trackingvolumens angeordnet. Beide sind jeweils durch einen Lichtleiter 10, 13 mit Mitteln zur Projektion 19a-19f der Lichtpunkte bzw. Mitteln 14 zur Lichtaufnahme verbunden, wobei die Mittel 19a-19f zur Projektion bzw. die Mittel 14 zur Lichtaufnahme im Innern der Schichtbildaufnahmeeinrichtung angeordnet sind und sich somit innerhalb des Trackingvolumens befinden.
-
6 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Trackingsystems. Statt die Mittel 9 zur Erzeugung des Lichtpunktegitters und die Mittel 12 zur Bildaufnahme über zwei Lichtleiter 10, 13 direkt mit dem Trackingvolumen zu verbinden, ist hier eine Lichtführungsoptik 18 im Trackingvolumen angeordnet. Dabei handelt es sich um eine starre Optik 18, vorzugsweise aus Plexiglas, die mit der Innenseite der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 verbindbar ist. Die starre Lichtführungsoptik 18 weist Koppel- oder Steckverbindungen 17 auf, die mit einem geordneten Lichtleiter 10, 13 verbindbar sind.
-
Zur Erzeugung des Lichtpunktegitters werden Einzellichtquellen 9 verwendet, wobei es sich hier um eine Matrix von Leuchtdioden handelt. Diese Einzellichtquellen 9 sind mit einem geordneten Lichtleiter 10, vorzugsweise geordneten Glasfasern, verbunden. Dabei sind die Einzellichtquellen derart ausgestaltet, dass sie einzeln im Zeitmultiplex ansteuerbar sind. Auf diese Weise kann jeder beobachtete Lichtpunkt genau einer Einzellichtquelle 9 zugeordnet werden.
-
Der Lichtleiter 10 ist mittels der Steck- oder Koppelverbindung 17 mit der Lichtführungsoptik 18 verbunden. Über die Koppel- oder Steckverbindung 17 wird das von den Einzellichtquellen 9 erzeugte Licht in die Lichtfilhrungsoptik 18 eingekoppelt.
-
Die Lichtführungsoptik 18 weist ferner Mittel 19 zur Projektion der Lichtpunkte auf ein Objekt 6 auf. Dabei handelt es sich vorzugsweise um eine geeignete, kollimierende Optik 19.
-
Das von den außerhalb des Trackingvolumens angeordneten Einzellichtquellen 9 erzeugte Licht wird somit zunächst in den geordneten Lichtleiter 10 eingekoppelt und dann über die Koppel- oder Steckverbindung 17 in die starre Lichtführungsoptik 18 eingekoppelt. Es tritt durch die geeigneten Optiken 19 wieder aus der Lichtführungsoptik 18 aus und wird von diesen als Lichtpunkt 8a-8f auf ein Objekt 6 projiziert.
-
Ferner ist die Steck- oder Koppelverbindung 17 mit einem weiteren Lichtleiter 13 verbindbar. Dieser Lichtleiter 13 verbindet eine Kamera 12 mit der Lichtführungsoptik 18. Des weiteren weist die Lichtführungsoptik 18 eine bildgebende Lichtaufnahmeoptik 14 auf, welche Licht aus dem Trackingvolumen aufnimmt. Das von der Lichtaufnahmeoptik 14 aufgenommene Licht wird nunmehr durch die Lichtführungsoptik 18 hindurch, über die Koppel- oder Steckverbindung 17 in den Lichtleiter 13 eingekoppelt und erreicht so die außerhalb des Trackingvolumens angeordnete Kamera 12. Auf diese Weise kann also ein Bild aus dem Inneren des Trackingvolumen auf die außerhalb des Trackingvolumens angeordnete Kamera 12 übertragen werden.
-
Ein solches Trackingsystem, bei dem die Mittel 19 zur Projektion der Bildpunkte 8a-8f sowie die Mittel zur Bildaufnahme 12 außerhalb der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 angeordnet sind und durch Lichtleiter 10, 13 und die Lichtführungsoptik 18 mit dem Inneren der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 verbunden sind, weist entscheidende Vorteile auf. Die Genauigkeit kann gegenüber dem in 1 gezeigten System deutlich verbessert werden. Da sich in Innern der Schichtbildaufnahmeeinrichtung 2 lediglich optische Bauteile befinden, entstehen keinerlei Störungen durch die starken Magnetfelder, die hier auftreten. Das ungenaue und für den Patienten belastende Anbringen von Markern an dem Patienten entfällt. Werden hinreichend viele Messpunkte 8a-8f auf das Objekt 6 projiziert, so kann das erfindungsgemäße Trackingsystem tatsächliche Bewegungen des Objekts 6 gut von Artefakten, wie beispielsweise Stirnrunzeln, unterscheiden.
