DE102013210540B4

DE102013210540B4 - Verfahren zur Darstellung der Lage eines medizinischen Instruments in einem Röntgenbild sowie ein medizinisches Instrument und ein medizinisches System zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102013210540B4
Application number: DE102013210540.1A
Authority: DE
Inventors: Rainer Graumann; Gerhard Kleinszig
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2013-06-06
Filing date: 2013-06-06
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2033-06-07
Also published as: DE102013210540A1

Abstract

Verfahren zur Darstellung der Lage eines mit einem Röntgenmarker (10) und einem Bewegungssensor (12) versehenen medizinischen Instruments (6) in einem Röntgenbild (16) mit folgenden Schritten: a) ein das Abbild (ARM) des Röntgenmarkers (10) des sich in einer ersten Lage (L1) befindenden medizinischen Instruments (6) enthaltendes Röntgenbild (16) wird erzeugt, b) anhand des Abbildes (ARM) des Röntgenmarkers (10) im Röntgenbild (16) werden Koordinaten der ersten Lage (L1) des medizinischen Instruments (6) im Koordinatensystem (KOSRB) des Röntgenbildes (16) und damit im Koordinatensystem (KOSRG) des Röntgengeräts (4) ermittelt, c) der Bewegungssensor (12) wird bei sich in der ersten Lage (L1) befindendem medizinischen Instrument (6) nach Aufnahme des Röntgenbildes (16) automatisch initialisiert, d) nach einer Bewegung des medizinischen Instruments (6) von der ersten Lage (L1) in eine zweite Lage (L2) werden mittels des Bewegungssensors (12) relative Lagekoordinaten (ΔL1,L2) in Bezug auf die erste Lage (L1) im Koordinatensystem (KOSRG) des Röntgengerätes (4) ermittelt, e) anhand der Koordinaten der ersten Lage (L1) des medizinischen Instruments (6) im Koordinatensystem (KOSRG) des Röntgengeräts (4) und anhand der relativen Lagekoordinaten (ΔL1,L2) werden Koordinaten der zweiten Lage (L2) des medizinischen Instruments (6) im Koordinatensystem (KOSRG) des Röntgengeräts (4) und damit im Koordinatensystem (KOSRB) des Röntgenbilds (16) ermittelt, f) die zweite Lage (L2) des medizinischen Instrumentes (6) wird in dem Röntgenbild (16) dargestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung der Lage eines medizinischen Instruments in einem Röntgenbild sowie ein medizinisches Instrument und ein medizinisches System zur Durchführung des Verfahrens.
Zur Durchführung medizinischer Eingriffe, bei denen verschiedene medizinische Instrumente zum Einsatz kommen, beispielsweise in der Chirurgie, wird häufig eine 2D-Navigation verwendet. Bei einer solchen 2D-Navigation wird die aktuelle Lage des medizinischen Instrumentes in ein mithilfe eines bildgebenden Verfahrens erzeugten Bildes, beispielsweise ein Röntgenbild, eingeblendet. Dabei ist es wünschenswert, dass die Lage des medizinischen Instrumentes ständig in dem Röntgenbild aktualisiert wird. Bei orthopädischen und unfallchirurgischen Eingriffen beispielsweise ist es wichtig, eine korrekte Bohrrichtung in Bezug auf ein Implantat oder unter Beachtung der Anatomie einzuhalten, was oftmals eine große Herausforderung darstellt.
Es ist bekannt, hierfür chirurgische Navigationssysteme, z. B. mit einem optischen Trackingsystem oder elektromagnetische Navigationssysteme einzusetzen. Ein Medizinsystem, welches ein elektromagnetisches oder optisch arbeitendes Navigationssystem, ein Röntgensystem und ein medizinisches Instrument mit Röntgen- und Navigationsmarkern umfasst, bei dem die Position und Orientierung des medizinischen Instrumentes anhand des Navigationssystems ermittelt werden, ist beispielsweise aus der DE 10 2009 025 249 A1 bekannt. Solche herkömmlichen Navigationssysteme erfordern jedoch einen beträchtlichen logistischen und zeitlichen Aufwand, da sie im Operationssaal oder Behandlungsraum aufgebaut bzw. installiert werden müssen.
Die aktuelle Lage eines medizinischen Instrumentes kann beispielsweise über einen am Instrument angebrachten Marker bzw. eine Markerstruktur ermittelt werden, welche z. B. in einem Röntgenbild sichtbar ist. Hierbei ist jedoch von Nachteil, dass nach jeder Änderung der Lage des medizinischen Instruments für deren erneute Bestimmung ein neues Röntgenbild aufgenommen werden muss. Dadurch entstehen ein hoher Zeit- und Kostenaufwand sowie eine zusätzliche Strahlenbelastung für einen Patienten.
Aus der US 2004/0097805 A1 ist beispielsweise ein Navigationssystem bekannt, bei dem die Position eines medizinischen Instruments innerhalb des Körpers eines Patienten anhand von am Instrument angebrachten Sensoren ermittelt werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Darstellung der Lage eines medizinischen Instruments in einem Röntgenbild anzugeben, welches die oben genannten Nachteile überwindet. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung ein medizinisches Instrument sowie ein medizinisches System zur Durchführung eines solchen Verfahrens vorzuschlagen.
Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren zur Darstellung der Lage eines mit einem Röntgenmarker und einem Bewegungssensor versehenen medizinischen Instruments in einem Röntgenbild mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, welches folgende Schritte umfasst:
In einem ersten Schritt a) wird ein das Abbild des Röntgenmarkers des sich in einer ersten Lage befindenden medizinischen Instruments enthaltendes Röntgenbild erzeugt. Hierfür wird das medizinische Instrument in einer frei wählbaren, ersten Lage am bzw. in dem Patienten platziert und ein Röntgenbild von der das medizinische Instrument umfassenden Körperregion des Patienten aufgenommen, in welchem der Röntgenmarker sichtbar ist.
In einem zweiten Schritt b) werden anhand des Abbildes des Röntgenmarkers im Röntgenbild Koordinaten der ersten Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgenbildes ermittelt. Hierfür wird beispielsweise ein bildverarbeitendes Programm verwendet. Anhand der Lage des Abbildes des Röntgenmarkers im Röntgenbild werden anschließend Koordinaten der ersten Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgengeräts ermittelt. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der bekannten Relativpositionen, sowohl einzelner Markerelemente des Röntgenmarkers zueinander als auch der Position des Röntgenmarkers bzw. der Markerelemente zum medizinischen Instrument, und der Aufnahmegeometrie, also der relativen Lage des erzeugten Röntgenbilds zum Röntgengerät.
In einem Schritt c) wird der Bewegungssensor bei sich in der ersten Lage befindendem medizinischen Instrument initialisiert. Mit anderen Worten: Zusätzlich zur Ermittlung der Koordinaten des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgenbildes und des Röntgengeräts, wird die erste Lage im Bewegungssensor als Initial- oder Anfangswert gespeichert.
Zur Initialisierung des Bewegungssensors kann dabei zum Einen der Wert, den der Bewegungssensor in der ersten Lage misst, als Initial- oder Anfangswert gespeichert werden. Zum Anderen kann der Bewegungssensor dadurch initialisiert werden, dass die erste Lage im Bewegungssensor als Nullposition gespeichert, der vom Bewegungssensor gemessene Wert also „auf null” gesetzt wird. Mit anderen Worten: Der für den Bewegungssensor als Initial- oder Anfangswert gespeicherte Wert ist folglich null. Dadurch müssen bei der Ermittlung der zweiten Lage keine aufwendigen oder komplizierten Auswertungen durchgeführt werden, da die vom Bewegungssensor ermittelten relativen Lagekoordinaten in Bezug auf die erste Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgengeräts den Koordinaten der zweiten Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgengeräts entsprechen.
Es ist vorgesehen, den Bewegungssensor in der ersten Lage des medizinischen Instrumentes nach Aufnahme des Röntgenbildes automatisch zu initialisieren. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass bei Strahlungsende ein Triggersignal von einer Steuer- und Auswerteeinrichtung des Röntgengerätes an das medizinische Instrument gesendet wird, um den Bewegungssensor zu initialisieren. Denkbar ist prinzipiell jedoch auch, ein Initialisierungssignal manuell, z. B. mit Hilfe eines Fußschalters, weiterzugeben.
In einem weiteren Schritt d) werden nach einer Bewegung des medizinischen Instruments von der ersten Lage in eine zweite Lage mittels des Bewegungssensors relative Lagekoordinaten in Bezug auf die erste Lage im Koordinatensystem des Röntgengerätes ermittelt. Mit anderen Worten: Mit Hilfe des im medizinischen Instrument integrierten Bewegungssensors wird eine Lageänderung des medizinischen Instruments registriert. Mit dem Bewegungssensor ist es also zwar nicht möglich eine absolute Lage des medizinischen Instrumentes zu ermitteln, jedoch kann der Bewegungssensor einen Unterschied bzw. eine Differenz zwischen der ersten und der zweiten Lage des medizinischen Instruments, also relative Koordinaten, ermitteln. Die Relativposition des Bewegungssensors in Bezug auf das medizinische Instrument ist hierfür ebenfalls bekannt. Die relativen Lagekoordinaten bzw. die Lageänderung werden dabei beispielsweise als ein Positionssignal des Bewegungssensors an eine Steuer- und Auswerteeinrichtung übermittelt.
In einem vierten Schritt e) werden anhand der Koordinaten der ersten Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgengeräts und anhand der relativen Lagekoordinaten Koordinaten der zweiten Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgengeräts und damit im Koordinatensystem des Röntgenbildes ermittelt. Dies erfolgt – wie im zweiten Schritt b) – unter Berücksichtigung der bekannten Aufnahmegeometrie, also anhand einer bekannten Koordinatentransformation zwischen dem Koordinatensystem des Röntgengeräts und dem Koordinatensystem des Röntgenbildes. Mit anderen Worten: Es erfolgt eine Projektion von (dreidimensionalen) Koordinaten der zweiten Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgengeräts in (zweidimensionale) Koordinaten der zweiten Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgenbilds.
In einem letzten Schritt f) wird die zweite Lage des medizinischen Instruments in dem Röntgenbild dargestellt.
Unter dem Begriff Lage ist dabei sowohl die Lage des medizinischen Instruments im Röntgenbild, also dessen Position und Ausrichtung im zweidimensionalen Koordinatensystem des Röntgenbildes, als auch die Lage des medizinischen Instruments im Raum, also dessen Position und Ausrichtung im dreidimensionalen Koordinatensystem des Röntgengeräts, zu verstehen. Mit anderen Worten: Die Koordinaten der Lage des medizinischen Instruments können je nach Bezugssystem sowohl zwei- als auch dreidimensional angegeben sein.
Die Idee der Erfindung liegt somit darin, zur Darstellung der aktuellen Lage eines medizinischen Instruments in einem Röntgenbild ein medizinisches Instrument mit einer Kombination aus einem Röntgenmarker und einem Bewegungssensor zu verwenden. Dabei wird der Röntgenmarker zur Ermittlung einer ersten Lage bzw. einer Ausgangs- oder Referenzlage verwendet. Jede weitere bzw. zweite Lage, mit anderen Worten eine jeweils aktuelle, von der ersten Lage abweichende zweite Lage des Instruments wird nur mit Hilfe des Bewegungssensors ermittelt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vorteil, dass nur ein Röntgenbild erstellt werden muss, was die Strahlenbelastung für den Patienten und den zeitlichen Aufwand bei der Durchführung eines medizinischen Eingriffs verringert. Eine erste Lage wird anhand des zu Beginn des Verfahrens erstellten Röntgenbildes und dem Röntgenmarker einmalig bestimmt und anschließend kann eine jeweils aktuelle bzw. eine zweite Lage des medizinischen Instruments in dem Röntgenbild eingeblendet und ständig aktualisiert werden. Ändert sich die Lage des medizinischen Instruments, beispielsweise wenn dieses in seiner Richtung und somit der Winkel in Bezug auf den Patienten verändert wird, kann dies mit Hilfe des Bewegungssensors detektiert werden, ohne dass ein weiteres, neues Röntgenbild aufgenommen werden muss. Des Weiteren ist der gerätetechnische Aufwand, beispielsweise gegenüber bekannten, z. B. optischen Trackingsystemen, deutlich geringer, da der Bewegungssensor im medizinischen Instrument integriert ist und keine zusätzlichen Hardwarekomponenten, z. B. Kameras, erforderlich sind.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die zweite Lage des medizinischen Instrumentes kontinuierlich ermittelt. Mit anderen Worten: Der Bewegungssensor ermittelt kontinuierlich relative Lagekoordinaten in Bezug auf die erste Lage im Koordinatensystem des Röntgengeräts, sodass ständig die zweite Lage ermittelt und im Röntgenbild dargestellt werden kann. Dadurch erhält man eine ständig aktualisierte Darstellung der Lage des medizinischen Instruments in dem Röntgenbild und kann somit die Bewegung des medizinischen Instruments quasi online und in Echtzeit im Röntgenbild verfolgen.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die erste Lage des medizinischen Instruments gemäß einer berechneten Lage gewählt. Mit anderen Worten: Das medizinische Instrument wird zur Aufnahme des Röntgenbildes so am bzw. im Patienten positioniert, dass die Position und Ausrichtung des medizinischen Instruments einer zuvor berechneten Position und Ausrichtung entspricht. Die berechnete Lage kann dabei beispielsweise, wenn als medizinisches Instrument eine Bohrmaschine oder Vertiefungsahle verwendet wird, einer korrekten Bohrrichtung in Bezug zu einem Implantat entsprechen. Dadurch ist gewährleistet, dass jede noch so geringe Abweichung von einer korrekten Lage bzw. Bohrrichtung schnell und zuverlässig sowie ohne großen Aufwand erkannt werden kann.
Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem medizinischen Instrument mit den Merkmalen des Patentanspruchs 4. Demgemäß umfasst das medizinische Instrument einen Röntgenmarker zur Bestimmung der ersten Lage des medizinischen Instrumentes, einen Bewegungssensor zur Ermittlung relativer Lagekoordinaten in Bezug auf die erste Lage im Koordinatensystem des Röntgengerätes und eine Übertragungseinheit zur Übertragung von Daten und Signalen zwischen dem Bewegungssensor und einer Steuer- und Auswerteeinrichtung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des medizinischen Instruments ist der Bewegungssensor ein Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop. Eine Änderung der Lage des medizinischen Instruments kann dadurch ohne großen Aufwand bestimmt werden.
Des Weiteren umfasst der Röntgenmarker vorteilhafterweise wenigstens drei Markerelemente, welche in dem Röntgenbild sichtbar sind. Die Anordnung der Markerelemente kann dabei beliebig sein, beispielsweise in einem gleichmäßigen Abstand. Jedoch müssen die wenigstens drei Markerelemente in einer bekannten Relativposition zueinander und in Bezug auf das medizinische Instrument am medizinischen Instrument angeordnet sein. Aus dem Abbild des Röntgenmarkers bzw. dem Abbild der Markerelemente bzw. -struktur in dem Röntgenbild kann somit die erste Lage des medizinischen Instruments im Koordinatensystem des Röntgenbilds und daraus im Koordinatensystem des zur Erzeugung des Röntgenbilds verwendeten Röntgengeräts ermittelt werden.
Prinzipiell ist es möglich, die Signale und Daten zwischen dem medizinischen Instrument bzw. dem Bewegungssensor und der Steuer- und Auswerteeinrichtung kabelgebunden zu übertragen. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des medizinischen Instruments umfasst die Übertragungseinheit jedoch einen Funksender und/oder -empfänger zur Übertragung von Daten und Signalen zwischen dem Bewegungssensor und der Steuer- und Auswerteeinrichtung. Der Funksender wird beispielsweise zur Weitergabe eines vom Bewegungssensor ermittelten Positionssignals bzw. der relativen Lagekoordinaten an die Steuer- und Auswerteeinrichtung verwendet. Der Funkempfänger dient beispielsweise dazu, ein von der Steuer- und Auswerteeinrichtung gesendetes Initialisierungssignal zu empfangen. Die Funkverbindung selbst kann dabei beispielsweise eine Bluetooth-Verbindung sein. Dabei ist es außerdem von Vorteil, wenn das medizinische Instrument zusätzlich einen Schalter bzw. Knopf umfasst, um vom Bewegungssensor ermittelte relative Lagekoordinaten oder Positionssignale manuell an die Steuer- und Auswerteeinrichtung übertragen zu können, z. B. zu einem frei wählbaren Zeitpunkt an dem sich das medizinische Instrument in einer zweiten Lage befindet.
Des Weiteren kann das medizinische Instrument vorteilhafterweise eine separate Energieversorgungseinrichtungseinrichtung, z. B. eine Batterie, umfassen. Damit kann der Bewegungssensor ausschließlich mit der Batterie und über Funk betrieben werden, sodass keine, bei einem chirurgischen Eingriff störenden Kabel zur Stromversorgung verwendet werden müssen.
Die drittgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem medizinischen System mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10. Ein solches medizinisches System zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfasst ein medizinisches Instrument nach einem der Ansprüche 4 bis 9, ein Röntgengerät zur Aufnahme eines Röntgenbildes und eine Steuer- und Auswerteeinrichtung, in der eine Software zur Durchführung des Verfahrens implementiert ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des medizinischen Systems ist das Röntgengerät ein C-Bogen-Röntgengerät.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf die Ausführungsbeispiele der Zeichnungen verwiesen. Es zeigen jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
1 ein medizinisches System mit einem medizinischen Instrument, welches sich in einer ersten Lage befindet,
2 ein Röntgenbild, welches ein Abbild des medizinischen Instruments und des Röntgenmarkers in der ersten Lage enthält,
3 ein medizinisches System mit einem medizinischen Instrument, welches sich nach einer Bewegung in einer zweiten Lage befindet,
4 ein Röntgenbild, in welchem die zweite Lage des medizinischen Instruments dargestellt ist.
1 zeigt ein medizinisches System 2 mit einem Röntgengerät 4, welches hier ein C-Bogen-Röntgengerät ist, mit einem medizinischen Instrument 6 und mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung 8. Das medizinische Instrument 6 umfasst einen Röntgenmarker 10, welcher gemäß 1 eine Markerstruktur mit drei Markerelementen 24 aufweist. Des Weiteren weist das medizinische Instrument 6 einen als Beschleunigungssensor ausgestalteten Bewegungssensor 12 zur Ermittlung relativer Lagekoordinaten und eine Übertragungseinheit 14 auf. Der Bewegungssensor 12 und der Röntgenmarker 10 sind in bekannter Relativposition R am medizinischen Instrument 6 angeordnet. Bei einem Verfahren zur Darstellung der Lage eines mit einem Röntgenmarker 10 und einem Bewegungssensor 12 versehenen medizinischen Instruments 6, beispielsweise eines Bohrers, in einem Röntgenbild 16 wird in einem ersten Schritt (Schritt a)) ein Röntgenbild 16 gemäß 2 erzeugt, welches das Abbild A_I des medizinischen Instruments 6 – gestrichelt dargestellt – bzw. das Abbild A_RM des Röntgenmarkers 10 in einer ersten Lage L₁ zeigt. Die erste Lage L₁ ist z. B. die Lage, die das medizinische Instrument 6 vor der Durchführung eines chirurgischen Eingriffs hat. Sie bezeichnet dabei eine Position und Ausrichtung des medizinischen Instruments 6 sowohl im Koordinatensystem KOS_RB des Röntgenbildes 16 als auch im Koordinatensystem KOS_RG des Röntgengeräts 4.
Im nächsten Schritt (Schritt b)) werden anhand des Abbildes des Röntgenmarkers 10 im Röntgenbild 16 Koordinaten der ersten Lage L₁ des medizinischen Instruments 6 im Koordinatensystem KOS_RB des Röntgenbildes 16 und anhand bekannter Relativpositionen zwischen dem Röntgenbild 16 und dem Röntgengerät 4 Koordinaten der ersten Lage L₁ des medizinischen Instrumentes 6 im Koordinatensystem KOS_RG des Röntgengeräts 4 ermittelt.
Zudem wird, während sich das medizinische Instrument 6 in der ersten Lage L₁ befindet, der Bewegungssensor 12 initialisiert (Schritt c)). Hierfür wird der Initial- oder Anfangswert im Bewegungssensor 12 auf null gesetzt. Dies erfolgt durch ein nach Strahlungsende automatisch von der Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 an das medizinische Instrument 6 gesendetes Triggersignal. Gemäß 1 weist die Übertragungseinheit 14 hierfür einen Funksender 26 auf, um das Triggersignal zu empfangen.
In einem weiteren Schritt (Schritt d)) werden nach einer Bewegung des medizinischen Instrumentes 6 von der ersten Lage L₁ in eine zweite Lage L₂, wie dies in 3 dargestellt ist, mit Hilfe des Bewegungssensors 12 relative Lagekoordinaten Δ_L1,L2 in Bezug auf die erste Lage L₁ im Koordinatensystem KOS_RG des Röntgengeräts 4, also dreidimensionale Koordinaten, ermittelt.
Aus den relativen Lagekoordinaten Δ_L1,L2 und den zuvor ermittelten Koordinaten der ersten Lage L₁ werden Koordinaten der zweiten Lage L₂ des medizinischen Instruments 6 im Koordinatensystem KOS_RG des Röntgengeräts 4 ermittelt. Es werden also die absoluten Koordinaten der ersten Lage L₁ und die vom Bewegungssensor 12 ermittelten relativen Lagekoordinaten beispielsweise addiert, sodass sich daraus absolute Koordinaten der zweiten Lage L₂ des medizinischen Instruments 6 ergeben. Unter Berücksichtigung der Aufnahmegeometrie, also mit Hilfe einer bekannten Koordinatentransformation zwischen dem Koordinatensystem KOS_RG des Röntgengeräts 4 und dem Koordinatensystem KOS_RB des Röntgenbildes 16, werden daraus die Koordinaten der zweiten Lage L₂ im Koordinatensystem KOS_RB des Röntgenbildes 16 ermittelt (Schritt e)).
In einem letzten Schritt (Schritt f)) wird die zweite Lage L₂ des medizinischen Instruments 6 in dem Röntgenbild 16 dargestellt, wie dies in 4 gezeigt ist.
Mit dem vorangehend beschriebenen Verfahren kann somit stets die aktuelle Lage, also eine zweite Lage L₂, in das Röntgenbild 16 eingeblendet werden. Nur zu Beginn des Verfahrens muss einmalig ein Röntgenbild 16 erstellt und die erste Lage L₁, also eine Anfangs- oder Referenzlage, des medizinischen Instrumentes 6 bestimmt werden. Die zweite Lage L₂, die sich während des chirurgischen Eingriffs oder der Behandlung ständig ändern kann, also jede von der ersten Lage L₁ abweichende, zweite Lage L₂ kann im Röntgenbild 16 abgebildet werden. Dabei ist es insbesondere von Vorteil, wenn die zweite Lage L₂ kontinuierlich ermittelt wird. Es werden dann ständig relative Lagekoordinaten Δ_L1,L2 mit dem Bewegungssensor 12 ermittelt, daraus die jeweils zweite Lage L₂ des medizinischen Instruments 6 ermittelt und im Röntgenbild 16 eingeblendet. So wird eine Bewegung des medizinischen Instruments 6, kontinuierlich, also parallel bzw. in Echtzeit, im Röntgenbild 16 dargestellt. Bei einem Verfahren gemäß der Erfindung ist es daher entbehrlich, weitere Röntgenbilder 16 zur Erfassung der aktuellen Lage des medizinischen Instrumentes 6 zu erzeugen.
Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die erste Lage L₁ des medizinischen Instrumentes 6 so gewählt wird, dass sie einer berechneten Lage B entspricht. Die berechnete Lage B kann dabei beispielsweise eine korrekte Bohrrichtung in Bezug auf ein Implantat in einem Patienten 20 sein. Das medizinische Instrument 6, z. B. eine Bohrmaschine, wird also zur Aufnahme des Röntgenbildes 16 so am bzw. im Patienten platziert, dass die erste Lage L₁ des medizinische Instrumentes 6 mit der berechneten Lage B, also einer berechneten Position und Ausrichtung des medizinischen Instruments 6, übereinstimmt.
Gemäß 1 und 3 umfasst das medizinische Instrument 6 zusätzlich einen Schalter bzw. Knopf 18, mit welchem vom Bewegungssensor 12 ermittelte Daten oder Werte, z. B. relative Lagekoordinaten Δ_L1,L2, manuell an die Steuer- und Auswerteeinrichtung 8 weitergegeben werden können. Der Schalter bzw. Knopf 18 kann also zu einem beliebigen Zeitpunkt betätigt werden, um eine bestimmte zweite bzw. aktuelle Lage L₂ zu ermitteln. Des Weiteren weist das medizinische Instrument 6 eine separate Energieversorgungseinrichtung 22, hier eine Batterie, auf, um den Bewegungssensor 12 zu versorgen, sodass keine zusätzlichen, störenden Stromleitungen vorhanden sein müssen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Medizinisches System
4: Röntgengerät
6: Medizinisches Instrument
8: Steuer- und Auswerteeinrichtung
10: Röntgenmarker
12: Bewegungssensor
14: Übertragungseinheit
16: Röntgenbild
18: Schalter/Knopf
20: Patient
22: Energieversorgungseinrichtung
24: Markerelement
26: Funksender/-empfänger
R: Relativposition
L₁: Erste Lage des medizinischen Instruments
L₂: Zweite Lage des medizinischen Instruments
B: Berechnete Lage
ΔL₁, L₂: Relative Lagekoordinaten
A_I: Abbild des Instruments
A_RM: Abbild des Röntgenmarkers
KOS_RG: Koordinatensystem des Röntgengeräts
KOS_RB: Koordinatensystem des Röntgenbildes

Claims

Verfahren zur Darstellung der Lage eines mit einem Röntgenmarker (10) und einem Bewegungssensor (12) versehenen medizinischen Instruments (6) in einem Röntgenbild (16) mit folgenden Schritten: a) ein das Abbild (A_RM) des Röntgenmarkers (10) des sich in einer ersten Lage (L₁) befindenden medizinischen Instruments (6) enthaltendes Röntgenbild (16) wird erzeugt, b) anhand des Abbildes (A_RM) des Röntgenmarkers (10) im Röntgenbild (16) werden Koordinaten der ersten Lage (L₁) des medizinischen Instruments (6) im Koordinatensystem (KOS_RB) des Röntgenbildes (16) und damit im Koordinatensystem (KOS_RG) des Röntgengeräts (4) ermittelt, c) der Bewegungssensor (12) wird bei sich in der ersten Lage (L₁) befindendem medizinischen Instrument (6) nach Aufnahme des Röntgenbildes (16) automatisch initialisiert, d) nach einer Bewegung des medizinischen Instruments (6) von der ersten Lage (L₁) in eine zweite Lage (L₂) werden mittels des Bewegungssensors (12) relative Lagekoordinaten (Δ_L1,L2) in Bezug auf die erste Lage (L₁) im Koordinatensystem (KOS_RG) des Röntgengerätes (4) ermittelt, e) anhand der Koordinaten der ersten Lage (L₁) des medizinischen Instruments (6) im Koordinatensystem (KOS_RG) des Röntgengeräts (4) und anhand der relativen Lagekoordinaten (Δ_L1,L2) werden Koordinaten der zweiten Lage (L₂) des medizinischen Instruments (6) im Koordinatensystem (KOS_RG) des Röntgengeräts (4) und damit im Koordinatensystem (KOS_RB) des Röntgenbilds (16) ermittelt, f) die zweite Lage (L₂) des medizinischen Instrumentes (6) wird in dem Röntgenbild (16) dargestellt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweite Lage (L₂) des medizinischen Instrumentes (6) kontinuierlich ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Lage (L₁) des medizinischen Instruments (6) gemäß einer berechneten Lage (B) gewählt wird.
Medizinisches Instrument (6) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Röntgenmarker (10) zur Bestimmung der ersten Lage (L₁) des medizinischen Instrumentes (6), mit einem Bewegungssensor (12) zur Ermittlung relativer Lagekoordinaten (Δ_L1,L2) in Bezug auf die erste Lage (L₁) im Koordinatensystem (KOS_RG) des Röntgengerätes (4) und mit einer Übertragungseinheit (14) zum Übertragen von Daten und Signalen zwischen dem Bewegungssensor (12) und einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (8).
Medizinisches Instrument (6) nach Anspruch 4, bei dem der Bewegungssensor (12) ein Beschleunigungssensor und/oder ein Gyroskop ist.
Medizinisches Instrument (6) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, bei dem der Röntgenmarker (10) wenigstens drei Markerelemente (24) umfasst.
Medizinisches Instrument (6) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Übertragungseinheit (14) einen Funksender und/oder -empfänger (26) zum Übertragen von Daten und Signalen zwischen dem Bewegungssensor (12) und der Steuer- und Auswerteeinrichtung (8) umfasst.
Medizinisches Instrument (6) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem das medizinische Instrument (6) einen Schalter und/oder Knopf (18) zur manuellen Weitergabe der von dem Bewegungssensor (12) ermittelten relativen Lagekoordinaten (Δ_L1,L2) an die Steuer- und Auswerteeinrichtung (8) umfasst.
Medizinisches Instrument (6) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, das eine separate Energieversorgungseinrichtung (22) umfasst.
Medizinisches System (2) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem medizinischen Instrument (6) nach einem der Ansprüche 4 bis 9, mit einem Röntgengerät (4) zur Aufnahme eines Röntgenbildes (16) und mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung (8), in der eine Software zur Durchführung des Verfahrens implementiert ist.
Medizinisches System (2) nach Anspruch 10, bei dem das Röntgengerät (4) ein C-Bogen-Röntgengerät ist.