DE102011083853A1 - Fusionierte SPECT/C-Bogen-Bildgebung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, ein Verfahren und eine Berechnungseinheit zur Gewebebestimmung mittels einer fusionierten SPECT/C-Bogen Bildgebung. Dazu wird ein C-Bogen mit einem Trackingsystem und einer Berechnungseinheit bereitgestellt. Letztere dient dazu, eine fusionierten Bilddatensatz darzustellen, bei dem funktionelle Bilddaten, die aus SPECT-Signalen mit einer mobilen SPECT-Messsonde erfasst werden, und anatomische Bilddaten des C-Bogens fusioniert sind.

Description

  • Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Medizintechnik und betrifft insbesondere nuklearmedizinische Verfahren und Anordnungen, die unter anderem bei der operativen Beurteilung und Behandlung von Lymphknoten eingesetzt werden.
  • Insbesondere bei der therapeutischen Behandlung von Tumorgewebe in der weiblichen Brust, ist es erforderlich, festzustellen, inwieweit der Tumor (oder gegebenenfalls mehrere Tumore) in das umliegende Gewebe und in Lymphknoten in der Achsel eingedrungen ist. Dabei muss prä- oder intraoperativ differenziert werden, welche Lymphknoten befallen sind, um sie dann noch in derselben Operation operativ entfernen zu können. Da die zu beurteilenden Strukturen in der Regel sehr klein sind und sehr nahe zusammen liegen, ist es oftmals schwierig, eine präzise Beurteilung in der operativen Situation vornehmen zu können.
  • Im Stand der Technik sind prinzipiell zwei Ansätze bekannt, um diesem Problem zu begegnen. Der erste, klassische Ansatz besteht darin, eine prä-operative Bildgebung (zum Beispiel Magnetresonanztomographie oder Computertomographie) zu verwenden, und die befallenen Strukturen in den rekonstruierten Bilddaten zu kennzeichnen. Die so gekennzeichneten Bilddaten werden dem operierenden Arzt in den Operationssaal mitgegeben und dort dargestellt (entweder via Leuchtkasten und Folien oder elektronisch via PACS – Picture Archiving and Communication System, mit einem angeschlossenen Monitor). Problematisch erweist es sich bei diesem Ansatz, eine eindeutige Zuordnung zwischen den auf den Bilddaten dargestellten Befund und der aktuellen OP-Situation herzustellen.
  • Der zweite bekannte Ansatz besteht in der Verwendung von sogenannten SPECT-Tracern. Dabei handelt es sich um ein Radiopharmakon, das sich je nach Funktionsstörung und Morphologie des Organs unterschiedlich in den jeweiligen Körperstrukturen anreichert und in der Bildgebung (zum Beispiel SPECT/CT) unterschiedlich abgebildet wird. Darüber hinaus wird das zu untersuchende Gebiet bzw. Gewebe intraoperativ abgetastet. Dazu kann ein Einzel-Kristall verwendet werden (zum Beispiel Sonden der Firma SurgicEye, München, Deutschland. Mit einer Gamma-Sonde kann zwar das Gebiet des befallenen Gewebes abgegrenzt werden – eine eindeutige bildgebende Zuordnung zwischen der anatomischen Struktur und den funktionellen Daten ist jedoch nicht immer möglich. Dies führt insbesondere bei einer axillären Lymphonodektomie zu fehlerhaften oder unbefriedigenden Ergebnissen, die nicht zuletzt aufgrund der Zeitknappheit der operativen Situation und einer unpräzisen Zuordnung entstehen können.
  • Ausgehend von dieser Situation hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, die intraoperative Beurteilung von Gewebestrukturen zu verbessern und dabei sowohl anatomische als auch funktionelle Informationen zu berücksichtigen. Des Weiteren sollen die Fehleranfälligkeit reduziert, das intraoperative Verfahren vereinfacht und eine Präzision der medizinischen Bildgebung, umfassend anatomische und funktionelle Bilddaten, verbessert werden.
  • Diese Aufgabe wird durch die beiliegenden nebengeordneten Ansprüche gelöst, insbesondere durch ein Verfahren, durch eine Verwendung des Verfahrens und durch eine medizinische Anordnung.
  • Gemäß einem Aspekt bezieht sich die Erfindung auf eine intraoperativ einsetzbare medizinische Anordnung zur Gewebebestimmung eines Patienten bzw. einer Patientin, umfassend:
    • – Einen C-Bogen zur Erfassung von anatomischen Bilddaten
    • – Zumindest eine mobile SPECT-Messsonde zur Erfassung eines SPECT-Signals, das von einem injizierten und verstoffwechselten SPECT-Tracer emittiert wird zur Erfassung von funktionellen Bilddaten
    • – Ein Trackingsystem zur Positionserfassung und zur eineindeutigen Zuordnung zumindest zwischen einer Position der mobilen SPECT-Messsonde und einer Position des C-Bogens
    • – Eine Berechnungseinheit, die zur Berechnung und Darstellung eines fusionierten Bilddatensatzes bestimmt ist, bei dem die erfassten funktionellen Bilddaten ortsgenau in die erfassten anatomischen Bilddaten eingeblendet werden.
  • Im Folgenden werden die im Rahmen dieser Anmeldung verwendeten Begrifflichkeiten näher erläutert.
  • Der C-Bogen dient zur Erfassung von anatomischen Bilddaten. Es kann sich um einen Computertomographen, um ein Ultraschallgerät, um einen Magnetresonanztomographen oder Kombinationsgeräte zur Erfassung von zweidimensionalen oder dreidimensionalen Bilddaten handeln. Vorzugsweise handelt es sich um einen mobilen 3D-C-Bogen, der im Operationssaal beweglich (z. B. verfahrbar/auf Rollen) gelagert ist. Üblicherweise ist das Gerät ausgelegt, um hochaufgelöste Bilddaten zu generieren.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird als SPECT-Messsonde eine mobile Messsonde verwendet. Alternativ kann jedoch auch ein SPECT/CT-Scanner (zum Beispiel von der Firma Siemens vom Typ Symbia T6) eingesetzt werden. Bei der mobilen SPECT-Messsonde handelt es sich um eine Gamma-Kamera zur Erfassung der Radionuklid-Strahlung. Das von der SPECT-Messsonde empfangene SPECT-Signal wird von einem SPECT-Tracer emittiert. Dazu wird den Patienten im Vorfeld der Untersuchung oder der Operation jeweils ein Radiopharmakon (Tracer) injiziert. Je nach Anwendung bzw. Art der Untersuchung wird zusätzlich noch ein Röntgenkontrastmittel injiziert. Der Tracer wird im Körper des Patienten verstoffwechselt und verteilt sich in den einzelnen Gewebestrukturen unterschiedlich. Die Strahlung das Radionuklids ermöglicht es, den Radioaktivitätsverlauf des Radiotracers im Körper des Patienten auch außerhalb bzw. extern zu verfolgen bzw. darzustellen. Dadurch sind Rückschlüsse auf die Organfunktion, die lokale Durchblutung und/oder auf Stoffwechselvorgänge in dem untersuchten Gewebe möglich. Die im Rahmen der nuklearmedizinischen Diagnostik verwendeten Gamma-Strahler verwenden üblicherweise radioaktive Isotope wie Technetium, Jod-haltige, und/oder Fluor-haltige Substanzen. Je nach Anforderung des Einzelfalls können hier jedoch beliebige andere Radionuklide verwendet werden. Bei der SPECT-Messsonde handelt es sich um ein kleines, tragbares Gerät, das zur Erfassung eines Photonen-basierten SPECT-Signals bestimmt ist (SPECT – Single Photon Emission Computed Tomography). Die SPECT-Messsonde umfasst zumindest einen Einzelkristall.
  • Erfindungsgemäß umfasst die medizinische Anordnung ein Trackingsystem zur Registrierung der jeweiligen (multimodalen) Bilddaten bzw. zur Referenzierung der jeweiligen Koordinatensysteme. Das Trackingsystem kann auf unterschiedlichen Signaltypen basieren und insbesondere mechanisch, elektromagnetisch und/oder optisch ausgebildet sein. Das Trackingsystem umfasst einen Signalgeber. Üblicherweise ist hier ein Stereosignalgeber vorgesehen. Das Trackingsystem umfasst weiterhin Trackingsensoren, die an den zu registrierenden Strukturen befestigt sind. Vorzugsweise sind die Trackingsensoren an dem C-Bogen und an der SPECT-Messsonde vorgesehen. Darüber hinaus ist es möglich, die Sensoren zusätzlich auch noch am Patienten, zum Beispiel im operativen Umfeld oder auf den chirurgischen Instrumenten oder anatomischen Strukturen des Patienten auszubilden. In der Regel umfasst das Trackingsystem noch eine Empfangseinheit, die zum Empfang der Signale ausgebildet sind, die von den Sensoren reflektiert werden (nachdem sie von den Signalgebern dort empfangen wurden). Darüber hinaus umfasst das Trackingsystem eine Trackingberechnungseinheit, die zur Berechnung der empfangenen Signale und damit zur Referenzierung der jeweiligen Koordinatensysteme bestimmt ist. Somit wird zumindest eine Zuordnung zwischen der Position der mobilen SPECT-Messsonde und der jeweiligen Position des C-Bogens erreicht. Typischerweise werden jedoch noch weitere Zuordnungen erfasst, nämlich zusätzlich auch die Position des Patienten und die Position des rekonstruierten dreidimensionalen Volumenbilddatensatzes. Bei einer redundanten Positionsberechnung, ist eine Überprüfung der berechneten bzw. erfassten Signale möglich. Bei den Trackingsensoren kann es sich um aktive Sensoren (zum Beispiel LED-basierte Sensoren) oder um passive Sensoren (zum Beispiel reflektierende Sensoren, die ein Trackingsignal einer stereoskopischen Kamera empfangen und an eine entsprechende Empfangseinheit zurücksenden bzw. reflektieren) bestehen. In einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst das Trackingsystem eine auf Rollen gelagerte, verfahrbare Trägerstruktur zur Aufnahme einer Kamera oder eines sonstigen Navigationssystems.
  • Die Berechnungseinheit ist eine computerbasierte Einheit und dient zur Datenfusion navigierter Einzel-SPECT-Messungen und rekonstruierten (insbesondere dreidimensionalen) Bilddaten. Die Berechnungseinheit dient des Weiteren dazu, die kombinierten anatomischen und funktionellen Bilddatensätze auf einem Anzeigegerät (zum Beispiel einem Monitor) darzustellen. Optional kann die Berechnungseinheit noch Schnittstellen zu weiteren Computer-basierten Instanzen haben, beispielsweise zu einem Speicherungssystem oder Schnittstellen zu anderen medizintechnischen Systemen. Die Berechnungseinheit ist in einem angeschlossenen Computer integriert. Vorzugsweise kann sie auch auf einem angeschlossenen Computer integriert sein (zum Beispiel auf einem Rekonstruktionsrechner). Die Berechnungseinheit umfasst ein Softwaremodul, das Mittel aufweist, die zur Datenfusion der erfassten Bilddaten bestimmt ist. Alternativ kann die Berechnungseinheit auch einen Mikrochip umfassen, der die Funktionalität des vorstehend beschriebenen Softwaremoduls wiederspiegelt. Eine wesentliche Aufgabe der Berechnungseinheit besteht in der ortsgenauen Projektion der SPECT-Bilddaten in das dreidimensionale C-Bogenbild. Mit der erfindungsgemäßen Überblende- oder Einblendetechnik kann weiterhin eine Navigationsmöglichkeit in den fusionierten Bilddaten erreicht werden.
  • Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, dass mit dieser fusionierten Bildgebung eine intraoperative Unterscheidung zwischen gesunden und pathologischen Strukturen nicht mehr erforderlich ist, da die Einblendung der funktionellen SPECT-Bilddaten bereits eine eindeutige Identifizierung von pathologischem Gewebe ermöglicht. Die funktionellen SPECT-Bilddaten können farblich gekennzeichnet werden.
  • Je nach Anwendung des Systems wird im Vorfeld in einer Weiterbildung der Erfindung eine Konfigurationsmöglichkeit bereitgestellt, bei der der Anwender angeben kann, welche Gewebestrukturen auf welche Art und Weise (zum Beispiel welche Farbe oder welche sonstige Hervorhebung) dargestellt werden sollen.
  • In einer Variante der Erfindung wird der von der Berechnungseinheit berechnete fusionierte Bilddatensatz zumindest hinsichtlich der funktionellen Informationen farblich codiert.
  • Die funktionellen Bilddaten werden positionskorreliert in den rekonstruierten Bilddatensatz eingeblendet. Hier sind zwei Varianten vorgesehen: zum Einen kann die jeweilige anatomische Struktur des rekonstruierten Bilddatensatzes des C-Bogens durch die funktionalen SPECT-Bilddaten überlagert werden. Zum Anderen ist es möglich, hier eine transparente Darstellung der SPECT-Daten vorzusehen, sodass zusätzlich zu den SPECT-Daten auch noch die anatomischen Daten als Hintergrundinformation sichtbar sind.
  • Wie vorstehend bereits erwähnt, kann das Trackingsystem elektromagnetisch, optisch und/oder mechanisch ausgebildet sein. Das elektromagnetische Trackingsystem umfasst einen oder mehrere elektromagnetische Feldgeneratoren zur Emission eines elektromagnetischen Feldes, das von elektromagnetischen Sensoren empfangen wird. Die an den Sensoren empfangenen Signale werden umgewandelt, um die Position der Sensoren zu erfassen. Dabei sind die Sensoren an den Strukturen befestigt, deren Position getrackt werden soll (also insbesondere an dem C-Bogen, insbesondere an dem Detektor, am Patienten, an chirurgischen Instrumenten und/oder an anderen Strukturen). Als optisches System ist eine Kamera vorgesehen und beweglich anordnungsfähige Navigationssensoren. Die Positionsmessung bzw. -erfassung ist jedoch nicht auf die vorstehend erwähnten Alternativen beschränkt, sondern kann kumulativ oder alternativ auch mechanische Kopplungen oder elektromechanische Kopplungen verwenden.
  • Die mobile SPECT-Messsonde kann einen Kollimator umfassen, um in der Ebene eine bessere Auflösung zu erreichen; sie kann alternativ jedoch auch ohne Kollimator ausgebildet sein. Die SPECT-Signale werden nur oberflächen-nah erfasst, sodass keine Tiefeninformation vorhanden ist. Entsprechend ist bei Überblendung des rekonstruierten Bildvolumens mit dem lokalen SPECT-Signal nur die Projektion des SPECT-Signals auf der Oberfläche des Patienten realisierbar.
  • Eine weitere Aufgabenlösung besteht in einem Verfahren zur Gewebebestimmung gemäß den beiliegenden Verfahrensansprüchen und in einer Verwendung dieses Verfahrens bei einer Geweberesektion oder Gewebeuntersuchung von Gewebestrukturen, die gesundes und pathologisches Gewebe umfassen. Erfindungsgemäß erfolgt das Berechnen und Darstellen eines fusionierten Bilddatensatzes, bei dem die erfassten funktionellen Bilddaten ortsgenau in die erfassten anatomischen Bilddaten eingeblendet werden über eine Berechnungseinheit.
  • Eine weitere Aufgabenlösung besteht deshalb auch in einer Berechnungseinheit, die zur Berechnung eines fusionierten Bilddatensatzes bestimmt ist. Der fusionierte Bilddatensatz besteht aus rekonstruierten (vorzugsweise: dreidimensionalen) Bilddaten, die von einer bildgebenden Einheit eines C-Bogens erfasst worden sind und in die SPECT-Signale eingeblendet werden, die von einem SPECT-Einkristall erfasst worden sind. Die SPECT-Signale sind vorzugsweise positionskorreliert in das C-Bogenbild eingeblendet. Da die Position der SPECT Daten ausschließlich durch die Position des Einkristalls gegeben sind, erlaubt diese Methode keine eindeutige Tiefenauflösung dieser Daten. Daher wird die Überlagerung oder Einblendung in einer Variante der Erfindung vorzugsweise so realisiert, dass die Daten an der entsprechenden Oberfläche der 3D-Bildgebung mit diesen korreliert werden. Eventuell kann man den Daten eine Tiefe zumessen (allerdings mit konstanter Intensität). Dies ist in der Regel kein Problem, da die chirurgischen Strukturen oder Objekte, um die es hier im Wesentlichen geht, oberflächen-nah sind. Der Chirurg muss daher die Zuordnung zu den Objekten, die an dieser Stelle oberflächen-nah an gleicher Stelle vorkommen (übereinstimmende x, y-Koordinaten), selber treffen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung näher im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen erläutert. Dabei werden auch alternative Ausführungsformen der Erfindung, weitere Merkmale und vorteilhafte Weiterbildungen, sowie Vorteile der Erfindung beschrieben. In dieser zeigen:
  • 1 eine schematische Übersichtsdarstellung über eine medizinische Anordnung gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung und
  • 2 zeigt einen fusionierten Bilddatensatz, der mittels eines Verfahrens der vorliegenden Erfindung erfasst worden ist und
  • 3 eine schematische Darstellung des SPECT-Signalerfassungsvorganges gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 1 ein beispielhafter Aufbau eines erfindungsgemäßen intraoperativen Systems zur Gewebebestimmung näher erläutert.
  • Ein im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichneter C-Bogen dient zur Erfassung von anatomischen Bilddaten. Er umfasst einen Detektor 12, insbesondere einen Flachdetektor 12, der in 1 auf der oberen Seite des C-Bogens 10 dargestellt ist. Dieser umfasst auf der unteren Seite eine Röntgenstrahlquelle 16. Zwischen Strahlquelle 16 und Detektor 12 ist ein Patientenlagerungstisch 14 vorgesehen, auf dem der Patient gelagert ist. Zusätzlich zum operativen C-Bogen 10 befindet sich ein Trackingsystem T, das als Navigationssystem dient im Operationssaal. Das Trackingsystem T umfasst zumindest einen Trackingsignalgeber und zumindest einen Trackingsignalempfänger und möglicherweise noch Sensoren 22, die an Strukturen befestigt werden, deren Position zu tracken ist.
  • Für das Trackingsystem können unterschiedliche Varianten zum Einsatz kommen. In dem in 1 dargestellten Beispiel handelt es sich um ein optisches, insbesondere ultraschallbasiertes Trackingsystem. Das erfindungsgemäße Konzept kann jedoch auch mit anderen optischen oder anderen Signalformen für ein Trackingsystem eingesetzt werden (elektromagnetisch, mechanisch, etc.). In dem Beispiel in 1 umfasst das Trackingsystem T ein stereoskopisches Kamerapaar 24-1, 24-2. Die Kameraanordnung 24-1, 24-2 ist auf einem Kameraständer 26 befestigt, der vorzugsweise verfahrbar ist. Vorzugsweise ist der Kameraständer 26 getrennt vom C-Bogen 10 positionierbar. Das Trackingsystem T umfasst des Weiteren einen Signalgeber, der zum Aussenden von optischen Signalen bestimmt ist, die von den Navigations- oder Trackingsensoren 22 empfangen und wieder zurück reflektiert werden, um von dem Trackingsystem T und insbesondere dessen Signalempfänger empfangen und verarbeitet zu werden.
  • Durch die in 1 gestrichelt dargestellten Linien soll angedeutet werden, dass von einem Trackingsensor 22 zwei Signale empfangen und wieder reflektiert werden. Daraus kann dann aufgrund der fixen, vorgegebenen geometrischen Position (insbesondere Abstand) die exakte Position des Sensors 22 berechnet werden.
  • Die Sensoren 22 sind an dem Detektor 16 und an einer SPECT-Messsonde 30 befestigt. Die SPECT-Messsonde 30 ist eine mobile Gamma-Kamera, deren Aufbau detaillierter im Zusammenhang mit 3 erläutert wird. Die Messsonde 30 dient zum Empfang von SPECT-Signalen, die vom Körper des Patienten P ausgesendet werden, nachdem dem Patienten P ein Radiopharmakon (Tracer) 50 injiziert worden ist.
  • Das Funktionsprinzip der SPECT-Messung wird nachstehend detaillierter im Zusammenhang mit 3 erläutert.
  • Nachdem dem Patienten P ein Radiopharmakon 50 injiziert worden ist, das einen mittel- oder niederenergetischen Gamma-Strahler, wie beispielsweise 99mTc als Radionuklid, umfasst. Das Radiopharmakon reichert sich in den unterschiedlichen Gewebestrukturen des Patienten P unterschiedlich an. Je nach Art der Untersuchung (zum Beispiel Schilddrüse, Herz, Lunge, Knochenmark, Leber etc.) können unterschiedliche Radiopharmaka zum Einsatz kommen. Beispielsweise wird für Schilddrüsenuntersuchungen üblicherweise Pertechnetat, für Herzuntersuchungen unter anderem Thallium, für Knochenmarkuntersuchungen üblicherweise Kolloide etc. verwendet.
  • Nach der Verstoffwechselung des Radiopharmakons 50 und dessen Anreicherung im Gewebe (was in 3 in dem unregelmäßigen Umriss mit der dunklen Struktur angedeutet sein soll, kann die Gamma-Strahlung von der SPECT-Messsonde 30 empfangen werden.
  • Die SPECT-Messsonde 30 funktioniert nach dem Prinzip einer bekannten Gamma-Kamera. Die im Patienten P entstehende Gamma-Strahlung trifft parallel kollimiert auf einen Einkristall, insbesondere einen Szintillationskristall. Hinter dem Einkristall befinden sich Photomultiplier 32. Auf der rechten Seite der SPECT-Messsonde 30, die in 3 dargestellt ist, soll mit dem Bezugszeichen 33 die Signalverteilung des SPECT-Messsignals dargestellt sein. Das SPECT-Messsignal kann dann an weitere Instanzen und angeschlossene Schnittstellen zur weiteren Verarbeitung weitergereicht werden. Dies soll in 3 durch den nach rechts weisenden Pfeil dargestellt sein. Dass SPECT-Messsignal wird üblicherweise an ein Rekonstruktionsprogramm weitergeleitet, um interpretierbare und darstellbare Schnittbilder zu erzeugen. Die so erzeugten SPECT-Aufnahmen werden erfindungsgemäß positionskorreliert in das dreidimensionale C-Bogenbild integriert oder eingeblendet. Dies erfolgt vorzugsweise automatisch.
  • In 2 ist eine beispielhafte Darstellung eines fusionierten Datensatzes dargestellt. Das dort gezeigte Bild betrifft die Darstellung eines Patienten P im Halsbereich mit Lymphknoten als rekonstruiertes C-Bogen-Schnittbild. Ein Teil des C-Bogen-Schnittbildes ist von einem SPECT-Bild überlagert. Erfindungsgemäß wird das SPECT-Bild ortsgenau in das 3D-C-Bogenbild hinein projiziert, sodass der Arzt während der Operation präzise zwischen pathologischen Lymphknoten und gesunden Lymphknoten unterscheiden kann.
  • Die Datenfusion wird durch die Berechnungseinheit durchgeführt. Dafür ist es erforderlich, dass sowohl der rekonstruierte Bilddatensatz (des C-Bogens 10) und das SPECT-Bild vorliegen. Wann die SPECT-Bildgebung und die CT-Bildgebung erfolgen ist für die Umsetzung des erfindungsgemäßen Konzeptes ohne Belang. So ist es möglich, dass die SPECT-Bildgebung nach, während oder vor der C-Bogen-Bildgebung ausgeführt wird.
  • Auch muss die SPECT-Bildgebung nicht in allen Bereichen ausgeführt werden, in denen die C-Bogen-Bildgebung erfolgt. Üblicherweise werden nur einzelne Ausschnitte des C-Bogen gescannten Körperbereichs für die SPECT-Bildgebung verwendet.
  • Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist es vorgesehen, dass der fusionierte Bilddatensatz navigierbar ist. Mit anderen Worten können die Bildaufnahmen während der Operation verwendet werden, um über die dargestellten Bilddaten zu navigieren. Dabei ist es insbesondere vorgesehen, dass das Operationsbesteck auch mit Trackingsensoren 22 ausgebildet ist, um die Position des jeweiligen Instruments in dem dargestellten datenfusionierten Bild verfolgen zu können.
  • Zusammenfassend lässt sich die Erfindung wie folgt beschreiben. Es wird eine C-Bogen/SPECT-Anordnung bereitgestellt zur kombinierten Bildgebung mit fusionierten CT- und SPECT-Bilddatensätzen. Dabei wird das Trackingsystem T verwendet, um eine Zuordnung zwischen dem C-Bogen-Bilddaten und den SPECT-Bilddaten erreichen zu können. Das Ergebnis der Datenfusion wird als kombinierter Datensatz auf einem Monitor dargestellt.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    C-Bogen
    12
    Detektor
    14
    Patiententisch
    16
    Röntgenstrahlquelle
    P
    Patient
    T
    Trackingsystem
    22
    Trackingsensoren
    24-1, 24-2
    Kamera
    26
    Kameraständer
    30
    SPECT-Messsonde
    31
    γ-Quant-Kollimator
    32
    Photomultiplier
    33
    Signalverteilung
    50
    Radiopharmakon
    52
    Radionuklid

Claims (9)

  1. Intraoperativ einsetzbare medizinische Anordnung zur Gewebebestimmung eines Patienten, umfassend: – Einen C-Bogen (10) zur Erfassung von anatomischen Bilddaten – Zumindest eine mobile SPECT-Messsonde (30) zur Erfassung eines SPECT-Signals, das von einem injizierten und verstoffwechselten SPECT-Tracer (52) emittiert wird zur Erfassung von funktionellen Bilddaten – Ein Trackingsystem (T) zur Positionserfassung und eineindeutigen Zuordnung zumindest zwischen einer Position der SPECT-Messsonde (30) und einer Position des C-Bogens (10) – Eine Berechnungseinheit, die zur Berechnung und Darstellung eines fusionierten Bilddatensatzes bestimmt ist, bei dem die erfassten funktionellen Bilddaten ortsgenau in die erfassten anatomischen Bilddaten eingeblendet werden.
  2. Anordnung nach Patentanspruch 1, bei der das Trackingsystem (T) eine mobile, stereoskopische Kamera (24-1, 24-2) und bewegliche Navigationssensoren (22) umfasst.
  3. Anordnung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei der das Trackingsystem (T) elektromagnetisch, optisch und/oder mechanisch ist.
  4. Anordnung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei der die anatomischen Bilddaten hochaufgelöst sind und/oder als zwei- oder dreidimensionale Bilddaten rekonstruiert werden und/oder von einem Computertomographen oder einem Ultraschallgerät erfasst werden.
  5. Anordnung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei der die mobile SPECT-Messsonde (30) eine Gamma-Kamera (24-1, 24-2), insbesondere eine Einkristallkamera, ist, die zur Erfassung der Gammastrahlung des injizierten Tracers (52) bestimmt ist.
  6. Anordnung nach einem der vorstehenden Patentansprüche, bei der das Trackingsystem (T) zusätzlich noch eine Position des Patienten (P) und/oder eine Position eines rekonstruierten Bilddatensatzes des C-Bogens (10) erfasst und zuordnet.
  7. Verfahren zur intraoperativen Gewebebestimmung eines Patienten (P), dem ein SPECT-Tracer (52) injiziert wurde, umfassend: – Erfassen von anatomischen Bilddaten zur Rekonstruktion eines Bilddatensatzes mittels eines C-Bogens (10) – Erfassen eines SPECT-Signals mittels zumindest einer mobilen SPECT-Messsonde (30), das von dem injizierten und verstoffwechselten SPECT-Tracer (52) emittiert wird zur Berechnung von funktionellen Bilddaten – Lokalisieren der SPECT-Messsonde (30) und des C-Bogens (10) mittels eines Trackingsystems (T) und Zuordnen der Positionen – Berechnen und Darstellen eines fusionierten Bilddatensatzes, bei dem die erfassten funktionellen Bilddaten ortsgenau in die erfassten anatomischen Bilddaten eingeblendet werden.
  8. Verfahren nach Patentanspruch 7, bei dem in dem fusionierten Bilddatensatz das SPECT-Messsignal und/oder noch weitere Metadaten eingeblendet werden, umfassend Daten über eine Substanz des applizierten Tracers (52) oder eines Radiopharmakons (50), zeitliche Daten, umfassend Uptakephase und/oder Messzeitpunkt.
  9. Verwendung eines Verfahrens nach einem der Patentansprüche 7 oder 8 bei einer Geweberesektion von pathologischen Gewebestrukturen.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014110570A1 (de) * 2014-07-25 2016-01-28 Surgiceye Gmbh Bilderzeugungsapparat und -verfahren mit Kombination von funktionaler Bildgebung und Ultraschallbildgebung
WO2017148706A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Koninklijke Philips N.V. Hybrid x-ray and gamma imaging system
US12011248B2 (en) 2018-05-10 2024-06-18 University Of Washington Multi-detector personalized home dosimetry garment

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10015826A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-11 Siemens Ag System und Verfahren zur Erzeugung eines Bildes

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10015826A1 (de) * 2000-03-30 2001-10-11 Siemens Ag System und Verfahren zur Erzeugung eines Bildes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Crystal Photonics GmbH: Bedienungsanleitung Gamma-Sondensystem Crystal Probe (mit mehreren Sonden). München, Ausgabe 10-09-2010. - Firmenschrift *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014110570A1 (de) * 2014-07-25 2016-01-28 Surgiceye Gmbh Bilderzeugungsapparat und -verfahren mit Kombination von funktionaler Bildgebung und Ultraschallbildgebung
WO2017148706A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-08 Koninklijke Philips N.V. Hybrid x-ray and gamma imaging system
CN108778137A (zh) * 2016-03-03 2018-11-09 皇家飞利浦有限公司 混合x射线和伽马成像系统
CN108778137B (zh) * 2016-03-03 2022-10-18 皇家飞利浦有限公司 混合x射线和伽马成像系统
US12011248B2 (en) 2018-05-10 2024-06-18 University Of Washington Multi-detector personalized home dosimetry garment

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