DE102018211381A1

DE102018211381A1 - Gültigkeit eines Bezugssystems

Info

Publication number: DE102018211381A1
Application number: DE102018211381.5A
Authority: DE
Inventors: Philip Mewes; Gunter Müller
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthineers Ag De
Priority date: 2018-07-10
Filing date: 2018-07-10
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-11
Also published as: CN110693608A; DE102018211381B4; JP6837516B2; US20200020101A1; US11069065B2; JP2020006150A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems zwischen einer Referenzstruktur und einer anatomischen Struktur während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten, ein zugehöriges medizinisches System sowie ein zugehöriges Computerprogrammprodukt.
Das erfindungsgemäße Verfahren für ein Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems zwischen einer Referenzstruktur und einer anatomischen Struktur während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten weist folgende Schritte auf:
- Erfassen eines ersten Bilddatensatzes des Patienten mittels einer Röntgeneinrichtung an einem ersten Zeitpunkt während des interventionellen Eingriffs, wobei der erste Bilddatensatz die Referenzstruktur, die anatomische Struktur und das Bezugssystem aufweist,
- Erfassen eines zweiten Bilddatensatzes des Patienten an einem zweiten Zeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung während des interventionellen Eingriffs, wobei der zweite Bilddatensatz zumindest die Referenzstruktur aufweist,
- Registrieren des zweiten Bilddatensatzes auf den ersten Bilddatensatz und
- Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems mittels eines Vergleichs des registrierten zweiten Bilddatensatzes mit dem ersten Bilddatensatz.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für ein Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems zwischen einer Referenzstruktur und einer anatomischen Struktur während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten, ein zugehöriges medizinisches System sowie ein zugehöriges Computerprogrammprodukt.
Während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten kommen typischerweise verschiedene Einheiten eines medizinisches Systems zum Einsatz. Derartige Einheiten können beispielsweise eine Patientenliege, eine Röntgeneinrichtung, ein C-Bogen, eine Kamera und/oder ein medizinisches Instrument sein. Diese verschiedenen Einheiten des medizinischen Systems weisen üblicherweise unterschiedliche Koordinatensysteme auf, welche voneinander unabhängig sind. Die voneinander unabhängigen Koordinatensysteme werden vorzugsweise mittels zumindest einer Transformationsvorschrift in Beziehung gesetzt, damit die Einheiten des medizinischen Systems Kollisionen vermeiden und/oder zusammenwirken können, beispielsweise für eine medizinische Bildgebung, bei welcher sich die Patientenliege und/oder die Röntgeneinrichtung und/oder das medizinische Instrument relativ zueinander bewegen können. Der Patient weist typischerweise ein Patientenkoordinatensystem auf, welches beispielsweise bei der medizinischen Bildgebung erfasst und/oder festgelegt werden kann. Vorzugsweise korreliert das Patientenkoordinatensystem mit einem Bildkoordinatensystem von bei der medizinischen Bildgebung erfassten Bilddatensätzen.
Üblicherweise wird vor und/oder während des interventionellen Eingriffs eine Registrierung zwischen dem Patientenkoordinatensystem und einem Koordinatensystem des medizinischen Systems durchgeführt. Beispielsweise wird dafür eine Referenzstruktur an dem Patienten, insbesondere an einer anatomischen Struktur des Patienten, befestigt. Eine Annahme ist üblicherweise, dass die Referenzstruktur fest und/oder starr mit dem Patienten verbunden ist und bleibt, wodurch ein Bezugssystem zwischen der Referenzstruktur und der anatomischen Struktur festgelegt wird. Die Referenzstruktur wird vorzugsweise mittels eines Befestigungsmittels mit dem Patienten verbunden. Die Referenzstruktur ermöglicht typischerweise eine bessere Registrierung, als wenn lediglich die anatomischen Strukturen registriert werden. Basierend auf der Registrierung zwischen dem Patientenkoordinatensystem, welche das Bezugssystem aufweist, und dem Koordinatensystem des medizinischen Systems wird nun die zumindest eine Transformationsvorschrift initial festgelegt.
Obige Annahme trifft allerdings manchmal unter gewissen Umständen nicht mehr zu. Denn eine Verbindung zwischen der Referenzstruktur und der anatomischen Struktur kann gelöst und/oder verschoben werden, beispielsweise wenn ein Nutzer des medizinischen Systems während des interventionellen Eingriffs gegen die Referenzstruktur stößt und/oder das Befestigungsmittel sich löst. In diesem Fall kann das Bezugssystem seine Gültigkeit verlieren, wobei ein weiteres Bezugssystem zwischen der Referenzstruktur und der anatomischen Struktur festgelegt wird sowie gültig ist. Wenn das Bezugssystem ungültig wird, ist die zumindest eine Transformationsvorschrift typischerweise ebenfalls nicht mehr gültig. Daher folgt üblicherweise eine erneute zeitaufwändige Registrierung zwischen einem weiteren Patientenkoordinatensystem, welche das weitere Bezugssystem anstatt des Bezugssystems aufweist, und dem Koordinatensystem des medizinischen Systems.
Um die obige Annahme zu überprüfen, wird üblicherweise während des interventionellen Eingriffs ein „Sanity Check“ zur Ermittlung der Gültigkeit des Bezugssystems durchgeführt, wobei ein Nutzer des medizinischen Systems manuell überprüft, inwiefern die Gültigkeit des Bezugssystems noch zutrifft. Die manuelle Überprüfung umfasst typischerweise, dass das medizinische Instrument auf einer anatomischen Landmarke aufgesetzt wird, wobei das medizinische Instrument beispielsweise mittels der Kamera erfasst wird und gleichzeitig auf einer Anzeigeeinheit in einem Overlay zu einem Bilddatensatz mit der anatomischen Landmarke angezeigt wird und wobei der Nutzer visuell überprüft, ob das medizinische Instrument eine gleiche Position sowohl im Overlay relativ zur anatomischen Landmarke des Bilddatensatzes als auch in Realität aufweist. Wenn die Position gleich ist, ist die zumindest eine Transformationsvorschrift zwischen den Koordinatensystemen, insbesondere dem Patientenkoordinatensystem und dem Koordinatensystem des medizinischen Systems, insbesondere noch, gültig.
Die anatomische Landmarke kann ein gut zugänglicher und/oder frei präparierter Knochen mit einem eindeutig erkennbaren Merkmal, beispielsweise eine Nase und/oder ein Wirbelfortsatz, des Patienten sein. Die manuelle Überprüfung ist insofern nachteilig, weil die anatomische Landmarke zur mechanischen Berührung verfügbar sein muss und/oder eine Genauigkeit der Überprüfung von dem eindeutig erkennbaren Merkmal und/oder von einer Granularität des Merkmals und/oder einer subjektiven visuellen Überprüfung durch den Nutzer abhängt. Des Weiteren muss während der manuellen Überprüfung das optisch erfasste medizinische Instrument ruhig gehalten werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine verbesserte Möglichkeit zum Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems anzugeben.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren für ein Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems zwischen einer Referenzstruktur und einer anatomischen Struktur während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten weist folgende Schritte auf:

- Erfassen eines ersten Bilddatensatzes des Patienten mittels einer Röntgeneinrichtung an einem ersten Zeitpunkt während des interventionellen Eingriffs, wobei der erste Bilddatensatz die Referenzstruktur, die anatomische Struktur und das Bezugssystem zwischen der Referenzstruktur und der anatomischen Struktur aufweist,
- Erfassen eines zweiten Bilddatensatzes des Patienten an einem zweiten Zeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung während des interventionellen Eingriffs, wobei der zweite Bilddatensatz zumindest die Referenzstruktur aufweist,
- Registrieren des zweiten Bilddatensatzes auf den ersten Bilddatensatz, wobei die im ersten Bilddatensatz abgebildete Referenzstruktur und die im zweiten Bilddatensatz abgebildete Referenzstruktur als Eingangsparameter in das Registrieren eingehen und wobei als Ergebnis des Registrierens ein registrierter zweiter Bilddatensatz ermittelt wird und
- Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems mittels eines Vergleichs des registrierten zweiten Bilddatensatzes mit dem ersten Bilddatensatz.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist insbesondere folgende Vorteile auf:

Der Vergleich des registrierten zweiten Bilddatensatzes mit dem ersten Bilddatensatz ermöglicht vorzugsweise das Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems ohne ein manuelles Überprüfen mittels eines medizinischen Instruments durch einen Nutzer des medizinischen Systems. In anderen Worten wird ein alternativer „Sanity Check“ gemäß dem Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems, insbesondere ohne mechanische Berührung von einer anatomischen Landmarke mittels des medizinischen Instruments, ermöglicht. Vorteilhafterweise entfällt entsprechend ein Auswählen einer anatomischen Landmarke, welche für das medizinische Instrument zugänglich sein muss, und/oder ein Ruhighalten des medizinischen Instruments, während der Nutzer des medizinischen Systems eine visuelle Überprüfung der Gültigkeit durchführt.

Ein weiterer Vorteil kann sein, dass die Gültigkeit des Bezugsystems rein bildbasiert und/oder quantitativ ermittelt wird. Vorzugsweise können daher geringere Verschiebungen der Referenzstruktur erkannt werden, als wenn die Gültigkeit des Bezugssystems visuell beurteilt wird.
Vorteilhafterweise wird die Gültigkeit des Bezugssystems schneller ermittelt, als wenn die manuelle Überprüfung durchgeführt wird. Typischerweise ist die Zeitersparnis mit einem Kostenvorteil verbunden.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Referenzstruktur zumindest einen Bildmarker, ein erstes Befestigungsmittel und eine Haltestruktur aufweist, wobei der zumindest eine Bildmarker mittels des ersten Befestigungsmittels mit der Haltestruktur lösbar verbunden ist. Diese Ausführungsform bietet insbesondere einen Vorteil, dass die Gültigkeit des Bezugssystems ermittelt werden kann, wenn der zumindest eine Bildmarker sich von dem ersten Befestigungsmittel löst.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Referenzstruktur ein zweites Befestigungsmittel und die Haltestruktur aufweist, wobei mittels des zweiten Befestigungsmittels die Haltestruktur mit dem Patienten verbunden ist und wobei mittels der Verbindung zwischen der Haltestruktur und dem Patienten das Bezugssystem zwischen der Referenzstruktur und der anatomischen Struktur initial festgelegt wird. Vorteilhafterweise kann ermittelt werden, wenn die Verbindung zwischen der Haltestruktur und dem Patienten sich gelöst und/oder verschoben hat, wodurch typischerweise das Bezugssystem ungültig wird.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Referenzstruktur zumindest einen Bildmarker aufweist, welcher Röntgenstrahlen-absorbierend ist, und wobei das Registrieren des zweiten Bilddatensatzes auf den ersten Bilddatensatz ein Ermitteln der Referenzstruktur mittels des im ersten Bilddatensatz abgebildeten zumindest einen Bildmarker und des im zweiten Bilddatensatz abgebildeten zumindest einen Bildmarker umfasst. Diese Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, weil der Röntgenstrahlen-absorbierende zumindest eine Bildmarker einen höheren Kontrast als die anatomische Struktur im ersten Bilddatensatz und/oder zweiten Bilddatensatz aufweisen kann, wodurch das Registrieren typischerweise präziser und/oder vereinfacht wird.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass der Vergleich ein Ermitteln eines dritten Bilddatensatzes mittels des ersten Bilddatensatzes und des registrierten zweiten Bilddatensatzes umfasst. Vorteilhafterweise können der erste Bilddatensatz und der registrierte zweite Bilddatensatz zumindest teilweise in einem Pixelbereich derart deckungsgleich sein, dass dieser Pixelbereich im dritten Bilddatensatz analog zum ersten Bilddatensatz und/oder dem registrierten zweiten Bilddatensatz deckungsgleich ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln des dritten Bilddatensatzes ein Gewichten des ersten Bilddatensatzes und des registrierten zweiten Bilddatensatzes umfasst. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Ausführungsform ein schnelles Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass in Abhängigkeit der in dem ersten Bilddatensatz und/oder dem registrierten zweiten Bilddatensatz abgebildeten Strukturen ein Pixelbereich mit der anatomischen Struktur anders gewichtet wird als ein Pixelbereich mit der Referenzstruktur.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln der Gültigkeit ein Visualisieren des dritten Bilddatensatzes auf einer Anzeigeeinheit erfasst. Vorteilhafterweise kann ein Nutzer den dritten Bilddatensatz auf der Anzeigeeinheit ansehen.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln der Gültigkeit ein pixelbezogenes Klassifizieren des dritten Bilddatensatzes in zumindest zwei Klassen in Abhängigkeit von einer Abweichung von dem Bezugssystem umfasst, wodurch pixelbezogene Klassifikationswerte ermittelt werden, und wobei die pixelbezogenen Klassifikationswerte als Overlay zum ersten Bilddatensatz, zum registrierten zweiten Bilddatensatz und/oder zum dritten Bilddatensatz auf der Anzeigeeinheit visualisiert werden. Diese Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, weil die pixelbezogenen Klassifikationswerte dem Nutzer diejenigen Pixelbereiche darstellen, welche beispielsweise eine geringe Abweichung oder eine große Abweichung von der initial durchgeführten Registrierung aufweisen. In anderen Worten kann der dritte Bilddatensatz derart klassifiziert werden, dass der Nutzer des medizinischen Systems in Abhängigkeit von den pixelbezogenen Klassifikationswerten eine Abschätzung treffen kann, inwiefern ein Fortsetzen des interventionellen Eingriffs ohne erneute Registrierung sinnvoll ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Ermitteln der Gültigkeit ein Abrufen eines Schwellwertes, ein Segmentieren des dritten Bilddatensatzes, ein Berechnen von segmentbezogenen Werten in dem segmentieren dritten Bilddatensatz und ein Vergleichen der segmentbezogenen Werte mit dem Schwellwert umfasst. Diese Ausführungsform ermöglicht ein standardisiertes und somit wiederholbares Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform kann sein, dass das Ermitteln der Gültigkeit quantifizierbar und/oder daher vergleichbar ist.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Erfassen des ersten Bilddatensatzes des Patienten mittels der Röntgeneinrichtung an dem ersten Zeitpunkt und/oder das Erfassen des zweiten Bilddatensatzes des Patienten an dem zweiten Zeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung während des interventionellen Eingriffs an einer Wirbelsäule des Patienten erfolgt und wobei die Referenzstruktur vor dem Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit mit einem Wirbel der Wirbelsäule verbunden ist. Vorteilhafterweise ermöglicht diese Ausführungsform einen chirurgischen Eingriff an der Wirbelsäule des Patienten. Ein weiterer Vorteil kann sein, dass eine Untersuchungsdauer des interventionellen Eingriffs am Patienten verringert wird.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass in Abhängigkeit von dem Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems die im zweiten Bilddatensatz abgebildete anatomische Struktur auf die in dem ersten Bilddatensatz oder in einem vierten Bilddatensatz abgebildete anatomische Struktur registriert wird, wenn der zweite Bilddatensatz die Referenzstruktur und die anatomische Struktur aufweist. Das Registrieren ergibt insbesondere eine weitere Transformationsvorschrift. Diese Ausführungsform bietet insbesondere einen Vorteil, dass die zumindest eine Transformationsvorschrift nach einer Erweiterung um die weitere Transformationsvorschrift weiterhin gültig ist, ohne dass eine erneute zeitaufwändige Registrierung zwischen einem weiteren Patientenkoordinatensystem, welche ein weiteres Bezugssystem anstatt des Bezugssystems aufweist, und dem Koordinatensystem des medizinischen Systems erfolgt. In anderen Worten wird die zumindest eine Transformationsvorschrift zwischen den Koordinatensystemen vorteilhafterweise lediglich gemäß dem Unterschied zwischen dem Bezugssystem und dem weiteren Bezugssystem angepasst, was üblicherweise schneller erfolgt als die erneute zeitaufwändige Registrierung zwischen dem weiteren Patientenkoordinatensystem und dem Koordinatensystem des medizinischen Systems.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass ein Messbereich eines fünften Bilddatensatzes in Abhängigkeit von der im zweiten Bilddatensatz abgebildeten Referenzstruktur und anatomischen Struktur festgelegt wird, wenn der zweite Bilddatensatz die Referenzstruktur und die anatomische Struktur aufweist. Diese Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, weil üblicherweise eine Ausdehnung des Messbereichs mit einer Dosis der für den fünften Bilddatensatz emittierten Röntgenstrahlen korreliert.
Das erfindungsgemäße medizinische System weist eine Recheneinheit und die Röntgeneinrichtung auf.
Eine Ausführungsform sieht vor, dass die Röntgeneinrichtung einen C-Bogen aufweist. Der C-Bogen ermöglicht vorzugsweise ein schnelles Erfassen eines volumetrischen Bilddatensatzes.
Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer Recheneinheit ladbar ist, weist Programmcodemittel auf, um ein erfindungsgemäßes Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit ausgeführt wird.
Das Computerprogrammprodukt kann ein Computerprogramm sein oder ein Computerprogramm umfassen. Das Computerprogrammprodukt weist insbesondere die Programmcodemittel auf, welche die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte abbilden. Dadurch kann das erfindungsgemäße Verfahren definiert und wiederholbar ausgeführt sowie eine Kontrolle über eine Weitergabe des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeübt werden. Das Computerprogrammprodukt ist vorzugsweise derart konfiguriert, dass die Recheneinheit mittels des Computerprogrammprodukts die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte ausführen kann. Die Programmcodemittel können insbesondere in einen Speicher der Recheneinheit geladen und typischerweise mittels eines Prozessors der Recheneinheit mit Zugriff auf den Speicher ausgeführt werden. Wenn das Computerprogrammprodukt, insbesondere die Programmcodemittel, in der Recheneinheit ausgeführt wird, können typischerweise alle erfindungsgemäßen Ausführungsformen des beschriebenen Verfahrens durchgeführt werden. Das Computerprogrammprodukt ist beispielsweise auf einem physischen, computerlesbaren Medium gespeichert und/oder digital als Datenpaket in einem Computernetzwerk hinterlegt. Das Computerprogrammprodukt kann das physische, computerlesbare Medium und/oder das Datenpaket in dem Computernetzwerk darstellen. So kann die Erfindung auch von dem physischen, computerlesbaren Medium und/oder dem Datenpaket in dem Computernetzwerk ausgehen. Das physische, computerlesbare Medium ist üblicherweise unmittelbar mit der Recheneinheit verbindbar, beispielsweise indem das physische, computerlesbare Medium in ein DVD-Laufwerk eingelegt oder in einen USB-Port gesteckt wird, wodurch die Recheneinheit auf das physische, computerlesbare Medium insbesondere lesend zugreifen kann. Das Datenpaket kann vorzugsweise aus dem Computernetzwerk abgerufen werden. Das Computernetzwerk kann die Recheneinheit aufweisen oder mittels einer Wide-Area-Network- (WAN) bzw. einer (Wireless-)Local-Area-Network-Verbindung (WLAN oder LAN) mit der Recheneinheit mittelbar verbunden sein. Beispielsweise kann das Computerprogrammprodukt digital auf einem Cloud-Server an einem Speicherort des Computernetzwerks hinterlegt sein, mittels des WAN über das Internet und/oder mittels des WLAN bzw. LAN auf die Recheneinheit insbesondere durch das Aufrufen eines Downloadlinks, welcher zu dem Speicherort des Computerprogrammprodukts verweist, übertragen werden.
Bei der Beschreibung der Vorrichtung erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auf das Verfahren zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können Ansprüche auf das Verfahren mit Merkmalen der Vorrichtung weitergebildet sein und umgekehrt. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in dem Verfahren verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Grundsätzlich werden in der folgenden Figurenbeschreibung im Wesentlichen gleich bleibende Strukturen und Einheiten mit demselben Bezugszeichen wie beim erstmaligen Auftreten der jeweiligen Struktur oder Einheit benannt.
Es zeigen:

1 ein Flussdiagramm eines Verfahrens für ein Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems zwischen einer Referenzstruktur und einer anatomischen Struktur während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 das Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit in einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 ein Flussdiagramm des Verfahrens für das Ermitteln der Gültigkeit in einem dritten Ausführungsbeispiel,
4 das Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit in einem vierten Ausführungsbeispiel und
5 ein medizinisches System in einem fünften Ausführungsbeispiel.

1 zeigt ein Verfahren für ein Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems B zwischen einer Referenzstruktur R und einer anatomischen Struktur A während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten P mit folgenden Schritten in einem ersten Ausführungsbeispiel in einem Flussdiagramm:

Verfahrensschritt S100 kennzeichnet ein Erfassen eines ersten Bilddatensatzes B1 des Patienten P mittels einer Röntgeneinrichtung 13 an einem ersten Zeitpunkt während des interventionellen Eingriffs, wobei der erste Bilddatensatz B1 die Referenzstruktur R, die anatomische Struktur A und das Bezugssystem B zwischen der Referenzstruktur R und der anatomischen Struktur A aufweist.
Verfahrensschritt S101 kennzeichnet ein Erfassen eines zweiten Bilddatensatzes B2 des Patienten P an einem zweiten Zeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung 13 während des interventionellen Eingriffs, wobei der zweite Bilddatensatz B2 zumindest die Referenzstruktur R aufweist.
Verfahrensschritt S102 kennzeichnet ein Registrieren des zweiten Bilddatensatzes B2 auf den ersten Bilddatensatz B1, wobei die im ersten Bilddatensatz B1 abgebildete Referenzstruktur R und die im zweiten Bilddatensatz B2 abgebildete Referenzstruktur R als Eingangsparameter in das Registrieren eingehen und wobei als Ergebnis des Registrierens ein registrierter zweiter Bilddatensatz B2' ermittelt wird.
Verfahrensschritt S103 kennzeichnet ein Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems B mittels eines Vergleichs des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2' mit dem ersten Bilddatensatz B1.

Das Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems B, insbesondere Verfahrensschritte S101 bis S103, kann zumindest teilweise und/oder vollständig mittels einer Recheneinheit 10 eines medizinischen Systems 11 erfolgen. Das Ermitteln der Gültigkeit kann semiautomatisch und/oder vollautomatisch erfolgen. Das Ermitteln der Gültigkeit kann ein Bereitstellen eines Ausgabewertes in Abhängigkeit von der Gültigkeit des Bezugssystems B umfassen, wobei der Ausgabewert die Gültigkeit angibt.
Das Bezugssystem B zwischen der Referenzstruktur R und der anatomischen Struktur A beschreibt typischerweise eine Relation zwischen der Referenzstruktur R und der anatomischen Struktur A. Das Bezugssystem B hängt insbesondere von einer Positionierung der Referenzstruktur R relativ zur anatomischen Struktur A ab. Die Positionierung beschreibt insbesondere eine Lage und/oder eine Orientierung der Referenzstruktur R und/oder der anatomischen Struktur A. Das Bezugssystem B ist üblicherweise solange gültig, wie die Positionierung der Referenzstruktur R relativ zur anatomischen Struktur A starr und/oder fest bleibt. Das Bezugssystem B kann ungültig werden, wenn sich die Positionierung der Referenzstruktur R relativ zur anatomischen Struktur A verändert. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Veränderung der Positionierung in einem Abweichungswert quantifiziert wird und in Abhängigkeit von dem Abweichungswert die Gültigkeit festgelegt wird. Beispielsweise kann ein Schwellwert festgelegt sein, bis zu welchem das Bezugssystem B gültig bleibt trotz der Veränderung der Positionierung. Das Bezugssystem B kann beispielsweise durch Krafteinwirkung auf die Referenzstruktur R und/oder auf die anatomische Struktur A verändert werden. Die Krafteinwirkung kann beispielsweise auf der Schwerkraft und/oder einem Kontakt mit einem Nutzer des medizinischen Systems 11 basieren. Das Bezugssystem B beschreibt insbesondere einen Zustand der anatomischen Struktur A und der Referenzstruktur B. Aufgrund der Veränderung der Positionierung kann ein weiteres Bezugssystem B' festgelegt werden.
Die anatomische Struktur A umfasst zumindest eine anatomische Landmarke, insbesondere Knochen- und/oder Knorpelstrukturen, des Patienten P. Die zumindest eine anatomische Landmarke kann eine Nase, ein Organ, einen Knochen, einen Wirbel, einen Knochen- und/oder Wirbelfortsatz des Patienten P umfassen.
Die Referenzstruktur R ist üblicherweise eine künstliche Struktur. In anderen Worten ist die Referenzstruktur R kein natürlicher Bestandteil des Patienten P. Die Referenzstruktur R kann feste und/oder flüssige Materialien aufweisen. Die Referenzstruktur R ist üblicherweise starr. In anderen Worten ist die Referenzstruktur R insbesondere unelastisch. Die Referenzstruktur kann beispielsweise vor, während und/oder nach dem interventionellen Eingriff mit dem Patienten P verbunden und/oder von dem Patienten P gelöst werden.
Der interventionelle Eingriff umfasst insbesondere einen chirurgischen Eingriff, beispielsweise einen invasiven und/oder minimalinvasiven Eingriff. Während des interventionellen Eingriffs bedeutet, dass typischerweise der Patient P für den interventionellen Eingriff auf einer Patientenliege 12 gelagert und/oder narkotisiert ist. Das Ermitteln der Gültigkeit beschreibt üblicherweise ein nicht-invasives Vorgehen. Der interventionelle Eingriff kann insbesondere eine Angiographie, eine Herzoperation und/oder einen Eingriff an einer Wirbelsäule des Patienten P umfassen.
Das Erfassen des ersten Bilddatensatzes B1 umfasst üblicherweise ein Bereitstellen des ersten Bilddatensatzes B1 für eine weitere Verarbeitung, insbesondere für das Registrieren gemäß Verfahrensschritt S102. Vor dem Bereitstellen des ersten Bilddatensatzes B1 wird der erste Bilddatensatz B1 üblicherweise mittels der Röntgeneinrichtung 13 erfasst. Dafür kann die Röntgeneinrichtung 13 eine Röntgenröhre und einen Röntgendetektor aufweisen, wobei der Röntgendetektor insbesondere zu einem Erfassen der von der Röntgenröhre emittierten Röntgenstrahlen ausgebildet ist. Nach dem Erfassen der emittierten Röntgenstrahlen kann beispielsweise mittels der Recheneinheit 10 der erste Bilddatensatz B1 des Patienten P rekonstruiert werden. Grundsätzlich ist es denkbar, dass vor dem Bereitstellen der erste Bilddatensatz B1 in ein Radiologieinformationssystem und/oder PACS-Bildarchivierungssystem übertragen wird. Das Erfassen des ersten Bilddatensatzes B1 kann ein Abrufen des ersten Bilddatensatzes B1 aus dem Radiologieinformationssystem und/oder dem PACS-Bildarchivierungssystem umfassen. Der erste Bilddatensatz B1 kann insbesondere in einem DICOM-Bildformat vorliegen. Der erste Bilddatensatz B1 weist typischerweise zumindest ein zweidimensionales Bild auf. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der erste Bilddatensatz B1 ein volumetrischer Bilddatensatz ist. Der volumetrische Bilddatensatz kann beispielsweise einen Stapel an zweidimensionalen Bildern aufweisen und/oder aus zumindest zwei zweidimensionalen Bildern, welche zueinander nicht parallel sind, rekonstruiert worden sein.
Da das Erfassen des ersten Bilddatensatzes B1 und das Erfassen des zweiten Bilddatensatzes B2 sich im Wesentlichen gleichen, wird aus Gründen der Übersichtlichkeit in Hinblick auf das Erfassen des zweiten Bilddatensatz B2 auf die vorherige Beschreibung des Erfassens des ersten Bilddatensatzes B1 verwiesen.
Üblicherweise ist der erste Zeitpunkt vor dem zweiten Zeitpunkt. In anderen Worten erfolgt üblicherweise Verfahrensschritt S100 vor dem Verfahrensschritt S101. Der erste Zeitpunkt kann beispielsweise vor einem invasiven Eingriff in den Patienten P und der zweite Zeitpunkt nach dem invasiven Eingriff sein. Grundsätzlich ist allerdings auch eine umgekehrte Reihenfolge denkbar.
Der erste Bilddatensatz B1 weist üblicherweise einen ersten Messbereich auf und der zweite Bilddatensatz weist typischerweise einen zweiten Messbereich auf, wobei vorzugsweise der erste Messbereich und der zweite Messbereich deckungsgleich sind. In anderen Worten werden von dem ersten Messbereich und dem zweiten Messbereich dieselben Koordinaten des medizinischen Systems 11 abgedeckt. Grundsätzlich ist es denkbar, dass sich der erste Messbereich und der zweite Messbereich teilweise überlappen, wobei in diesem Fall typischerweise die überlappende Schnittmenge die Referenzstruktur R aufweist.
Dadurch dass der erste Bilddatensatz B1 die Referenzstruktur R, die anatomische Struktur A und das Bezugssystem B zwischen der Referenzstruktur R und der anatomischen Struktur A aufweist, kann das Bezugssystem B initial festgelegt sein. Der zweite Bilddatensatz B2 kann zusätzlich zur Referenzstruktur R die anatomische Struktur A aufweisen. Der erste Bilddatensatz B1 und/oder der zweite Bilddatensatz B2 können weitere Strukturen zusätzlich zur anatomischen Struktur A und/oder der Referenzstruktur R aufweisen. Das Aufweisen kann ein Abbilden der anatomischen Struktur A und/oder der Referenzstruktur R in dem ersten Bilddatensatz B1 und/oder dem zweiten Bilddatensatz B2 bedeuten. In anderen Worten spiegeln typischerweise Pixelwerte des ersten Bilddatensatz B1 und/oder des zweiten Bilddatensatz B2 die anatomische Struktur A und/oder die Referenzstruktur R wieder.
Das Eingehen der im ersten Bilddatensatz B1 abgebildeten Referenzstruktur R und der im zweiten Bilddatensatz B2 abgebildeten Referenzstruktur R als Eingangsparameter kann ein Gewichten und/oder Segmentieren des ersten Bilddatensatz B1 und/oder des zweiten Bilddatensatz B2 derart umfassen, dass die Referenzstruktur R einen Ausgangspunkt für das Registrieren bildet. In anderen Worten werden der erste Bilddatensatz B1 und der zweite Bilddatensatz B2 vorzugsweise derart registriert, dass die im ersten Bilddatensatz B1 abgebildete Referenzstruktur R und die im registrierten zweiten Bilddatensatz B2 abgebildete Referenzstruktur R deckungsgleich sind. Das Gewichten und/oder Segmentieren kann mittels eines Bilderkennungsalgorithmus beispielsweise in der Recheneinheit 10 erfolgen. Das Ergebnis des Registrierens kann eine zusätzliche Transformationsvorschrift umfassen, welche derart auf den zweiten Bilddatensatz B2 angewendet werden kann, dass der registrierte zweite Bilddatensatz B2' ermittelt wird. Das Registrieren umfasst typischerweise eine rigide Registrierung.
Die rigide Registrierung ergibt insbesondere eine translatorische und/oder rotatorische Transformationsvorschrift. Das Registrieren kann ein Segmentieren und/oder Filtern des ersten Bilddatensatzes B1 und/oder des zweiten Bilddatensatzes B2 erfassen. Beispielsweise ist es denkbar, dass die zusätzliche translatorische und/oder rotatorische Transformationsvorschrift mittels eines segmentierten ersten Bilddatensatzes und/oder eines segmentierten zweiten Bilddatensatzes ermittelt wird und auf den zweiten Bilddatensatz B2 angewendet wird. Grundsätzlich ist es denkbar, dass anstatt den zweiten Bilddatensatz B2 auf den ersten Bilddatensatz B1 zu registrieren der erste Bilddatensatz B1 auf den zweiten Bilddatensatz B2 registriert wird.
Der Vergleich des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2' mit dem ersten Bilddatensatzes B1 kann semiautomatisch und/oder vollautomatisch erfolgen. Im letzteren Fall bedeutet das, dass die Gültigkeit des Bezugssystems B ohne Interaktion mit dem Nutzer ermittelt wird. Der Vergleich kann derart erfolgen, dass der erste Bilddatensatz B1 und der registrierte zweite Bilddatensatz B2' pixelbasiert in Bezug gesetzt werden, wobei Veränderungen in den Pixelwerten darauf hinweisen können, dass das Bezugssystem B nicht mehr gültig ist. Der Vergleich erfolgt ausgehend von der Referenzstruktur R insbesondere dahingehend, dass lediglich diejenigen Pixelbereiche außerhalb der Referenzstruktur R miteinander verglichen werden, weil vorzugsweise die im ersten Bilddatensatz B1 abgebildete Referenzstruktur R und die im registrierten zweiten Bilddatensatz B2' abgebildete Referenzstruktur R pixelbasiert übereinander liegen. In anderen Worten wird vorzugsweise die Positionierung der anatomischen Struktur A im ersten Bilddatensatz B1 mit der Positionierung der anatomischen Struktur A im zweiten Bilddatensatz B2 verglichen. Grundsätzlich ist denkbar, dass lediglich die im ersten Bilddatensatz B1 abgebildete anatomische Struktur A mit der im registrierten zweiten Bilddatensatz B2' abgebildeten anatomischen Struktur A verglichen wird. Üblicherweise ist das Bezugssystem B solange gültig, wie der erste Bilddatensatz und B1 der zweite Bilddatensatz B2 deckungsgleich sind. In anderen gibt es in diesem Fall keine Veränderungen in den Pixelwerten, welche auf eine Verschiebung der Referenzstruktur R zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt hinweisen. Die Gültigkeit des Bezugssystems B beschreibt insbesondere, inwiefern sich die Positionierung der Referenzstruktur R relativ zur anatomischen Struktur A zwischen dem ersten Zeitpunkt und zweiten Zeitpunkt verändert.
2 zeigt das Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit in einem zweiten Ausführungsbeispiel.
In 2 sind der erste Bilddatensatz B1 sowie der zweite Bilddatensatz B2 übereinander dargestellt und weisen jeweils die anatomische Struktur A und die Referenzstruktur B auf.
2 zeigt das Ausführungsbeispiel, wobei das Erfassen des ersten Bilddatensatzes B1 des Patienten P mittels der Röntgeneinrichtung 13 an dem ersten Zeitpunkt und/oder das Erfassen des zweiten Bilddatensatzes B2 des Patienten P an dem zweiten Zeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung 13 während des interventionellen Eingriffs an einer Wirbelsäule des Patienten P erfolgt und wobei die Referenzstruktur R vor dem Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit mit einem Wirbel der Wirbelsäule verbunden ist. Die anatomische Struktur A ist insbesondere der Wirbel der Wirbelsäule des Patienten P.
Das Bezugssystem B ist in diesem Ausführungsbeispiel eindeutig festgelegt, da die Referenzstruktur R starr und/oder fest mit dem Patienten P, insbesondere mit der Wirbelsäule, verbunden ist.
Die Referenzstruktur R weist zumindest einen Bildmarker, ein erstes Befestigungsmittel und eine Haltestruktur auf, wobei der zumindest eine Bildmarker mittels des ersten Befestigungsmittels mit der Haltestruktur lösbar verbunden ist. Das erste Befestigungsmittel kann eine kugelförmige Aufnahmevorrichtung für den zumindest einen Bildmarker sein. In diesem Fall kann beispielsweise der zumindest eine Bildmarker vor, während und/oder nach dem interventionellen Eingriff ausgewechselt und/oder gereinigt werden. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der zumindest eine Bildmarker ein fester Bestandteil der Haltestruktur ist und/oder nicht lösbar verbunden ist.
Die Referenzstruktur R weist ein zweites Befestigungsmittel und die Haltestruktur auf, wobei mittels des zweiten Befestigungsmittels die Haltestruktur mit dem Patienten P verbunden ist und wobei mittels der Verbindung zwischen der Haltestruktur und dem Patienten P das Bezugssystem B zwischen der Referenzstruktur R und der anatomischen Struktur A initial festgelegt wird. In diesem Fall wird insbesondere vor dem Erfassen des ersten Bilddatensatzes B1 die Referenzstruktur R invasiv mit dem Patienten P, insbesondere mit der anatomischen Struktur A, verbunden. Die Haltestruktur kann aus Plastik und/oder Metall bestehen. Das zweite Befestigungsmittel kann eine Klemme, eine Schraube und/oder einen Nagel umfassen. Das zweite Befestigungsmittel ist grundsätzlich derart ausgebildet, dass die Haltestruktur fest und/oder starr mit dem Patienten P, insbesondere während des interventionellen Eingriffs, verbunden ist. Die feste Verbindung bedeutet insbesondere, dass die Haltestruktur sich vorzugsweise nicht ohne Werkzeug von dem Patienten P lösen kann. Die starre Verbindung bedeutet insbesondere, dass das Bezugssystem B zwischen der Referenzstruktur R und der anatomischen Struktur A vorzugsweise sich nicht verändert, außer aufgrund einer Krafteinwirkung.
Die Referenzstruktur R weist den zumindest einen Bildmarker auf, welcher in diesem Ausführungsbeispiel Röntgenstrahlen-absorbierend ist. Vorzugsweise absorbiert die Referenzstruktur R, insbesondere der zumindest eine Bildmarker, mehr Röntgenstrahlen im Vergleich zur anatomischen Struktur A. Der zumindest eine Bildmarker kann ein Hybridmarker sein, welcher beispielsweise optisch mittels einer Kamera und/oder mittels der Röntgeneinrichtung 13 erfasst werden kann. Der zumindest eine Bildmarker kann kugelförmig sein, wobei die Kugel beispielsweise mit Kontrastmittel gefüllt ist und/oder aus Metall besteht. Besonders vorteilhafterweise weist der zumindest eine Bildmarker mehrere, beispielsweise 4 bis 6 Kugeln auf, welche relativ zueinander fest positioniert sind.
Das Registrieren des zweiten Bilddatensatzes B2 auf den ersten Bilddatensatz B1 gemäß Verfahrensschritt S102 umfasst ein Ermitteln der Referenzstruktur R mittels des im ersten Bilddatensatz B1 abgebildeten zumindest einen Bildmarker und des im zweiten Bilddatensatz B2 abgebildeten zumindest einen Bildmarker. In anderen Worten ist die daraus resultierende Transformationsvorschrift vorzugsweise derart ermittelt, dass der im ersten Bilddatensatz B1 abgebildete zumindest eine Bildmarker und der im registrierten zweiten Bilddatensatz B2 abgebildete zumindest eine Bildmarker deckungsgleich sind.
Wie beispielhaft in 2 illustriert ist die Positionierung der Referenzstruktur R relativ zur anatomischen Struktur A zwischen dem ersten Bilddatensatz B1 und dem zweiten Bilddatensatz B2 unverändert. In diesem Fall ist das Bezugssystem B gemäß Verfahrensschritt S103 gültig.
3 zeigt das Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit in einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Flussdiagramm.
Verfahrensschritt S104 kennzeichnet, dass der Vergleich ein Ermitteln eines dritten Bilddatensatzes B3 mittels des ersten Bilddatensatzes B1 und des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2' umfasst. Der dritte Bilddatensatz B3 wird typischerweise in der Recheneinheit 10 ermittelt. In anderen Worten wird der dritte Bilddatensatz B3 berechnet und nicht mittels einer bildgebenden Einrichtung, insbesondere der Röntgeneinrichtung 13, erfasst. Das Ermitteln des dritten Bilddatensatzes B3 kann ein Segmentieren und/oder Filtern des ersten Bilddatensatzes B1 und des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2' umfassen.
Verfahrensschritt S105 kennzeichnet, dass das Ermitteln des dritten Bilddatensatzes B3 ein Gewichten des ersten Bilddatensatzes B1 und des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2' umfasst. Das Gewichten kann ein Addieren, Subtrahieren, Multiplizieren und/oder Dividieren umfassen. Das Gewichten kann in Abhängigkeit eines Bilderkennungsalgorithmus erfolgen, welcher auf den ersten Bilddatensatz B1 und/oder den registrierten zweiten Bilddatensatz B2' angewendet wird, um die Referenzstruktur R und/oder die anatomische Struktur A zu erkennen. Der Bilderkennungsalgorithmus kann insbesondere eine anatomische Landmarke erkennen. Der Bilderkennungsalgorithmus kann für das Filtern und/oder Segmentieren des ersten Bilddatensatzes B1, des zweiten Bilddatensatzes B2, des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2' und/oder des dritten Bilddatensatzes B3 verwendet werden.
Verfahrensschritt S107 kennzeichnet, dass das Ermitteln der Gültigkeit ein pixelbezogenes Klassifizieren des dritten Bilddatensatzes B3 in zumindest zwei Klassen in Abhängigkeit von einer Abweichung von dem Bezugssystem B umfasst, wodurch pixelbezogene Klassifikationswerte ermittelt werden, und wobei die pixelbezogenen Klassifikationswerte als Overlay zum ersten Bilddatensatz B1, zum registrierten zweiten Bilddatensatz B2' und/oder zum dritten Bilddatensatz B3 auf der Anzeigeeinheit 14 visualisiert werden. Das pixelbezogene Klassifizieren kann Pixel für Pixel oder für Gruppen von Pixeln erfolgen. Die Abweichung von dem Bezugssystem B beschreibt insbesondere, ob und/oder inwiefern eine Verschiebung der anatomischen Struktur A zwischen dem ersten Bilddatensatz B1 und dem registrierten zweiten Bilddatensatz B2' erfolgt ist. Die Abweichung von dem Bezugssystem B kann beispielsweise in Pixelkoordinaten und/oder Millimeter erfasst werden. Eine der beiden Klassen kann beispielsweise Pixel mit einem Abweichungswert kleiner oder gleich dem Schwellwert, während eine andere der beiden Klassen Pixel mit einem Abweichungswert größer als der Schwellwert umfassen. Der Schwellwert ist vorzugsweise 5 mm, vorteilhafterweise 3 mm und besonders vorzugsweise 1 mm. Der Schwellwert kann zwischen 0,1 mm und 5 mm liegen. Die pixelbezogenen Klassifikationswerte geben in diesem Ausführungsbeispiel binär an, ob eine in diesem Pixel oder in dieser Gruppe an Pixeln abgebildete Struktur maximal 5 mm oder mehr zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem zweiten Zeitpunkt verschoben worden ist. In anderen Worten kennzeichnen die pixelbezogenen Klassifikationswerte Bereiche mit geringer und Bereiche mit großer Abweichung. Vorzugsweise kann der Nutzer des medizinischen Systems 11 mittels des Overlays erkennen, in welchen Bereichen eine große Abweichung und in welchen Bereichen eine geringe Abweichung ist.
Verfahrensschritt S106 kennzeichnet, dass das Ermitteln der Gültigkeit ein Visualisieren des dritten Bilddatensatzes B3 auf einer Anzeigeeinheit 14 erfasst. Das Ermitteln des dritten Bilddatensatzes B3 kann umfassen, dass der erste Bilddatensatz B1 und der registrierte zweite Bilddatensatz B2' übereinander angezeigt werden, wobei beispielsweise der erste Bilddatensatz B1 und/oder der registrierte zweite Bilddatensatz B2' zumindest teilweise transparent ist. In diesem Fall kann beispielsweise der Nutzer des medizinischen Systems 11 die Gültigkeit des Bezugssystems B ermitteln.
Alternativ oder zusätzlich zu den Verfahrensschritten S106 und S107 kann das Ermitteln der Gültigkeit ein Abrufen eines Schwellwertes, ein Segmentieren des dritten Bilddatensatzes B3, ein Berechnen von segmentbezogenen Werten in dem segmentieren dritten Bilddatensatz B3 und ein Vergleichen der segmentbezogenen Werte mit dem Schwellwert umfassen. Das Segmentieren des dritten Bilddatensatzes B3 kann mittels des Bilderkennungsalgorithmus erfolgen, um die Referenzstruktur R und/oder die anatomische Struktur A zu erkennen. Der Schwellwert kann beispielsweise von einem Nutzer des medizinischen Systems 11 eingegeben werden und/oder aus einer Datenbank abgerufen werden. Die segmentbezogenen Werte geben beispielsweise einen Mittelwert, einen Median, und/oder eine Wertverteilung für die Segmente des segmentierten dritten Bilddatensatzes.
Verfahrensschritt S108 kennzeichnet, dass in Abhängigkeit von dem Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems B die im zweiten Bilddatensatz B2 abgebildete anatomische Struktur A auf die in dem ersten Bilddatensatz B1 oder in einem vierten Bilddatensatz abgebildete anatomische Struktur A registriert wird, wenn der zweite Bilddatensatz B2 die Referenzstruktur R und die anatomische Struktur A aufweist. Insbesondere der vierte Bilddatensatz kann ein volumetrischer Bilddatensatz sein, welcher beispielsweise mittels der Röntgeneinrichtung 13 und/oder einem Computertomographen und/oder einem Magnetresonanztomographen typischerweise vor dem interventionellen Eingriff erfasst wird.
Wenn das Bezugssystem B gültig ist, ist typischerweise eine Transformationsvorschrift zwischen dem Patientenkoordinatensystem und dem Koordinatensystem des medizinischen Systems 11 gültig. Üblicherweise ist die Transformationsvorschrift ungültig, wenn das Bezugssystem B ungültig ist. Ohne gültige Transformationsvorschrift gibt es typischerweise keine Möglichkeit das Patientenkoordinatensystem und das Koordinatensystem des medizinischen Systems 11 in Beziehung zu setzen außer durch eine erneute Registrierung der beiden Koordinatensysteme. Diese erneute Registrierung ist üblicherweise zeitaufwändig und/oder rechenintensiv. Das Patientenkoordinatensystem weist typischerweise das Bezugssystem B auf. Wenn das Bezugssystem B ungültig wird, wird typischerweise ebenfalls das Patientenkoordinatensystem ungültig und ein weiteres Patientenkoordinatensystem gültig. Das weitere Patientenkoordinatensystem weist typischerweise das weitere Bezugssystem B' auf. Das weitere Bezugssystem B' kann dadurch entstehen, dass zwischen dem ersten Bilddatensatz B1 und dem zweiten Bilddatensatz B2 das Bezugssystem B ungültig wird.
Typischerweise weist der vierte Bilddatensatz das Patientenkoordinatensystem auf und/oder ist mit dem Patientenkoordinatensystem mittels der zumindest einen Transformationsvorschrift registriert. Vorzugsweise kann die zumindest eine Transformationsvorschrift um eine weitere Transformationsvorschrift erweitert und/oder ergänzt werden, wodurch das weitere Patientenkoordinatensystem und das Koordinatensystem des medizinischen Systems 11 wieder in Bezug gesetzt werden kann. Das Erweitern kann eine Multiplikation der zumindest einen Transformationsvorschrift mit der weiteren Transformationsvorschrift umfassen. Üblicherweise kann die weitere Transformationsvorschrift ermittelt werden, wenn die im zweiten Bilddatensatz B2 abgebildete anatomische Struktur A auf die in dem ersten Bilddatensatz B1 oder in einem vierten Bilddatensatz abgebildete anatomische Struktur A registriert wird.
Verfahrensschritt S109 kennzeichnet, dass ein Messbereich eines fünften Bilddatensatzes in Abhängigkeit von der im zweiten Bilddatensatz B2 abgebildeten Referenzstruktur R und anatomischen Struktur A festgelegt wird, wenn der zweite Bilddatensatz B die Referenzstruktur R und die anatomische Struktur A aufweist. Vorzugsweise weist der fünfte Bilddatensatz die Referenzstruktur R und die anatomische Struktur A auf, insbesondere wenn vorher der Messbereich entsprechend festgelegt wird. Das Festlegen des Messbereichs kann beispielsweise auf der Anzeigeeinheit 14 durch den Nutzer des medizinischen Systems 11 und/oder automatisch in der Recheneinheit 10 erfolgen.
Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Verfahrensschritte S108 und S109 in unterschiedlicher Reihenfolge nicht-parallel erfolgen.
Die Verfahrensschritte S104 bis S109 können typischerweise unabhängig voneinander erfolgen und demnach entweder einzeln oder beliebig kombiniert durchgeführt werden.
4 zeigt das Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit in einem dritten Ausführungsbeispiel in einem illustrierten Ablaufdiagramm.
4 zeigt den insbesondere zu 2 gegenteiligen Fall, wobei das Bezugssystem B gemäß Verfahrensschritt S103 nicht gültig ist. Durch das Verändern der Positionierung der Referenzstruktur R relativ zur anatomischen Struktur A im zweiten Bilddatensatz B2 wird in diesem Ausführungsbeispiel das weitere Bezugssystem B' festgelegt.
4 zeigt weiterhin den registrierten zweiten Bilddatensatz B2' und den dritten Bilddatensatz B3. Der registrierte zweite Bilddatensatz B2' verdeutlicht, dass die im ersten Bilddatensatz B1 abgebildete Referenzstruktur R und die im zweiten Bilddatensatz B2 abgebildete Referenzstruktur R als Eingangsparameter in das Registrieren eingehen, weil der registrierte zweite Bilddatensatz B2' in Abhängigkeit von der Referenzstruktur R ausgerichtet ist. Vorzugsweise ist also die Referenzstruktur R im ersten Bilddatensatz B1 und im registrierten zweiten Bilddatensatz B2 an der gleichen Position abgebildet.
Der dritte Bilddatensatz B3 zeigt schematisch insbesondere den Verfahrensschritt S104. Das Ermitteln des dritten Bilddatensatzes B3 kann ein Fusionieren und/oder Übereinanderlegen des ersten Bilddatensatzes B1 und des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2 umfassen. Der dritte Bilddatensatz B3 zeigt insbesondere, dass die im ersten Bilddatensatz B1 abgebildete Referenzstruktur R und die im registrierten zweiten Bilddatensatz B2' abgebildete Referenzstruktur R exakt übereinander liegen. Die anatomische Struktur A des registrierten zweiten Bilddatensatzes B2' ist im dritten Bilddatensatz B3 gestrichelt dargestellt.
Im dritten Bilddatensatz B3 ist das weitere Bezugssystem B' und das Bezugssystem B dargestellt, wobei zum oder nach dem zweiten Zeitpunkt das weitere Bezugssystem B' gültig ist und das Bezugssystem B ungültig ist.
5 zeigt das medizinische System 11. Das medizinische System 11 weist die Röntgeneinrichtung 13 und die Recheneinheit 10 auf. Die Röntgeneinrichtung 13 weist einen C-Bogen 15, den Röntgendetektor und den Röntgenstrahler auf. Zusätzlich zu dem medizinischen System 11 ist der Patient P auf der Patientenliege 12 in 5 in einer Bauchlage derart gelagert, dass beispielsweise an der Wirbelsäule des Patienten P der chirurgische Eingriff durchgeführt werden kann. Des Weiteren ist die Referenzstruktur R relativ zum Patienten P dargestellt. Aufgrund der Positionierung von der Referenzstruktur R kann eine Kraft auf die Referenzstruktur R einwirken, wodurch das Bezugssystem B ungültig werden kann. Die Krafteinwirkung kann beispielsweise durch einen Nutzer, durch die Schwerkraft und/oder durch ein Verdrehen des Patienten P erfolgen.
In diesem Ausführungsbeispiel weist das medizinische System 11 die Anzeigeeinheit 14 auf. Die Anzeigeeinheit 14 weist einen Monitor auf und kann Eingabemittel aufweisen. Auf der Anzeigeeinheit 14 ist schematisch die Anzeige des dritten Bilddatensatzes B3 gezeigt, wenn das Bezugssystem B gültig ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung dennoch nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Verfahren für ein Ermitteln einer Gültigkeit eines Bezugssystems (B) zwischen einer Referenzstruktur (R) und einer anatomischen Struktur (A) während eines interventionellen Eingriffs bei einem Patienten (P), aufweisend folgende Schritte: - Erfassen eines ersten Bilddatensatzes (B1) des Patienten (P) mittels einer Röntgeneinrichtung (13) an einem ersten Zeitpunkt während des interventionellen Eingriffs, wobei der erste Bilddatensatz (B1) die Referenzstruktur (R), die anatomische Struktur (A) und das Bezugssystem (B) zwischen der Referenzstruktur (R) und der anatomischen Struktur (A) aufweist, - Erfassen eines zweiten Bilddatensatzes (B2) des Patienten (P) an einem zweiten Zeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung (13) während des interventionellen Eingriffs, wobei der zweite Bilddatensatz (B2) zumindest die Referenzstruktur (R) aufweist, - Registrieren des zweiten Bilddatensatzes (B2) auf den ersten Bilddatensatz (B1), wobei die im ersten Bilddatensatz (B1) abgebildete Referenzstruktur (R) und die im zweiten Bilddatensatz (B2) abgebildete Referenzstruktur (R) als Eingangsparameter in das Registrieren eingehen und wobei als Ergebnis des Registrierens ein registrierter zweiter Bilddatensatz (B2') ermittelt wird und - Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems (B) mittels eines Vergleichs des registrierten zweiten Bilddatensatzes (B2') mit dem ersten Bilddatensatz (B1).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Referenzstruktur (R) zumindest einen Bildmarker, ein erstes Befestigungsmittel und eine Haltestruktur aufweist, wobei der zumindest eine Bildmarker mittels des ersten Befestigungsmittels mit der Haltestruktur lösbar verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzstruktur (R) ein zweites Befestigungsmittel und eine Haltestruktur aufweist, wobei mittels des zweiten Befestigungsmittels die Haltestruktur mit dem Patienten (P) verbunden ist und wobei mittels der Verbindung zwischen der Haltestruktur und dem Patienten (P) das Bezugssystem (B) zwischen der Referenzstruktur (R) und der anatomischen Struktur (A) initial festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Referenzstruktur (R) zumindest einen Bildmarker aufweist, welcher Röntgenstrahlen-absorbierend ist, und wobei das Registrieren des zweiten Bilddatensatzes (B2) auf den ersten Bilddatensatz (B1) ein Ermitteln der Referenzstruktur (R) mittels des im ersten Bilddatensatz (B1) abgebildeten zumindest einen Bildmarker und des im zweiten Bilddatensatz (B2) abgebildeten zumindest einen Bildmarker umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vergleich ein Ermitteln eines dritten Bilddatensatzes (B3) mittels des ersten Bilddatensatzes (B1) und des registrierten zweiten Bilddatensatzes (B2') umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Ermitteln des dritten Bilddatensatzes (B3) ein Gewichten des ersten Bilddatensatzes (B1) und des registrierten zweiten Bilddatensatzes (B2') umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 6, wobei das Ermitteln der Gültigkeit ein Visualisieren des dritten Bilddatensatzes (B3) auf einer Anzeigeeinheit (14) erfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Ermitteln der Gültigkeit ein pixelbezogenes Klassifizieren des dritten Bilddatensatzes (B3) in zumindest zwei Klassen in Abhängigkeit von einer Abweichung von dem Bezugssystem (B) umfasst, wodurch pixelbezogene Klassifikationswerte ermittelt werden, und wobei die pixelbezogenen Klassifikationswerte als Overlay zum ersten Bilddatensatz (B1), zum registrierten zweiten Bilddatensatz (B2') und/oder zum dritten Bilddatensatz (B3) auf der Anzeigeeinheit (14) visualisiert werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei das Ermitteln der Gültigkeit ein Abrufen eines Schwellwertes, ein Segmentieren des dritten Bilddatensatzes (B3), ein Berechnen von segmentbezogenen Werten in dem segmentieren dritten Bilddatensatz und ein Vergleichen der segmentbezogenen Werte mit dem Schwellwert umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Erfassen des ersten Bilddatensatzes (B1) des Patienten (P) mittels der Röntgeneinrichtung (13) an dem ersten Zeitpunkt und/oder das Erfassen des zweiten Bilddatensatzes (B2) des Patienten (P) an dem zweiten Zeitpunkt mittels der Röntgeneinrichtung (13) während des interventionellen Eingriffs an einer Wirbelsäule des Patienten (P) erfolgt und wobei die Referenzstruktur (R) vor dem Verfahren für das Ermitteln der Gültigkeit mit einem Wirbel der Wirbelsäule verbunden ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Abhängigkeit von dem Ermitteln der Gültigkeit des Bezugssystems (B) die im zweiten Bilddatensatz (B2) abgebildete anatomische Struktur (A) auf die in dem ersten Bilddatensatz (B1) oder in einem vierten Bilddatensatz abgebildete anatomische Struktur (A) registriert wird, wenn der zweite Bilddatensatz (B2) die Referenzstruktur (R) und die anatomische Struktur (A) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Messbereich eines fünften Bilddatensatzes in Abhängigkeit von der im zweiten Bilddatensatz (B2) abgebildeten Referenzstruktur (R) und anatomischen Struktur (A) festgelegt wird, wenn der zweite Bilddatensatz (B2) die Referenzstruktur (R) und die anatomische Struktur (A) aufweist.
Medizinisches System (11), aufweisend - eine Recheneinheit (10), welche zu einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, und - die Röntgeneinrichtung (13).
Medizinisches System (11) nach Anspruch 13, wobei die Röntgeneinrichtung (13) einen C-Bogen (15) aufweist.
Computerprogrammprodukt, welches direkt in einen Speicher einer Recheneinheit (10) ladbar ist, mit Programmcodemitteln, um ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in der Recheneinheit (10) ausgeführt wird.