DE102011080333A1

DE102011080333A1 - Verfahren zur Ansteuerung einer medizintechnischen Anlage, medizintechnische Anlage, Bilddatenverarbeitungsstation sowie Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102011080333A1
Application number: DE102011080333A
Authority: DE
Inventors: Dominik BERNHARDT; Fernando Vega-Higuera
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2011-08-03
Filing date: 2011-08-03
Publication date: 2013-02-07
Also published as: US20130034280A1; CN102908194A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer medizintechnischen Anlage (2) mit einem Projektionsbild-Aufnahmegerät (4), bei dem zuvor in einem Planungsschritt (PLS) ausgewählte Planungsbilder (PB1, ..., PB9) verwendet werden, die aus zuvor erzeugten Volumendaten generiert wurden, wobei den Planungsbildern (PB1, ..., PB9) Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) zugeordnet sind. Hierzu erfolgt zunächst eine Ausgabe (AUG) der Planungsbilder (PB1, ..., PB9) auf einer Anzeigeeinrichtung (20b (AUS) eines Planungsbildes (PB1, ..., PB9) erfasst und unter Verwendung der Orientierungsdaten (OD1–OD9) des ausgewählten Planungsbildes (PB1, ..., PB9) Aufnahmeparameter (AP) bestimmt. Die medizintechnische Anlage (2) wird schließlich auf Basis der Aufnahmeparameter (AP) zur Aufnahme eines aktuellen Projektionsbildes (PB) angesteuert und das aktuelle Projektionsbild (PB) angezeigt. Ferner werden eine medizintechnische Anlage (2), eine Bilddatenverarbeitungsstation (40) zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Computerprogrammprodukt beschrieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer medizintechnischen Anlage, bei dem mittels eines Projektionsbild-Aufnahmegeräts während des Betriebs der medizintechnischen Anlage in zeitlichen Abständen aktuelle Projektionsbilder eines Untersuchungsobjekts, wie z. B. eines Hohlorgans eines Patienten, erfasst und auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine medizintechnische Anlage mit einem Projektionsbild-Aufnahmegerät zur Erzeugung von Projektionsbildern eines Patienten, mit der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Schließlich betrifft die Erfindung eine Bilddatenverarbeitungsstation sowie ein Computerprogrammprodukt.
Insbesondere zur Untersuchung von Herzkranzgefäßen oder bei neuroradiologischen Untersuchungen wird heutzutage oftmals eine sogenannte invasive Angiographie durchgeführt. Hierzu wird über einen Zugang, beispielsweise in der Leiste oder an der Hand, ein Katheter in ein Blutgefäß des Patienten eingeführt und dieser Katheter durch die Blutgefäße bis zu dem zu untersuchenden Blutgefäßabschnitt navigiert. Dabei wird in zeitlichen Abständen jeweils mit dem Projektionsbild-Aufnahmegerät, beispielsweise einem speziell für angiographische Untersuchungen vorgesehenen Röntgendurchleuchtungsgerät bzw. Angiographiegerät, ein aktuelles Projektionsbild erzeugt. Ein solches Angiographiegerät weist meist einen um den Patienten schwenkbaren C-Arm auf, an dem an einer Seite zumindest ein Röntgenstrahler und gegenüberliegend an der anderen Seite zumindest ein Röntgendetektor angeordnet ist. Um das Blutgefäß in den Projektionsbildern besonders gut sichtbar zu machen, wird oft Kontrastmittel eingesetzt, das über den Katheter injiziert werden kann. Eine typischerweise dabei verwendete Methode ist die sogenannte digitale Subtraktionsangiographie, bei der zunächst eine Leeraufnahme vor der Kontrastmittelgabe angefertigt wird und anschließend diese Leeraufnahme von einer zweiten Aufnahme nach der Kontrastmittelgabe subtrahiert wird. Dadurch werden störende Bildelemente, wie Knochenstrukturen, die auf beiden Aufnahmen vorhanden sind, ausgeblendet. Um Kontrastmittelgaben zu reduzieren, navigiert das medizinische Personal dabei zu einem großen Teil ohne eine Visualisierung der Blutgefäße durch diese hindurch. Nur an einigen schwierigen zu navigierenden Stellen wird Kontrastmittel injiziert. Innerhalb der aktuellen Projektionsbilder ist daher in der Regel lediglich der Katheter selbst ausreichend sichtbar, da dieser sich beispielsweise bei einer Verwendung eines üblichen Röntgengeräts aufgrund seiner Absorption der Röntgenstrahlung immer von der umliegenden Anatomie abhebt. Eine solche Navigation des hauchdünnen Katheters in dem nicht kontrastierten Blutgefäß erfordert eine große Erfahrung und viel Übung. Oft erschweren unerwartete Verläufe der Blutgefäße, Verschlüsse wie Stenosen oder lokale Okklusionen die Navigation des Katheters. Besonders schwer ist das Einfädeln des Katheters beispielsweise beim Herzen in die einzelnen Koronargefäße. Hierbei steuert der Kardiologe die Katheterspitze entlang dem Aortenbogen hin zu den Ostien, dem Abgang in die beiden Hauptstämme der rechten und linken Koronararterie. Dies ist eine zeitaufwändige und relativ komplizierte Aufgabe, die nur von erfahrenem und gut geschultem Personal schnell und zuverlässig durchgeführt werden kann. Bei erschwerten Zugängen in die Ostien oder im Blutgefäß selbst kann es aufgrund des invasiven Verfahrens zu Verletzungen der Innenwand der Blutgefäße kommen.
Um die Risiken dieses Eingriffs besser einzukalkulieren, um Koronarstenosen auszuschließen oder zu evaluieren, wird häufig vor einer solchen invasiven Angiographie eine nichtinvasive Angiographie, eine sogenannte Koronarangiographie (CCTA – Coronary Computer Tomography Angiography) mittels eines Computertomographiegeräts (CT) oder einem anderen Gerät durchgeführt, mit dem Volumendaten erzeugt werden können, beispielsweise mit einem Magnetresonanztomographiegerät (MRT), Positron-Emissions-Tomographiegerät (PET), Single-Photon-Emissions-Tomographiegerät (SPECT) und/oder einem ähnlichen Gerät. Alternativ können auch Geräte eingesetzt werden, die nicht unmittelbar Volumendaten liefern, sondern in einer Bildverarbeitung, wie z. B. einer Rekonstruktion, aus Bilddatensätzen derartige Volumendaten erzeugen. Volumendaten im Sinne der Erfindung sind dabei entsprechend mittels eines medizintechnischen bildgebenden Systems erzeugte bzw. rekonstruierte dreidimensionale Daten, die räumlich und gegebenenfalls auch zeitlich aufgelöst Informationen über die Beschaffenheit eines bestimmten Volumenbereichs des Untersuchungsobjekts enthalten. Beispielsweise kann es sich hierbei auch um ein Set von Schnittbildern durch den betreffenden Volumenbereich handeln. Unter Volumenbildern sind im Sinne der Erfindung alle aus den Volumendaten erzeugten Bilder wie Projektionen, Schnittbilder oder 3D-Ansichten zu verstehen, beispielsweise sog. VRT-Bilder (VRT = Volumen Rendering-Technik) oder MPR/MIP-Bilder (MPR = Multiplanner-Format, MIP = Maximum Intensity Projection).
Mit Hilfe der Volumendaten können die Blutgefäße in ihrer räumlichen Struktur erheblich besser sichtbar gemacht werden. In der Regel werden daher während einer invasiven Angiographie ein oder mehrere aus den Volumendaten erzeugte Planungsbilder in Form von Ausdrucken oder auf anderen Monitoren neben der Anzeige der jeweils aktuellen Positionsbilder positioniert.
Um den Verlauf eines Blutgefäßes während einer invasiven Angiographie zu verfolgen, ist es erforderlich, u. a. den Projektionswinkel des Projektionsbild-Aufnahmegeräts zu verändern, mit dem ein aktuelles Projektionsbild erzeugt wird. Ein Problem bei der Navigation ist dabei jedoch die räumliche Zuordnung der in den jeweils aktuellen Projektionsbildern gezeigten Lage des zu untersuchenden Blutgefäßes mit dem in den Volumenbildern dargestellten Blutgefäß. Die Person, die den Katheter navigiert, muss ständig zwischen der räumlichen Darstellung in den Volumenbildern, die quasi eine Art statische Landkarte des Gebiets, in die Katheterspitze navigiert wird, darstellt, und der Orientierung des aktuellen Projektionsbildes, welches die aktuelle Sicht der Person ersetzt, hin- und herschalten. Dies erhöht naturgemäß das Fehlerrisiko. Zum anderen muss die Person vielfach mehrere Projektionsbilder aus verschiedenen Projektionsrichtungen erzeugen, um den richtigen Positionswinkel zu finden, welcher ihm für den nächsten Navigationsabschnitt brauchbare Projektionsbilder liefert. Dies führt dazu, dass der Patient einer erhöhten Strahlendosis ausgesetzt ist.
Aus der DE 10 2008 045 276 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer medizintechnischen Anlage bekannt, bei dem mittels eines Projektionsbildaufnahmegeräts der medizintechnischen Anlage in zeitlichen Abständen Projektionsbilder eines Hohlorgans erfasst und auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden und parallel jeweils auf einer Anzeigeeinrichtung aus zuvor erzeugten Volumendaten des Hohlorgans generierte Volumenbilder des Hohlorgans angezeigt werden, wobei automatisch die Anzeige eines aktuellen Projektionsbilds und die Anzeige eines Volumenbilds des Hohlorgans miteinander lagekorreliert von der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden.
Bedient der Bediener also mit einem Joystick den C-Arm der medizintechnischen Anlage, um ihn in einen anderen Projektionswinkel zu verfahren, so wird parallel dazu bereits das Volumenbild so verändert, dass im Volumenbild eine Ansicht gezeigt wird, die dem Projektionsbild entsprechen würde, das in der betreffenden Stellung des C-Arms erzeugt werden würde. Löst der Bediener dann über den üblichen Fußschalter das Röntgengerät des C-Arms aus (und bestätigt somit mittels eines Bestätigungssignals die richtige Einstellung), so wird ein entsprechendes Projektionsbild erzeugt, wodurch gewährleistet ist, dass zu diesem Projektionsbild sofort zeitgleich ein korreliertes Volumenbild angezeigt wird. Da der Bediener bereits vorab sieht, welches Projektionsbild er in der jeweiligen Projektionsrichtung erwarten kann, führt dies dazu, dass keine unnötigen Projektionsbilder aus falschen Projektionswinkeln erfasst werden müssen. Zudem kann die Kontrastmittelmenge reduziert werden.
Jedoch ist es auch bei dieser Vorgehensweise noch notwendig, dass der Bediener während der Angiographie, das Projektionsbild-Aufnahmegeräts manuell an die jeweilige Stelle navigiert, an der das benötigte Projektionsbild gemacht werden kann. Der Bediener muss dann seine Aufmerksamkeit nicht nur auf den Katheter sondern auch auf die Steuerung des Projektionsbild-Aufnahmegeräts richten. Zudem kostet dieser Vorgang Zeit, was zu einer längeren Gesamtuntersuchungszeit führt. Um sowohl den Patienten als auch den Bediener zu entlasten, wäre jedoch eine Reduzierung der Gesamtuntersuchungszeit wünschenswert.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Ansteuerung einer medizintechnischen Anlage sowie eine medizintechnische Anlage der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Zeit zur Ansteuerung des Projektionsbild-Aufnahmegeräts reduziert werden kann.
Diese Aufgabe wird zum einen durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und zum anderen durch eine medizintechnische Anlage gemäß Patentanspruch 11 sowie mit Hilfe einer Bilddatenverarbeitungsstation nach Anspruch 14 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden zur Ansteuerung des Projektionsbild-Aufnahmegeräts zur Anfertigung von Projektionsbildern eines Untersuchungsobjekts während einer aktuellen Aufnahmesitzung unmittelbar Planungsbilder verwendet, die in einem Planungsschritt bzw. in einer Planungsphase vor dem Beginn dieser aktuellen Aufnahmesitzung auf Basis von vorher erzeugten Volumendaten des betreffenden Untersuchungsobjekts erstellt und ausgewählt wurden. Diese Volumendaten wurden in einer beliebigen früheren Aufnahmesitzung am selben Gerät oder an einem anderen geeigneten Gerät, meist ein Ct- oder MRT-Gerät, erstellt. Unter einer Aufnahmesitzung ist in diesem Sinne ein zusammenhängender Untersuchungsprozess mit einem medizintechnischen bildgebenden Gerät zu verstehen, bei dem mehrere Aufnahmen des Untersuchungsobjekts gemacht werden und/oder ein kompletter Volumenbereich des Untersuchungsobjekts aufgenommen wird. Beispielsweise kann es sich bei der früheren Aufnahmesitzung um eine oben beschriebene nichtinvasive Angiographie für eine nachfolgende Diagnose und/oder Planung einer weiteren Vorgehensweise handeln und bei der aktuellen Aufnahmesitzung um eine Angiographie, welche zur Navigationsunterstützung bei einer Katheteruntersuchung dient. Während der Planungsphase werden in diesem Fall auf Basis der Volumendaten eine Vielzahl von Planungsbildern für die spätere Aufnahmesitzung erzeugt, die z.B. das Herz sowie ein oder mehrere Blutgefäße und/oder ein anderes Hohlorgan aus verschiedenen Perspektiven und/oder verschiedene Abschnitte dieser relevanten Strukturen zeigen. Wie bereits oben erläutert werden derartige Planungen auch bisher vor invasiven Angiographien meist ohnehin durchgeführt, damit die ausführenden Personen sich auf den Eingriff vorbereiten können und eine Übersicht über die eventuell zu erwartenden Schwierigkeiten erhalten.
Da bei diesem Planungsschritt lediglich die Volumendaten aus einer früheren Aufnahmesitzung benötigt werden, kann dieser Schritt unabhängig von dem eigentlichen Projektionsbild-Aufnahmegerät einer medizinischen Anlage und ohne Anwesenheit des Patienten durchgeführt werden, z. B. an einer beliebigen geeigneten Workstation, welche in der noch später beschriebenen Weise erfindungsgemäß ausgestattet ist.
Erfindungsgemäß sind den Planungsbildern Orientierungsdaten zugeordnet, die Informationen darüber enthalten, aus welcher Ansichtsrichtung, beispielsweise mit welchem „virtuellen Projektionswinkel“, die in den Planungsbildern wiedergegebenen Ansichten der Volumendaten erstellt wurden. Ferner können die Orientierungsdaten Informationen darüber enthalten, welchen Bildausschnitt das aus den Volumendaten generierte Planungsbild wiedergibt. Somit steht zum Beispiel bei der Durchführung einer Planung einer invasiven Angiographie nach Abschluss des Planungsschritts eine Art Kartensatz zur Navigation des Katheters zur Verfügung.
Zur erfindungsgemäßen Ansteuerung der medizintechnischen Anlage bzw. des Projektionsbild-Aufnahmegeräts werden dann während der aktuellen Aufnahmesitzung die Planungsbilder zur Auswahl auf einer Anzeigeeinrichtung ausgegeben und es wird ein Auswahlsignal zur Auswahl eines Planungsbilds erfasst. Beispielsweise kann ein Bediener eines der im Planungsschritt ausgewählten und aktuell angezeigten Planungsbilder mithilfe einer graphischen Benutzeroberfläche auswählen, bei der die Planungsbilder auf einem Bildschirm bereitgestellt und mithilfe eines Zeigergeräts (wie z.B. einer Maus) zur Auswahl markiert bzw. aktiviert werden können. Insbesondere kann es sich bei dem Bildschirm auch um einen Touchscreen handeln, so dass ein Bediener zur Auswahl eines Planungsbilds nur auf das gewünschte Bild auf dem Bildschirm zeigen muss.
Zudem werden Aufnahmeparameter unter Verwendung der Orientierungsdaten des ausgewählten Planungsbildes bestimmt. Beispielsweise können auf das Erfassen des Auswahlsignals hin die Orientierungsdaten des ausgewählten Planungsbildes herangezogen werden, um Aufnahmeparameter zu ermitteln. Alternativ können auch bereits vorab für alle Planungsbilder auf Basis der zugeordneten Orientierungsdaten passende Aufnahmeparameter ermittelt werden und ebenfalls den Planungsbildern zugeordnet werden. Die Ansteuerung der medizintechnischen Anlage zur Aufnahme eines aktuellen Projektionsbildes erfolgt dann auf Basis der zum ausgewählten Planungsbild gehörenden Aufnahmeparameter. Dieses aktuelle Projektionsbild wird in einem weiteren Schritt des Verfahrens dann angezeigt. Dabei kann zur Anzeige der Planungsbilder und zur Anzeige des aktuellen Projektionsbilds die gleiche Anzeigeeinrichtung verwendet werden, welche beispielsweise einen entsprechend geteilten Anzeigebereich aufweist. Es können aber auch getrennte Anzeigeeinrichtungen verwendet werden.
Durch die erfindungsgemäße Verwendung der Orientierungsdaten des ausgewählten Planungsbildes zur Bestimmung der Aufnahmeparameter wird erreicht, dass das aktuelle Projektionsbild eine Ansicht wiedergibt, die im Wesentlichen der Ansicht des ausgewählten Planungsbilds entspricht. Es ist folglich nicht mehr erforderlich, dass der Bediener manuell, beispielsweise mittels eines Joysticks, das Projektionsbild-Aufnahmegerät an die korrekte Position verfährt, um das gewünschte Projektionsbild entsprechend dem Planungsbild zu erzeugen. Das erfindungsgemäße Verfahren vereinfacht folglich das Einstellen des Projektionsbild-Aufnahmegeräts erheblich und verkürzt die Zeitdauer bis das nächste gewünschte Projektionsbild erzeugt werden kann. Insbesondere hat dies Vorteile wenn, wie dies bei invasiven Angiographien der Fall ist, gleichzeitig vom Bediener eine Katheterspitze navigiert werden muss. Der Bediener kann dann seine gesamte Konzentration auf die Katheternavigation richten. Zudem kann durch das Verfahren die Gesamtstrahlendosis reduziert werden, da Zwischenschritte zum Erzeugen von Projektionsbildern zur Navigation des Katheters entfallen können, da durch das Verfahren automatisch den Planungsbildern entsprechende aktuelle Projektionsbilder bereitgestellt werden.
Eine erfindungsgemäße medizintechnische Anlage weist ein Projektionsbild-Aufnahmegerät zum Erzeugen von Projektionsbildern, eine erste Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen der Projektionsbilder und eine Eingangsschnittstelle zum Einlesen von Planungsbildern auf, die in einem Planungsschritt aus zuvor erzeugten Volumendaten generiert wurden, wobei den Planungsbildern Orientierungsdaten zugeordnet sind. Ferner weist eine derartige medizintechnische Anlage eine zweite Anzeigeeinrichtung (welche wie oben erläutert mit der ersten Anzeigeeinrichtung identisch bzw. mit dieser kombiniert sein kann) zum Anzeigen der Planungsbilder zur Auswahl eines Planungsbildes und eine Benutzerschnittstelle zum Erfassen eines Auswahlsignals zur Auswahl eines Planungsbildes auf. Außerdem wird eine Wandlereinheit zum Bestimmen von Aufnahmeparametern zum Ansteuern der medizintechnischen Anlage auf Basis der Orientierungsdaten des ausgewählten Planungsbildes und eine Steuereinheit zum Steuern des Projektionsbild-Aufnahmegeräts auf Basis der Aufnahmeparameter benötigt.
Neben den oben beschriebenen Komponenten kann das Projektionsbild-Aufnahmegerät selbstverständlich auch noch alle weiteren bei derartigen Geräten üblichen Komponenten aufweisen, wie zum Beispiel eine Röntgenquelle, ein Detektorsystem, eine Bildakquisitions-Schnittstelle zum Auslesen der Projektionsbilder aus dem Detektorsystem etc.. Da derartige Projektionsbild-Aufnahmegeräte dem Fachmann vom Grundsatz her bekannt sind, wird hier auf eine detaillierte Beschreibung dieser üblichen Komponenten und deren Zusammenwirken verzichtet.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zudem eine erfindungsgemäße Bilddatenverarbeitungsstation benötigt, welche neben einer Eingangsschnittstelle zur Übernahme von mit einem bildgebenden medizintechnischen Gerät erzeugten Volumendaten, einer Benutzerschnittstelle mit einer Eingabeeinrichtung zur Erfassung von Steuerbefehlen und einer Bild-Anzeigeeinheit eine Anzeigesteuereinheit aufweist, welche ausgebildet ist, um basierend auf von der Eingabeeinrichtung erfassten Steuerbefehlen eine aus den Volumendaten generierte Ansicht auf der Anzeigeeinheit anzuzeigen. Wie bereits oben erläutert, kann es sich hierbei im Prinzip um eine übliche Workstation handeln, mit der auch bisher Planungsbilder für eine spätere Aufnahmesitzung erzeugt wurden. Erfindungsgemäß muss diese Bilddatenverarbeitungsstation aber nun zusätzlich eine geeignete Speicherschnittstelle aufweisen, die ausgebildet ist, um basierend auf von der Eingabeeinrichtung erfassten Steuerbefehlen eine aus den Volumendaten generierte Ansicht, verknüpft mit zu der betreffenden Ansicht gehörenden Orientierungsdaten, als Planungsbild zu hinterlegen. D.h. die erfindungsgemäße Bilddatenverarbeitungsstation muss so aufgebaut sein, dass der Bediener bei der Planung virtuell verschiedener Ansichtswinkel anfahren kann und die Bilddatenverarbeitungsstation spätestens bei einer Speicherung einer Ansicht als Planungsbild die zugehörigen Orientierungsdaten in irgendeiner Weise mit dem Planungsbild verbindet. Wie später noch erläutert wird, kann es sich hierbei um beliebige Orientierungsdaten handeln. Entscheidend ist lediglich, dass eindeutig festgelegt wird, aus welcher Richtung relativ zum Untersuchungsobjekt die jeweilige Ansicht gefertigt wurde. Auch die Verknüpfung der Orientierungsdaten mit dem Planungsbild kann auf unterschiedliche Weise geschehen. Vorzugsweise erfolgt die Speicherung der Orientierungsdaten unmittelbar in den Bilddateien. Da die Planungsbilder, wie auch die meisten anderen medizintechnischen Bilder, in der Regel als DICOM-Dateien gespeichert werden, können die Orientierungsdaten besonders bevorzugt in einem Header der DICOM-Datei gespeichert werden.
Ein Großteil der Komponenten der medizintechnischen Anlage und der Bilddatenverarbeitungsstation zur Realisierung der Erfindung, insbesondere die Wandlereinheit und Steuereinheit, können ganz oder teilweise in Form von Softwaremodulen auf einem Prozessor realisiert werden. Die genannten Schnittstellen können sowohl als reine Hardwarekomponenten als auch als Softwaremodule realisiert sein, beispielsweise wenn die Daten von bereits auf dem gleichen Gerät realisierten anderen Softwarekomponenten übernommen werden können bzw. softwaremäßig übergeben werden müssen. Selbstverständlich können die Schnittstellen auch aus Hardware- und Softwarekomponenten bestehen, wie z. B. Standard-Hardwareschnittstellen, die durch Software speziell konfiguriert werden. Die Erfindung umfasst daher auch ein Computerprogrammprodukt, welches direkt in den Speicher einer Bilddatenverarbeitungsstation oder einer programmierbaren Ansteuereinheit einer medizintechnischen Anlage ladbar ist und Programmcodeabschnitte aufweist, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Programm in der Bilddatenverarbeitungsstation bzw. der Steuereinheit ausgeführt wird. Eine solche softwaremäßige Realisierung ist insoweit vorteilhaft, da hierdurch auch bereits vorhandene Bilddatenverarbeitungsstationen und medizintechnische Anlagen leichter nachgerüstet werden können, um nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu arbeiten.
Die abhängigen Ansprüche sowie die nachfolgende Beschreibung enthalten besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung, wobei insbesondere auch die Ansprüche einer Kategorie analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein können.
Während einer aktuellen Aufnahmesitzung kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Planungsbild nach dem anderen – beispielsweise entsprechend einer in der Planungsphase festgelegten Reihenfolge – ausgewählt und daraufhin jeweils die medizintechnische Anlage so angesteuert werden, dass ein dem ausgewählten Planungsbild entsprechendes aktuelles Projektionsbild erzeugt und angezeigt wird. Hierzu können die Planungsbilder zur Auswahl in verschiedenen Darstellungsweisen ausgegeben werden. Zum Beispiel können die Planungsbilder nacheinander automatisch für jeweils eine bestimmte Zeitdauer angezeigt werden, so dass die Wiedergabe der Planungsbilder eine Art Film ergibt. Besonders bevorzugt werden die Planungsbilder jedoch zur Auswahl zumindest gruppenweise in Form einer Bildgalerie ausgegeben. Dabei wird unter einer Bildgalerie verstanden, dass eine Gruppe von Planungsbildern mit oder ohne Überlappung nebeneinander und/oder untereinander auf einem Bildschirm, vorzugsweise in Reihen und/oder Spalten, angeordnet ist. Die Anordnung in Form einer Bildergalerie erlaubt es dem Bediener, sich schnell einen Überblick über die zur Verfügung stehenden Planungsbilder zu verschaffen.
Hierzu weist die medizintechnische Anlage vorzugsweise eine Anzeigenansteuerung auf, die so ausgebildet ist, dass die Planungsbilder zur Auswahl in Form einer Bildergalerie ausgegeben werden.
Da der Patient bei der aktuellen Aufnahmesitzung in der Regel nicht exakt die gleiche Lage aufweist, wie bei der früheren Aufnahmesitzung, ist davon auszugehen, dass sich auch die Lage von inneren Strukturen des Patienten – und somit auch des Untersuchungsobjekts – verändert hat. Insbesondere kann sich mit der Lage auch die Form in gewissen Grenzen verändert haben. Um solche Veränderungen auszugleichen, wird vorzugsweise bevor eine Ansteuerung der medizintechnischen Anlage auf Basis eines Planungsbildes (d.h. mittels der Aufnahmeparameter, die auf den dem Planungsbild zugeordneten Orientierungsdaten basieren) erfolgt, eine Bilddatenausrichtung zur Bildung einer Transformationsvorschrift für eine Bestimmung der Aufnahmeparameter aus den Orientierungsdaten durchgeführt. Mithilfe dieser Transformationsvorschrift können dann im Weiteren aus den Orientierungsdaten der Planungsbilder in korrekter Weise die Aufnahmeparameter für alle ausgewählten Planungsbilder ermittelt werden, um so sicherzustellen, dass das angezeigte aktuelle Projektionsbild im Wesentlichen dem ausgewählten Planungsbild entspricht. Diese Transformationsvorschrift bildet also eine Brücke zwischen den beiden zeitlich beabstandeten und in der Regel mit unterschiedlichen Verfahren bzw. unterschiedlichen bildgebenden Geräten durchgeführten Aufnahmesitzungen zur Erstellung der Volumendaten für die Planungsbilder einerseits und zur Erstellung der Projektionsbilder andererseits.
Vorzugsweise erfolgt diese Bilddatenausrichtung durch eine relative Ausrichtung wenigstens eines mittels des Projektionsbild-Aufnahmegeräts erfassten Referenzbildes einerseits und eines Planungsbildes und/oder der Volumendaten andererseits zueinander. D.h. es wird beispielsweise das Referenzbild entsprechend dem Planungsbild bzw. die Volumendaten ausgerichtet. Bevorzugt erfolgt jedoch umgekehrt eine Ausrichtung der Volumendaten bzw. Planungsbilder an die Situation am Projektionsbild-Aufnahmegerät durch Ausrichtung in Bezug auf das damit erstellte Referenzbild.
Die Ausrichtung kann grundsätzlich in ganz einfacher Weise erfolgen, d.h. dass lediglich der virtuelle Betrachtungspunkt, insbesondere Betrachtungswinkel, der Planungsbilder mit den Projektionswinkeln für die entsprechenden Projektionsbilder korreliert wird. Um die Transformationsvorschrift zu erstellen, ist das Referenzbild z.B. mit Positionsangaben verknüpft, welche die Position des verwendeten Projektionsbild-Aufnahmegeräts bei der Aufnahme des Projektionsbilds repräsentiert. Sofern das bildgebende Gerät für die frühere Aufnahmesitzung und das Projektionsbild-Aufnahmegerät für die aktuelle Aufnahmesitzung mit unterschiedlichen Koordinatensystemen arbeiten, wird im Rahmen dieser Ausrichtung dafür gesorgt, dass die Transformationsvorschrift eine Umwandlung der Orientierungsdaten aus einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem umfasst. Beispielsweise arbeiten Magnetresonanztomographiegeräte und Computertomographiegeräte, mit denen in der Regel die Volumendaten zur Planung erfasst werden, in einem kartesischen Koordinatensystem, wogegen Projektionbild-Aufnahmegeräte, die üblicherweise im Rahmen von invasiven Angiographien eingesetzt werden, in einem Polarkoordinatensystem arbeiten. Dementsprechend werden besonders bevorzugt im Rahmen der Transformationsvorschrift kartesische Koordinaten in Polarkoordinaten umgewandelt.
Neben einer solchen reinen Koordinatentransformation kann die Ausrichtung aber auch eine weitergehende Anpassung, vorzugsweise eine vollständige Registrierung, von Planungsbildern bzw. der Volumendaten und der Referenzbilder aufeinander umfassen. Dabei können nicht nur affine sondern auch nichtaffine Transformationen der Bilddaten durchgeführt werden, um so Verschiebungen, Rotationen, Verzerrungen etc. von bestimmten Strukturen, insbesondere Organen, innerhalb der Bilddaten auszugleichen.
Vorzugsweise weist die medizintechnische Anlage eine entsprechende Bilddatenausrichtungseinheit zur Bildung einer Transformationsvorschrift auf. Dabei kann die Bilddatenausrichtungseinheit so aufgebaut sein, dass die Ausrichtung und entsprechend die Erstellung der Transformationsvorschrift vollautomatisch erfolgt. Ebenso können die Bilddaten auch von einem Bediener so manipuliert werden, bis die gewünschte Ausrichtung oder Anpassung erfolgt ist, wobei die Änderungen mitprotokolliert werden, um die Transformationsvorschrift zu erstellen. Weiterhin sind auch halbautomatische Ausrichtung- oder Registrierungsverfahren denkbar, wobei z.B. auf Basis vom Bediener in einer graphischen Benutzeroberfläche gesetzten Markierungen die Anpassung erfolgt.
Bei der Bilddatenausrichtung werden vorzugsweise einerseits zumindest ein dreidimensionales Referenzbild (3D-Referenzbild) und andererseits zumindest ein dreidimensionales Planungsbild (3D-Planungsbild) oder die Volumendaten verwendet. Ein solches 3D-Referenzbild kann beispielsweise erstellt werden, in dem mittels des Projektionsbild-Aufnahmegeräts aus mehreren Winkelpositionen entlang eines Umlaufs um das Untersuchungsobjekt jeweils Projektionsbilder aufgezeichnet werden und darauf basierend dann eine Rekonstruktion eines Volumenbereichs bzw. des 3D-Planungsbilds erfolgt.
Alternativ kann die Bilddatenausrichtung auch basierend auf zumindest einem 2D-Referenzbild und zumindest einem 3D-Planungsbild oder der Volumendaten erfolgen. Bei dem 2D-Referenzbild kann es sich um ein einfaches Projektionsbild handeln.
Vorzugsweise werden dabei zur Bilddatenausrichtung mehrere unterschiedliche Referenzbilder und/oder Planungsbilder verwendet. Auf diese Weise kann auch ohne eine vollständige Rekonstruktion von Volumendaten aus den Referenzbildern in der Regel eine für die Bildung der Transformationsvorschrift ausreichende Ausrichtung oder Registrierung erfolgen.
Die Aufnahme der Referenzbilder erfolgt vorzugsweise zu Beginn der aktuellen Aufnahmesitzung im Rahmen einer Justagephase. Anschließend kann in der Justagephase sofort die Bilddatenausrichtung erfolgen, um die Transformationsvorschrift zu ermitteln.
Diese Transformationsvorschrift kann dann während der aktuellen Aufnahmesitzung jeweils auf die Orientierungsdaten eines ausgewählten Planungsbilds angewandt werden, um die aktuellen Aufnahmeparameter zu bestimmen und die medizintechnische Anlage bzw. das Projektionsbild-Aufnahmegerät passend anzusteuern. Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante werden, gegebenenfalls noch im Rahmen der Justagephase, alle Planungsbilder oder zumindest eine Gruppe von Planungsbildern aufgerufen, und die zugehörigen Orientierungsdaten werden dann mithilfe der Transformationsvorschrift in die passenden Aufnahmeparameter umgewandelt und wieder mit den Planungsbildern verknüpft gespeichert. Dies erlaubt es, die gewünschte Position nach Auswahl eines Planungsbilds noch schneller anzusteuern, und beispielsweise bei einer invasiven Angiographie die Phase der Katheternavigation zu verkürzen.
Um die Gesamtzeit für die aktuelle Aufnahmesitzung inklusive der Justagephase zu verkürzen, ist es auch möglich, die Umwandlung der Orientierungsdaten in die Aufnahmeparameter bereits vorher soweit durchzuführen, als kein Referenzbild benötigt wird. Beispielsweise kann eine Umrechnung zwischen zwei Koordinatensystemen schon vorab, insbesondere bei der Erstellung der Planungsbilder, erfolgen. So ist es bevorzugt möglich, bei der Erstellung der Planungsbilder aus den Volumendaten zwar in karthesischen Koordinaten zu arbeiten, dann aber bereits einen ersten Teil der Transformation durchzuführen und die karthesischen Koordinaten in Polarkoordinaten umzuwandeln und in dieser Form als Orientierungsdaten mit dem Planungsbild verknüpft abzuspeichern.
Das Verfahren ist vorzugsweise so ausgebildet, dass nach einer Ansteuerung auf Basis eines Planungsbilds, aber vor einer Erzeugung eines Projektionsbilds, zunächst weitere Steuersignale zur Ansteuerung der medizintechnischen Anlage mittels einer Benutzerschnittstelle erfasst werden. Bei diesen weiteren Steuersignalen kann es sich beispielsweise um ein Bestätigungssignal handeln, mit dem der Bediener die richtige Stellung des Projektionsbild-Aufnahmegeräts verifiziert und die Aufnahme auslöst. Als ein Teil der Benutzerschnittstelle kann dabei der übliche Fußschalter zum Auslösen der Röntgenstrahlung genutzt werden. Ebenso kann es sich bei den weiteren Steuersignalen aber auch um Signale handeln, die der Bediener mittels einer Bewegungssteuereinheit, beispielsweise einem Joystick, eingibt, um eine Art Nachjustage des Projektionbild-Aufnahmegeräts durchzuführen, bevor das Projektionsbild aufgenommen wird. Dann kann beispielsweise die oben beschriebene Bestätigung bzw. das Auslösen der Röntgenstrahlung durch den Bediener erfolgen. Ebenso kann der Bediener mithilfe dieser weiteren Steuersignale auch zusätzliche aktuelle Projektionsbilder mit von den Planungsbildern abweichenden Ansichten erzeugen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren hierbei auch mit der in der DE 10 2008 045 276 A1 genannten Methode kombiniert werden.
Die Erfindung wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Figuren anhand von Ausführungsbeispielen noch einmal näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen medizintechnischen Anlage,
2 eine Darstellung einer Anzeigeeinrichtung der medizintechnischen Anlage nach 1, die eine Bildergalerie wiedergibt,
3 eine Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels der medizintechnischen Anlage gemäß 1 und 2,
4 eine Blockdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Bilddatenverarbeitungsstation und
5 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
1 zeigt als Ausführungsbeispiel für eine medizintechnische Anlage 2 eine Angiographieanlage 2, die eine Patientenliege 22 aufweist, auf der ein Patient P angeordnet ist, dessen Herzkranzgefäße im Rahmen einer invasiven Angiographie untersucht werden sollen.
Um den Oberkörper des Patienten P herum ist ein Projektionsbild-Aufnahmegerät 4 positioniert, das als sogenannter C-Arm 4 ausgebildet ist, an dem hier zwei Röntgeneinrichtungen 28a, 28b mit jeweils einem Röntgenstrahler 30a, 30b und einem gegenüberliegenden Röntgendetektor 32a, 32b angeordnet sind. Mit Hilfe der Röntgenstrahler 30a, 30b und der Röntgendetektoren 32a, 32b können zwei um 90° zueinander versetzte Bilder erzeugt werden. Solche C-Arme 4 gibt es auch mit nur einem Röntgenstrahler und einem gegenüberliegendem Detektor, die z.B. im Rahmen der Erfindung in gleicher Weise einsetzbar sind.
Über eine Benutzerschnittstelle 8 mit einem Joystick 34 an der Patientenliege 22 kann eine zuständige Person (der Bediener) das Projektionsaufnahmegerät 4 ansteuern, um beispielsweise den C-Arm 4 um den Patienten P zu verfahren und um so den Projektionswinkel der aktuellen Projektionsaufnahme zu verändern. Über weitere Bedienelemente kann ein Katheter navigiert werden, der in ein Blutgefäß des Patienten P eingeführt wurde.
Die mit dem C-Arm 4 gewonnenen Bilddaten können auf einer Anzeigeeinrichtung 20 (häufig auch als Monitorampel bezeichnet) angezeigt werden, die zur Darstellung mehrerer Bilder durch eine Steuerung unterteilt werden kann, so dass der Anzeigebereich der Anzeigeeinrichtung 20 in eine erste Anzeigeeinrichtung 20a und eine zweite Anzeigeeinrichtung 20b unterteilt ist. Es kann sich auch um mehrere, beispielsweise mechanisch verkoppelte Monitore handeln. Ebenfalls können auch mehrere Monitorampeln nebeneinander eingesetzt werden, die so die gesamte Anzeigeeinrichtung 20 bilden.
2 zeigt die gesamte Anzeigeeinrichtung 20 mit den beiden Abschnitten, die die erste Anzeigeeinrichtung 20a und zweite Anzeigeeinrichtung 20b bilden.
Die erste Anzeigeeinrichtung 20a zeigt einen Satz Planungsbilder PB1, ..., PB9, die hier in Form einer matrixartigen Bildergalerie 26 mit drei Zeilen und drei Spalten neben- und untereinander angeordnet sind.
Die zweite Anzeigeeinrichtung 20b hingegen zeigt ein aktuelles Projektionsbild PB, das zum Zeitpunkt der Untersuchung mit dem C-Arm 4 erzeugt wird. Ein solches zu Beginn einer Aktuellen Aufnahmesitzung erzeugtes Projektionsbild PB kann im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch als Referenzbild RB verwendet werden, wie nachfolgend beschrieben wird.
Beispielsweise bei einer invasiven Angiographie kann der Bediener mittels der Benutzerschnittstelle 8 (z.B. mit Hilfe des Joysticks 34 in einem Bildauswahlmodus oder mit Hilfe einer in 1 nicht dargestellten Maus) eines der Planungsbilder PB1, ..., PB9 der Bildergalerie 26 auswählen, und so – wie später beschrieben wird – bewirken, dass die zweite Anzeigeeinrichtung 20b als aktuelles Projektionsbild PB ein dem ausgewählten Planungsbild PB1, ..., PB9 entsprechendes Bild liefert.
In 3 sind die Komponenten der in den 1 und 2 gezeigten Angiographieanlage 2 in Form eines Blockschaltbildes dargestellt, um ihr Zusammenwirken zu erläutern.
Die Angiographieanlage 2 weist zunächst eine zentrale Steuereinrichtung 6 auf. Diese Steuereinrichtung 6 ist mit der Benutzerschnittstelle 8 verbunden, so dass von der Benutzerschnittstelle 8 verschiedene Signale wie Auswahlsignale AS oder Steuersignale SG an die Steuereinrichtung 6 übertragen werden können.
Die Steuereinrichtung 6 selber weist als wesentliche Bestandteile u. A. eine Aufnahmegerät-Steuereinheit 10, eine im Rahmen der Erfindung hier als Eingangsschnittstelle 12 dienende Speicherschnittstelle 12, eine Wandlereinheit 14, eine Bilddatenausrichtungseinheit 16 sowie eine Bildakquisitions-Schnittstelle 18 auf.
Die Speicherschnittstelle 12 ist mit einem Massenspeicher 24 zum Datenaustausch verbunden, in dem zuvor erstellte Planungsbilder PB1, ..., PB9 mit ihren zugeordneten Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 abgespeichert sind.
Der Massenspeicher 24 kann Bestandteil der Angiographieanlage 2 sein oder über ein Netzwerk, insbesondere ein RIS (Radiologisches Informationssystem) zum Datenaustausch mit der Angiographieanlage 2 verbunden sein. Ein solches Netzwerk verbindet eine Vielzahl von weiteren Modalitäten (bildgebenden Geräten), Massenspeichern, Servern, Befundungsstationen, Printern etc. untereinander. Üblicherweise befinden sich daher entfernt von der Angiographieanlage 2 im Netzwerk weitere leistungsstarke Rechner, auf denen noch andere Volumendaten-Bearbeitungseinheiten d. h. entsprechende Bildbearbeitungssoftware, implementiert sind, um die im Massenspeicher 24 befindlichen Planungsbilder PB1, ..., PB9 mit ihren Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 zu erstellen und zu bearbeiten, wie dies nachfolgend noch anhand der 4 und 5 erläutert wird.
Ferner ist die Steuereinrichtung 6 über eine Anzeigensteuerung 36 mit der Anzeigeeinrichtung 20 verbunden, wobei die Anzeigensteuerung 36 so ausgebildet ist, dass sie u. A. die Wiedergabe der aus dem Massenspeicher 24 geladenen Planungsbilder PB1, ..., PB9 auf der zweiten Anzeigeeinrichtung 20b in Form der Bildergalerie 26 ermöglicht.
Außerdem ist die Steuereinrichtung 6 über die Aufnahmegerät-Steuereinheit 10 mit dem Projektionsbild-Aufnahmegerät 4 verbunden, um Aufnahmeparameter AP, wie beispielsweise die Koordinaten der als nächstes anzufahrenden Position für die Erstellung eines aktuellen Projektionsbilds, zum Projektionsbild-Aufnahmegerät 4 zu übertragen. Die Aufnahmeparameter AP werden, wie nachfolgend erläutert wird, von der Wandlereinheit 14 mithilfe der Bilddatenausrichtungseinheit 16 aus den ausgewählten Planungsbildern PB1, ..., PB9 zugeordneten Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 ermittelt.
Über die Bilddatenakquisitions-Schnittstelle 18 werden wahlweise einer oder beide Röntgendetektoren 32a, 32b am C-Arm 4 ausgelesen und aus den Daten ein aktuelles Projektionsbild PB rekonstruiert, dass über die Anzeigensteuerung 36 zur Anzeigeeinrichtung 20 übertragen wird, die diese auf der zweiten Anzeigeeinrichtung 20b wiedergibt.
Mittels der Benutzerschnittstelle 8 kann wie oben erwähnt der Bediener eine Auswahl aus den Planungsbildern PB1, ..., PB9 treffen, die in der Bildergalerie 26 auf der zweiten Anzeigeeinrichtung 20b angezeigt sind. Daraufhin ermittelt die Wandlereinheit 14 auf Basis der zum ausgewählten Planungsbild PB1, ..., PB9 gehörenden Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 Aufnahmeparameter AP, die dann zu dem C-Arm 4 übertragen werden und so bewirken, dass der C-Arm 4 ein dem ausgewählten Planungsbild PB1, ..., PB9 entsprechendes aktuelles Projektionsbild PB aufnimmt, welches auf der zweiten Anzeigeeinrichtung 20b der Anzeigeeinrichtung 20 darstellt wird. Die Wandlereinheit 14 verwendet hierzu unter anderem eine Transformationsvorschrift TS, die wie nachfolgend noch erläutert mithilfe der Bilddatenausrichtungseinheit 16 unter Verwendung einiger mit dem C-Arm 4 aufgenommener Referenzbilder RB erstellt wird.
4 zeigt ein grob schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäß ausgebildeten Bilddatenverarbeitungsstation 40, beispielsweise einer auf einer geeigneten Workstation realisierten Befundungsstation, die in erfindungsgemäßer Weise ausgebildet ist. Diese Bilddatenverarbeitungsstation 40 ist über eine Eingangsschnittstelle 42 mit einer, hier nur symbolisch angedeuteten, Tomographieanlage 60 verbunden, von der aus sie Volumendaten VD eines Untersuchungsobjekts übernimmt. Bei dieser Eingangschnittstelle 42 kann es sich um eine Geräteschnittstelle handeln, über die die Tomographieanlage 60 direkt mit der Bilddatenverarbeitungsstation 40 verbunden ist, oder um eine Netzwerkschnittstelle über die die Bilddatenverarbeitungsstation 40 über ein Netzwerk (RIS) Zugriff auf die von einer Tomographieanlage 60 erzeugten Volumendaten VD hat. Die Bilddatenverarbeitungsstation 40 weist außerdem eine Benutzerschnittstelle mit einer Eingabeeinrichtung 46, beispielsweise einer Maus und/oder Tastatur, und einer Bild-Anzeigeeinheit 44 sowie eine Anzeigesteuereinheit 48 auf. Basierend auf von der Eingabeeinrichtung 46 erfassten Steuerbefehlen SB generiert die Bild-Anzeigeeinheit 44 aus den Volumendaten VD eine bestimmte Ansicht, die dann auf der Anzeigeeinheit 44 ausgegeben wird. Ein Bediener kann so nacheinander mithilfe der Eingabeeinrichtung 46 und der Bild-Anzeigeeinheit 44 aus den Volumendaten VD mehrere Planungsbilder PB1, ..., PB9 für eine nachfolgende Aufnahmesitzung erstellen, die jeweils bestimmte Ansichten auf das Untersuchungsobjekt zeigen.
Von einer speziell ausgebildeten Speicherschnittstelle 50 werden diese Planungsbilder PB1, ..., PB9 dann gemeinsam mit Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 in einem Speicher 52 hinterlegt, wobei die Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 jeweils die Informationen über die Ansichtsrichtung auf das Untersuchungsobjekt enthalten. Dabei können die Planungsbilder PB1, ..., PB9 in einem DICOM-Format hinterlegt werden und die Orientierungsdaten werden dabei bevorzugt im Header des DICOMS unter den Eintragspositionen „Primary Angle“ (018, 1510) und „Secondary Angle“ (018, 1511) abgespeichert. Diese Eintragspositionen sind im DICOM-Standard bisher für Aufnahmen aus Computertomographen oder Magnetresonanztomographiegeräten nicht definiert und daher frei. Alternativ oder zusätzlich können die Planungsbilder PB1, ..., PB9 mit den zugeordneten Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 auch über eine Ausgangsschnittstelle 54 (wobei es sich wieder um eine Netzwerkschnittstelle handeln kann, gegebenenfalls sogar dieselbe Netzwerkschnittstelle wie die Eingangsschnittstelle 42) ausgegeben und beispielweise in dem Massenspeicher 24 gemäß 3 hinterlegt werden, damit sie von dort aus weiter genutzt werden. Insbesondere ist auch eine Übergabe früher erstellter Planungsbilder PB1, ..., PB9 mit den zugeordneten Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 aus dem Speicher 52 über diese Ausgangsschnittstelle 54 möglich.
Anhand von 5 wird im Folgenden ein typischer Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung des Angiographiegeräts 2 mit dem C-Arm 4 anhand einer invasiven Angiographie als Beispieluntersuchung erläutert.
In einem ersten Schritt BVA werden während einer ersten Aufnahmesitzung AS1 mit einem ersten bildgebenden Gerät, z. B. einem Magnetresonanztomographiegerät oder Computertomographiegerät, Volumendaten VD generiert.
Im Rahmen einer Planungsphase PP, welche beispielsweise mithilfe der anhand von 4 erläuterten Bilddatenverarbeitungsstation 40 durchgeführt wird, werden dann die Volumendaten VD genutzt, um einen Satz Planungsbilder PB1, ..., PB9 zu erhalten.
Hierzu wählt ein Bediener zunächst in einem Planungsschritt PLS ein erstes Planungsbild PB1 aus, das er für die Durchführung der späteren invasiven Angiographie als sinnvoll und hilfreich ansieht. Dies geschieht, indem der Bediener sich durch entsprechende Eingaben über die Benutzerschnittstelle auf der Bilddatenverarbeitungsstation 40 verschiedene virtuelle Ansichten auf das interessierende Objekt, bei einer invasiven Angiographie die Blutgefäße, durch die später mit einem Katheter hindurch navigiert werden muss, in den Volumendaten anzeigen lässt.
In einem weiteren Schritt ODS wird dieses Planungsbild PB1 gemeinsam mit den zugehörigen Orientierungsdaten OD1, welche die Positionsinformationen über die Ansichtsrichtung repräsentieren, abgespeichert. Dies erfolgt wie oben erläutert vorzugsweise in der Weise, dass das Planungsbild im DICOM-Format abgespeichert wird und die zugehörigen Orientierungsdaten OD1 im DICOM-Header des Planungsbilds PB1 mit abgespeichert werden.
In einem nachfolgenden Schritt AFR wird dann abgefragt, ob der Bediener weitere Planungsbilder erstellen will. Ist dies der Fall, so erfolgt ein Rücksprung in den Schritt PLS und es wird ein weiteres Planungsbild PB2 erstellt und im Schritt ODS gemeinsam mit den zugehörigen Orientierungsdaten OD2 gespeichert.
Diese Schleife wird solange durchlaufen, bis die gewünschte Anzahl an Planungsbildern PB1, ..., PB9 mit den zugehörigen Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 erstellt und in einem Speicher hinterlegt sind. Dann ist die Planungsphase PP abgeschlossen.
Für eine nachfolgende invasive Angiographie werden in dieser Planungsphase PP die Planungsbilder PB1, ..., PB9 sinnvollerweise so gewählt, dass sie den Blutgefäßverlauf entlang dessen ein Katheter navigiert werden muss, möglichst gut an verschiedenen Positionen und aus verschiedenen Ansichten wiedergeben. Insbesondere sollten durch diese Planungsbilder PB1, ..., PB9 die kritischen Stellen wie Kurven und Verengungen gut dargestellt werden. Dann ergeben die Planungsbilder PB1, ..., PB9 eine Art „Kartensatz“, der dem Bediener die Navigation des Katheters während der späteren Durchführung der invasiven Angiographie in der zweiten Aufnahmesitzung AS2 erleichtert.
Die beiden Aufnahmesitzungen AS1, AS2 sowie die Planungsphase PP können im Übrigen in nahezu beliebigem zeitlichen Abstand zueinander durchgeführt werden. Beispielsweise kann die erste Aufnahmesitzung AS1 einige Tage vor der zweiten Aufnahmesitzung AS2 erfolgen und die Planungsphase PP zu einem beliebigen Zeitpunkt dazwischen.
Zu Beginn der der zweiten Aufnahmesitzung AS2 werden dann im Rahmen einer Justagephase JP in einem Schritt RBA zunächst geeignete Referenzbilder RB mit der Angiographieanlage 2 aufgenommen. Diese Justagephase JP kann hier beispielsweise vor dem Einführen eines Katheters erfolgen. Die Referenzbilder RB werden im nächsten Schritt BAS verwendet, um die Volumendaten VD und/oder die Planungsbilder PB1, ..., PB9 auszurichten. Bei dieser Ausrichtung kann eine Registrierung der Planungsbilder PB1, ..., PB9 und/oder Volumendaten auf die Referenzbilder RB erfolgen, um die unterschiedliche Lage des Patienten P und somit die unterschiedliche Lage und Form der Gefäße in den während den beiden Aufnahmesitzungen verwendeten unterschiedlichen bildgebenden Geräten auszugleichen.
Der Schritt BAS liefert als Ergebnis eine Transformationsvorschrift TS, die es im späteren Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens erlaubt, aus ausgewählten Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 Aufnahmeparameter AP zu ermitteln, mit denen der C-Arm 4 so angesteuert werden kann, dass ein dem zugehörigen Planungsbild PB1, ..., PB9 entsprechendes aktuelles Projektionsbild PB erstellt werden kann. Hierbei kann die Transformationsvorschrift TS insbesondere eine Koordinatentransformation von einem ersten Koordinatensystem umfassen, dass das erste bildgebende Gerät verwendet, mit dem die Volumendaten VD erzeugt wurden, in ein zweites Koordinatensystem, dass die Angiographieanlage 2 verwendet.
Im Schritt AUG erfolgt dann die Ausgabe der Bildgalerie 26 mit den Planungsbildern PB1, ..., PB9 auf der zweiten Anzeigeeinrichtung 20b wie in 2 dargestellt. Hierzu werden die Planungsbilder PB1, ..., PB9 mit ihren Orientierungsdaten OD1, ..., OD9 z.B. aus dem Massenspeicher 24 geladen und über die Eingangsschnittstelle 12 in die Steuereinrichtung 6 geladen und zur Anzeigeeinrichtung 20b übertragen, die diese wiedergibt (siehe 3). Abweichend von der Darstellung in 5 kann die Darstellung der Bildgalerie 26 auf der zweiten Anzeigeeinrichtung 20b gleich zu Beginn der invasiven Angiographie erfolgen.
Anschließend geht die Steuereinrichtung 6 der Angiographieanlage 2 zunächst in einen Wartemodus. Wenn dann ein Bediener eines der Planungsbilder PB1, ..., PB9 aus der Bildgalerie 26 auswählen möchte, wird mittels einer Benutzerschnittstelle in einem Schritt AUS ein Auswahlsignal AS erzeugt. Dieses Auswahlsignal AS wird im Schritt ERF an die Steuereinrichtung 6 übergeben.
Daraufhin verlässt die Steuereinrichtung 6 den Wartemodus und es erfolgt in einem Schritt AUL ein Auslesen des Headers der DICOM-Datei des ausgewählten Planungsbildes PB1. Anschließend wird in einem Schritt UMW die im Schritt BAS gewonnene Transformationsvorschrift TS herangezogen, um die vorliegenden Orientierungsdaten OD1 in transformierte Orientierungsdaten OD1’ umzuwandeln, die die zur Ansicht des ausgewählten Planungsbilds PB1 passenden Winkelkoordinaten des C-Arms 4 enthalten. Beispielsweise können diese transformierten Orientierungsdaten OD1’ im Polarkoordinatensystem des C-Arms 4 vorliegen. Darüber hinaus wird aber auch bei der Umwandlung der Orientierungsdaten wie oben beschrieben die unterschiedliche Lage des Untersuchungsobjekts berücksichtigt. Diese Transformation bzw. Umwandlung UMW wird von der Wandlereinheit 14 (siehe 3) durchgeführt.
Ferner wird von der Wandlereinheit 14 auch der nachfolgende Schritt BAP durchgeführt, indem auf Basis der transformierten Orientierungsdaten OD1’ die passenden Aufnahmeparameter AP bestimmt werden, mit denen der C-Arm 4 angesteuert werden muss, damit er in die richtige Position fährt. Beispielsweise können hier auf Basis der Orientierungsdaten OD1’ Aufnahmeparameter AP in Form von Schrittmotor-Ansteuerungssignalen erzeugt werden, mit denen Schrittmotoren (nicht dargestellt) zur Bewegung des C-Arms 4 angesteuert werden können.
Die Aufnahmeparameter AP werden von der Wandlereinheit 14 zur Steuereinheit 10 der Steuereinrichtung 6 übertragen (siehe 3), die in einem Schritt AAP bewirkt, dass der C-Arm 4 in die richtige Position fährt, so dass ein aktuelles Projektionsbild PB erzeugt werden kann, welches im wesentlichen die gleiche Ansicht aufweist, wie das ausgewählte Planungsbild PB1, wenn der Bediener beispielsweise mittels eines üblichen Fußschalters eine Aufnahme auslöst.
Optional kann der Bediener in einem Schritt FJU mittels der Benutzerschnittstelle 8, z. B. mittels des Joysticks 34, noch einer Feinjustage hinsichtlich der Positionierung des C-Arms 4 durchführen.
Wenn dann das aktuelle Projektionsbild PB auf der zweiten Anzeigeeinrichtung 20b angezeigt wird, kann der Bediener unter Nutzung dieser Ansicht den Katheter weiter navigieren. Die Steuereinrichtung 6 der Angiographieanlage 2 schaltet dabei wieder in den Wartemodus und wartet darauf, dass im Schritt AUS eine neue Auswahl eines weiteren Planungsbilds erfolgt.
Wie aus dem vorstehenden Beispiel ersichtlich ist, hat das erfindungsgemäße Verfahren eine Vielzahl von Vorteilen. So hat der Bediener einen schnellen Zugriff über alle Planungsbilder und die Übertragung der Orientierungsdaten zur Steuereinheit, um den C-Arm anzusteuern, ist schnell, für den Bediener transparent und während einer Intervention einfach zu bedienen und zu verändern. Da mit dem Verfahren auch eine generische Schnittstelle zwischen Bilddatenverarbeitungsstationen, mit denen eine Planung nachfolgender Aufnahmesitzungen erfolgen kann, und den bildgebenden Geräten zur Durchführung der Aufnahmesitzung zur Verfügung gestellt wird, ist es insbesondere nicht mehr nötig, neue Applikationen für die Geräte zu erstellen, um neue Interventionsverfahren zur Verfügung zu stellen. Eine solche generische Schnittstelle reduziert somit auch die Implementierungskosten für verschiedene Anwendungen bzw. erlaubt einen modularen Aufbau von neuen multimodalen Interventionsabläufen bei sehr geringen Implementationskosten.
Es wird abschließend noch einmal darauf hingewiesen, dass es sich bei dem zuvor beschriebenen detaillierten Verfahren und Aufbauten um Ausführungsbeispiele handelt und dass das Grundprinzip auch in weiten Bereichen vom Fachmann variiert werden kann, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, soweit er durch die Ansprüche vorgegeben ist. Insbesondere können die vorstehend anhand der Figuren erläuterte Angiographieanlage und die Bilddatenverarbeitungsstation eine Vielzahl von weiteren, in den Figuren der Vereinfachung wegen nicht dargestellte, Komponenten aufweisen, die üblicherweise derartige Anlagen bzw. eine solche Bilddatenverarbeitungsstation aufweisen. Des Weiteren ist das erfindungsgemäße Verfahren, auch wenn es vorstehend am Beispiel einer invasiven Angiographie dargestellt wurde, nicht auf derartige Anwendungsbeispiele beschränkt. Es wird der Vollständigkeit halber auch darauf hingewiesen, dass die Verwendung der unbestimmten Artikel „ein“ bzw. „eine“ nicht ausschließt, dass die betreffenden Merkmale auch mehrfach vorhanden sein können. Ebenso schließt der Begriff „Einheit“ nicht aus, dass diese aus mehreren Komponenten besteht, die gegebenenfalls auch räumlich verteilt sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008045276 A1 [0006, 0035]

Claims

Verfahren zur Ansteuerung einer medizintechnischen Anlage (2) mit einem Projektionsbild-Aufnahmegerät (4), bei dem zuvor in einem Planungsschritt (PLS) ausgewählte Planungsbilder (PB1, ..., PB9) verwendet werden, die aus zuvor erzeugten Volumendaten (VD) generiert wurden, wobei den Planungsbildern (PB1, ..., PB9) Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) zugeordnet sind, mit den folgenden Schritten: – Ausgabe (AUG) der Planungsbilder (PB1, ..., PB9) auf einer Anzeigeeinrichtung (20b), – Erfassen (ERF) eines Auswahlsignals (AS) zur Auswahl (AUS) eines Planungsbildes (PB1, ..., PB9), – Bestimmen (BAP) von Aufnahmeparametern (AP) unter Verwendung der Orientierungsdaten (OD1–OD9) des ausgewählten Planungsbildes (PB1, ..., PB9), – Ansteuern (AAP) der medizintechnischen Anlage (2) auf Basis der Aufnahmeparameter (AP) zur Aufnahme eines aktuellen Projektionsbildes (PB), und – Anzeigen des aktuellen Projektionsbildes (PB) auf einer Anzeigeeinrichtung (20a).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Planungsbilder (PB1, ..., PB9) auf der Anzeigeeinrichtung (20b) zumindest gruppenweise in Form einer Bildergalerie (26) ausgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass, bevor eine Ansteuerung der medizintechnischen Anlage (2) auf Basis eines Planungsbilds (PB1, ..., PB9) erfolgt, eine Bilddatenausrichtung (BAS) zur Bildung einer Transformationsvorschrift (TS) für eine Bestimmung der Aufnahmeparameter (AP) aus den Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddatenausrichtung (BAS) eine relative Ausrichtung wenigstens eines mittels des Projektionsbild-Aufnahmegeräts (4) erzeugten Referenzbildes (RB) und eines Planungsbildes (PB1, ..., PB9) und/oder der Volumendaten zueinander umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bilddatenausrichtung (BAS) ein 3D-Referenzbild (RB) und ein 3D-Planungsbild (PB1, ..., PB9) und/oder die Volumendaten verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bilddatenausrichtung (BAS) ein 2D-Referenzbild (RB) und ein 3D-Planungsbild (PB1, ..., PB9) und/oder die Volumendaten verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, unterschiedliche Referenzbilder (RB) und/oder Planungsbilder (PB1, ..., PB9) verwendet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationsvorschrift (TS) eine Umwandlung (UMW) der Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) aus einem ersten Koordinatensystem in ein zweites Koordinatensystem umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zugeordneten Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) aus einem Header der Planungsbilder (PB1, ..., PB9) ausgelesen (AUL) werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach einer Ansteuerung (AAP) auf Basis eines Planungsbilds (PB1, ..., PB9) vor einer Erzeugung eines Projektionsbilds (PB) weitere Steuersignale (SG) zur weiteren Ansteuerung der medizintechnischen Anlage (2) mittels einer Benutzerschnittstelle (8) erfasst werden.
Medizintechnische Anlage (2) mit – einem Projektionsbild-Aufnahmegerät (4) zum Erzeugen von Projektionsbildern (PB), – einer ersten Anzeigeeinrichtung (20a) zum Anzeigen der Projektionsbilder (PB), – einer Eingangsschnittstelle (12) zum Einlesen von Planungsbildern (PB1, ..., PB9), die in einem Planungsschritt (PLS) aus zuvor erzeugten Volumendaten generiert wurden, wobei den Planungsbildern (PB1, ..., PB9) Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) zugeordnet sind, – einer zweiten Anzeigeeinrichtung (20b) zum Anzeigen der Planungsbilder (PB1, ..., PB9) zur Auswahl eines Planungsbilds (PB1, ..., PB9), – einer Benutzerschnittstelle (8) zum Erfassen eines Auswahlsignals (AS) zur Auswahl eines Planungsbilds (PB1, ..., PB9), – einer Wandlereinheit (14) zum Bestimmen (BAP) von Aufnahmeparametern (AP) zum Ansteuern (AAP) der medizintechnischen Anlage (2) auf Basis der Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) des ausgewählten Planungsbilds (PB1, ..., PB9), und – einer Aufnahme-Steuereinheit (10) zum Steuern des Projektionsbild-Aufnahmegeräts (4) auf Basis der Aufnahmeparameter (AP).
Medizintechnische Anlage (2) nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Anzeigenansteuerung (36), welche so ausgebildet ist, dass die Planungsbilder (PB1, ..., PB9) auf der zweiten Anzeigeeinrichtung (20b) in Form einer Bildergalerie (26) ausgegeben werden.
Medizintechnische Anlage (2) nach Anspruch 11 oder 12, gekennzeichnet durch eine Bilddatenausrichtungseinheit (16), welche ausgebildet ist, um eine Bilddatenausrichtung (BAS) verschiedener Bilder (RB, PB1, ..., PB9) zueinander durchzuführen und darauf basierend eine Transformationsvorschrift (TS) zu bilden.
Bilddatenverarbeitungsstation (40) mit – einer Eingangsschnittstelle (42) zur Übernahme von mit einem bildgebenden medizintechnischen Gerät erzeugten Volumendaten (VD), – einer Benutzerschnittstelle mit einer Eingabeeinrichtung (46) zur Erfassung von Steuerbefehlen (SB) und einer Bild-Anzeigeeinheit (44), – einer Anzeigesteuereinheit (48), welche ausgebildet ist, um basierend auf von der Eingabeeinrichtung (46) erfassten Steuerbefehlen (SB) eine aus den Volumendaten (VD) generierte Ansicht auf der Bild-Anzeigeeinheit (44) anzuzeigen, – eine Speicherschnittstelle (50), welche ausgebildet ist, um basierend auf von der Eingabeeinrichtung (46) erfassten Steuerbefehlen (SB) eine aus den Volumendaten (VD) generierte Ansicht verknüpft mit zu der betreffenden Ansicht gehörenden Orientierungsdaten (OD1, ..., OD9) als Planungsbild (PB1, ..., PB9) zu hinterlegen.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer programmierbaren Bilddatenverarbeitungsstation (40) oder programmierbaren Steuereinrichtung (6) einer medizintechnischer Anlage (2) ladbar ist, mit Programmcodeabschnitten, um alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Bilddatenverarbeitungsstation (40) oder der Steuereinrichtung (6) der medizintechnischen Anlage (2) ausgeführt wird.