DE102011114333A1 - Method for registering C-arm X-ray device suitable for three-dimensional reconstruction of X-ray volume, involves producing X-ray projection of X-ray marks with C-arm X-ray unit - Google Patents

Method for registering C-arm X-ray device suitable for three-dimensional reconstruction of X-ray volume, involves producing X-ray projection of X-ray marks with C-arm X-ray unit Download PDF

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Abstract

The method involves producing an X-ray projection of the X-ray marks with a C-arm X-ray unit and a position determination of an arrangement of the navigation marks of a registration phantom by a position determination device for two registration positions of the C-arm X-ray unit. The position of an X-ray receiver is determined in a coordination system of the position determination device in one of the two registration positions of the C-arm X-ray unit.

Description

Medizinische Eingriffe an lebenden Objekten werden zunehmend mittels Navigationsunterstützung durchgeführt. Darunter versteht man die mittels eines Lageerfassungssystems unterstützte Führung eines Instrumentes relativ zu einem in Behandlung stehenden Gewebebereichs des Objektes. Von besonderem Interesse ist die Navigation in Bereichen, die sich einer optischen Kontrolle des Operateurs entziehen, weil das Instrument beispielsweise in das Innere des Objektes eingeführt wurde. Hierzu wird die Führung des Instrumentes, beispielsweise eines Bohrwerkzeugs, in einem beispielsweise von einem C-Bogen-Röntgengerät aufgenommenen virtuellen Röntgenvolumen vorgenommen, welches mittels eines bildgebenden Verfahrens vor oder während der Operation ermittelt wurde. Um eine Navigation mit hoher Genauigkeit zu gewährleisten, wird das Koordinatensystem des Röntgenvolumens in einem Registriervorgang mit dem des Lageerfassungssystem registriert, d. h. zur Deckung gebracht.Medical interventions on living objects are increasingly carried out by means of navigation support. This is understood as meaning the guidance of an instrument supported by a position detection system relative to a tissue area of the object being treated. Of particular interest is the navigation in areas that elude a visual control of the surgeon, for example, because the instrument has been introduced into the interior of the object. For this purpose, the guidance of the instrument, for example a drilling tool, is made in a virtual X-ray volume recorded, for example, by a C-arm X-ray apparatus, which was determined by means of an imaging method before or during the operation. In order to ensure navigation with high accuracy, the coordinate system of the X-ray volume is registered in a registration process with that of the position detection system, d. H. brought to cover.

Bei der Registrierung wird beispielsweise ein Registrierphantom verwendet, das röntgenpositive Marken, im folgenden kurz ”Röntgenmarken” genannt und vom Lageerfassungssystem erfaßbare Marken, im folgenden kurz ”Navigationsmarken” genannt in einer festen Raumbeziehung zueinander enthält.During registration, for example, a Registrierungsphantom is used, the x-ray-positive marks, hereinafter referred to as "X-ray marks" and detectable by the position detection system marks, hereinafter referred to as "navigation marks" in a fixed spatial relationship to each other.

Aus der DE 102 02 091 A1 ist eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Ermittlung einer Koordinatentransformation unter Verwendung eines Phantoms bekannt, an dem röntgenpositive Marken und von einem Lageerfassungssystem erfaßbare Marken in einer festen räumlichen Beziehung zueinander angeordnet sind. Bei einem Scan zur Erzeugung von 2D-Röntgenprojektionsaufnahmen werden die Koordinaten der röntgenpositiven Marken im rekonstruierten 3D-Volumen ermittelt und zum Abgleich an das Lageerfassungs- und Navigationssystem übermittelt.From the DE 102 02 091 A1 For example, an apparatus and method for determining a coordinate transformation using a phantom is known in which x-ray positive marks and marks detectable by a position detection system are arranged in a fixed spatial relationship with each other. In a scan to produce 2D X-ray projection images, the coordinates of the X-ray positive marks in the reconstructed 3D volume are determined and transmitted to the position detection and navigation system for comparison.

Die US-Patentschrift US 5 835 563 A betrifft ein Röntgenphantom, das während einer Röntgenuntersuchung fest mit dem Patienten verbunden bleibt und die Genauigkeit der Darstellungen bei der Digitalen Substraktions-Angiografie (DAS) verbessert.The US patent US Pat. No. 5,835,563 relates to an X-ray phantom that remains firmly attached to the patient during an X-ray examination and improves the accuracy of digital subtraction angiography (DAS) imaging.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Registrierung des Koordinatensystems des Röntgenvolumens eines C-Bogen-Röntgengeräts mit dem Koordinatensystem des Lageerfassungssystems zur Verfügung zu stellen, das kostengüstig durchführbar ist, wobei die Registrierung nach einer räumlichen Verlagerung des C-Bogen-Röntgengeräts wieder herstellbar ist.The object of the invention is to provide a method for registering the coordinate system of the X-ray volume of a C-arm X-ray device with the coordinate system of the position detection system, which is kostenGüstig feasible, the registration after a spatial displacement of the C-arm X-ray device produced again is.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Registrierung unter Verwendung eines Registrierphantoms erfolgt, wie es üblicherweise bei der Registrierung von Röntgenaufnahmen zur 2D-Navigation verwendet wird und welches vorzugsweise punktförmige oder kugelförmige Röntgenmarken und von einem Lageerfassungssystem erfassbare Navigationsmarken in einer definierten räumlichen Beziehung zueinander aufweist. Von dem in zwei unterschiedlichen räumlichen Orientierungen positionierten Registrierphantom wird jeweils eine Röntgenprojektion mit dem C-Bogen-Röntgengerät mit unterschiedlichen Aufnahmegeometrien aufgenommen und eine Lagebestimmung des Registrierphantoms mittels des Lageerfassungssystems durchgeführt. Die Lage der Projektionen der Röntgenmarken in den Projektionsaufnahmen wird automatisch ermittelt und in einem Identifizierungsschritt den jeweiligen Röntgenmarken des Registrierphantoms zugeordnet. Die Lage des Röntgenstrahlenempfängers wird wenigstens in einer Registrierposition des C-Bogen-Röntgengeräts ermittelt und abgespeichert.The object of the invention is achieved in that the registration takes place using a Registrierungsphantoms, as is commonly used in the registration of X-ray 2D navigation and which preferably point or spherical X-ray marks and detectable by a position detection system navigation marks in a defined spatial relationship to each other having. An X-ray projection with the C-arm X-ray apparatus with different acquisition geometries is recorded in each case from the registration phantom positioned in two different spatial orientations and a position determination of the registration phantom is carried out by means of the position detection system. The position of the projections of the X-ray marks in the projection photographs is automatically determined and assigned to the respective X-ray marks of the registration phantom in an identification step. The position of the X-ray receiver is determined and stored at least in a registration position of the C-arm X-ray device.

Für jede der beiden Projektionsaufnahmen wird mittels eines Kamerakalibrierungsverfahren, ausgehend von Punktekorrespondenzen, wie sie beispielsweise in R. Y. TSai, ”A Versatile Camera Calibration Techniaue for High-Accuracy 3D Machine Vision Metrology Using Off-theshelf TV Cameras and Lenses”, IEEE Journal of robotics and automation, Vol. RA-3, NO. 4, August 1987 , beschrieben sind, oder nach den im Kapitel 1.6 ”Camera Calibration” angegebenen Rechenvorschriften aus der Veröffentlichung von Mubarak Shah: ”Fundamentals of Coputer Vision”, University of Central Florida, Orlando, 07. Dezember 1997, Fundstelle http://www.cs.ucf.edu/courses/cap6411/book.pdf aus den Koordinaten der Röntgenmarken im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems die Projektionsmatrix bestimmt, so daß nach der Kamerakalibrierung die beiden Projektionsmatrizen P1Navi und P2Navi vorliegen, die in einem Rechenspeicher zwischengespeichert werden.For each of the two projection shots is by means of a camera calibration method, starting from point correspondences, such as in RY TSai, "A Versatile Camera Calibration Technique for High-Accuracy 3D Machine Vision Metrology Using Off-theshelf TV Cameras and Lenses", IEEE Journal of Robotics and Automation, Vol. RA-3, NO. 4, August 1987 , described or according to the im Calculation instructions given in Chapter 1.6 "Camera Calibration" from the publication by Mubarak Shah: "Fundamentals of Coputer Vision", University of Central Florida, Orlando, December 7, 1997, reference http://www.cs.ucf.edu/courses/cap6411 /book.pdf determined from the coordinates of the X-ray marks in the coordinate system of the position detection system, the projection matrix, so that after the camera calibration, the two projection matrices P1Navi and P2Navi are present, which are cached in a computer memory.

Im Scanvolumen des C-Sogen-Röntgengeräts, welches ein um einen Scanmittelpunkt angeordnetes Volumen im Koordinatensystem des C-Bogen-Röntgengeräts darstellt und für welches nach einem Scan eine Volumenrekonstruktion durchgeführt werden kann, werden wenigstens drei Raumpunkte im Koordinatensystem des C-Bogen-Röntgengeräts beliebig gewählt, an denen virtuelle punktförmige Röntgenmarken angenommen werden. Mit Hilfe der bekannten Projektionsmatrizen P1Vol und P2Vol für die erste und die zweite Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts werden die Bildkoordinaten der virtuellen Röntgenmarken im Koordinatensystem des C-Bogen-Röntgengeräts berechnet.In the scan volume of the C-Sogen X-ray apparatus, which represents a volume centered around a scan center in the coordinate system of the C-arm X-ray apparatus and for which volume reconstruction can be performed after a scan, at least three spatial points in the coordinate system of the C-arm X-ray apparatus become arbitrary chosen where virtual point-like X-ray marks are assumed. Using the known projection matrices P1Vol and P2Vol for the first and second registration positions of the C-arm X-ray apparatus, the image coordinates of the virtual X-ray marks in the coordinate system of the C-arm X-ray apparatus are calculated.

In einem weiteren Verfahrensschritt werden mittels Rückprojektionen unter Verwendung der Projektionsmatrizen P1Navi und P2Navi aus den Projektionsbildern der virtuellen Röntgenmarken die zugehörigen Scharen der Projektionsgeraden im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems ermittelt. Zu jeder virtuellen Röntgenmarke erhält man für jedes Projektionsbild eine Projektionsgerade, die die virtuelle Röntgenmarke enthält. Der Schnittpunkt der Projektionsgeraden für eine virtuelle Röntgenmarke fällt mit dem Ort der jeweiligen virtuellen Röntgenmarke im Koordinatensystem des Lageerfassungssystem zusammen. Damit sind die Koordinaten der virtuellen Röntgenmarken sowohl im Koordinatensystem des C-Bogen-Röntgengeräts als auch im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems bestimmt.In a further method step, by means of backprojections using the projection matrices P1Navi and P2Navi from the projection images of the virtual X-ray marks, the associated sets of the projection line in the coordinate system of the position detection system determined. For each virtual X-ray mark, one projection straight line containing the virtual X-ray mark is obtained for each projection image. The intersection of the projection line for a virtual X-ray mark coincides with the location of the respective virtual X-ray mark in the coordinate system of the position detection system. Thus, the coordinates of the virtual X-ray marks are determined both in the coordinate system of the C-arm X-ray machine and in the coordinate system of the position detection system.

Als Ergebnis des Registrierungsverfahrens wird eine Koordinatentransformation VolTNavi zwischen dem Koordinatensystem ”Vol” des C-Bogen-Röntgengeräts und dem Koordinartensystem ”Navi” des Lageerfassungssystems ermittelt. Hierfür wird ein bekanntes Rechenverfahren verwendet, beispielsweise das Matchingverfahren nach Umeyama ( Umeyama, S.: ”Least-squares estimation of transformation Parameters between two point Patterns” in IEEE mransactions an Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 13 Issue 4, April 1991, pages 376–380 ).As a result of the registration process, a coordinate transformation VolTNavi between the coordinate system "Vol" of the C-arm X-ray machine and the coordinate system "Navi" of the position detection system is determined. For this purpose, a known calculation method is used, for example the matching method according to Umeyama ( Umeyama, S .: "Least-squares estimation of transforming parameters between two point patterns" in IEEE mransactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 13 Issue 4, April 1991, pages 376-380 ).

Zu der Koordinatentransformation Vo1TNavi wird wenigstens in der ersten Registrierstellung ”Regt” des C-Bogen-Röntgengeräts die Lage des Röntgenstrahlenempfängers im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems ermittelt, nämlich NaviTReg1 und statt VolTVavi die verschiebeinvariante Matrix VolTReg1 = VolTNavi·NaviTReg1 abgespeichert.For the coordinate transformation Vo1TNavi, the position of the X-ray receiver in the coordinate system of the position detection system is determined at least in the first registration position "Regt" of the position detection system, namely NaviTReg1 and instead of VolTVavi the shift-invariant matrix VolTReg1 = VolTNavi · NaviTReg1 is stored.

Bei einer späteren Verwendung des C-Bogen-Röntgengeräts, nachdem dieses zwischenzeitlich verlagert worden war, wird die Position des Röntgenstrahlenempfängers in der ersten Registrierstellung Regl im verlagerten Koordinatensystem Navi' des Lageerfassungssystem ermittelt, nämlich RegiTNavi' und eine Koordinatentransformation VolTNavi' = Vo1TReg1·Reg1TNavi' ermittelt und für die Navigation verwendet.In a later use of the C-arm X-ray apparatus, after this has been relocated in the meantime, the position of the X-ray receiver in the first registration position Regl is determined in the displaced coordinate system Navi 'the position detection system, namely RegiTNavi' and a coordinate transformation VolTNavi '= Vo1TReg1 · Reg1TNavi' determined and used for navigation.

Das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere die Verfahrensschritte zur Aufnahme von Projektionsaufnahmen und zur Lagebestimmung unter Verwendung eines Registrierphantoms werden an Hand der Abbildungen näher erläutert.The method according to the invention and in particular the method steps for recording projection images and for determining the position using a registration phantom are explained in more detail with reference to the figures.

Die Abbildungen 1 bis 4 weisen jeweils drei schematische Abbildungen eines C-Bogen-Röntgengeräts (1) mit einem Röntgenstrahlenempfänger (3) und einer Röntgenstrahlenquelle (4) auf. In allen Abbildungen ist ein Registrierphantom (2) mit einer Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) und einer Anordnung (20) von Navigationsmarken (21, 22, 23) dargestellt. Die Röntgenmarken, von denen schematisch nur 3 Röntgenmarken (11, 12, 13) dargestellt sind, stehen in bekannter räumlicher Beziehung zu den hier schematisch dargestellten drei Navigationsmarken (21, 22, 23), deren Lage bezüglich eines im Folgenden als ”Navi” bezeichneten Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (5) erfaßbar ist. Das C-Bogen-Röntgengerät weist mehrfache Verstellmöglichkeiten auf, wobei für eine Reihe von C-Bogen-Positionen die Projektionsmatrizen in einem C-Bogen-festen Koordinatensystem bekannt sind. Diese Reihe von C-Bogen-Positionen oder ein Teil davon bilden die Positionen eines Scans, mit dem eine 3D-Rekonstruktion eines Röntgenvolumens rekonstruierbar ist. Das C-Bogenfeste Koordinatensystem wird im Folgenden mit ”Vol” bezeichnet.The pictures 1 to 4 each have three schematic illustrations of a C-arm X-ray machine ( 1 ) with an X-ray receiver ( 3 ) and an X-ray source ( 4 ) on. In all illustrations is a registration phantom ( 2 ) with an arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) and an arrangement ( 20 ) of navigation marks ( 21 . 22 . 23 ). The X-ray marks, of which only 3 X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) are in known spatial relationship to the three navigation marks shown schematically ( 21 . 22 . 23 ), whose position with respect to a coordinate system of the position detection system (hereinafter referred to as "Navi") ( 5 ) is detectable. The C-arm X-ray apparatus has multiple adjustment possibilities, wherein for a number of C-arm positions the projection matrices are known in a C-arm-fixed coordinate system. This series of C-arm positions or a portion thereof forms the positions of a scan that can be used to reconstruct a 3D reconstruction of an X-ray volume. The C-arm fixed coordinate system is hereinafter referred to as "Vol".

Die Abbildungen 1 bis 4 geben schematisch vier Varianten von C-Bogen-Röntgengerät und Registrierphantom an, mit denen

  • – für eine in den mit a) bezeichneten Figuren erste Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) wird eine erste Projektionsaufnahme der Anordnung (10) der Röntgenmarken des Registrierphantoms aufgenommen,
  • – für eine in den mit b) bezeichneten Figuren zweite Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) wird eine zweite Projektionsaufnahme der gegenüber der Anordnung aus den mit a) bezeichneten Figuren verlagerte Anordnung (10) der Röntgenmarken des Registrierphantoms (2) aufgenommen, – für die beiden Anordnungen der den mit a) und b) bezeichneten Figuren wird jeweils die Lage der Anordnung (20) der schematisch dargestellten drei Navigationsmarken (21, 22, 23) mit dem Lageerfassungssystem (5) erfaßt und zusätzlich für eine der beiden Registrierstellungen des C-Bogen-Röntgengeräts (1) die Lage des Röntgenstrahlenempfängers (3) mittels des Lageerfassungssystems (5) bestimmt. – Nach Abschluß der Messungen zur Registrierung wird wenigstens die Anordnung (10) der Röntgenmarken (11, 12, 13) vom C-Bogen-Röntgengerät (1) entfernt. Die Konfiguration des C-Bogen-Röntgengeräts (1) nach Entfernung der Röntgenmarken (11, 12, 13) ist in den mit c) bezeichneten Figuren dargestellt. Diese Konfiguration wird zur nachfolgenden Anfertigung eines Scans eines nicht gezeigten Untersuchungsobjekts verwendet.
The pictures 1 to 4 schematically indicate four variants of C-arm X-ray device and Registrierungsphantom with which
  • For a first registration position of the C-arm X-ray apparatus in the figures marked with a) ( 1 ) is a first projection image of the arrangement ( 10 ) of the X-ray marks of the registration phantom,
  • For a second registration position of the C-arm X-ray apparatus in the figures designated b) 1 ) is a second projection image of the arrangement relative to the arrangement of the figures designated with a) ( 10 ) of the X-ray marks of the registration phantom ( 2 ), for the two arrangements of the figures denoted by a) and b) the position of the arrangement ( 20 ) of the schematically illustrated three navigation marks ( 21 . 22 . 23 ) with the position detection system ( 5 ) and additionally for one of the two registration positions of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) the position of the X-ray receiver ( 3 ) by means of the position detection system ( 5 ) certainly. - After completion of the measurements for registration at least the arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) from the C-arm X-ray machine ( 1 ) away. The configuration of the C-arm X-ray unit ( 1 ) after removal of the X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) is shown in the figures denoted by c). This configuration is used to subsequently make a scan of an examination subject, not shown.

In 1 ist die Verwendung eines Registrierphantoms (2) vorgesehen, bei dem die Anordnung (10) der Röntgenmarken (11, 12, 13) von der Anordnung (20) der Navigationsmarken abtrennbar gestaltet ist. Die die Anordnungen (10) und (20) tragenden Teile des Registrierphantoms sind mittels Kupplungsteilen (40, 41) reproduzierbar kuppelbar. Nach Abschluß der Messungen zur Registrierung verbleibt in 1c die Anordnung (20) der Navigationsmarken am Röntgenstrahlenempfängers (3). Wird das C-Bogen-Röntgengerät (1) im Raum verlagert, so wird die Registrierung über die Messung der Lage des verlagerten Röntgenstrahlenempfängers (3) beispielsweise in der Registrierstellung von 1a und durch eine Koordinatentransformation im Lageerfassungssystem wieder hergestellt.In 1 is the use of a registration phantom ( 2 ), in which the arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) of the arrangement ( 20 ) of the navigation marks is designed detachable. Which the arrangements ( 10 ) and ( 20 ) carrying parts of the Registrierungsphantoms are by means of coupling parts ( 40 . 41 ) can be coupled reproducibly. After completion of the measurements for registration remains in 1c the order ( 20 ) of the navigation marks on the X-ray receiver ( 3 ). Is the C-arm X-ray machine ( 1 ) in the room, the registration is made by measuring the position of the displaced X-ray receiver ( 3 ), for example, in the registration position of 1a and restored by a coordinate transformation in the position detection system.

In 2 ist die Verwendung eines Registrierphantoms (2) mit einer Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) und einer Anordnung (20) von Navigationsmarken vorgesehen, die ohne Kontakt zum C-Bogen-Röntgengerät (1) beispielsweise von Hand gehalten in unterschiedlichen Stellungen in 2a und 2b positioniert werden. Zusätzlich ist der Röntgenstrahlenempfänger (3) mit einer Anordnung (20') von Navigationsmarken ausgerüstet, die entweder im Röntgenstrahlenempfänger integriert oder an diesem reproduzierbar und lösbar gehalten sind. Nach Abschluß der Messungen zur Registrierung verbleibt in 2c die Anordnung (20') der Navigationsmarken am Röntgenstrahlenempfängers (3). Wird das C-Bogen-Röntgengerät (1) im Raum verlagert, so wird die Registrierung über die Messung der Lage des verlagerten Röntgenstrahlenempfängers (3) beispielsweise in der Registrierstellung von 2a und durch eine Koordinatentransformation im Lageerfassungssystem wieder hergestellt.In 2 is the use of a registration phantom ( 2 ) with an arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) and an arrangement ( 20 ) provided by navigation marks which are not in contact with the C-arm X-ray machine ( 1 For example, held by hand in different positions in 2a and 2 B be positioned. In addition, the X-ray receiver ( 3 ) with an arrangement ( 20 ' ) equipped by navigation marks, which are either integrated in the X-ray receiver or held at this reproducible and detachable. After completion of the measurements for registration remains in 2c the order ( 20 ' ) of the navigation marks on the X-ray receiver ( 3 ). Is the C-arm X-ray machine ( 1 ) in the room, the registration is made by measuring the position of the displaced X-ray receiver ( 3 ), for example, in the registration position of 2a and restored by a coordinate transformation in the position detection system.

In 3 ist die Verwendung eines Registrierphantoms (2) mit einer Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) und einer Anordnung (20) von Navigationsmarken vorgesehen, das an dem C-Bogen-Röntgengerät (1) in einer beliebigen, Orientierung befestigt ist, wobei im befestigten Zustand die Anordnung (10) der Röntgenmarken (11, 12, 13) auf dem Röntgenstrahlenempfänger (3) abbildbar sind. Zusätzlich ist der Röntgenstrahlenempfänger (3) mit einer Anordnung (20') von Navigationsmarken ausgerüstet, die entweder im Röntgenstrahlenempfänger integriert oder an diesem reproduzierbar und lösbar gehalten sind. Nach Abschluß der Messungen zur Registrierung verbleibt in 3c die Anordnung (20') der Navigationsmarken am Röntgenstrahlenempfängers (3). Wird das C-Bogen-Röntgengerät (1) im Raum verlagert, so wird die Registrierung über die Messung der Lage des verlagerten Röntgenstrahlenempfängers (3) beispielsweise in der Registrierstellung von 3a und durch eine Koordinatentransformation im Lageerfassungssystem wieder hergestellt.In 3 is the use of a registration phantom ( 2 ) with an arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) and an arrangement ( 20 ) provided by navigation marks on the C-arm X-ray machine ( 1 ) is attached in any orientation, wherein in the attached state, the arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) on the X-ray receiver ( 3 ) are mapped. In addition, the X-ray receiver ( 3 ) with an arrangement ( 20 ' ) equipped by navigation marks, which are either integrated in the X-ray receiver or held at this reproducible and detachable. After completion of the measurements for registration remains in 3c the order ( 20 ' ) of the navigation marks on the X-ray receiver ( 3 ). Is the C-arm X-ray machine ( 1 ) in the room, the registration is made by measuring the position of the displaced X-ray receiver ( 3 ), for example, in the registration position of 3a and restored by a coordinate transformation in the position detection system.

In 4 ist die Verwendung eines Registrierphantoms (2) mit einer Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) und einer Anordnung (20) von Navigationsmarken vorgesehen, das an dem Röntgenstrahlenempfänger (3) des C-Bogen-Röntgengeräts (1) in einer definierten Orientierung lösbar befestigt ist. Hierfür sind an dem Röntgenstrahlenempfänger (3) und an dem Registrierphantom (2) Kupplungsteile (40, 451) vorgesehen. Nach Abschluß der Messungen zur Registrierung wird in 4c das Registrierphantom (2) vom Röntgenstrahlenempfänger (3) entfernt. Wird das C-Bogen-Röntgengerät (1) im Raum verlagert, so wird zunächst das Registrierphantom (2) an das C-Bogen-Röntgengerät (1) in der Registrierstellung nach 4a an den Röntgenstrahlenempfänger (3) mittels der Kupplungsteile (40, 41) angebaut. Die Registrierung wird über die Messung der Lage der Navigationsmarken (21, 22, 23) an dem verlagerten Röntgenstrahlenempfänger (3) in der Registrierstellung von 4a und durch eine Koordinatentransformation im Lageerfassungssystem (5) wieder hergestellt, ohne daß Röntgenstrahlung verwendet wird.In 4 is the use of a registration phantom ( 2 ) with an arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) and an arrangement ( 20 ) provided by navigation marks, which at the X-ray receiver ( 3 ) of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) is releasably secured in a defined orientation. For this purpose, at the X-ray receiver ( 3 ) and on the registration phantom ( 2 ) Coupling parts ( 40 . 451 ) intended. Upon completion of the measurements for registration will be in 4c the registration phantom ( 2 ) from the X-ray receiver ( 3 ) away. Is the C-arm X-ray machine ( 1 ) is displaced in space, the registration phantom ( 2 ) to the C-arm X-ray machine ( 1 ) in the registration position 4a to the X-ray receiver ( 3 ) by means of the coupling parts ( 40 . 41 ) grown. Registration is done by measuring the position of navigation marks ( 21 . 22 . 23 ) at the displaced X-ray receiver ( 3 ) in the registration position of 4a and by a coordinate transformation in the position detection system ( 5 ), without the use of X-radiation.

Das Verfahren zur Registrierung eines für eine 3D-Rekonstruktion eines Röntgenvolumens geeigneten C-Bogen-Röntgengeräts (1) mit einem Lageerfassungssystem (5) unter Verwendung eines Registrierphantoms (2), welches in einer definierten Raumbeziehung zueinander eine Anordnung (10) von wenigstens 3 Röntgenmarken (11, 12, 13) und eine Anordnung (20) von Navigationsmarken (21, 22, 23) aufweist, mittels derer die Positionen der Röntgenmarken (11, 12, 13) in einem Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (5) erfaßbar sind, wobei das C-Bogen-Röntgengerät (1) eine Röntgenstrahlenquelle (4) und einen Röntgenstrahlenempfänger (3) aufweist und ausgerüstet ist, um die Lage des Röntgenstrahlenempfängers (3) bezüglich des Lageerfassungssystems (5) in wenigstens einer Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) zu bestimmen, wird durch die Abfolge der folgenden Verfahrensschritte beschriebenen:

  • 1) Von dem Registrierphantom (2) wird in zwei unterschiedlichen räumlichen Orientierungen des Registrierphantoms (2) für zwei unterschiedliche Registrierstellungen des C-Bogen-Röntgengeräts (1) jeweils eine Röntgenprojektion der Röntgenmarken (11, 12, 13) mit dem C-Bogen-Röntgengerät (1) und eine Lagebestimmung der Anordnung (20) der Navigationsmarken (21, 22, 23) des Registrierphantoms (2) mittels des Lageerfassungssystems (5) angefertigt.
  • 2) In wenigstens einer der beiden Registrierstellungen des C-Bogen-Röntgengeräts (1) wird die Lage des Röntgenstrahlenempfängers (3) in einem Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (5) ermittelt und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) als NaviTRegl abgespeichert.
  • 3) Die Lage der Projektionen der Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) in den Projektionsaufnahmen wird automatisch ermittelt und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) abgespeichert.
  • 4) In einem Identifizierungsverfahrensschritt wird in jedem Projektionsbild einer Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) jedes Bild einer einzelnen Röntgenmarke (11, 12, 13) derjenigen Röntgenmarke (11, 12, 13) zugeordnet, die das jeweilige Bild der Röntgenmarke (11, 12, 13) verursacht hat.
  • 5) Für jede der beiden Projektionsaufnahmen werden mittels des Punktekorrespondenzverfahrens aus den Koordinaten der Röntgenmarken (11, 12, 13) im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems die Projektionsmatrizen P1navi und P2navi bestimmt und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) zwischengespeichert.
  • 6) Im Scanvolumen des C-Bogen-Röntgengeräts (1), das sich dadurch auszeichnet, daß es in allen Röntgenprojektionsaufnahmen eines Scans vollständig abgebildet wird, werden wenigstens drei Raumpunkte im Koordinatensystem des C-Bogen-Röntgengeräts (1) beliebig gewählt, an denen virtuelle punktförmige Röntgenmarken angenommen werden. Mit Hilfe der dem C-Bogen-Röntgengerät (1) zugeordneten, bekannten Projektionsmatrizen P1Vol und P2Vol werden für die beiden Registrierstellungen des C-Bogen-Röntgengeräts (1) die Bildkoordinaten der virtuellen Röntgenmarken berechnet.
  • 7) Mittels einer Rückprojektion unter Verwendung der Projektionsmatrizen P1Navi und P2Navi werden aus den Projektionsbildern der virtuellen Röntgenmarken die Koordinaten der jeweiligen virtuellen Röntgenmarken im Koordinatensystem des Lageerfassungssystem (1) ermittelt.
  • 8) Aus den Koordinaten der virtuellen Röntgenmarken im Koordinatensystem Navi des Lageerfassungssystems (2) und im Koordinatensystem Vol des C-Bogen-Röntgengeräts (1) wird die Koordinatentransformation VolTNavi ermittelt.
  • 9) Mit der in Verfahrensschritt 2) ermittelten und abgespeicherten Koordinatentransformation NaviTReg1 wird die verschiebeinvariante Matrix VolTReg1 = VolTNavi·NaviTReg1 errechnet und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) abgespeichert.
  • 10) Bei einer späteren Verwendung des C-Bogen-Röntgengeräts (1), nachdem dieses zwischenzeitlich verlagert worden war, wird die Position des Röntgenstrahlenempfängers (3) in der Registrierstellung Reg1 in dem verlagerten Koordinatensystem Navi' des Lageerfassungssystem (5) ermittelt, nämlich Reg1TNavi' und eine Koordinatentransformation VolTVavi' = VolTReg1·Reg1TNavi' ermittelt und für die Navigation mit dem verlagerten C-Bogen-Röntgengerät (1) verwendet.
The method for registering a C-arm X-ray apparatus suitable for 3D reconstruction of an X-ray volume ( 1 ) with a position detection system ( 5 ) using a Registrierungsphantoms ( 2 ), which in a defined spatial relationship to each other an arrangement ( 10 ) of at least 3 x-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) and an arrangement ( 20 ) of navigation marks ( 21 . 22 . 23 ), by means of which the positions of the X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) in a coordinate system of the position detection system ( 5 ) are detectable, wherein the C-arm X-ray device ( 1 ) an X-ray source ( 4 ) and an X-ray receiver ( 3 ) and is equipped to detect the position of the X-ray receiver ( 3 ) with regard to the position-finding system ( 5 ) in at least one registration position of the C-arm X-ray device ( 1 ) is determined by the sequence of the following process steps:
  • 1) From the registration phantom ( 2 ) is displayed in two different spatial orientations of the registration phantom ( 2 ) for two different registration positions of the C-arm X-ray device ( 1 ) an X-ray projection of the X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) with the C-arm X-ray device ( 1 ) and an orientation of the arrangement ( 20 ) of navigation marks ( 21 . 22 . 23 ) of the registration phantom ( 2 ) by means of the position detection system ( 5 ) prepared.
  • 2) In at least one of the two registration positions of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) the position of the X-ray receiver ( 3 ) in a coordinate system of the position detection system ( 5 ) and stored in a computer memory of the arithmetic unit ( 32 ) saved as NaviTRegl.
  • 3) The location of the projections of the arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) in the projection images is determined automatically and stored in a computer memory of the computing unit ( 32 ) stored.
  • 4) In an identification process step, in each projection image of an arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) every picture one single X-ray mark ( 11 . 12 . 13 ) of the X-ray mark ( 11 . 12 . 13 ) associated with the respective image of the X-ray mark ( 11 . 12 . 13 ).
  • 5) For each of the two projection photographs, the coordinates of the X-ray marks are determined by means of the point correspondence method ( 11 . 12 . 13 ) in the coordinate system of the position detection system, the projection matrices P1navi and P2navi determined and in a computer memory of the arithmetic unit ( 32 ) are cached.
  • 6) In the scan volume of the C-arm X-ray device ( 1 ), which is characterized in that it is completely imaged in all the x-ray projection images of a scan, at least three spatial points in the coordinate system of the C-arm x-ray apparatus ( 1 ) are chosen arbitrarily, where virtual point-like X-ray marks are assumed. With the help of the C-arm X-ray machine ( 1 ), known projection matrices P1Vol and P2Vol are used for the two registration positions of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) calculates the image coordinates of the virtual X-ray marks.
  • 7) By means of a back projection using the projection matrices P1Navi and P2Navi, the coordinates of the respective virtual X-ray marks in the coordinate system of the position detection system (FIG. 1 ).
  • 8) From the coordinates of the virtual X-ray marks in the coordinate system Navi of the position detection system ( 2 ) and in the coordinate system Vol of the C-arm X-ray machine ( 1 ), the coordinate transformation VolTNavi is determined.
  • 9) With the in process step 2 ) and stored coordinate transformation NaviTReg1 the shift-invariant matrix VolTReg1 = VolTNavi · NaviTReg1 is calculated and stored in a computing memory of the computing unit ( 32 ) stored.
  • 10) For later use of the C-arm X-ray unit ( 1 ), after this has been relocated in the meantime, the position of the X-ray receiver ( 3 ) in the registration position Reg1 in the displaced coordinate system Navi 'of the position detection system ( 5 ), namely Reg1TNavi 'and a coordinate transformation VolTVavi' = VolTReg1 * Reg1TNavi 'and for the navigation with the displaced C-arm X-ray device ( 1 ) used.

Es ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß nach einer räumlichen Verlagerung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) die Koordinaten des Röntgenstrahlenempfängers (3) in der ersten Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) mittels des Lageerfassungssystems (5) bestimmt werden und eine Koordinatentransformation im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (5) ermittelt wird, mit der die Koordinatentransformation VolTNavi aus Anspruch 1 multipliziert wird.It is provided in the invention that after a spatial displacement of the C-arm X-ray device ( 1 ) the coordinates of the X-ray receiver ( 3 ) in the first registration position of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) by means of the position detection system ( 5 ) and a coordinate transformation in the coordinate system of the position detection system ( 5 ) with which the coordinate transformation VolTNavi of claim 1 is multiplied.

Es ist im Rahmen der Erfindung ferner vorgesehen, daß die Ermittlung der Koordinatentransformation VolTNavi nach einem Matchingverfahren erfolgt, vorzugsweise nach dem Matchingverfahren von Umeyama.It is further provided in the context of the invention that the determination of the coordinate transformation VolTNavi takes place according to a matching method, preferably according to the matching method of Umeyama.

In 5 ist die Schaltung des für das Verfahren verwendeten C-Bogen-Röntgengeräts und des Lageerfassungssystems schematisch dargestellt. Ein Steuerrechner (31) steuert alle Bewegungs- und Röntgenvorgänge des C-Bogen-Röntgengeräts und steht mit einer Recheneinheit (32) in Verbindung. Die Recheneinheit (32) enthält alle Einrichtungen zur Verarbeitung und Speicherung des kinematischen Modells der Röntgendiagnostikeinrichtung, der aufgenommenen 2D-Projektionen und der im Rahmen der Registrierung gewonnenen Koordinatentransformationen sowie Einrichtungen zur Rekonstruktion eines 3D-Volumens aus 2D-Röntgenprojektionen. An die Recheneinheit (32) ist ein Lageerfassungsrechner (30) angeschlossen und an diesen wiederum das Kamerasystem des Lageerfassungssystems. Eine Datenschnittstelle (33) erlaubt den Datenaustausch zwischen der Recheneinheit (32) und einer nicht näher beschriebenen Navigationseinrichtung (34).In 5 the circuit of the C-arm X-ray apparatus used for the method and the position detection system is shown schematically. A control computer ( 31 ) controls all movement and X-ray processes of the C-arm X-ray machine and is connected to a computing unit ( 32 ) in connection. The arithmetic unit ( 32 ) contains all facilities for processing and storing the kinematic model of the X-ray diagnostic device, the recorded 2D projections and the coordinate transformations obtained during the registration as well as devices for the reconstruction of a 3D volume from 2D X-ray projections. To the arithmetic unit ( 32 ) is a position detection computer ( 30 ) and in turn the camera system of the position detection system. A data interface ( 33 ) allows data exchange between the processing unit ( 32 ) and an unspecified navigation device ( 34 ).

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
C-Bogen-RöntgengerätC-arm X-ray device
22
RegistrierphantomRegistration Phantom
33
RöntgenstrahlenempfängerX-ray receiver
44
RöntgenstrahlenquelleX-ray source
55
LageerfassungssystemPosition detection system
1010
Anordnung von RöntgenmarkenArrangement of X-ray marks
1111
Erste RöntgenmarkeFirst X-ray mark
1212
Zweite RöntgenmarkeSecond X-ray mark
1313
Dritte RöntgenmarkeThird X-ray mark
20, 20'20, 20 '
Anordnung von NavigationsmarkenArrangement of navigation tags
2121
Erste NavigationsmarkeFirst navigation mark
2222
Zweite NavigationsmarkeSecond navigation mark
2323
Dritte NavigationsmarkeThird navigation mark
3030
LageerfassungsrechnerLocation data acquisition computer
3131
Steuerrechnertax calculator
3232
Recheneinheitcomputer unit
3333
DatenschnittstelleData Interface
3434
Navigationseinrichtungnavigation device
4040
Kupplungsteilcoupling part
4141
Kupplungsteilcoupling part

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10202091 A1 [0003] DE 10202091 A1 [0003]
  • US 5835563 A [0004] US 5835563 A [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • R. Y. TSai, ”A Versatile Camera Calibration Techniaue for High-Accuracy 3D Machine Vision Metrology Using Off-theshelf TV Cameras and Lenses”, IEEE Journal of robotics and automation, Vol. RA-3, NO. 4, August 1987 [0007] RY TSai, "A Versatile Camera Calibration Technique for High-Accuracy 3D Machine Vision Metrology Using Off-theshelf TV Cameras and Lenses", IEEE Journal of Robotics and Automation, Vol. RA-3, NO. 4, August 1987 [0007]
  • Kapitel 1.6 ”Camera Calibration” angegebenen Rechenvorschriften aus der Veröffentlichung von Mubarak Shah: ”Fundamentals of Coputer Vision”, University of Central Florida, Orlando, 07. Dezember 1997, Fundstelle http://www.cs.ucf.edu/courses/cap6411/book.pdf [0007] Calculation instructions given in Chapter 1.6 "Camera Calibration" from the publication by Mubarak Shah: "Fundamentals of Coputer Vision", University of Central Florida, Orlando, December 7, 1997, reference http://www.cs.ucf.edu/courses/cap6411 /book.pdf [0007]
  • Umeyama, S.: ”Least-squares estimation of transformation Parameters between two point Patterns” in IEEE mransactions an Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 13 Issue 4, April 1991, pages 376–380 [0010] Umeyama, S .: "Least-squares estimation of transformation of parameters between two point patterns" in IEEE mransactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, Vol. 13 Issue 4, April 1991, pages 376-380 [0010]

Claims (4)

Verfahren zur Registrierung eines für eine 3D-Rekonstruktion eines Röntgenvolumens geeigneten C-Bogen-Röntgengeräts (1) mit einem Lageerfassungssystem (5) unter Verwendung eines Registrierphantoms (2), welches in einer definierten Raumbeziehung zueinander eine Anordnung (10) von wenigstens 3 Röntgenmarken (11, 12, 13) und eine Anordnung (20) von Navigationsmarken (21, 22, 23) aufweist, mittels derer die Positionen der Röntgenmarken (11, 12, 13) in einem Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (5) erfaßbar sind, wobei das C-Bogen-Röntgengerät (1) eine Röntgenstrahlenquelle (4), einen Röntgenstrahlenempfänger (3) und eine Recheneinheit (32) aufweist und ausgerüstet ist, um die Lage des Röntgenstrahlenempfängers (3) bezüglich des Lageerfassungssystems (5) in wenigstens einer Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) zu bestimmen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte 1) Von dem Registrierphantom (2) wird in zwei unterschiedlichen räumlichen Orientierungen des Registrierphantoms (2) für eine erste und eine von dieser unterschiedlichen zweite Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) jeweils eine Röntgenprojektion der Röntgenmarken (11, 12, 13) mit dem C-Bogen-Röntgengerät (1) und eine Lagebestimmung der Anordnung (20) der Navigationsmarken (21, 22, 23) des Registrierphantoms (2) mittels des Lageerfassungssystems (5) angefertigt, 2) in wenigstens einer der beiden Registrierstellungen des C-Bogen-Röntgengeräts (1) wird die Lage des Röntgenstrahlenempfängers (3) in einem Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (5) ermittelt und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) als NaviTReg1 abgespeichert, 3) die Lage der Projektionen der Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) in den Projektionsaufnahmen wird automatisch ermittelt und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) abgespeichert, 4) in einem Identifizierungsverfahrensschritt wird in jedem Projektionsbild einer Anordnung (10) von Röntgenmarken (11, 12, 13) jedes Bild einer einzelnen Röntgenmarke (11, 12, 13) derjenigen Röntgenmarke (11, 12, 13) zugeordnet, die das jeweilige Bild der Röntgenmarke (11, 12, 13) verursacht hat, 5) für jede der beiden Projektionsaufnahmen werden mittels des Punktekorrespondenzverfahrens aus den Koordinaten der Röntgenmarken (11, 12, 13) im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems die Projektionsmatrizen P1navi und P2navi bestimmt und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) zwischengespeichert, 6) im Scanvolumen des C-Bogen-Röntgengeräts (1) werden wenigstens drei Raumpunkte im Koordinatensystem des C-Bogen-Röntgengeräts (1) beliebig gewählt, an denen virtuelle punktförmige Röntgenmarken angenommen werden; mit Hilfe der dem C-Bogen-Röntgengerät (1) zugeordneten, bekannten Projektionsmatrizen P1Vol und P2Vol werden für die erste und die zweite Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) die Bildkoordinaten der virtuellen Röntgenmarken berechnet, 7) mittels einer Rückprojektion unter Verwendung der Projektionsmatrizen P1Navi und P2Navi werden aus den Projektionsbildern der virtuellen Röntgenmarken die Koordinaten der jeweiligen virtuellen Röntgenmarken im Koordinatensystem des Lageerfassungssystem (1) ermittelt, 8) aus den Koordinaten der virtuellen Röntgenmarken im Koordinatensystem Navi des Lageerfassungssystems (2) und im Koordinatensystem Vol des C-Bogen-Röntgengeräts (1) wird die Koordinatentransformation VolTNavi ermittelt, 9) mit der unter Verfahrensschritt 2) ermittelten und abgespeicherten Koordinatentransformation NaviTReg1 wird die verschiebeinvariante Matrix VolTReg1 = VolTNavi·NaviTReg1 errechnet und in einem Rechenspeicher der Recheneinheit (32) abgespeichert, 10) und es wird bei einer späteren Verwendung des C-Bogen-Röntgengeräts (1), nachdem dieses zwischenzeitlich verlagert worden war, die Position des Röntgenstrahlenempfängers (3) in der Registrierstellung Reg1 in dem verlagerten Koordinatensystem Navi' des Lageerfassungssystem (5) ermittelt, nämlich Reg1TNavi' und eine Koordinatentransformation volTvavi' = VolTReg1·Reg1TNavi' ermittelt und für die Navigation mit dem verlagerten C-Bogen-Röntgengerät (1) verwendet.Method for registering a C-arm X-ray apparatus suitable for a 3D reconstruction of an X-ray volume ( 1 ) with a position detection system ( 5 ) using a Registrierungsphantoms ( 2 ), which in a defined spatial relationship to each other an arrangement ( 10 ) of at least 3 x-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) and an arrangement ( 20 ) of navigation marks ( 21 . 22 . 23 ), by means of which the positions of the X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) in a coordinate system of the position detection system ( 5 ) are detectable, wherein the C-arm X-ray device ( 1 ) an X-ray source ( 4 ), an X-ray receiver ( 3 ) and a computing unit ( 32 ) and is equipped to detect the position of the X-ray receiver ( 3 ) with regard to the position-finding system ( 5 ) in at least one registration position of the C-arm X-ray device ( 1 ), characterized by the method steps 1) of the registration phantom ( 2 ) is displayed in two different spatial orientations of the registration phantom ( 2 ) for a first and a different second registration position of the C-arm X-ray device ( 1 ) an X-ray projection of the X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) with the C-arm X-ray device ( 1 ) and an orientation of the arrangement ( 20 ) of navigation marks ( 21 . 22 . 23 ) of the registration phantom ( 2 ) by means of the position detection system ( 5 2) in at least one of the two registration positions of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) the position of the X-ray receiver ( 3 ) in a coordinate system of the position detection system ( 5 ) and stored in a computer memory of the arithmetic unit ( 32 ) stored as NaviTReg1, 3) the position of the projections of the arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) in the projection images is determined automatically and stored in a computer memory of the computing unit ( 32 4) in an identification process step, in each projection image of an arrangement ( 10 ) of X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) each image of a single X-ray mark ( 11 . 12 . 13 ) of the X-ray mark ( 11 . 12 . 13 ) associated with the respective image of the X-ray mark ( 11 . 12 . 13 5) for each of the two projection photographs, the point correspondence method uses the coordinates of the X-ray marks ( 11 . 12 . 13 ) in the coordinate system of the position detection system, the projection matrices P1navi and P2navi determined and in a computer memory of the arithmetic unit ( 32 ), in the scan volume of the C-arm X-ray apparatus (FIG. 1 ) at least three spatial points in the coordinate system of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) arbitrarily chosen, at which virtual dot-shaped X-ray marks are assumed; with the help of the C-arm X-ray machine ( 1 ), known projection matrices P1Vol and P2Vol are used for the first and the second registration position of the C-arm x-ray apparatus ( 1 7) by means of a back projection using the projection matrices P1Navi and P2Navi, the coordinates of the respective virtual X-ray marks in the coordinate system of the position detection system are calculated from the projection images of the virtual X-ray marks (FIG. 1 8) from the coordinates of the virtual X-ray marks in the coordinate system Navi of the position detection system (FIG. 2 ) and in the coordinate system Vol of the C-arm X-ray machine ( 1 ) the coordinate transformation VolTNavi is determined, 9) with the below process step 2 ) and stored coordinate transformation NaviTReg1 the shift-invariant matrix VolTReg1 = VolTNavi · NaviTReg1 is calculated and stored in a computing memory of the computing unit ( 32 10) and it is used in a later use of the C-arm X-ray machine ( 1 ), after it had been relocated in the meantime, the position of the X-ray receiver ( 3 ) in the registration position Reg1 in the displaced coordinate system Navi 'of the position detection system ( 5 ), namely Reg1TNavi 'and a coordinate transformation volTvavi' = VolTReg1 * Reg1TNavi 'and for the navigation with the displaced C-arm X-ray device ( 1 ) used. Verfahren zur Registrierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer räumlichen Verlagerung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) die Koordinaten des Röntgenstrahlenempfängers (3) in der ersten Registrierstellung des C-Bogen-Röntgengeräts (1) mittels des Lageerfassungssystems (5) bestimmt werden und eine Koordinatentransformation im Koordinatensystem des Lageerfassungssystems (5) ermittelt wird, mit der die Koordinatentransformation VolTNavi aus Anspruch 1 gefaltet wird.Registration method according to claim 1, characterized in that after a spatial displacement of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) the coordinates of the X-ray receiver ( 3 ) in the first registration position of the C-arm X-ray apparatus ( 1 ) by means of the position detection system ( 5 ) and a coordinate transformation in the coordinate system of the position detection system ( 5 ) is determined, with which the coordinate transformation VolTNavi of claim 1 is folded. Verfahren zur Registrierung nach einem der Ansprüche 1–2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Koordinatentransformation volTNavi nach einem Matchingverfahren erfolgt.Registration method according to one of Claims 1 to 2, characterized in that the determination of the coordinate transformation volTNavi takes place according to a matching method. Verfahren zur Registrierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Koordinatentransformation VolTNavi nach dem Matchingverfahren von Umeyama erfolgt.Registration method according to claim 3, characterized in that the determination of the coordinate transformation VolTNavi is carried out according to the matching method of Umeyama.
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