DE102010060806A1 - Method for displaying medical images of intriguing region of e.g. human body in image processing system during surgical intervention, involves overlapping representations of section of image display and video recording on output device - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Darstellen von medizinischen Bilddaten in einem Bildverarbeitungssystem sowie ein Bildverarbeitungssystem.The invention relates to a method for displaying medical image data in an image processing system and to an image processing system.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Visualisierung von Bilddaten wird in verschiedenen Bereichen der Medizin genutzt. Hierzu gehört auch das sogenannte intraoperative Monitoring mittels Visualisieren von Elektromyografie-Signalen. Die Elektromyografie ist eine elektrophysiologische Methode der Diagnostik in der Neurologie, bei der die elektrische Muskelaktivität gemessen wird. Üblicherweise ist bei der Messung der Muskelaktivität eine elektrische Reizung des Nervens vorgesehen, um hierauf zugehörige Muskelpotentiale elektromyografisch zu messen. Dieses wird beispielsweise im Operationsumfeld genutzt. Hierbei werden die elektromyografisch abgeleiteten Signale in akustische Signale umgesetzt, um dem Operateur eine Information darüber zu geben, wo im Bereich des operativen Eingriffs am Menschen oder Tier Nervenstrukturen vorliegen, die zu schützen sind. Die Reizung der Nerven erfolgt hierbei nach operativer Freilegung mittels direkten Kontakts mit einer sterilen Reizelektrode, über die der elektrische Reiz- oder Stimulierungsimpuls aufgegeben wird.The visualization of image data is used in various fields of medicine. This includes the so-called intraoperative monitoring by visualization of electromyography signals. Electromyography is an electrophysiological diagnostic method in neurology that measures electrical muscle activity. Usually, when measuring the muscle activity, an electrical stimulation of the nerve is provided in order to electromyographically measure the associated muscle potentials. This is used, for example, in the operating environment. Here, the electromyographically derived signals are converted into acoustic signals to give the surgeon information about where in the field of surgical intervention on human or animal nerve structures are present that need to be protected. The irritation of the nerves takes place after surgical exposure by means of direct contact with a sterile stimulation electrode, through which the electrical stimulus or stimulation impulse is given up.
Es wurde weiterhin vorgeschlagen, die Stimulierung bei der Elektromyografie mittels berührungsloser oder kontaktfreier Stimulierung durchzuführen, indem der zu untersuchende Nerv mit Hilfe von Laserlicht gereizt wird (
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Darstellen von medizinischen Bilddaten in einem Bildverarbeitungssystem sowie ein Bildverarbeitungssystem anzugeben, mit denen eine verbesserte Unterstützung von medizinischem Personal erreicht ist, insbesondere bei einem operativen Eingriff.The object of the invention is to provide a method for displaying medical image data in an image processing system and an image processing system, with which an improved support of medical personnel is achieved, in particular during an operative procedure.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Darstellen von medizinischen Bilddaten in einem Bildverarbeitungssystem nach dem unabhängigen Anspruch 1 sowie ein Bildverarbeitungssystem nach dem unabhängigen Anspruch 6 gelöst. Weiterhin ist ein Verfahren zum Erzeugen von Bilddaten nach dem unabhängigen Anspruch 5 geschaffen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von abhängigen Unteransprüchen.This object is achieved by a method for displaying medical image data in an image processing system according to independent claim 1 and an image processing system according to
Mit der Erfindung ist die Möglichkeit geschaffen, medizinischem Personal, beispielsweise einem Operateur, kombinierte Bilddarstellungen zur Verfügung zu stellen, die einerseits eine Visualisierung eines interessierenden Bereiches an einem menschlichen oder einem tierischen Körper und andererseits Informationen über ein oder mehrere Nerven in dem interessierenden Bereich zur Verfügung stellen, wobei die Informationen über den einen oder die mehreren. Nerven in dem interessierenden Bereich aus einer kontaktfreien Elektromyografie-Untersuchung abgeleitet sind.The invention provides the possibility of providing medical personnel, for example a surgeon, with combined image representations which on the one hand provide visualization of a region of interest on a human or an animal body and on the other hand information about one or more nerves in the region of interest provide information about one or more. Nerves in the area of interest are derived from a non-contact electromyography examination.
Im Rahmen der kontaktfreien Elektromyografie-Untersuchung und deren Auswertung wurde zuvor für den interessierenden Bereich am Menschen oder am Tier eine Art „Landkarte” für Nerven in dem interessierenden Bereich erstellt. Dieses erfolgt beispielsweise mittels einer optischen Reizung, bei der der interessierende Bereich mit einer Laserlichtquelle abgerastert wird und gleichzeitig Elektromyografie-Signale erfasst werden. Das abtastende Laserlicht erzeugt eine Stimulierung oder Reizung im Körper, wenn das eingestrahlte Laserlicht auf einen Nerv trifft. Beim Abrastern des interessierenden Bereiches mit dem Laserlicht, was in Form regelmäßiger und/oder unregelmäßiger Rasternetze erfolgen kann, wird die jeweilige Position des auf die Hautoberfläche treffenden Lichtes bzw. die Position der Laserlichtquelle erfasst, um diese dann den gemessenen Elektromyografie-Signalen zuzuordnen. Derartige Signale werden immer dann erfasst, wenn das eingestrahlte Laserlicht zu einer Stimulierung/Reizung führt. Auf diese Weise kann eine zwei- oder dreidimensionale Nervenstruktur in dem interessierenden Bereich bestimmt werden, wobei zum Bestimmen einer dreidimensionalen Nervenstruktur beispielsweise die Signalstärke der Elektromyografie-Signale ausgewertet werden kann, um hieraus Informationen über die Tiefe einer Nervenstruktur unterhalb der Hautoberfläche abzuleiten.As part of the contact-free electromyography examination and its evaluation, a kind of "map" for nerves in the area of interest was previously created for the area of interest in humans or animals. This is done, for example, by means of an optical stimulation, in which the region of interest is scanned with a laser light source and at the same time electromyography signals are detected. The scanning laser light produces stimulation or irritation in the body when the irradiated laser light strikes a nerve. When scanning the region of interest with the laser light, which can be in the form of regular and / or irregular grating nets, the respective position of the light striking the skin surface or the position of the laser light source is detected in order to then assign these to the measured electromyography signals. Such signals are always detected when the irradiated laser light leads to stimulation / irritation. In this way, a two- or three-dimensional nerve structure in the region of interest can be determined, for example, to determine a three-dimensional nerve structure, the signal strength of the electromyography signals can be evaluated in order to derive information about the depth of a nerve structure below the skin surface.
Für die Bilddarstellung können dann die Bilddaten, welche aus der Elektromyografie-Untersuchung abgeleitet wurden, mit weiteren Bilddaten in Beziehung gesetzt werden, die eine Videoaufnahme des interessierenden Bereiches am menschlichen oder tierischen Körper zeigen. In einer Ausgestaltung werden dann Referenzbildpunkte in den beiden bildlichen Darstellungen einander zugeordnet, um schließlich die bildlichen Darstellungen auf einer Bildausgabeeinrichtung übereinanderliegend darzustellen.For image display, the image data derived from the electromyography examination can then be related to other image data showing a video of the area of interest on the human or animal body. In one embodiment, reference pixels are then assigned to one another in the two pictorial representations, finally to represent the pictorial representations on an image output device superimposed.
Es ergibt sich in einer Ausführungsform insbesondere der Vorteil, dass der Operateur, beispielsweise ein Chirurg, Informationen über den Verlauf von Nervenstrukturen bereits erhält, bevor ein operativer Eingriff überhaupt begonnen hat. Schon bei der operativen Freilegung kann die Information über die Nervenstruktur in dem interessierenden Bereich berücksichtigt werden.In one embodiment, in particular, there is the advantage that the surgeon, for example a surgeon, already receives information about the course of nerve structures before any surgical intervention has even begun. Already during operative exposure, the information about the nerve structure in the area of interest can be taken into account.
Es kann vorgesehen sein, dass die mehrdimensionale Abbildung des interessierenden Bereiches, welche mit der aus der Elektromyografie gewonnenen Nervenstruktur überlagert wird, in Form einer aktuellen Videoaufnahme während einer Operation angezeigt wird. Alternativ kann auch vorgesehen sein, die mehrdimensionale Abbildung in Form eines digitalisierten Fotos darzustellen, welches den interessierenden Bereich einschließt und ergänzend zu der Elektromyografie-Untersuchung gemacht wurde, ohne dass bereits eine konkrete Operationssituation besteht. Auch in diesem Fall wird dem medizinischen Personal bereits ohne operativen Eingriff eine Bilddarstellung zur Verfügung gestellt, welche eine Nervenstruktur am „realen Objekt” zeigt, nämlich dem interessierenden Bereich am menschlichen oder tierischen Körper.It can be provided that the multidimensional image of the region of interest which is superimposed with the neurological structure obtained from electromyography is displayed in the form of a current video recording during an operation. Alternatively, it can also be provided to display the multidimensional image in the form of a digitized photo, which includes the region of interest and was made in addition to the electromyography examination, without there already being a specific surgical situation. Even in this case, the medical staff is provided with an image representation already without surgical intervention, which shows a nervous structure on the "real object", namely the region of interest on the human or animal body.
Wird das Verfahren zum Darstellen der medizinischen Bilddaten in einem Operationsumfeld ausgeführt, so kann vorgesehen sein, dass die Abbildung des interessierenden Bereiches mehrfach durch aktuelle Videoaufnahmen erneuert wird.If the method for displaying the medical image data in an operating environment is executed, it can be provided that the image of the region of interest is renewed several times by current video recordings.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das überlagernde Darstellen auf der Anzeigeeinrichtung eines Operationsmikroskops ausgeführt wird. Bevorzugt erfolgt die überlagernde Darstellung hierbei in Verbindung mit Videoaufnahmen, die während eines operativen Eingriffs fortlaufend bereitgestellt werden.A preferred embodiment of the invention provides that the superimposed display is performed on the display device of a surgical microscope. Preferably, the superimposed representation in this case takes place in conjunction with video recordings which are continuously provided during an operative procedure.
Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Bilddaten bereitgestellt werden, die aus einer mittels optischer Stimulierung ausgeführten Elektromyografie-Untersuchung des interessierenden Bereiches abgeleitet sind.In an expedient embodiment of the invention it can be provided that image data are derived which are derived from an electromyography examination of the region of interest carried out by means of optical stimulation.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Bilddaten vor dem überlagernden Darstellen gefiltert werden, derart, dass nur interessierende Nerven beim überlagernden Darstellen angezeigt werden. Die Filterung der Bilddaten kann im Rahmen einer Bildbearbeitung ausgeführt werden. Hierbei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass Benutzereingaben von dem Bildverarbeitungssystem erfasst werden, die der Bearbeitung der aus der Elektromyografie-Untersuchung abgeleiteten Bilddaten dienen. Beispielsweise kann eine Benutzereingabe die Auswahl einer oder mehrerer Nervenstrukturen betreffen, die bei der überlagernden Darstellung anzuzeigen oder wegzulassen sind. Auf diese Weise ist es ermöglicht, die bei der kontaktfreien Elektromyografie-Untersuchung gewonnnen Informationen über die Nervenstruktur in dem interessierenden Bereich zum Beispiel für einen bestimmten operativen Eingriff zu optimieren. So können in einem Ausführungsbeispiel weniger relevante Nervenstrukturen herausgefiltert und somit nicht dargestellt werden. Eine solche Bildbearbeitung kann zum Beispiel mit Hilfe eines auf dem Bildverarbeitungssystem installierten Softwareprogramms durchgeführt werden. Alternativ kann die Bearbeitung der Bilddaten aus der kontaktfreien Elektromyografie-Untersuchung auf einem getrennt von dem Bildverarbeitungssystem gebildeten Computersystem vorab ausgeführt werden.An advantageous embodiment of the invention provides that the image data are filtered before the superimposed presentation, such that only nerves of interest are displayed in the superimposed presentation. The filtering of the image data can be carried out as part of an image processing. In this case, provision can be made, for example, for user inputs to be captured by the image processing system which serve to process the image data derived from the electromyography examination. For example, a user input may relate to the selection of one or more neural structures to be displayed or omitted in the overlaying presentation. In this way it is possible to optimize the information obtained in the non-contact electromyography examination about the nerve structure in the area of interest, for example for a specific surgical procedure. Thus, in one embodiment less relevant nerve structures can be filtered out and thus not represented. Such image processing can be carried out, for example, by means of a software program installed on the image processing system. Alternatively, the processing of the image data from the non-contact electromyography examination may be carried out in advance on a computer system formed separately from the image processing system.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der ErfindungDescription of preferred embodiments of the invention
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments with reference to figures of a drawing. Hereby show:
Bei der kontaktfreien Elektromyografie-Untersuchung wird in einem Ausführungsbeispiel Laserlicht aus einer Laserlichtquelle über den interessierenden Bereich am menschlichen oder tierischen Körper
Das Erfassen der Position des Laserlichtes auf der Hautoberfläche kann beispielsweise mittels Einsatz einer optischen Scaneinrichtung erfasst werden. Auch kann vorgesehen sein, die Laserlichtquelle zum Einstrahlen der optischen Reiz- oder Stimulierungslichtsignale an einer Verlagerungseinrichtung zu montieren, so dass für die Verlagerungsstellungen Positionsinformationen erfasst und dann den Elektromyografie-Signalen zugeordnet werden können.The detection of the position of the laser light on the skin surface can be detected, for example, by use of an optical scanning device. It can also be provided to mount the laser light source for irradiating the optical stimulus or stimulation light signals to a displacement device, so that position information can be detected for the displacement positions and then assigned to the electromyography signals.
Schließlich ist hieraus eine Bilddatendarstellung ableitbar, die mit der Abbildung des interessierenden Bereiches überlagert werden kann, nachdem zuvor gleichartige Bildpunkte in der Abbildung des interessierenden Bereiches einerseits und der Darstellung der mittels der Elektromyografie bestimmten Nervenstruktur andererseits zugeordnet wurden.Finally, an image data representation can be derived from this, which can be superposed with the image of the region of interest, after previously identical pixels in the image of the region of interest on the one hand and the representation of the determined by means of electromyography nerve structure on the other.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen von Bedeutung sein.The features of the invention disclosed in the foregoing description, in the claims and in the drawing may be of importance both individually and in any combination for the realization of the invention in its various embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R079 | Amendment of ipc main class |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |