DE102015110020B4

DE102015110020B4 - Process for the representation of anatomical conditions in the temporomandibular joint

Info

Publication number: DE102015110020B4
Application number: DE102015110020.7A
Authority: DE
Inventors: Nils Hanssen
Original assignee: SICAT GmbH and Co KG
Current assignee: SICAT GmbH and Co KG
Priority date: 2015-06-23
Filing date: 2015-06-23
Publication date: 2022-01-05
Anticipated expiration: 2035-06-24
Also published as: DE102015110020A1; WO2016207195A1

Abstract

Verfahren zur Darstellung anatomischer Gegebenheiten in einem Gelenk aufweisend eine Gelenkpfanne und einen darin beweglichen Gelenkkopf, wobei mehrere Datensätze enthaltend jeweils Volumendaten des Gelenkes vorliegen, wobei jeder Datensatz eine andere Momentaufnahme in einer Bewegungssequenz des Gelenkes repräsentiert, dadurch gekennzeichnet, dass aus einzelnen Datensätzen eine Gewebsgrenze jeweils derselben anatomischen Struktur, insbesondere die Oberfläche des beweglichen Gelenkkopfes, extrahiert wird und dass zumindest Teile der extrahierten Gewebsgrenze für mehrere Datensätze der Bewegungssequenz auf einem Bildschirm in einer gemeinsamen Schnittansicht präsentiert werden.Method for displaying anatomical conditions in a joint, comprising a joint socket and a joint head that can be moved in it, with a plurality of data sets each containing volume data of the joint being available, with each data set representing a different snapshot in a movement sequence of the joint, characterized in that a tissue boundary is formed from individual data sets the same anatomical structure, in particular the surface of the movable condyle, is extracted and that at least parts of the extracted tissue border for several data sets of the movement sequence are presented on a screen in a common sectional view.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung anatomischer Gegebenheiten in einem Gelenk aufweisend eine starre Gelenkpfanne und einen darin beweglichen Gelenkkopf, wobei mehrere Datensätze enthaltend jeweils Volumendaten des Gelenkes vorliegen, wobei jeder Datensatz eine andere Momentaufnahme in einer Bewegungssequenz des Gelenkes repräsentiert. Derartige Volumendaten können mit digitaler Volumentomografie (DVT) am Körper eines Patienten aufgenommen und/oder auf der Grundlage eines Satzes unter Berücksichtigung gemessener Bewegungsabläufe „simuliert“ werden.The invention relates to a method for displaying anatomical conditions in a joint having a rigid joint socket and a joint head movable therein, with several data records each containing volume data of the joint being available, with each data record representing a different snapshot in a movement sequence of the joint. Volume data of this kind can be recorded on the body of a patient using digital volume tomography (DVT) and / or “simulated” on the basis of a sentence, taking into account measured movement sequences.

Es sind unterschiedliche Verfahren bekannt, anatomische Verhältnisse im lebenden Körper zu visualisieren, um einem behandelnden Arzt die Diagnose zu erleichtern und die Therapie zu optimieren. Das hier beschriebene Verfahren bezieht sich insbesondere auf die Darstellung der Funktion von Gelenken und insbesondere des Kiefergelenkes mit der pfannenartigen Gelenkgrube („Fossa“) und dem darin bewegten Kondylus.Different methods are known for visualizing anatomical relationships in the living body in order to facilitate the diagnosis for a treating physician and to optimize the therapy. The method described here relates in particular to the representation of the function of joints and in particular of the temporomandibular joint with the socket-like joint pit (“fossa”) and the condyle moving in it.

In diesem Zusammenhang ist aus dem Stand der Technik nach der DE 10 2012 104 912 A1 die anatomische und vor allem auch die funktionale kinematische Darstellung von Kiefergelenken in volumetrischen respektive in Oberflächen-Ansichten in drei Dimensionen bekannt.In this context, from the prior art according to the DE 10 2012 104 912 A1 the anatomical and, above all, the functional kinematic representation of temporomandibular joints in volumetric or surface views in three dimensions are known.

Darin ist ein Verfahren zum Erstellen eines virtuellen volumetrischen Kieferabbildes offenbart, wobei ein digitales, volumetrisches Unterkieferabbild in unterschiedlichen Stellungen gegenüber einem digitalen volumetrischen Oberkieferabbild dargestellt werden kann. Dabei wird mittels Kondylographie eine Bewegung aufgezeichnet und zum Erhalt einer Bewegungsaufzeichnung, insbesondere eines Kondylogramms, eine Vielzahl von Positionsdatensätzen über einen definierten Zeitraum erzeugt. Ein Positionsdatensatz beschreibt die reale räumliche Stellung des Unterkiefers gegenüber dem Oberkiefer zu einem bestimmten Zeitpunkt. Bei dem Verfahren werden die mehreren Datensätze auf der Grundlage eines ersten mit einem volumentomographischen Verfahren aufgenommenem Datensatzes unter Berücksichtigung der ermittelten und im Kondylogramm enthaltenen Bewegungsdaten rechnerisch „simuliert“.This discloses a method for creating a virtual volumetric jaw image, wherein a digital, volumetric lower jaw image can be displayed in different positions with respect to a digital volumetric upper jaw image. In this case, a movement is recorded by means of condylography and, in order to obtain a movement record, in particular a condylogram, a large number of position data records are generated over a defined period of time. A position data record describes the real spatial position of the lower jaw in relation to the upper jaw at a specific point in time. In the method, the multiple data sets are computationally “simulated” on the basis of a first data set recorded with a volume tomographic method, taking into account the movement data determined and contained in the condylogram.

Problematisch ist jedoch, dass gerade Gelenkräume in drei Dimensionen vom Arzt nur mit Mühe beurteilt und entsprechend quantifiziert werden können, weil insbesondere die Krümmung der Fossa in zwei Raumrichtungen die Sicht verdeckt. Somit lassen sich im Rahmen der Diagnose wichtige Parameter im Kiefergelenk, wie die (kleinsten) Distanzen zwischen Kondylus und Fossa, während bestimmter Bewegungsabläufe, beispielsweise der Öffnungsbewegung des Unterkiefers, einer Vorschub- oder Seitwärtsbewegung, nur schwer ermitteln. Zudem Außerdem ist es mit dem Verfahren schwer, die für die Diagnose so wichtigen Symmetriebetrachtungen anzustellen. Schließlich möchte der behandelnde Arzt quantifizieren, wie die Dimensionen im direkten Vergleich zwischen links und rechts sind. Als Stand der Technik werden noch folgende Schriften angegeben: WO 2011/104 028 A1 , US 2013/0 071 828 A1 , US 2011/0 087 465 A1 , US 2009/0 297 012 A1 , US 2008/0 069 418 A1 .The problem, however, is that the doctor can only assess joint spaces in three dimensions with difficulty and quantify them accordingly, because the curvature of the fossa in particular obscures the view in two spatial directions. As part of the diagnosis, important parameters in the temporomandibular joint, such as the (smallest) distances between condyle and fossa, can therefore only be determined with difficulty during certain movement sequences, for example the opening movement of the lower jaw, an advancing or sideways movement. In addition, it is difficult with the method to make the symmetry considerations that are so important for the diagnosis. Ultimately, the attending physician would like to quantify how the dimensions are in a direct comparison between left and right. The following documents are also given as the state of the art: WO 2011/104 028 A1 , US 2013/0 071 828 A1 , US 2011/0 087 465 A1 , US 2009/0 297 012 A1 , US 2008/0 069 418 A1 .

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, ein mit einfachen Mitteln umzusetzendes Verfahren zur Darstellung von Gelenkfunktionen zu schaffen, an dem sich anatomische Besonderheiten und Fehlstellungen komfortabel feststellen lassen.The object of the present invention is now to create a method for representing joint functions that can be implemented using simple means and by means of which anatomical peculiarities and malpositions can be comfortably determined.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen genannt.This object is achieved by the method with the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments are mentioned in the subclaims.

Entsprechend Anspruch 1 liegt der Kern der Erfindung darin, in einem Bild mindestens zwei Schnittansichten aus der Bewegungssequenz jeweils zumindest eines Teiles der extrahierten Gewebsgrenze gemeinsam darzustellen. Dazu wird die Gewebsgrenze jeweils derselben anatomischen Struktur, insbesondere die Oberfläche des beweglichen Gelenkkopfes, aus einzelnen Datensätzen extrahiert und es werden zumindest Teile der extrahierten Gewebsgrenze für mehrere Datensätze der Bewegungssequenz auf dem Bildschirm in einer gemeinsamen Schnittansicht präsentiert. Dabei bedeutet das Merkmal „Teile der extrahierten Gewebsgrenze“, dass zum Zwecke der optimierten Darstellung nur die Abschnitte der Gewebsgrenze, insbesondere die sich in der starren Gelenkpfanne bewegende Oberfläche des Gelenkkopfes, dargestellt werden, die zu einem Erkenntnisgewinn beitragen.According to claim 1, the essence of the invention is to show at least two sectional views from the movement sequence in one image, each of at least a part of the extracted tissue border. For this purpose, the tissue boundary of the same anatomical structure, in particular the surface of the movable joint head, is extracted from individual data records and at least parts of the extracted tissue boundary for several data records of the movement sequence are presented on the screen in a common sectional view. The feature “parts of the extracted tissue boundary” means that, for the purpose of optimized display, only those sections of the tissue boundary, in particular the surface of the joint head moving in the rigid joint socket, which contribute to an increase in knowledge, are shown.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich besonders vorteilhaft bei der Untersuchung der anatomischen Gegebenheiten eines Kiefergelenkes mit starrer Gelenkpfanne („Fossa“) und dem darin beweglichen Gelenkkopf („Kondylus“) einsetzen. Auch wenn sich die nachfolgende Beschreibung auf das Kiefergelenk konzentriert, so ist dieses doch nur beispielhaft für alle gleichartigen Gelenke zu verstehen.The method according to the invention can be used particularly advantageously in the investigation of the anatomical conditions of a temporomandibular joint with a rigid joint socket (“fossa”) and the joint head (“condyle”) that is movable therein. Even if the following description focuses on the temporomandibular joint, this is only to be understood as an example for all joints of the same type.

Insbesondere sind bewegte Darstellungen der Kondyluskontur direkt in den DVT-Schichtbildern respektive den entsprechenden Simulationen darstellbar. Vorteilhafterweise werden für das linke und rechte Gelenk jeweils axiale, sagittale und koronale Schichten entlang der Hauptachsen gemeinsam auf einem Bildschirm angezeigt. Zu Zwecken der besseren Übersicht kann zusätzlich eine 3D-Ansicht, wie aus dem Stand der Technik bekannt, dargestellt werden. Durch die Schichtdarstellung kann das exakte räumliche Verhältnis zwischen Kondylus und Fossa für alle Bewegungen dargestellt werden. Dabei muss die Fossa nicht zwingend segmentiert werden, da die Fossa-Kontur in den DVT-Daten direkt sichtbar ist. Mit Hilfe von Messlinien kann der Abstand von Kondylus und Fossa zu jeder Zeit direkt in den Schichtansichten metrisch korrekt vermessen werden. Zudem sind Vergleiche zwischen linkem und rechtem Kiefergelenk möglich.In particular, moving representations of the condyle contour can be displayed directly in the DVT slice images or the corresponding simulations. It is advantageous for the left and right joint to be axial, sagittal and coronal, respectively Layers along the main axes displayed together on one screen. For purposes of a better overview, a 3D view, as known from the prior art, can also be displayed. The layer representation enables the exact spatial relationship between condyle and fossa to be shown for all movements. The fossa does not necessarily have to be segmented, as the fossa contour is directly visible in the DVT data. With the help of measuring lines, the distance between the condyle and fossa can be measured metrically correctly at any time directly in the slice views. In addition, comparisons between the left and right temporomandibular joint are possible.

Um den Abstand zwischen Kondylus und Fossa für eine Bewegung für jeden Punkt der Kondyle in Augenschein zu nehmen, muss sich der Behandler durch zwei Dimensionen bewegen. Um jeden Punkt der Kondyle im Bezug zur Fossa für eine Bewegungsseqzuenz sehen zu können, muss er sich in der zeitlichen Dimension entlang der Bewegungssequenz bewegen und beispielsweise abwechselnd einen Schritt in der Zeitdimension („nächsten/vorherigen Bewegungsschritt anzeigen“) tun. Er kann auch in der örtlichen Dimension durch die Schichtansichten scrollen und sich die nächste und die vorherige Schicht anzeigen lassen. Diese Vorgehensweise ist mühsam. Dabei kann er sich.In order to visualize the distance between the condyle and fossa for movement for each point of the condyle, the practitioner must move in two dimensions. In order to be able to see each point of the condyle in relation to the fossa for a movement sequence, it must move in the time dimension along the movement sequence and, for example, alternately take a step in the time dimension (“show next / previous movement step”). He can also scroll through the layer views in the local dimension and display the next and the previous layer. This procedure is troublesome. He can do this.

Um das jeweils zu vereinfachen, schlägt die Erfindung zwei Arten der „Verdichtung“ vor. Erfindungsgemäß kann eine Verdichtung der Zeitdimension in einer einzelnen Ansicht (Konturenschar/Konvexe Hülle) und/oder eine Verdichtung der Ortsdimension in einer einzelnen Ansicht (Schichtansicht bzw. spezielle Projektionsansicht) erfolgen.In order to simplify each of these, the invention proposes two types of “compression”. According to the invention, the time dimension can be compressed in a single view (group of contours / convex envelope) and / or the spatial dimension can be compressed in a single view (slice view or special projection view).

Verdichtung der Zeitdimension:Compression of the time dimension:

Dabei wird die Zeitdimension einer Bewegungssequenz in eine einzelne statische Ansicht verdichtet. Dies geschieht durch die Darstellung einer Konturenschar, respektive deren Einhüllender über die Zeit. Dadurch kann der Benutzer in einer fließenden Bewegung hin- und her scrollen und sieht innerhalb von Sekunden das räumliche Verhältnis der Grenzflächen zwischen Kondyle und Fossa für die gesamte Bewegungssequenz. Die Konturenschar innerhalb der konvexen Hülle kann insbesondere folgendermaßen parametrisiert werden: Die Konturen haben konstante „Abstände“ entweder in der Zeitdimension oder in der Ortsdimension. Durch eine solche äquidistante Darstellung kann der Behandler Asymmetrien im direkten Vergleich zwischen linkem und rechtem Kiefergelenk erkennen. Durch die Berechnung der konvexen Hülle werden auch Bewegungsanteile, die senkrecht zur Schichtansicht stehen, berücksichtigt.The time dimension of a movement sequence is condensed into a single static view. This is done by displaying a set of contours or their envelopes over time. As a result, the user can scroll back and forth in one flowing movement and sees the spatial relationship of the boundary surfaces between condyle and fossa for the entire movement sequence within seconds. The set of contours within the convex envelope can be parameterized as follows in particular: The contours have constant “distances” either in the time dimension or in the spatial dimension. With such an equidistant display, the practitioner can identify asymmetries in a direct comparison between the left and right temporomandibular joint. By calculating the convex envelope, motion components that are perpendicular to the slice view are also taken into account.

Verdichtung der Ortsdimension:Compression of the spatial dimension:

Dabei wird die Ortsdimension in einer einzigen Ansicht verdichtet und dadurch eine Projektionsansicht hergestellt. Diese Projektionsansicht ist erfindungsgemäß dergestalt, sodass die konvexe Hülle der Fossakontur möglichst gut zu erkennen ist. Das ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Projektionsrichtung senkrecht auf der Normalenrichtung der Knochenkonturen steht. Mit der Composite-Funktion werden diejenigen Voxel stärker gewichtet, deren Skalarprodukt zwischen Projektionsvektor und Normalenvektor auf Knochengrauwertelevel (ISO) respektive auf Segmentierungsmaskenlevel nahe an 0° ist. Alternativ kann der Gradient anstatt der Normalen herangezogen werden, insbesondere der Anteil des Gradienten, der in Richtung des Projektionsvektors zeigt. In einer ersten Variante werden nur Teile der Kondyluskontur in die Schicht projiziert. In einer zweiten Variante werden auch Teile der (implizit sichtbaren) Fossakontur in die Schicht projiziert.The spatial dimension is condensed into a single view, thereby creating a projection view. According to the invention, this projection view is designed in such a way that the convex envelope of the fossa contour can be seen as clearly as possible. This is the case, for example, when the projection direction is perpendicular to the normal direction of the bone contours. The composite function gives more weight to those voxels whose scalar product between the projection vector and normal vector is close to 0 ° at the bone gray value level (ISO) or at the segmentation mask level. Alternatively, the gradient can be used instead of the normal, in particular the portion of the gradient that points in the direction of the projection vector. In a first variant, only parts of the condyle contour are projected into the slice. In a second variant, parts of the (implicitly visible) fossa contour are also projected into the layer.

Vorteilhafterweise werden im Projektionsbild die Punkte aus unterschiedlichen Tiefen sowohl von der Fossa als auch der Kondyle höher gewichtet, die während einer Bewegungssequenz den kleinsten Abstand zueinander haben.Advantageously, the points from different depths from both the fossa and the condyle, which are closest to one another during a movement sequence, are weighted higher in the projection image.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Ansicht entlang beider Dimensionen, mithin entlang der Zeitdimension als auch entlang der Ortsdimension verdichtet wird. Auf diese Weise kann das Verhältnis zwischen Kondylus und Fossa für eine Bewegungssequenz in einem einzigen Bild angezeigt werden.It is particularly advantageous if the view is compressed along both dimensions, thus along the time dimension as well as along the spatial dimension. This allows the condyle to fossa relationship for a movement sequence to be displayed in a single image.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform wird ein bestimmter Bereich auf der (dreidimensionalen) Oberfläche von Kondylus und/oder Fossa herausgegriffen. Für die Verdichtung sowohl in zeitlicher als auch in örtlicher Dimension werden dann nur markierte Bereiche berücksichtigt. In dieser Weise kann der Fokus auf bestimmte Bereiche des Kiefergelenkes gelegt werden.In another advantageous embodiment, a specific area on the (three-dimensional) surface of the condyle and / or fossa is picked out. For the compression both in terms of time and location, only marked areas are then taken into account. In this way, the focus can be placed on certain areas of the temporomandibular joint.

In einer weiteren Ausführungsform „folgt“ die planare Schicht dem Kondylus über die Zeit: Da der Kondylus auch Bewegungen senkrecht zur eingestellten Schichtansicht und Rotationen vollzieht, verändert die in der Schicht angezeigte Schnittkontur zwischen Kondylus und Schichtebene während der Bewegungssequenz ihre Form. Deshalb wird vorteilhafterweise eine Möglichkeit geschaffen, die Lage und Ausrichtung der Schichtansicht dem Kondylus während der Bewegungssequenz anzupassen. Das geschieht dergestalt, dass die Schichtansicht alle Rotationen sowie alle orthogonal zur Schicht verlaufenden Translationen des Kondylus mitvollzieht. Dadurch ist der behandelnde Arzt in der Lage, alle auf der Kontur befindlichen Punkte während des gesamten Bewegungsablaufes im Verhältnis zur Fossa zu beurteilen, ohne dass die Punkte aus dem Sichtfeld laufen.In a further embodiment, the planar slice “follows” the condyle over time: Since the condyle also executes movements perpendicular to the set slice view and rotations, the sectional contour between the condyle and slice plane displayed in the slice changes its shape during the movement sequence. A possibility is therefore advantageously created to adapt the position and orientation of the slice view to the condyle during the movement sequence. This is done in such a way that the slice view includes all rotations and all translations of the condyle running orthogonally to the slice. This enables the attending physician to identify all of the points on the contour during the to assess the entire sequence of movements in relation to the fossa without the points moving out of the field of vision.

Im Normalfall, in dem sich die Schicht nicht mitbewegt „folgt“ die planare Schicht allerdings der Fossa über die Zeit: In diesem Fall steht die Fossa im Bezug zur Schnittebene fest und der Behandler ist in der Lage, bestimmte Punkte auf der Fossa über die gesamte Bewegungssequenz zu sehen, ohne dass sie aus dem Sichtfeld laufen.In the normal case in which the layer does not move with it, however, the planar layer “follows” the fossa over time: In this case, the fossa is fixed in relation to the cutting plane and the practitioner is able to locate certain points on the fossa over the entire length To see movement sequence without them running out of field of view.

In einer weiteren Ausführungsform wird typischerweise für die Sagittalebene Darstellung eine gekrümmten Schichtebene dargestellt: So beschreibt der eine Kondylus besonders bei Seitschub des Unterkiefers eine Bewegung, die auf einer Kurve liegt. Wird der Unterkiefer seitlich nach links geschoben, vollzieht der rechte Kondylus in einer Laterotrusion eine Bewegung, die auf einer einem gekrümmten Pfad liegt, der zur linken Gesichtsseite gekrümmt ist. Der Kondylus vollzieht dabei eine Bewegung, die eine Kombination von Translation und Rotation ist. Anstatt nun eine planare Schicht als Ganzes Mitwandern zu lassen, wird in dieser erfindungsgemäßen Variante eine gebogene Schichtansicht dergestalt gezeigt, dass erneut der Schnitt zwischen Kondylus und (gebogener) Schicht als Kontur konstanter Form dargestellt wird. Der rotatorische Anteil der Kondylusbewegung wird gewissermaßen durch die Krümmung der Ebene kompensiert. Diese Art der Darstellung ist vor allem dann vorteilhaft, wenn der Kondylus gleichzeitig eine Bewegung lateral zur Ebene vollzieht.In a further embodiment, a curved slice plane is typically shown for the sagittal plane display: for example, one condyle describes a movement that lies on a curve, particularly when the lower jaw is pushed sideways. When the lower jaw is pushed laterally to the left, the right condyle moves in a laterotrusion that lies on a curved path that is curved to the left side of the face. The condyle performs a movement that is a combination of translation and rotation. Instead of allowing a planar layer as a whole to migrate, a curved layer view is shown in this variant according to the invention in such a way that the cut between the condyle and (curved) layer is shown again as a contour of constant shape. The rotational component of the condyle movement is to a certain extent compensated for by the curvature of the plane. This type of display is particularly advantageous when the condyle is simultaneously moving laterally to the plane.

Eine alternative Darstellung zeigt eine gekrümmte Ebene, die so verläuft, dass in ihr die kürzesten Abstände zwischen Kondyle und Fossa für eine Bewegungssequenz sichtbar sind, ohne sie projizieren zu müssen. Durch die gekrümmte Ebene wird nicht erreicht, dass die Form der dargestellten Kontur konstant ist, sondern dass der Abstand zwischen den angezeigten Punkten minimal ist. Diese Ansicht wird dann möglich, wenn die Fossa ebenfalls segmentiert ist.An alternative representation shows a curved plane which runs in such a way that the shortest distances between condyle and fossa are visible in it for a movement sequence without having to project them. The curved plane does not ensure that the shape of the contour shown is constant, but that the distance between the displayed points is minimal. This view becomes possible when the fossa is also segmented.

In einer weiteren Ausführungsform wird eine Gelenkscheibe („Diskus“) zwischen Kondylus und Fossa angezeigt. Form und Lage des Diskus sind aus den DVT-Daten selbst nicht unmittelbar ersichtlich, können aber aus Form und Lage von Kondylus und Fossa zueinander (über die Zeit) mittelbar geschlossen werden. Die folgenden Daten geben Aufschluss über Form und Lage des Diskus über die Zeit. i) Position von Kondyle und Fossa über die Zeit. Hierbei muss der Diskus irgendwo dazwischen liegen; ii) Bewegungsdaten, insbesondere auch Sprünge in den Bewegungsdaten, aus denen man Verschiebungen des Diskus mit hoher Beschleunigung ableiten kann; iii) Weitere Bildgebende Daten wie beispielsweise Ultraschall, MR-Daten, in denen Form und Lage des Diskus unmittelbar zu sehen sind. Anhand dieser Daten kann eine Schätzung oder eine Wahrscheinlichkeitsverteilung angezeigt werden, wo der Diskus liegt oder mit welcher Wahrscheinlichkeit er sich in einem Bereich zwischen Kondylus und Fossa befindet.In a further embodiment, a joint disc (“disc”) is displayed between the condyle and the fossa. The shape and position of the disc itself are not immediately apparent from the DVT data, but can be indirectly deduced from the shape and position of the condyle and fossa relative to one another (over time). The following data provide information about the shape and position of the disc over time. i) Position of the condyle and fossa over time. Here the disc must be somewhere in between; ii) movement data, in particular also jumps in the movement data, from which one can derive displacements of the disc with high acceleration; iii) Other imaging data such as ultrasound, MR data, in which the shape and position of the disc can be seen immediately. This data can be used to provide an estimate or a probability distribution of where the disc is located or the probability that it is in an area between the condyle and the fossa.

Während in einer ersten Variante lediglich die Kondylen segmentiert sind, sind in einer zweiten Variante auch die Fossae segmentiert. Wenn das der Fall ist, lassen sich automatisch Stellen finden, an denen die Distanz zwischen Kondylus und Fossa für eine Bewegungssequenz minimal sind.While in a first variant only the condyles are segmented, in a second variant the fossae are also segmented. If this is the case, locations can automatically be found at which the distance between the condyle and fossa is minimal for a movement sequence.

Im Übrigen können weitere Eigenschaften der Bewegung durch Variierung der Darstellung der Kontur(en) respektive der Konvexen Hülle angezeigt werden:

Beispielsweise ist es beispielsweise durch entsprechende Farbdarstellung möglich anzuzeigen, welcher Teil der Bewegungssequenz zur Öffnungsbewegung und welcher Teil zur Schließbewegung gehört. Es können auch nur die Konturen der Schar angezeigt, die zu der Vorwärts- respektive zur Rückwärtsbewegung gehören oder es wird eine konvexe Hülle in einer ersten Farbe für die Vorwärtsbewegung und eine konvexe Hülle in einer zweiten Farbe für die Rückwärtsbewegung zangezeigt. Solche Ansichten sind von Vorteil, weil Krankeitsbilder mitunter durch die Diskrepanz zwischen öffnender und schließender Bewegung erkennbar werden.

In addition, further properties of the movement can be displayed by varying the representation of the contour (s) or the convex envelope:

For example, it is possible to display which part of the movement sequence belongs to the opening movement and which part belongs to the closing movement by means of a corresponding color display. It is also possible to display only the contours of the group that belong to the forward or backward movement, or a convex envelope is displayed in a first color for the forward movement and a convex envelope in a second color for the backward movement. Such views are advantageous because pictures of the illness can sometimes be recognized by the discrepancy between opening and closing movements.

In einer weiteren Ausführungsform werden die (maximalen) rotatorischen und (maximalen) translatorischen Anteile durch Farbdarstellung auf der konvexen Hülle angezeigt: So kann die konvexe Hülle beispielsweise rot dargestellt werden, wenn der beitragende Punkt des Kondylus eine maximale Geschwindigkeit, maximale Beschleunigung, maximale Winkelgeschwindigkeit (Rotation) oder maximale Winkelbeschleunigung vollführt.In a further embodiment, the (maximum) rotatory and (maximum) translational components are displayed in color on the convex envelope: For example, the convex envelope can be displayed in red if the contributing point of the condyle has a maximum speed, maximum acceleration, maximum angular velocity ( Rotation) or maximum angular acceleration.

Wenn der Nutzer mit dem Mauszeiger über einem Punkt auf der konvexen Hülle schwebt, kann die Kontur angezeigt werden, die einen Beitrag für diesen Punkt liefert, wobei an einigen Punkte auch mehrere Konturen einen Beitrag leisten können.When the user hovers with the mouse pointer over a point on the convex envelope, the contour can be displayed which makes a contribution to this point, with several contours also being able to make a contribution at some points.

Auch ist eine Darstellung der Symmetrie der Kondylusbewegungen im Vergleich zwischen links und rechts vorzugsweise durch ein Farbsprektrum (blau: kleine Symmetrieunterschiede, rot: große Symmetrieunterschiede) möglich.A representation of the symmetry of the condyle movements in comparison between left and right is also possible, preferably by means of a color spectrum (blue: small differences in symmetry, red: large differences in symmetry).

Dabei werden entweder nur die Unterschiede der reinen Bewegung zwischen links und rechts gezeigt oder es werden die Unterschiede der Kondylusform zwischen links und rechts gezeigt. Es können auch die Unterschiede zwischen bewegten Kondylen, mithin die Unterschiede zwischen den zeitlich konvexen Hüllen gezeigt werden. Diese Ansicht funktioniert besonders gut in drei Dimensionen, in denen anstatt der Schnitte die (farbig dargestellten) Oberflächen der konvexen Hüllen unmittelbar gezeigt werden.Either only the differences in the pure movement between left and right are shown or the differences in the Kondy are shown shape shown between left and right. It is also possible to show the differences between moving condyles, and hence the differences between the temporally convex envelopes. This view works particularly well in three dimensions, in which the (colored) surfaces of the convex hulls are shown immediately instead of the sections.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 bis 3 näher beschrieben. Es zeigen:

1 Schnittansichten auf einem Bildschirm,
2 (a-d) eine Konturenschaar mit konvexer Hülle und
3 (a-d) die Bewegung eines Punktes.

The invention is explained below with reference to 1 until 3 described in more detail. Show it:

1 Sectional views on one screen,
2 (ad) a group of contours with a convex hull and
3 (ad) the movement of a point.

1 zeigt den CMD-Arbeitsbereich (Craniomandibuläre Dsyfunktion) auf einem Bildschirm, auf dem zur Übersicht eine 3D-Ansicht 1, sowie jeweils drei Schichtansichten des linken und rechten Kiefergelenkes entlang der Volumenhauptachsen (axial, sagittal und koronaler Schnitt) dargestellt sind. Die Konturlinien 20 (durchgehende Linie) in den Schichtansichten zeigen die Lage der Kondylen während der DVT-Aufnahme. In der gemeinsamen Schnittansicht sind die Teile der extrahierten Gewebsgrenzen für zwei Datensätze für die beiden Extremstellungen dargestellt. Im vorliegenden Fall sind komplementäre gemeinsame Schnittansichten, nämlich coronale und sagittale gemeinsam auf dem Bildschirm dargestellt. 1 shows the CMD work area (craniomandibular dsyfunction) on a screen, on which a 3D view 1, as well as three layer views of the left and right temporomandibular joint along the main volume axes (axial, sagittal and coronal section) are shown. The contour lines 20 (continuous line) in the slice views show the position of the condyles during the DVT exposure. The shared sectional view shows the parts of the extracted tissue boundaries for two data sets for the two extreme positions. In the present case, complementary common sectional views, namely coronal and sagittal, are shown together on the screen.

Die Konturlinien 30 (unterbrochene Linie) in den Schichtansichten zeigen hingegen die aktuelle Lage der Kondylen während einer Bewegung. Wird die individuelle Kieferbewegung als Animation abgespielt, bewegen sich die Konturen der Kondylen in Echtzeit relativ zu den Fossae. Für jede einzelne Kondylusstellung einer Bewegung können die Abstände zwischen der aktuellen Lage des Kondylus (Konturlinien 20) und der Fossa (sichtbar in den DVT-Daten) metrisch korrekt vermessen werden. In der Schnittansicht ist eine Bewegungslinie 10 dargestellt, welche die Bewegung eines definierten Punktes 40 über die komplette Bewegungssequenz repräsentiert.The contour lines 30 (broken line) in the slice views, on the other hand, show the current position of the condyles during a movement. If the individual jaw movement is played as animation, the contours of the condyles move in real time relative to the fossae. For each individual condyle position of a movement, the distances between the current position of the condyle (contour lines 20) and the fossa (visible in the DVT data) can be measured metrically correctly. In the sectional view, a movement line 10 is shown, which represents the movement of a defined point 40 over the complete movement sequence.

2 zeigt die Verdichtung entlang der Zeitdimension durch Anzeigen einer Konturenschar und deren konvexen Hülle. 2a: Kondylus 1 und Fossa 2 in räumlicher Relation am Anfang einer Bewegungssequenz. 2b: Kondylus 1 und Fossa 2 in räumlicher Relation am Ende einer Bewegungssequenz. 2c: Anzeige einer weiteren Kondylusposition mit den anderen Konturen als Konturenschar 4. 2d: Anzeige der konvexen Hülle 5 über die Zeit. Die konvexe Hülle zeigt die Grenzfläche des Kondylus für eine Bewegungssequenz. Die Konturenschar im inneren der Hülle kann zeitlich oder örtlich äquidistant dargestellt werden. Bei gleichbleibender Geschwindigkeit (Beschleunigung = null) der Kondyle sind zeitlich und örtlich äqudistante Darstellungen gleich. Bei Beschleunigung = null differieren die Konturenscharen der beiden Darstellungsarten. Im vorliegenden Fall ist der obere Rand des Kondylus ist als Teil der extrahierten Gewebsgrenze für mehrere Datensätze der Bewegungssequenz in einer einzigen Überlagerung präsentiert werden. 2 shows the compression along the time dimension by showing a family of contours and their convex hull. 2a : Condyle 1 and fossa 2 in spatial relation at the beginning of a movement sequence. 2 B : Condyle 1 and fossa 2 in spatial relation at the end of a movement sequence. 2c : Display of a further condyle position with the other contours as a group of contours 4. 2d : Display of the convex hull 5 over time. The convex envelope shows the interface of the condyle for a movement sequence. The set of contours in the interior of the shell can be represented equidistant in terms of time or location. If the speed of the condyle remains constant (acceleration = zero), representations that are equidistant in terms of time and location are the same. If acceleration = zero, the sets of contours of the two types of representation differ. In the present case the upper edge of the condyle is to be presented as part of the extracted tissue boundary for several data sets of the movement sequence in a single overlay.

In 3 ist das Zustandekommen einer Spur 7 gezeigt. Die Spur 7 zeigt die Bewegung eines ausgezeichneten Punktes 6 für die Bewegungssequenz an. Dieser ausgezeichnete Punkt 6 kann anhand irgendeiner Stellung aus der Bewegungssequenz festgelegt werden. Punkt 6 und Spur 7 sind projiziert, werden demnach auch angezeigt, wenn sich Teile vor und/oder hinter der Schicht befinden. Der ausgezeichnete Punkt 6 muss sich nicht unbedingt auf der Kontur befinden, sondern kann völlig frei gewählt werden.In 3 the creation of a track 7 is shown. The track 7 shows the movement of a marked point 6 for the movement sequence. This marked point 6 can be determined on the basis of any position from the movement sequence. Point 6 and track 7 are projected and are therefore also displayed if there are parts in front of and / or behind the layer. The marked point 6 does not necessarily have to be on the contour, but can be selected completely freely.

Claims

A method for displaying anatomical conditions in a joint having a joint socket and a joint head movable therein, with several data records each containing volume data of the joint being available, with each data record representing a different snapshot in a movement sequence of the joint, characterized in that a tissue boundary is made from individual data records the same anatomical structure, in particular the surface of the movable joint head, is extracted and that at least parts of the extracted tissue boundary for several data sets of the movement sequence are presented on a screen in a common sectional view.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the parts of the extracted tissue boundaries for two data sets are shown in the common sectional view.

Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that a movement line is shown in the sectional view, which represents the movement of a defined point over the entire movement sequence.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that several, in particular complementary, common sectional views, in particular coronal and / or sagittal, are displayed together on the screen.

The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the parts of extracted tissue boundary for multiple data sets of the movement sequence can be presented in a single overlay.

Procedure according to Claim 5 , characterized in that the parts of the extracted tissue boundary are presented in the manner of a boundary curve enveloping the movement sequence.

Procedure according to Claim 5 or 6th , characterized in that the parts of the tissue boundary are extracted from the same two-dimensional section within the respective data set and presented on the screen as a common enveloping boundary curve (“contour”).

Procedure according to Claim 7 , characterized in that the boundary curves ("contours") are available for a multitude of different sections and, based on this set of contours obtained in this way, form a three-dimensional interface on which the user can move virtually in two-dimensional sections on the screen.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least parts of the three-dimensional interface are superimposed in a sectional plane by projection and are displayed to the user as a projection view on the screen.

Procedure according to Claim 9 , characterized in that the projection direction is perpendicular to the normal direction of the bone structure to create the projection view.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality of data sets were generated on the basis of a first data set recorded with a volume tomographic method, the further data sets from the first data set being computationally simulated taking into account the movement data determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the anatomical conditions are represented in a temporomandibular joint with a rigid joint socket (“fossa”) and the joint head (“condyle”) that is movable therein.